Гл. 2. ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОМ

Программирование – это процесс создания программ.
Программа – набор инструкций, посланный вычислительной машине (компьютеру).

Носителем информации является сообщение.
Для кодировки сообщений применяется двоичный набор, состоящий из двух знаков 0 и 1 (binary digit, сокращенно bit).

Данные – это сообщения, закодированные в форму, пригодную для хранения и обработки их компьютером на основе двоичного набора знаков.

Порядок выполнения операций над данными строится на основе некоторого алгоритма.

Программу можно рассматривать как алгоритм, записанный на понятном для компьютера языке, и данные, которые компьютер будет обрабатывать в соответствии с этим алгоритмом.

Современные компьютеры преимущественно базируются на архитектуре фон Неймана – совместное хранение данных и программ. Алгоритм любой программы реализуется в виде команд, выполняемых процессором шаг за шагом (программа = данные + команды).

Команда состоит из кода выполняемой опера-ции (оператор) и адресной части (операнды).

КОД	АДРЕСНАЯ ЧАСТЬ

Закодированное представление команды процессора - машинный код.

Регистры – дополнительные поименованные ячейки памяти процессора.

одноадресная команда (содержимое ячейки х ОЗУ сложить с содержимым сумматора (регистр АЛУ процессора), а результат оставить в сумматоре);

add

x

двухадресная команда (сложить содержимое ячеек х и y, а результат поместить в ячейку y);

add

x

y

трехадресная команда (содержимое ячейки x сложить с содержимым ячейки y, сумму поместить в ячейку z);

add

x

y

z

 

Вопрос 11. Принципы логического устройства ЭВМ.

 

Кроме архитектуры ЭВМ Нейман предложил основополагающие принципы логического устройства ЭВМ:

• 1.Принцип программного управления. Он обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. Согласно этому принципу программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

• ЦМП состоит из регистров, каждый из которых имеет своё назначение.

• Регистр – специализированная дополнительная ячейка памяти в процессоре. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. ( ЦМП включает сумматор – регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции. Сумматор - вычислительная схема, выполняющая процедуру сложения поступающих на ее вход двоичных кодов; сумматор имеет разрядность двойного машинного слова. )

• Счетчик команд – регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды, он служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти. То есть, с его помощью осуществляется выборка программы из памяти. Этот регистр последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды.

• Регистр команд – регистр УУ для хранения команды на время её выполнения.

• А так как, команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым осуществляется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.

 

2.Принцип условного перехода:

• При выполнении программы возможен переход к той или иной команде в зависимости от промежуточных результатов вычислений; это допускает создание циклов. Т.е. если нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой – то другой, используются команды условного или безусловного переходов. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

 

Обмен И между ЦМП И ОП

1. ОЗУ

   из ячейки памяти, адрес которой хранится в счетчике команд, выбирается очередная команда; содержимое счетчика команд при этом увеличивается на длину команды;
2. выбранная команда передается в УУ на регистр команд;
3. устройство управления расшифровывает адресное поле команды;
4. по сигналам УУ операнды считываются из памяти и записываются в АЛУ на специальные регистры операндов;
5. УУ расшифровывает код операции и выдает в АЛУ сигнал выполнить соответствующую операцию над данными;
6. результат операции либо остается в процессоре, либо отправляется в память, если в команде был указан адрес результата.

Принцип однородности памяти

• Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что храниться в данной ячейке памяти – число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

• Иногда этот принцип называют «принцип хранимой команды или И». И это отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатом вычислений. Команды как и операнды представляются в машинном коде и хранятся в ОЗУ. При работе команды обрабатываются устройством УУ ЦМП, а операнды -- АЛУ.

Принцип адресности

• Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Это позволяет обращаться к произвольной ячейке (адресу) без просмотра предыдущих.

5.Принцип иерархичности ЗУ

• Компромиссом между необходимыми большой емкостью памяти, быстрым доступом к данным, дешевизной и надежностью является иерархия запоминающих устройств:

• 1) быстродействующее ОЗУ, имеющее небольшую емкость для операндов и команд, участвующих в вычислениях;

• 2) инерционное ВЗУ, имеющее большую емкость для информации, не участвующей в данный момент в работе ЭВМ.

Виды памяти

 

 

6. Принцип использования двоичной системы счисления:

• Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на элементы, называемыми словами. В двоичной системе используются две цифры 0 и 1, что соответствует двум состояниям двустабильной системы (кнопка нажата-отпущена, транзистор открыт-закрыт, ...)

Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фон - неймановских.

На сегодняшний день это подавляющие большинство компьютеров, в том числе и IBM PС – совместимые. Но есть и компьютерные системы с иной архитектурой – например системы для параллельных вычислений.

Структура современных ЭВМ поддерживает осн. Принципы, предложенные фон Нейманом

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: