Глава 4
Классификация внутри машинной информации
Внутри машинную информацию, которая обрабатывается и сама управляет физическими процессами в ЭВМ, условно можно разделить на два вида: «данные» и «управляющая информация» (рис. 4.1). « Данные» – это зарегистрированные сигналы, которые несут в себе информацию о событиях, произошедших в материальном мире. Информацию можно считать особым видом ресурса, т. е. запаса некоторых сведений об объекте. Однако в отличие от материальных ресурсов, информация является неистощимым ресурсом и предполагает существенно иные методы представления, воспроизводства и обновления. Несмотря на индивидуальные особенности внутри машинного представления компонентов «данных» и «управляющей информации», у них есть и общее – использование ресурсов запоминающих устройств полями, состоящими из целого количества байт. Причем, один байт является наименьшей, неделимой частицей любого компонента информации.
Для внутри машинной информации существует собственный набор правил для ее представления. Это позволяет осуществлять достаточно жесткую формализацию внутри машинной информации при помощи стандартных операторов DECLARE (объявлений) для различных типов «данных» и форматирования полей «управляющей информации» с целью использования их содержимого на различных этапах организации вычислительного процесса. Принципы внутри машинного представления различных видов информации будут рассмотрены в разделах 5 и 6 настоящего пособия. Следует отметить, что если различные типы «данных» являются самостоятельными и достаточно однотипными внутри машинными структурами, то компоненты «управляющей информации» являются элементами иерархической структуры, в которой компоненты нижележащих уровней участвуют в формировании вышележащих.
1. Операционные системы, фактически являющиеся математическими моделями любой ЭВМ, занимают самый верхний уровень в иерархии «управляющей информации». При помощи них осуществляется организация работы программ.
2. Программы являются реализациями алгоритмов решения задач при помощи языковых средств, понятных для данного класса ЭВМ, и представляют совокупности машинных команд.
3. Машинные команды представляют собой программы из микрокоманд. Каждая ЭВМ имеет свой собственный набор микрокоманд, который хранится либо в основной памяти, либо долговременном запоминающем устройстве блока микропрограммного управления.
Внутри машинная информацияВнутримашинная информация
Данные
Управляющая информация
Операционные системы
Алфавитно-цифровая информация
Мультимедийная информация
Программы
Форматы
Команды
Микрокоманды
C
P
E, D
H,F
Микрооперации
Физические процессы
Гашение информации
Сдвиг
влево–вправо
Прием-передача
Суммирование кодов чисел
Рис. 4.1. Классификация внутри машинной информации
4. Микрокоманды строго форматированы, содержат большое количество полей, имеют достаточно приличную длину – 72 двоичных разряда. Среди полей микрокоманды обязательно присутствует поле, в котором содержится код микрооперации.
5. Микрооперация – это двоичный код, содержащий от 4 до 8 двоичных разрядов. Информация из этого поля поступает на дешифратор,и в результате осуществляется запуск одного из «физических процессов» обработки внутри машинной информации: гашение информации в регистрах, занесение ее в регистры, сдвиг информации в регистре вправо или влево, прием–передача информации из регистра в регистр, выполнение операции поразрядного суммирования кодов чисел и т. д. Все перечисленные процессы выполняются в течении стандартного интервала времени- машинного такта «Т».
Таким образом, получается, что для выполнения любой микрооперации, код которой находится в микрокоманде, требуется одинаковое время – машинный такт, длительность которого, в свою очередь, совпадает со временем фронта tф тех триггеров, на которых построены узлы, блоки и устройства данной ЭВМ. Следовательно, машинная команда, являясь программой из микрокоманд, фактически является последовательностью «физических процессов» обработки электронной информации на элементах и узлах электронно-вычислительной машины. Зная количество микрокоманд, можно для любой машинной команды определить фактическое время ее выполнения, посчитав количество машинных тактов для цепочек физических процессов. Для внутри машинного представления всех типов «данных» и «управляющей информации» используются двоичные коды, состоящие из физических аналогов «0» и «1» побайтно собранные в строго формализованные структуры.