Преподаватель: Ольга Юрьевна
Основы алгоритмизации и программирования
Литература: В.И. Юров «Ассемблер. Учебник для вузов»
Н.И. Голубь «Искусство программирования на Ассемблере. Лекции и упражнения»
В.Н. Пильщиков «Программирование на языке ассемблера IBM PC»
«Развитие языков программирования» Реферат.
Этапы развития ЭВМ
Три этапа развития ЭВМ:
1) Период ручной докомпьютерной эпохи. Этот период начался на заре человеческой цивилизации. Фиксация результатов счёта производилась различными способами: пальцевый счёт, нанесение засечек, счётные палочки. Позднее появились приборы, использующие позиционные системы счисления. К ним относят «русский абак», русские, японские, китайские счёты. Со счёт начинается развитие цифровых устройств.
2) Механический – развитие механики в 17-ом веке стало предпосылкой вычислительных устройств и приборов, использующий механический принцип вычисления, обеспечивающий перенос старшего разряда. В 19-ом веке английский механик Ч. Бэббидж выдвинул идею создания программно-управляемой счётной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство вывода (печати) и ввода. Первая такая машина работала на паровом двигателе (16-цифровой калькулятор). Главным достижением этой эпохи можно считать изобретение арифмометра.
3) Электромеханический этап охватывает около 60 лет. Начинается от 1-го табулятора Холлерита до 1-ой ЭВМ ENIAC (1945 год). Предпосылками для создания проектов такого типа явились необходимость проведения массовых расчетов и развитие прикладной электротехники. Классическим типом средств этого этапа были счетно-аналитические комплексы, предназначенные для обработки информации на перфокарточных носителях.
Заключительный этап характеризуется развитием вычислительной техники в виде сложных релейных и релейно-механических систем с программным управлением, характеризующихся алгоритмической универсальностью и способных выполнять сложные научно-технические вычисления в автоматическом режиме, со скоростями, на порядок превышающими скорость работы арифмометров с электроприводом.
1-4 поколение ЭВМ
Годы применения | 1946-1958 | 1958-1964 | 1964-1972 | 1972-наше время |
Основной элемент | эл. лампа, реле | Транзистор | ИС МИС | БИС СБИС |
Кол-во ЭВМ в мире | десятки | тысячи | десятки тысяч | Миллионы |
Быстродействие (операций в секунду) | 103-104 | 104-106 | 105-107 | 106-108 |
Носитель информации | перфокарта, перфолента | магнитная лента | диск | гибкий и лазерный диск |
Размеры ЭВМ | большие, значительно габаритные | значительно меньшие габариты | мини-ЭВМ, в 150 раз меньше 2-го поколения | микро-ЭВМ 30 см3< |
На создание ЭНИ ушло ушло 200 тысяч человеко/часов.
Комплекс включал 17468 ламп и их было 16 различных видов, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70 000 резисторов, 10000 конденсаторов. Его вес 27 тонн, объём памяти – 20 число слов. Потребляемая мощность 174 кВт
Архитектура ЭВМ
Архитектура ЭВМ – это абстрактное представление ЭВМ, которое отражает её структурную схемо-техническую и логическую организацию.
Что входит в архитектуре ЭВМ:
1) Структура ЭВМ;
2) Средства и способы доступа к элементам структурной схемы ЭВМ;
3) Организация и разрядность интерфейсов ЭВМ;
4) Набор и доступность регистров;
5) Организация и способы адресации памяти;
6) Способы представления и форматов данных ЭВМ;
7) Набор машинных команд ЭВМ;
8) Форматы машинных команд;
9) Правила обработки внештатной ситуации;
Понятие архитектуры ЭВМ – иерархическая.
На сегодняшний день общие архитектурные свойства большинства современных компьютеров попадают под понятие фон-Неймоновской архитектуры. Программирование осуществлялось способом коммутирования. Все логические схемы программировались (переключались) вручную. Использовалась десятичная логика. Фон-Нейман предложил схему ЭВМ с программой в памяти и двоичной логикой вместо десятичной.
АЛУ (аккумулятор):
Оперативная память; Блок управления;
Устройство ввода; Устройство вывода;
Основные принципы работы машины фон-Неймана:
1) Линейное пространство памяти;
2) Принцип хранимой информации (код программы и её данные хранятся в одном и том же адресном пространстве)
3) Принцип микропрограммирования;
4) Последовательное выполнение программ;
5) Отсутствие разницы между командами и данными в памяти;
6) Безразличие к назначению данных;
32-битная Intel-архитектура
Процессоры Pentium, их хар-ки:
1) Двухпотоковая суперскалярная организация, допускающая параллельное выполнение пары простых команд;
2) Наличие двух независимых, двух входовых кэш для команд и для данных, обеспечивающих выборку данных для двух операций в каждом такте;
3) Динамическое прогнозирование перехода;
4) Двоичная совместимость с существующими процессорами этого семейства;
Микроархитектура P6
- это суперскалярная суперконвейерная архитектура. Применяется в основе процессоров Pentium Pro, Pentium 2. 3. Celeron
Набор регистров
Регистрами называются области высокоскоростной памяти, расположенные внутри процессора в непосредственной близости от его исполнительного ядра.
Регистры делятся на 2 группы
1) Пользовательские регистры:
- регистры общего назначения EAX/AX/AH/AL, EBX/BX/BH/BL, EDX/DX/DH/DL, ECX/CX/CH/CL, EBP/BP, ESI/SI, EDI/DI, ESP/SP; Предназначены для хранения данных и адресов.
- сегментные регистры CS, DS, SS, ES, FS, GS; Используются для хранения адресов сегментов памяти
- регистры сопроцессора ST(0), ST(1), ST(2), ST(3), ST(4), ST(5), ST(6), ST(7); Предназначены для написания программ использующих тип данных с плавающей точкой.
- целочисленные регистры MMX-расширения MMXO, MMXI, MMX2, MMX3, MMX4, MMX5, MMX6, MMX7;
- регистры XMM-расширения с плавающей точкой XMMO, XMM1, XMM2, XMM3, XMM4, XMM5, XMM6, XMM7;
- регистры состояния и управления (регистр флагов E FLAGS/FLAGS и регистр указатель команды EIP/IP); Содержит информацию о состоянии процессора исполняемой программы и позволяет изменить это состояние
2) Системные регистры:
- управляющие регистры CRO…CR4; Определяют режим работы процессоры и характеристики текущей исполняемой задачи
- регистры управления памятью GDTR, IDTR, LDTR, TR; Используется в защищенном режиме работы процессора для локализации управляющих структур этого режима
- отладочные регистры DRO…DR7; Предназначены для мониторинга и управления различными аспектами отладки.
- регистры типов областей памяти MTRR; Используются для аппаратного управления кешированием в целях назначения соответствующих свойств областям памяти
- машинно-зависимые регистры MSR; Используются для управления процессором, контролем за его производительностью и получением информации об его ошибках.
Код операции.
Обязательный элемент, описывающий операцию, выполняемую командой. Многим командам соответствует несколько кодов операций, каждый из которых определяет нюансы выполнения операции.