5. Понятие семейства эвм

Компьютеры могут применяться в самых различных областях человеческой деятельности (эти области часто называются предметными областями). В качестве примеров можно привести область научно-технических расчётов (там много операций с вещественными числами), область экономи–ческих расчётов (там, в основном, выполняются операции над целыми числами и обработка символьной информации), мультимедийная область (обработка звука, изображения и т.д.), область управления различными сложными устройствами (ракетами, доменными печами и др.)

Компьютеры, архитектура которых ориентирована на какую-то одну предметную область, называются специализированными, в отличие отуниверсальныхЭВМ, которые более или менее успешно можно использовать во всех предметных областях. Мы в нашем курсе будем изучать архитектуру только универсальных ЭВМ.

Говорят, что компьютеры образуют семейство, если выполняются следующие требования:

1. Одновременно выпускаются и используются несколько моделейсемейства с различными производительностью и ценой (моделями называются компьютеры-члены семейства).

2. Модели обладают программной совместимостью:

1. снизу-вверх – старшие модели поддерживают все команды младших (любая программа, написанная для младшей модели, безошибочно выполняется и на старшей);

2. сверху-вниз – на младших моделях выполняются программы, написанные для старших, если выполнены условия:

• наличие у младшей модели достаточного количества ресурсов (например, памяти);

• программа состоит только из поддерживаемых младшей моделью команд.

3. Присутствует унификацияустройств, то есть их аппаратная совместимость между моделями (например, печатающее устройство для младшей модели должно работать и на старшей).

4. Модели организованы по принципу модульности, что позволяет в определённых пределах расширять возможности ЭВМ, увеличивая, например, объём памяти или повышая быстродействие центрального процессора.

5. Стандартизировано системное программное обеспечение (например, компилятор с языка Турбо-Паскаль может работать на всех моделях семейства).

Большинство выпускаемых в наше время ЭВМ содержатся в каких-либо семействах. В нашем курсе для упрощения изложения будут рассматриваться в основном младшие модели семейства ЭВМ компании Intel. Соответственно все примеры программ должны выполняться для всех моделей этого семейства, поэтому мы ограничимся лишь архитектурой и системой команд самой младшей модели этого семейства [9].

6. Архитектура младшей модели семейства Intel

6.1. Память

Архитектура рассматриваемого компьютера является дробно-адресной, поэтому адресуемая память состоит из регистровой и основной памяти. В младшей модели семейства основная память имеет объём 2²⁰ячеек по 8 бит каждая. Регистровая память будет рассмотрена немного позже.

6.2. Форматы данных

• Целые числа.

Целые числа могут занимать 8 бит (короткое целое), 16 бит (длинное целое) и 32 бита (сверхдлинное целое). Длинное целое принято называть машинным словом(не путать с машинным словом в Учебной Машине!).

Как видим, в этой архитектуре есть многообразие форматов целых чисел, что позволяет писать более компактные программы. Для других архитектур это может оказаться несущественно, например, в некоторых современных супер-ЭВМ идёт работа с малым количеством целых чисел, поэтому вводится только один формат – сверхдлинное целое.

• Символьные данные.

В качестве символов используются короткие целые числа, которые трактуются как неотрицательные (беззнаковые) числа, задающие номер символа в некотором алфавите.¹Заметим, что как таковой символьный тип данных (в смысле языка Паскаль) в Ассемблере отсутствует, а запись'A'обозначает не символьный тип данных, а эквивалентна выражению языка ПаскальOrd('A').

• Массивы (строки).

Массивы могут состоять из коротких или длинных целых чисел. Массив коротких целых чисел может рассматриваться как символьная строка. В машинном языке присутствуют команды для обработкиэлементовтаких массивов, если такую команду поставить в цикл, то образуются удобное средство для работы с массивами.

• Вещественные числа.

Чаще всего используются три формата вещественных чисел: короткие, длинные и сверхдлинные вещественные числа. Стоит отметить следующий важный факт. Если целые числа в различных ЭВМ по чисто историческим причинам иногда имеют разное внутреннее представление, то на момент массового выпуска ЭВМ с командами для работы с вещественными числами уже существовал определённый стандарт на внутреннее представление этих чисел – IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers), и почти все современные машины этого стандарта придерживаются.