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.

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.

При данной организации количество связей все еще велико. Большая специализация процессоров различного типа затрудняет их интегральное исполнение. Такая организация применялась в машинах третьего и частично четвертого поколений.

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.

ADD AX, 100 ; 100 - адрес ячейки памяти

IN AX, 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.