Компьютерные книги
Главное меню
Главная Поиск по сайту Добавить материал О нас Карта книг Карта сайта
Реклама
computersbooks.net -> Добавить материал -> Аппаратное обеспечение -> Баула В.Г. -> "Введение в архитектуру ЭВМ и системы программирования" -> 4

Введение в архитектуру ЭВМ и системы программирования - Баула В.Г.

Баула В.Г. Введение в архитектуру ЭВМ и системы программирования — Москва, 2003. — 144 c.
Скачать (прямая ссылка): vvedenievarhetekturuevm2003.pdf
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 86 >> Следующая


Ячейки памяти в машине фон Неймана нумеруются от нуля до некоторого положительного числа N, которое обычно является степенью двойки. Адресом ячейки называется её номер. Каждая ячейка состоит из более мелких частей, именуемых разрядами и нумеруемых также от нуля и до определённого числа. Количество разрядов в ячейке обозначает разрядность памяти. Каждый разряд может хранить цифру в некоторой системе счисления. В большинстве ЭВМ используется двоичная система счисления, т.к. это более выгодно с точки зрения аппаратной реализации, в этом случае каждый разряд хранит один бит информации. Восемь бит составляет один байт.

Содержимое ячейки называется машинным словом. С точки зрения архитектуры, машинное слово - это минимальный объём данных, которым могут обмениваться различные узлы машины (не надо, однако, забывать о передаче управляющих сигналов по тонким стрелкам). Из каждой ячейки памяти можно считать копию машинного слова и передать её в другую часть памяти, при этом оригинал не меняется. При записи в память старое содержимое ячейки пропадает и заменяется новым машинным словом.

Заметим, что на практике решение задачи сохранения исходного машинного слова при чтении из ячейки для некоторых видов памяти является нетривиальным и достаточно трудоёмким, так как в этой памяти (она называется динамической памятью) при чтении оригинал разрушается. Приведём типичные характеристики памяти современных ЭВМ.

1. Объём памяти - сотни миллионов ячеек (обычно восьмиразрядных).

2. Скорость работы памяти: время доступа (минимальная задержка на чтение слова) и время цикла (минимальная задержка на чтение из одной и той же ячейки двух слов) - порядка единиц и десятков наносекунд (1 секунда=109 наносекунд). Заметим, что для упомянутой выше динамической памяти время цикла больше, чем время доступа, так как надо ещё восстановить разрушенное при чтении содержимое ячейки.

3. Стоимость. Для основной памяти ЭВМ пока достаточно знать, что чем быстрее такая память, тем она, естественно, дороже. Конкретные значения стоимости памяти не представляют интереса в рамках наших лекций.

Принцип неразличимости команд и данных. Машинное слово представляет собой либо команду, либо подлежащее обработке данное (число, символьная информация, элемент изображения

1 Разумеется, время чтения из ячейки памяти может не совпадать с временем записи в неё. 7

и т.д.). Для краткости в дальнейшем будем называть такую информацию "числами". Данный принцип фон Неймана заключается в том, что числа и команды неотличимы друг от друга - в памяти и те и другое представляются некоторым набором разрядов, причём по внешнему виду машинного слова нельзя определить, что оно представляет - команду или число.

Из этого принципа вытекает очевидное следствие - принцип хранимой программы. Этот принцип является очень важным, его суть состоит в том, что программа хранится в памяти вместе с числами, а значит, может изменяться во время счёта этой программы. Говорят также, что программа может самомодифицироваться во время счёта. Заметим, что, когда фон Нейман писал свою работу, большинство тогдашних ЭВМ хранили программу в памяти одного вида, а числа - в памяти другого вида. В современных ЭВМ и программы, и данные хранятся в одной и той же памяти.

2.2. Устройство Управления

Как ясно из самого названия, устройство управления (УУ) управляет всеми остальными устройствами ЭВМ. Оно осуществляет это путём посылки управляющих сигналов, подчиняясь которым остальные устройства производят определённые действия, предписанные этими сигналами. Это устройство является единственным, от которого на рис. 2.1 отходят тонкие стрелки ко всем другим устройствам. Остальные устройства могут "командовать" только памятью, делая ей запросы на чтение и запись машинных слов.

Принцип автоматической работы. Машина, выполняя записанную в её памяти программу, функционирует автоматически, без участия человека.1 Программа - набор записанных в памяти (не обязательно последовательно) машинных команд, описывающих шаги работы алгоритма. Таким образом, программа - это запись алгоритма на языке машины. Язык машины - набор всех возможных команд.

Принцип последовательного выполнения команд. Устройство управления выполняет некоторую команду от начала до конца, а затем по определённому правилу выбирает следующую команду для выполнения, затем следующую и т.д. Этот процесс продолжается, пока не будет выполнена специальная команда останова, либо при выполнении очередной команды не возникнет аварийная ситуация (например, деление на ноль). Аварийная ситуация - это аналог безрезультативного останова алгоритма.

2.3. Арифметико-логическое Устройство

В архитектуре машины фон Неймана арифметико-логическое устройство (АЛУ) может выполнить следующие действия.

1. Считать содержимое некоторой ячейки памяти - поместить копию машинного слова из этой ячейки в ячейку, расположенную в самом АЛУ. Такие ячейки, расположенные не в памяти, а в других устройствах ЭВМ, называются регистровой памятью или просто регистрами.
Предыдущая << 1 .. 2 3 < 4 > 5 6 7 8 9 10 .. 86 >> Следующая
Книги
Web-программирован-
ие
Аппаратное обеспечение Графика Руководство по П.О. Самоучитель Теория программирования Фотошоп Языки программирования
Новые книги
Вирт Н. "Систематическое программирование " (Теория программирования)

Эком "Microsoft Excel 2000 шаг за шагом Русская версия самоучитель " (Самоучитель)

Поляков А.Ю. "Методы и алгоритмы компьютерной графики в примерах Vizual C++" (Графика)

Баяковский Ю.М. "Графическая библиотека Open GL " (Графика)

Валиков А. "Технология " (Языки программирования)
Авторские права © 2013 ComputersBooks. Все права защищены.