Основы построения ЭВМ. Основные определения. Вычислительная машина. Функция Аккермана – тест для компьютера, страница 4

Языки высокого уровня. Пользователь, зная алгоритм решения задачи, после составления детального проекта решения пишет программу на языке (развитом языке, языке высокого уровня). Специализированные подобные языки позволяют пользователю сразу описать процесс обработки на концептуальном уровне в естественной, удобной форме. Облегчается процесс программирования, достигается более высокая надежность.

Идеал – наличие языка для каждого конкретного случая, но узкоспециальные языки не имеют смысла, (дорого создать формальный язык, дорого ему научить). Компромисс – используются языки универсальные, созданные под класс задач, а возникающий разрыв с концептуальным уровнем ликвидируется использованием специальных пакетов готовых программ. (Язык пользования пакетом).

<14>

Уровень машинных команд. Обеспечивает связь, «стыковку» аппаратных и программных средств вычислителя. Это «самый архитектурный» уровень, это уровень системного программиста – специалиста (ниже ему уже не нужно).

Идеал - близость функционального уровня развитого языка и           функционального уровня машинных команд; тогда прост           компилятор и быстро выполняется программа. Но…

Компромисс лежит с учетом стоимости разработки между аппаратными и программными средствами; отсюда и определение функционального уровня машинных команд. А тогда возможны пути: либо обеспечение пользователей на языковом уровне и наличие семантического разрыва между двумя уровнями (семантический разрыв увеличивает нагрузку на системного программиста и создает ему авторитет), либо функциональная ориентация машин на универсальные языки высокого уровня Þ соответствующие аппаратные средства Þ машины языков высокого уровня. [†]

<15>

Уровень регистровых передач. Здесь проводится проектирование аппаратных средств ЭВМ, удовлетворяющих спецификации машинных команд, а также требованиям по производительности, стоимости и другим заданным условиям. Машинные команды после дешифрации реализуются  путем управления АЛУ, регистрами и соединяющими их шинами.У проектировщика, использующего в качестве элементов структурные блоки, обычно в распоряжении микропрограммирование (создание микропрограмм для управляющей памяти). Если же команды предельно просты или требуется существенно повысить быстродействие, то применяются аппаратные решения (специальные сумматоры, умножители и др.). Еще одно направление – сопроцессоры.

Уровень вентилей. Основа концепции уровня заключается в том, что все структурные элементы суть конечные автоматы, а следовательно могут быть построены из вентилей. Конечно же, уровень вентилей – сфера деятельности разработчика БИС и СБИС.

<16>

Классификация машин по структурной организации:

1) Централизованные машины. Состоят из одного процессора, системы          соединений и памяти. В каждый момент времени активна только одна команда.

2) Машины с коммутацией пакетов. Реализуют конвейерное исполнение,                    при котором процессоры, средства связи и запоминающие устройства объединяются в рабочие пулы[‡] для совместного решения задач.

3)Машины с обработкой выражений. В них используются идентичные

 наборы ресурсов, объединенные в регулярную структуру, причем

 каждый набор содержит процессор, средства коммуникации и память.

 Программа представляет собой большую структуру, отдельные части

 которой пребывают в каждый момент времени в активном состоянии,

 тогда как другие временно приостановлены.

<17>

Применительно к цифровой обработке сигналов (ЦОС)

Систематический процессор. Суть регулярная матрица процессорных элементов, каждый из которых обменивается информацией со своими ближайшими соседями; все процессоры работают синхронно под управлением общего источника синхронизации (частота ограничивается действиями самого медленного в матрице).