Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное
управление . В основе его лежит представление алгоритма решения любой задачи в
виде программы вычислений.
.Принцип программного управления может быть осуществлен различными
способами. Стандартом для построения практически всех ЭВМ стал способ,
описанный Дж. фон Нейманом в 1945 г. при построении еще первых образцов ЭВМ .
Суть его заключается в следующем.
Все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены
в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов-команд.
Каждая команда содержит указания на конкретную выполняемую операцию, место
нахождения (адреса) операндов и ряд служебных признаков. Операнды —
переменные, значения которых участвуют в операциях преобразования данных.
Список (массив) всех переменных (входных данных, промежуточных значений и
результатов вычислений) является еще одним неотъемлемым элементом любой
программы.
Для доступа к программам, командам и операндам используются их адреса. В
качестве адресов выступают номера ячеек памяти ЭВМ , предназначенных для
хранения объектов. Информация ( командная и данные: числовая, текстовая,
графическая и т.п.) кодируется двоичными цифрами 0 и 1. Поэтому различные
типы информации, размещенные в памяти ЭВМ , практически неразличимы,
идентификация их возможна лишь при выполнении программы, согласно ее логике,
по контексту.
Каждый тип информации имеет форматы — структурные единицы информации,
закодированные двоичными цифрами 0 и 1. Обычно все форматы данных,
используемые в ЭВМ , кратны байту, т.е. состоят из целого числа байтов.
Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется
полем. Например, в каждой команде программы различают поле кода операций,
поле адресов операндов. Применительно к числовой информации выделяют знаковые
разряды, поле значащих разрядов чисел, старшие и младшие разряды.
Последовательность, состоящая из определенного принятого для данной ЭВМ числа
байтов, называется словом. Для больших ЭВМ размер слова составляет
четыре байта, для ПЭВМ — два байта. В качестве структурных элементов
информации различают также полуслово, двойное слово и др.
В любой ЭВМ имеются устройства ввода информации (УВв), с помощью которых
пользователи вводят в ЭВМ программы решаемых задач и данные к ним. Введенная
информация полностью или частично сначала запоминается в оперативном
запоминающем устройстве (ОЗУ), а затем переносится во внешнее запоминающее
устройство (ВЗУ), предназначенное для длительного хранения информации, где
преобразуется в специальный программный объект — файл.
При использовании файла в вычислительном процессе его содержимое переносится
в ОЗУ. Затем программная информация команда за командой считывается в
устройство управления (УУ).
Устройство управления предназначается для автоматического выполнения
программ путем принудительной координации всех остальных устройств ЭВМ .
Вызываемые из ОЗУ команды дешифрируются устройством управления:
— определяются код операции, которую необходимо выполнить следующей, и адреса
операндов, принимающих участие в данной операции.
В зависимости от количества используемых в команде операндов различаются
одно-, двух-, трехадресные и безадресные команды. В одноадресных командах
указывается, где находится один из двух обрабатываемых операндов. Второй
операнд должен быть помещен заранее в арифметическое устройство (для этого в
систему команд вводятся специальные команды пересылки данных между
устройствами).
Двухадресные команды содержат указания о двух операндах, размещаемых в
памяти (или в регистрах и памяти). После выполнения команды в один из этих
адресов засылается результат, а находившийся там операнд теряется.
В трехадресных командах обычно два адреса указывают, где находятся исходные
операнды, а третий — куда необходимо поместить результат.
В безадресных командах обычно обрабатывается один операнд, который до и после
операции находится на одном из регистров арифметико-логического устройства
(АЛУ). Кроме того, безадресные команды используются для выполнения служебных
операций (очистить экран, заблокировать клавиатуру, снять Блокировку и др.).
Все команды программы выполняются последовательно, команда за командой, в том
порядке, как они записаны в памяти ЭВМ (естественный порядок следования
команд). Этот порядок характерен для линейных программ, т.е. программ, не
содержащих разветвлений. Для организации ветвлений используются команды,
нарушающие естественный порядок следования команд. Отдельные признаки
,результатов r (r = 0, r 0 и др.,),устройство .управления
использует для изменения порядка выполнения команд программы.
Принцип программного управления. Принцип фон Неймана
