Решение задач в цифровых ЭВМ организуется автоматически на основе принципа программного управления. Принцип программного управления состоит в представлении алгоритма решения задачи в виде определенной последовательности операторов двух типов: операторов, выполняющих преобразование информации, и операторов, анализирующих информацию с целью определения очередности их выполнения. Принцип программного управления может быть реализован многими способами. Один из способов был предложен в 1945г. Дж. фон Нейманом. Неймановский принцип нашел наибольшее применение при конструировании ЭВМ.
Неймановский принцип программного управления состоит в следующем:
· Любая информация кодируется в ЭВМ в цифровой форме (наиболее целесообразно в двоичной) и разделяется на единицы информации, называемыми словами.
· Разнотипные слова информации разделяются по способу применения, но не способом кодирования, т.е. любая информация в ЭВМ представляется в виде последовательности нулей и единиц, и в этом смысле различные объекты информации (константы, переменные , команды и др.) неразличимы. Различие в слова информации вносит их использование в программе.
· Слова информации размещаются в ячейках памяти ЭВМ и обозначаются номерами ячеек, называемыми адресами слов. Таким образом, для обозначения любых объектов программы и доступа к ним в ЭВМ существует единственное средство – адрес этих объектов.
· Алгоритм решения задачи представляется в форме управляющих слов, которые определяют наименование операции и слова информации, участвующие в данной операции. Управляющие слова называются командами.
· Вычисления, предписанные алгоритмом, сводятся к последовательному выполнению команд в порядке, определенном программой. Таким образом, программа представляет собой совокупность машинных команд, описывающих алгоритм решения задачи на языке ЭВМ.
В соответствии с п.4 каждая команда состоит из двух основных частей (полей): операционной и адресной. Операционное поле, или код операции, определяет действия устройств ЭВМ при выполнении данной команды. Адресное поле указывает адреса ячеек памяти, в которых хранятся операнды, участвующие в операции. Кроме того, в адресных полях сообщается, куда необходимо поместить результат операции, а иногда и адрес очередной команды.
В ЭВМ информация представляется в двоично–кодированной форме. Основными структурными единицами информации являются: бит, поле, байт, слово. Биту информации соответствует двоичная переменная, принимающая значение 0 или 1. Последовательность битов, имеющая определенный смысл, называется полем, а поле, состоящее из 8 битов, – байтом. Последовательность, состоящая из строго определенного принятого для данной ЭВМ числа битов или байтов, называется словом.
2. Структурная схема цифровой ЭВМ
Типовая структурная схема цифровой ЭВМ представлена на рисунке 1.
Арифметико–логическое устройство (АЛУ), математический сопроцессор (FPU) и устройство управления (УУ) составляют центральный процессор (CPU – Central Processor Unit).
АЛУ определяется как функциональная часть процессора, выполняющая арифметические и логические действия над данными. Под данными понимается информация, представленная в виде, однозначно воспринимаемая устройствами ЭВМ.
Математический сопроцессор (FPU – Floating Point Unit) предназначен для расширения вычислительных возможностей центрального процессора – выполнения арифметических операций, вычисления основных математических функций (тригонометрических, экспоненты, логарифма и т.д.).
УУ предназначено для организации автоматического решения задач, представленных программами и данными, путем принудительной координации работы всех остальных устройств ЭВМ. Согласованная работа всех устройств ЭВМ осуществляется в результате выработки в УУ и посылки в различные устройства ЭВМ управляющих сигналов в определенные моменты времени. В соответствии с принципом программного управления для автоматического решения задач УУ должно обеспечить:
· формирование адреса команды и выборку команды из памяти ЭВМ, причем адрес команды должен быть сформирован в соответствии с очередностью выполнения команд, определяемой программой;
· хранение выбранной команды в течение всего времени ее выполнения;
· формирование адресов операндов и выборку операндов из памяти ЭВМ;
· преобразование операционной части команды в последовательность управляющих сигналов, под воздействием которых выполняются микрооперации в различных узлах и устройствах ЭВМ;
· формирование задающих и синхронизирующих импульсов, координирующих работу устройств ЭВМ;
· обеспечение пуска и останова ЭВМ, ее работы в различных режимах и связи оператора с ЭВМ;
· прерывание выполнения текущей программы при возникновении непредусмотренных ситуаций (деление на нуль, извлечение действительного квадратного корня из отрицательного числа и т.д.).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
