4.Языки, уровни и виртуальные машины

Цифровой компьютер решает поставленные задачи,выполняя команды.Последовательность команд,описывающих решение определённой задачи,называется программой.Программа состоит из отдельных команд,составляющих язык «человек-компьютер».Он же называется машинным языком.Изначально существует язык «нулевого уровня»(язык машинный-импульсы) и поэтому поверх этого языка появляются всё новые и новые,создавая многоуровневую компьютерную организацию.Взаимодействие между разными языками должно осуществляться посредствам трансляции.Однако,если существует несколько языков,то необходимо интерпретировать данные с одного на другой.Между трансляцией и интерпретацией много общего.Различие в том,что при трансляции программа верхнего уровня переделывается в программу нижнего уровня.И переделанная программа загружается в машину,а исходная уничтожается.Используются оба подхода.Однако каждый язык после обработки тем или иным образом может пародить неточности,место которых трудно отследить.

Из рис1 видно,что каждый язык выполняет команды выше лежащего,т.е. можно считать,что ниже лежащие языки более примитивные,по сравнению с ниже лежащими.Программы выше лежащих языков интерпретируются программой интерпретатором,работающим на машине более низкого уровня,либо транслируются на машинный язык более низкого уровня.Программы уровня 0 выполняются элементарными схемами.

Современные многоуровневые машины.

Уровень0-это аппаратное обеспечение.Электронные схемы на уровне1 выполняют машинно-зависимые программы.На цифровом логическом уровне интерпретируют с понятием вентиль,они оперируют с1и0.Вентили состоят из транзисторов.Несколько вентилей формируют один бит памяти.Биты памяти объединяются в группы.Например,по4,8,16,32…которые формируют регистры.

Уровень1-на этом уровне находятся совокупности 8или32 регистров,которые формируют локальную память,и схему,называемую АЛУ.АЛУ вместе с регистрами формирует тракт данных.Тракт работает:выбирается1или2регистра,АЛУ производит над ними какую-либо операцию.Результат вновь помещается в один из регистров.В некоторых машинах работа тракта данных контролируется особой программой-микропрограммой.В других контролируется аппаратными средствами.

Уровень2-архитектура выбора команд.В нём описываются руководства по машинному языку и принципы работы данной разработки материнской платы,процессоров и т.д.

Уровень3 обычно является гибридным.Большинство команд в его языке есть также и на уровне архитектуры набора команд.У этого уровня есть некоторые дополнительные особенности:новый набор команд,другая организация памяти,способность выполнять2и более команд одновременно.Эти функции обеспечивает интерпретатор.Между3и4уровнем есть существенная разница.Ниже3уровня изначально ориентированы на интерпретаторы и трансляторы,поддерживающие выше стоящие уровни.Эти трансляторы и интерпретаторы специализируются на обработке виртуальных машин системными.С уровня4и выше предназначены для прикладных программистов,решающих конкретные задачи.Особенности языка1,2,3уровня-цифровые последовательности0и1.Языки4и выше уровня содержат слова и сокращения понятные человеку.

Уровень4 представляет символическую форму языков ниже лежащего уровня,которые понимаются машиной после трансляции,которую выполняет ассемблер.

Уровень5-языки прикладных программистов.Набор типовых данных,характеристик,операций каждого отдельно взятого уровня назыв.архитектурой.