Лекция 2. Принцип действия эвм. Структурная схема. Принцип программного управления.

2.1. Принцип действия эвм

На современном этапе развития народного хозяйства страны совершенствование его управления является одной из основных задач перестройки нашей экономики. Выполне­ние большого объема вычислительных операций, связанных с обработкой информации, необходимой для планирования и управления, и современное получение при этом достаточ­но полных и достоверных данных возможно лишь при усло­вии внедрения автоматизированных систем управления (АСУ) на базе широкого использования электронных вы­числительных машин (ЭВМ).

Вычислительные машины (ВМ) представляют собой комплекс технических средств, имеющих общее управле­ние, предназначенный для автоматической обработки ин­формации по заданной программе.

Цифровые ЭВМ оперируют с информацией, представ­ленной в дискретной форме в виде общепринятой для записи и чтения символике набором цифр, букв и знаков какого-то заранее установленного алфавита, имеющего ко­нечное число символов. Так, например, алфавит десятич­ной системы счисления состоит из символов 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Совокупность символов алфавита представляет собой слово, например 97542.

Поскольку мы будем рассматривать только цифровые электронные вычислительные машины с программным управлением, в дальнейшем для краткости и в соответствии с существующей терминологией будем называть их элект­ронными вычислительными машинами (ЭВМ).

Информация, представленная в формализованном виде, удобном для пересылки, интерпретации и обработки чело­веком или автоматически, называется данными.

На ЭВМ может быть автоматически решена любая зада­ча, если она представлена в виде определенных действий над операндами, описываемыми системой формальных пра­вил и условий, называемых алгоритмом решения задачи.

Элемент данных, участвующий в операциях в качестве не­которой величины, называют операндом..

Для практической реализации принципов программного управления необхо­димо иметь средство общения с ЭВМ, т. е. язык, на котором человек мог бы сформулировать последовательность операций для решения задачи, а ЭВМ могла бы воспринять, понять и выполнить описанный вычислительный процесс.

Язык, удовлетворяющий этим требованиям, обычно называют машинным языком. Запись на машинном языке последовательности операций (команд) для решения зада­чи называют программой.

Алфавит машинных языков современных ЭВМ состоит из двух символов: 0 и 1. Запись алгоритма решения задачи на машинном языке получается труднопонимаемой и не на­глядной для человека, так как она представляет собой на­бор цифр. В связи с этим и с учетом требований человека для записи алгоритмов были разработаны языки програм­мирования.

Для написания программ используют языки низкого и высокого уровней.

Языки низкого уровня — машинно-за­висимые языки, так как при программировании любого класса задач на этих языках непосредственно учитываются особенности построения и функционирования ЭВМ, на ко­торой будет решаться данная задача. Языки низкого уровня называют машинно-ориентированными языками. Преимуществом использова­ния этих языков является то, что по сравнению с програм­мами на машинном языке программы на машинно-ориенти­рованном языке получаются более короткие. Примером широко используемого машинно-ориентированного языка является язык АССЕМБЛЕР.

Языки высокого уровня — машинно-независимые язы­ки, так как при программировании задач на этих языках отпадает необходимость знать, на какой ЭВМ будет решать­ся данная задача. Средства этих языков ориентированы на дальнейшее сокращение трудоемкости программирования. К языкам высокого уровня относят процедурно-ориен­тированные и проблемно-ориентированные языки.

Процедурно-ориентированные языки разрабатываются применительно к отдельным классам задач, т. е. предназ­начены для описания алгоритмов (процедур) решения за­дач. К ним относят языки КОБОЛ, АЛГЭМ, АЛГЭК, при­меняемые для решения экономических задач; АЛГОЛ 60, ФОРТРАН -— для научно-технических задач; БЭЙСИК, — для диалоговых систем с разделением времени и т. д.

Проблемно-ориентированные языки — универсальные языки, так как они разрабатываются применительно для решения нескольких различных классов задач. К таким языкам относят языки АЛГОЛ 68, ПЛ/1, СИ++.

ЭВМ может выполнять программы, записанные только на языке машины, и алгоритмы, заданные на другом язы­ке, должны быть перед их выполнением переведены на ма­шинный язык. С этой целью используются системы автомати­зации программирования (САП). САП состоит из языка программирования и транслятора, обеспечивающего пере­вод программ с языка программирования на машинный язык. Транслятор представляет собой программу, на ос­нове которой ЭВМ преобразует вводимые в нее программы на машинный язык.