ПРИНЦИПЫ ФОН НЕЙМАНА - раздел Компьютеры, Принципы функционирования ЭВМ. Учебное пособие по курсам «Технология программирования» и «Операционные системы» Большинство Современных Эвм Строятся На Базе Принципов, Сформулированных Амер...
Большинство современных ЭВМ строятся на базе принципов, сформулированных американским ученым, одним из “отцов” кибернетики Дж. фон Нейманом. Впервые эти принципы были опубликованы фон Нейманом в 1945 г. в его предложениях по машине EDVAC. Эта ЭВМ была одной из первых машин с хранимой в оперативной памяти программой программой. В целом эти принципы сводятся к следующему:
§ основными блоками фоннеймановской машины являются блок управления, арифметико-логическое устройство, память и устройства ввода – вывода;
§ информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые словами;
§ алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, которые определяют смысл операции; эти управляющие слова называются командами; совокупность команд, представляющая алгоритм, называется программой;
§ программы и данные хранятся в одной и той же памяти; разнотипные слова различаются по способу использования, но не по способу кодирования;
§ устройство управления и арифметическое устройство обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором; они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти; обработка информации, предписанная алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой.
Практически можно реализовать принцип фон Неймана множеством различных способов.
Перед тем как описать принципы функционирования ЭВМ, введем несколько определений.
Архитектура ЭВМ - абстрактное определение машины в терминах основных функциональных модулей, языка, структур данных. Архитектура не определяет особенностей реализации аппаратной части ЭВМ, времени выполнения команд, степени параллелизма, ширины шин и других аналогичных характеристик. Архитектура отображает аспекты структуры ЭВМ, которые являются видимыми для пользователя: систему команд, режимы адресации, форматы данных, набор программно - доступных регистров. Одним словом, термин “архитектура” используется для описания возможностей, предоставляемых ЭВМ.
Термин организация ЭВМопределяет, как реализованы возможности ЭВМ.
Команда - совокупность сведений, необходимых процессору для выполнения определенного действия при выполнении программы. Команда состоит из кода операции, содержащего указание на операцию, которую необходимо выполнить, и нескольких адресных полей, содержащих указание на места расположения операндов команды. Способ вычисления адреса по информации, содержащейся в адресном поле команды, называется режимом адресации. Множество команд, реализованных в данной ЭВМ, образует ее систему команд.
В пособии излагаются базовые принципы организации и функционирования ЭВМ Рассмотрен состав минимальной ЭВМ с шинной организацией назначение и... Илл библиограф наим...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
ПРИНЦИПЫ ФОН НЕЙМАНА
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
КОМАНДЫ ЭВМ
В данном разделе пособия кратко рассмотрим набор команд, используемых в типичных ЭВМ и действия, реализуемые этими командами.
ПЕРЕЙТИ ЕСЛИ БОЛЬШЕ К АДРЕСУ L .
Первая из команд (сравнение) производит, как отмечалось выше, вычитание значения операнда B из операнда A. Если A>B, то результат будет положителен и, соответственно, флаг знака во флаговом реги
СИСТЕМНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ С ИЗОЛИРОВАННОЙ И ОБЩЕЙ СИСТЕМОЙ ШИН
В предыдущих разделах при описании обобщенного алгоритма работы центрального процессора мы намеренно опустили из рассмотрения вопрос о том, как процессор “отличает” порты внешних устройств от ячеек
Программно - управляемый обмен данными
Так как скорость работы периферийного оборудования обычно ниже скорости работы процессора, чтобы осуществить операцию обмена процессор должен убедиться, что устройство готово к выполнению операции
Обмен по прерываниям
Чтобы понять, что такое прерывание, обратимся к следующему примеру.
Некоторый человек сидит в кресле и читает книгу. В это время на кухонной плите что-то готовится, и, кроме того, его прия
Внепроцессорный прямой доступ к памяти
Обмен данными с медленнодействующими периферийными устройствами, например, с посимвольным принтером, организуется по прерываниям, инициирующим передачу каждого слова или байта. Если подпрограмма об
И ЕЩЕ О ПРЕРЫВАНИЯХ
Описанный выше механизм прерываний, или аппаратные прерывания, является эффективным способом организации взаимодействия процессора с медленными внешними устройствами и начал
РЕЖИМЫ АДРЕСАЦИИ
При выполнении программы многим командам требуется доступ к памяти для выборки данных, записи промежуточных и окончательных результатов вычислений. Для любого такого обращения, что уже отмечалось в
ИЕРАРХИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ
Память в современных компьютерах строится по иерархическому принципу. Одним из явлений, характерных для фоннеймановских ЭВМ является принцип локальности. Это означает, что за ограниченный промежуто
Кэш-память
Как уже говорилось выше, назначение кэш-памяти – временное хранение данных и команд, часто используемых процессором. Основной структурной единицей кэш-памяти является так называемая строка кэша (ca
Страничная организация виртуальной памяти
В системах со страничной организацией основная и внешняя память (главным образом дисковое пространство) делятся на блоки или страницы фиксированной длины. Каждому пользователю предоставляется некот
Сегментная организация виртуальной памяти
Другой подход к организации памяти опирается на тот факт, что программы обычно разделяются на отдельные области-сегменты. Каждый сегмент представляет собой отдельную логическую единицу информации,
Процесс переадресации виртуальной памяти
Процесс переадресацииопишем на примере микропроцессора 80386 фирмы Intel. Процесс переадресации показан на рис. 19 и 20.Перед исполнением загрузочные модели помещаются в оперативну
ФОРМАТЫ ДАННЫХ
Основными типами данных, которые встречаются при обработке информации в ЭВМ, являются числа, представленные в двоичной системе счисления, а также алфавитно-цифровые символы. Некоторые ЭВМ также осу
ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ЭВМ
Обработка чисел, символьной информации, логическая обработка, обработка сигналов - это все частные случаи общего понятия над названием «обработка информации». Для ЭВМ характерен признак: информация
Простейший конвейер, производительность конвейера
Существует достаточно простое общеизвестное правило – чтобы выполнить некоторую работу быстрее, необходимо разделить ее между несколькими исполнителями и заставить их действовать одновременно. Раз
Структурные конфликты
Структурные конфликты возникают, если на различных участках конвейера производится обращение к одному, недублированому ресурсу. Подобная ситуация возникает, например, если процессор имеет единую к
Конфликты по данным
Конфликты по данным возникают, когда несколько последовательно выполняемых команд оказываются логически зависимыми друг от друга. Если порядок обращения к данным при конвейерной обработке некоторо
ЭВМ С КАНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИЕЙ
В основе этого типа организации ЭВМ лежит множественность каналов связи между устройствами и функциональная специализация узлов.
Упрощенная схема организации ЭВМ с каналами приведена на ри
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов