Лекция 1 по архитектуре компьютеров. Концепция машины с хранимой в памяти программой

Сентябрь 7, 2022

Главная
Алгебра
Лекция 1 по архитектуре компьютеров. Концепция машины с хранимой в памяти программой

Содержание

2. Введем новое определение термина «вычислительная машина» как совокупности технических средств, служащих для автоматизированной обработки дискретных данных
3. В основе архитектуры современных ВМ лежит представление алгоритма решения задачи в виде программы последовательных вычислений. Согласно
4. ВМ, где определенным образом закодированные команды программы хранятся в памяти, известна под названием вычислительной машины с
5. Сущность фон-неймановской концепции вычислительной машины можно свести к четырем принципам: двоичного кодирования; программного управления; однородности памяти;
6. ПРИНЦИП ДВОИЧНОГО КОДИРОВАНИЯ Вся информация, как данные, так и команды, кодируются двоичными цифрами 0 и 1.
7. ПРИНЦИП ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ Все вычисления должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов
8. ПРИНЦИП ОДНОРОДНОСТИ ПАМЯТИ Команды и данные хранятся в одной и той же памяти и внешне в
9. Принстонская архитектура – архитектура, использующая единую память для хранения команд и данных. Гарвардская архитектура – архитектура,
10. ПРИНЦИП АДРЕСНОСТИ Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причем процессору в произвольный момент доступна любая
11. СТРУКТУРА ФОН-НЕЙМАНОВСКОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ
12. Порт –аппаратура сопряжения периферийного устройства (ПУ) с ВМ и управления им. Устройство ввода/вывода (УВВ) или модуль
13. Чтобы программа могла выполняться, команды и данные должны располагаться в основной памяти (ОП). Доступ к
14. Размер ячейки ОП обычно принимается равным байту. Для хранения больших чисел используются 2, 4 или 8
15. Для долговременного хранения больших программ и массивов данных в ВМ обычно имеется дополнительная память, известная как
16. Устройство управления (УУ) — часть ВМ, организующая автоматическое выполнение программ и обеспечивающая функционирование ВМ как единой
18. Скачать презентацию

Слайд 2

Введем новое определение термина «вычислительная машина» как совокупности технических средств, служащих

для автоматизированной обработки дискретных данных по заданному алгоритму.

Слайд 3

В основе архитектуры современных ВМ лежит представление алгоритма решения задачи в

виде программы последовательных вычислений.
Согласно стандарту
ISO 2382/1-84, программа для ВМ —это «упорядоченная последовательность ко
манд, подлежащая обработке».

Слайд 4

ВМ, где определенным образом закодированные команды программы хранятся в памяти, известна

под названием вычислительной машины с хранимой в памяти программой.
Идея принадлежит создателям вычислителя ENIAC Эккерту, Мочли и фон Нейману.

Слайд 5

Сущность фон-неймановской концепции вычислительной машины можно свести к четырем принципам:
двоичного

кодирования;
программного управления;
однородности памяти;
адресности.

Слайд 6

ПРИНЦИП ДВОИЧНОГО КОДИРОВАНИЯ
Вся информация, как данные, так и команды, кодируются

двоичными цифрами 0 и 1.

Слайд 7

ПРИНЦИП ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ
Все вычисления должны быть представлены в виде программы, состоящей

из последовательности управляющих слов – команд. Команды программы хранятся в последовательных ячейках памяти вычислительной машины и выполняются в естественной последовательности.
При необходимости, с помощью специальных команд, эта последовательность может быть изменена.

Слайд 8

ПРИНЦИП ОДНОРОДНОСТИ ПАМЯТИ
Команды и данные хранятся в одной и той же

памяти и внешне в памяти неразличимы. Распознать их можно только по способу использования.

Слайд 9

Принстонская архитектура – архитектура, использующая единую память для хранения команд и

данных.
Гарвардская архитектура – архитектура, использующая отдельную память команд и отдельную память данных.
Долгие годы преобладающей была и остается принстонская архитектура, хотя она порождает проблемы пропускной способности тракта «процессор-память». В последнее время в связи с широким использованием кэш-памяти разработчики ВМ все чаще обращаются к гарвардской архитектуре.

Слайд 10

ПРИНЦИП АДРЕСНОСТИ
Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причем процессору в

произвольный момент доступна любая ячейка.
Двоичные коды команд и данных разделяются на единицы информации, называемые словами, и хранятся в ячейках памяти, а для доступа к ним используются номера соответствующих ячеек—адреса.

Слайд 11

СТРУКТУРА ФОН-НЕЙМАНОВСКОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

Слайд 12

Порт –аппаратура сопряжения периферийного устройства (ПУ) с ВМ и управления им.
Устройство

ввода/вывода (УВВ) или модуль ввода/вывода ВМ(МВБ) – совокупность портов ввода и вывода

Слайд 13

Чтобы программа могла выполняться, команды и данные должны располагаться в

основной памяти (ОП).
Доступ к любым запоминающего устройства (ЗУ) основной памяти может производиться в произвольной последовательности. Такой вид памяти известен как память с произвольным доступом.

Слайд 14

Размер ячейки ОП обычно принимается равным байту. Для хранения больших чисел

используются 2, 4 или 8 байтов, размещаемых в ячейках с последовательными адресами.
Два подхода к адресации:
адресация по младшему байту или метод остроконечников (little endian addressing) – за адрес числа принимается адрес его младшего байта (Intel, DEC).
адресация по старшему байту или метод тупоконечников (big endian addressing) – по меньшему из адресов располагается старший байт (Motorola, большие ЭВМ фирмы IBM).

Слайд 15

Для долговременного хранения больших программ и массивов данных в ВМ обычно

имеется дополнительная память, известная как вторичная.
Обязательным элементом в архитектуре фон Неймана является только основная память.

Слайд 16

Устройство управления (УУ) — часть ВМ, организующая автоматическое выполнение программ и

обеспечивающая функционирование ВМ как единой системы.
УУ ВМ можно рассматривать как совокупность элементов, между которыми происходит пересылка информации, в ходе которой эта информация может подвергаться определенным видам обработки. Пересылка информации между любыми элементами ВМ инициируется своим сигналом управления (СУ), то есть управление вычислительным процессом сводится к выдаче нужного набора СУ в нужной временной последовательности.
Основная функция УУ – формирование управляющих сигналов, отвечающих за извлечение команд из памяти в порядке, определяемом программой, и последующее исполнение этих команд. Кроме того, УУ формирует СУ для синхронизации и координации внутренних и внешних устройств ВМ

Лекция 1 по архитектуре компьютеров. Концепция машины с хранимой в памяти программой

Содержание

Введем новое определение термина «вычислительная машина» как совокупности технических средств, служащих

В основе архитектуры современных ВМ лежит представление алгоритма решения задачи в

ВМ, где определенным образом закодированные команды программы хранятся в памяти, известна

Сущность фон-неймановской концепции вычислительной машины можно све­сти к четырем принципам: двоичного

ПРИНЦИП ДВОИЧНОГО КОДИРОВАНИЯ Вся информация, как данные, так и команды, кодируются

ПРИНЦИП ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯВсе вычисления должны быть представлены в виде программы, состоящей

ПРИНЦИП ОДНОРОДНОСТИ ПАМЯТИКоманды и данные хранятся в одной и той же

Принстонская архитектура – архитектура, использующая единую память для хранения команд и

ПРИНЦИП АДРЕСНОСТИСтруктурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причем процес­сору в

СТРУКТУРА ФОН-НЕЙМАНОВСКОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

­Порт –аппаратура сопряжения периферийного устройства (ПУ) с ВМ и управления им.Устройство

­ Чтобы программа могла выполняться, команды и данные должны располагаться в