11

Общие принципы построения совр. Эвм

В основу работы совр ЭВМ положен принцип программного управления, сущность которого базируется на понятии алгоритма решения поставленной задачи отражающей программу необходимых вычислений.

Согласно стандарту ISO 2382/1-84 понятие алгоритма:

Алгоритм – конечный набор предписаний, определяющий решение задачи, посредством конечного количества операций.

Программа для ЭВМ – упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке.

Следует иметь в виду, что строгого, однозначного определения алгоритма и однозначных методов его преобразования в программу не существует.

В общем случае, принцип программного управления может быть осуществлен разн. способами.

В качестве стандарта при изготовлении всех существующих ЭВМ принят способ (1945г.) амер. физиком-теоретиком Джоном фон Нейманом. Смысл идеи его сводился к тому, ч для хранения данных и команд используют одну и ту же общую память.

Сейчас в большинстве ЭВМ блок память делает универсальные функции по хранению как данных, так и команд. Это дает эффективность использования дорогой памяти ЭВМ.

Обобщенная структурная схема эвм

Отвечает программному принципу управления:

«Сердце» Эвм – процессор = УУ+АЛУ+регистры

УУ (устройство управления) – выборка команд из память и их выполнение, а также обмен между памятью, устройствами I\O, АЛУ и их работы

АЛУ (арифметико-логическое устройство) – выполняет определенные над операндами, пересылаемые в него из память и регистров процессора. Результат операции выполнения отсылается в один из регистров.

Регистры процессора – служат для хранения промежуточных результатов вычисления и различной управляющей информации.

Наиболее важными из регистров являются:

- регистры команд (соденжат исполняемую команду)

- счетчик команд (адрес следующей команды)

- регистры адреса памяти (адрес команды, операнда во время считывания из памяти команды или операнда; или результата во время записи)

Регистры, используемые не только для хранения информации, но и для преобразования, называются управляемые.

Ряд регистров процессора специальные по своим функциям:

• Регистр аккумулятор

• Регистр счетчик

• Регистр команд

• Регистр адреса памяти

…

Изменить роль специальных регистров или выявить из содержимое программным путем нельзя, т.к. такие регистры программно недоступные.

Однако, в состав процессора входят также регистры, являющиеся программно-доступными для пользователя:

• Регистр слова состояния процессора (РССП)

• Регистр общего назначения (РОН)

РССП отражает информацию о состоянии процессора и выполняемой программы в каждый момент времени

РОНы не имеют конкретного функционального назначения и исользуются программистом по его усмотрению.

Для отличия РОНов, им присвоены уникальные имена (номера), которые указывают программе.

Память (ЗУ) – комплекс техн. средств, реализующих функцию памяти. В современной ЭВМ ЗУ делятся:

• основная память

• сверхоперативное ЗУ

• внешнее ЗУ

Основная память содержит:

ОЗУ – работает в режимах записи, чтения, хранения информации, т.е. допускает изменения своего содержимого в ходе выполнения процессором операций над операндами. ОЗУ реализуют в виде энергозависимой памяти, содержимое которой «стирается» при выкл. питания ЭВМ

ПЗУ содержит информацию, которая остается неизмененной (например, стандартные программы и констаны). ПЗУ реализуется как энергонезависимая память.

Функциональные возможности ОЗУ шире, чем ПЗУ, но ПЗУ может иметь высокое воздействие, т.к. существует узкая специализация считывания.

Устройства для ввода информации имеются в любой ЭВМ. Как правило, они могут быть снабжены доп. блоками сопряжения. Устройства ввода – клава, мыша и т.д.

Введенная информация полностью или частично запоминается в ОЗУ, переносится в ВЗУ (временное ЗУ), предназначенное для длительного хранения информации. Там она преобразуется в специальные программный объект-файл.

Файл – идентифицированная совокупность экземпляров, полностью описанных в конкретной программе типа данных, находящихся вне программы в ВЗУ и доступные программе посредством специальных операций.

При использовании файла в вычислительном процессе, его содержимое переносится в ОЗУ, программная информация команда за командой считывается в УУ. УУ обеспечивает автоматическое выполнение путем принудительной синхронизации всех остальных устройств. Команды, вызванные из ОЗУ дешифруются УУ, т.е. определяется последовательность операций и адресов операндов, принимающих участие в данной операции. АЛУ выполняет арифметические и логические операции над данными, причем оно каждый раз перестраивается на выполнение очередной операции. Результат выполнения сохраняется для последующего использование на одном из регистров АЛУ или в память. Результаты, полученные после выполнения всей программы передаются на устройство вывода.

Связь между узлами ЭВМ осуществляется с пом. специальных шин или магистралей.

Общим стандартом совр. ЭВМ являются:

• модульность построения

• магистральность

• иерархия управления, обеспечивающая децентрализацию построения управления ЭВМ.

Модульность – выделение в структуре ЭВМ достаточно автономных функционально и конструктивно законченных устройств (модуль памяти, носители). Модульная конструкция ЭВМ далет ее открытой системой, способной к адаптации и совершенствованию путем изменения и управления конфигурацией системы и приспособления ее к конкретным условиям применения в соответствии с требованиями пользователей.