Инструменты пользователя

Инструменты сайта


examination:computer_science:question15

Вопрос №15 Классические принципы построения вычислительной машины. Принципы фон Неймана.

Классические принципы построения архитектуры ЭВМ были предложены в 40-x годах ХХ века Дж. фон Нейманом. К этим принципам относятся:

  • Использование двоичной системы представления данных

Авторы продемонстрировали преимущества двоичной системы для технической реализации, удобство и простоту выполнения в ней арифметических и логических операций. ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации — текстовую, графическую, звуковую и другие.Двоичное кодирование данных по-прежнему составляет информационную основу компьютера.

  • Принцип программного управления

Согласно этому принципу программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Как это происходит? Введем 2 определения:

Регистр – специализированная дополнительная ячейка памяти в процессоре. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды.

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

  • Принцип однородности памяти

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

  • Принцип хранимой программы

программа задавалась путем установки перемычек на специальной коммутационной панели. Нейман предложил сохранять программу в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатами вычислений. Фон Нейман выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ ,и предложил ее структуру которая воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ. Устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ) в современных компьютерах объединены в один блок — процессор, являющийся преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств. Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. Запоминающее устройство у современных компьютеров «многоярусно» и включает оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и внешние запоминающие устройства(ВЗУ). ОЗУ- это устройство, хранящее ту информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время ВЗУ-устройства гораздо большей емкости, чем ОЗУ, но существенно более медленны.

  • Принцип адресности

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.

  • Принцип последовательного выполнения операций

Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой.

  • Принцип условного перехода

При выполнении программы возможен переход к той или иной команде в зависимости от промежуточных результатов вычислений; это допускает создание циклов. (Сам принцип был сформулирован задолго до фон Неймана Адой Лавлейз и Чарльзом Бэббиджем, однако он добавлен в общую архитектуру.)

Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фоннеймановских.

examination/computer_science/question15.txt · Последние изменения: 2014/01/15 08:15 (внешнее изменение)