Читайте также:
|
|
Архитектурные принципы Джона фон Нэймана
Обобщив опыт создания первых компьютеров MARK II (1945), ENIAC (1946), EDSAC (1949, первый компьютер с хранимой в памяти программой) ам. – венгерский математик Джон фон Нейман предложил структуру и архитектурные принципы построения компьютеров, ставшие классическими до наших дней. Эти принципы легли в основу ам. Компьютера IAC (1952). Аналогичные принципы были предложены украинским ученым Лебедевым в 1948. Они легли в основу первого в континентальной Европе электронного компьютера, запущенного в Украине в 1951 г.
Рассмотрим фоннеймановские принципы.
1. Принцип единства составных частей компьютера.
Компьютер представляет совокупность устройств управления, вычислений, ввода-вывода информации и памяти, связанных линиями связи в единую систему для обработки информации (решения вычислительной задачи). Устройство управления и вычислений образуют процессор.
2. Принцип двоичного кодирования.
Вся инф-я (команды, данные, адреса) кодируются в двоичной системе счисления с помощью цифр 0 и 1. Каждый тип инф-и представляет двоичную последовательность определенного формата (длины). Численный эквивалент кода определяется состоянием разрядов и их положением в последовательности.
3. Принцип разрядности.
Максимальный объем информации о командах, адресах и данных определяется числом разрядов (позиций цифр) двоичного кода отведенных для их представления. Обычно самую высокую разрядность имеет адрес, а самую низкую данные. Для хранения в памяти информация разделяется на единицы, называемые словами.
Типовые форматы слов
Формат | Байт | Бит |
Полуслово (байт) | ||
Слово | ||
Двойное слово | ||
Расширенное слово |
4. Принцип арифметических и логических вычислений.
Над двоичными кодами в компьютере с помощь арифметическо-логического устройства (АЛУ) выполняются арифметические операции (над числами) и логические операции булевой алгебры (над разрядами). Причем арифметические операции как правило сводятся к логическим.
5. Принцип программного управления.
Устройство вычисления (АЛУ) функционирует автоматически согласно программе – последовательности команд, предписывающих действия согласно реализуемому алгоритму решения задачи.
6. Принцип программы хранимой в памяти.
Коды команд храняться в памяти, что позволяет реализовать автоматическое выполнение программы без участия человека. Коды команд загружаются в память с устройств ввода-вывода через процессор. При выполнении программы УУ процессора осуществляет выбор команд из памяти одна за другой, декодирует команды и управляет работой АЛУ и др. устройств для выполнения этих команд.
7. Принцип адресности.
Память состоит из пронумерованных ячеек, хранящих информацию о командах, данных, адресах. Номер ячейки памяти является ее адресом. Устройства ввода-вывода также пронумерованы, т.е. имеют адрес.
8. Принцип единства адресного пространства.
Процессору в произвольный момент времени доступна информация по одному адресу памяти или УВВ.
9. Принцип однородности памяти.
Коды команд программы и данные (включая адреса) сберегаются в памяти с общин адресным пространством. Поэтому нет различия, что храниться в конкретной ячейке памяти (коды команд, адреса или данные). Над командами и адресами можно также выполнять арифметически-логические операции, как и над данными. Это позволяет изменять программу в ходе выполнения. Команды и данные отличаются только порядком извлечения их кодов из памяти. В начале работы процессора первым из памяти извлекается код команды, по которому определяется что извлекать дальше – данные, адрес или код следующей команды. Т.е. порядок извлечения кодов команд определяется программой и действиями предписываемыми командами.
10. Принцип условной и безусловной передачи управления.
Для организации ветвления программы при ее выполнении процессор должен выполнять команды безусловного или условного перехода по указанному адресу.
11. Принцип вычислений с плавающей точкой.
Для ускорения выполнения операций над числами в формате с плавающей точкой, процессор помимо АЛУ (оперирует с фиксированной точкой) иметь устройство вычислений с плавающей точкой (FPU).
12. Принцип программы на машинном языке нижнего уровня.
Список кодов всех возможных команд, выполняемых процессором, с их расшифровкой образует систему команд на машинном языке нижнего уровня. Именно программу из этих кодов и выполняет процессор.
Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 132 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |