Понятие семантического разрыва между уровнями

Преобразование операторов языков высокого уровня в машинный код или в микрокоманды требует от транслятора, во-первых, умения распознать операторы и команды различных уровней и, во-вторых, для любого оператора языка высокого уровня - генерировать десятки или сотни команд низкого уровня. Это приводит к усложнению транслятора, увеличения трудоемкости его разработки, снижению производительности генерируемых программ. Наличие этих проблем называют семантическим разрывом между уровнями. Основным способом его преодоления является специализациямашин, при которой операторы проблемно-ориентированных языков могут непосредственно выполняться аппаратными средствами машины и не требовать трансляции.

Примеры: аппаратная реализация графических преобразований; аппаратная реализация операций с векторами и матрицами.

3 Организация аппаратных средств эвм

В зависимости от способов связи устройств ЭВМ различают следующие типы организации.

ЭВМ с непосредственными связями

ЦП – центральный процессор

ОП – оперативная память

ВУ - внешнее устройство

Каждое устройство может связываться с любым другим. Этот способ применялся в двух первых поколениях машин, но с возрастанием числа устройств машины такую организацию становится очень сложно реализовать из-за огромного числа связей.

ЭВМ с канальной организацией

Центральным элементом машины является память ОП, которая хранит программы центрального процессора и каждого из каналов, являющихся сопроцессорами ввода-вывода, работающими параллельно с центральным процессором по собственной программе.

Различают каналы: селекторный - управляет только одним устройством и применяется для подключения быстрых устройств; мультиплексный - управляет несколькими более медленными внешними устройствами.

Сравнительная гибкость управления ВУ. Возможность параллельной обработки в ЦП и операций I/Oв данном устройстве.

При данной организации количество связей все еще велико. Большая специализация процессоров различного типа затрудняет их интегральное исполнение. Высокая нагрузка на память.

Шинная организация

Используются различные адресные пространства для обращения к памяти и устройствам ввода -вывода. Это требует выделения специальной группы команд ввода- вывода в системе команд процессора.

ADDAX, 100 ; 100 - адрес ячейки памяти

INAX, 100 ; 100 - номер внешнего устройства

Шина прямого доступа к памяти (ПДП) используется для связи ВУ и памяти без участия процессора.

Организация с общей шиной (Unibus)

Здесь через МЛТП обозначен мультиплексор, К1- К3 - контроллеры ВУ, Арбитр - аппаратная система приоритетов, разрешающая конфликты при одновременном обращении к Общей шине.

Используется единое адресное пространство ячеек памяти и внешних устройств. Следовательно, все команды обработки данных процессора могут быть применены и к регистрам внешних устройств. Общая шина является «узким местом» и снижает производительность и надежность машины.