- •Уровни детализации структуры вычислительной машины
- •Этапы развития и поколения вычислительных машин
- •Фундаментальные принципы построения эвм
- •Информационно-логические особенности эвм.
- •Классификации по месту хранения операндов.
- •Стековая архитектура.
- •Аккумуляторная система команд.
- •Регистровая архитектура системы команд с регистрами общего назначения
- •Архитектура с выделенным доступом к памяти(Load/Store)
- •Форматы команд
- •Критерии разработки команды команд
Уровни детализации структуры вычислительной машины
Вычислительная машина как законченный объект представляет собой результат условий специалистов в определённой области знаний. Каждый специалист рассматривает машину с позиции стоящих задач. В соответствии с этим уровни детализации структуры может быть достаточно много. Однако сложившаяся практика ограничивает их четырьмя:
Вход -> [Выч. машина] -> Выход
Общей архитектуры:
Память <- [ЦП] -> Ввод/Вывод Система шин
3)
|
УУ |
|
АЛУ |
Система шин |
Регистр |
|
БПТ |
|
4)
|
ЛПП |
|
Регистры |
Система шин |
Память |
|
ЛФУ |
|
Этапы развития и поколения вычислительных машин
2-е поколение – Транзисторы.
3-е поколение – Компьютерные интегральные системы.
4-е поколение – Большие и сверхбольшие интегральные схемы
Фундаментальные принципы построения эвм
Использование двоичной системы счисления
Программное управление и хранимой в памяти программы. Программа должна размещаться в одном из блоков компьютера, а именно в запоминающем устройстве.
а) Промежуточные результаты исчисления, константы и другие числа, с которыми оперирует компьютер, может размещаться в том же запоминающем устройстве, что и программа
б) Числовая форма записи программы позволяет машине производить операции над величинами, которыми закодированы команды программ
Программа, так же как и данные, записывается в двоичном коде, т.е по форме представления команды и данные однотипны и могут храниться в одной и той же области памяти.
Трудности физической реализации запоминающего устройства, большого быстродействия и объема памяти, требуют иерархичесой организации памяти. Доступ к командам и данным осуществляется по адресу
Арифметическое устройство компьютера конструируется на основе схем, выполняющих операцию сложения.
В компьютере используется параллельный способ организации вычислительного процесса. Т.е операции над двоичными кодами осуществляются одновременно над всеми разрядами.
Принцип единой линейной памяти
Интерфейс:
-
ЦПУ
Устройство управления
АЛУ
КЭШ
РОН
УУ отвечает за вызов команд памяти, определения типа команды и организацию микропрограммного управления.
АЛУ выполняет все операции по обработке всех видов данных в том числе арифметические и логические операции.
Внутримашинный интерфейс осуществляет связь и регулирует потоки данных внутри процессора.
Блок регистров реализует сверхбыстродействующую память.
Память хранит информацию, передаваемую из других устройств в том числе, поступающую извне через устройство ввода. Память обычно состоит из двух частей:
а) быстродействующей основной или оперативной памяти
б) сравнительно медленной, но способной хранить большой объем информации конечной памяти(внешней памяти).
Непосредственно в вычислительном процессе участвует только основная память. Обладает сложной иерархической структурой. В ней можно выделить несколько уровней кэш памяти, которая является более быстродействующей, но меньшей по объему(ОП и интерфейсы памяти).
ЦП взаимрлействует с основным запоминающим устройством посредством трех шин:
шины адреса, по которой передеается адрес ячейки
шина данных
шина управления
Устройства ввода обеспечивают считывание информации.
Устройства вывода представляют результаты обработки информации в форме, удобной для восприятия.
Особенности:
Индексные регистры – позволяют формировать адрес памяти, добавление содержимого указанного регистра к содержимому поля команды.
Регистры общего назначения – благодаря им устраняется различие между индексными регистрами и аккумулятора. Каждый регистры может быть использован как аккумулятор.
Представления данных комплекс плавающей точки. IBM-704.
Косвенная адресация – это средство, позволяющее использовать команды, указывающие адреса по которым находится информации о месте положения оператора команды.
Программные прерывания. При возникновении некоторого внешнего события состояние вычислительной системы связывается с выполнением некоторой команды выделяется соответствующее область памяти. Восстанавливается при возобновлении работы команды.
Асинхронный ввод-вывод. Параллельно обычному выполнению команд независимые процессоры управляют операциями ввода-вывода.
Виртуальная память. Определение адресного пространства программы осуществляется без привязки к физическим областям памяти с целью использования большего объема основной памяти, чем то, которым система фактически располагает.
Мультипроцессорная обработка. Это когда два или более независимых процессора(процессорных элемента) обрабатывают потоки программы общей памяти.
Замечания:
Существенные противоречия между высокой скорости обработки данных и низкой скорости работ устройств ввода-вывода потребовало освобождение центрального процессорного устройства от функций передачи информации и предоставление этой функции специальным устройствам. Контролерам и интерфейсам.