<<
>>

Принципы фон Неймана

Устройства компьютера. В состав компьютера должны входить следующие устройства:

• арифметико-логическое устройство, выполняющее арифме- тические и логические операции;

• устройство управления, которое организует процесс выпол- нения программ;

• запоминающее устройство, или память, для хранения про- грамм и данных;

• внешние устройства для ввода-вывода информации.

В современных компьютерах это:

• память (запоминающее устройство — ЗУ), состоящая из пе- ренумерованных ячеек;

• процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);

• устройство ввода;

• устройство вывода.

Эти устройства соединены между собой каналами связи, по которым передается информация. Основные устройства компьютера и связи между ними представлены на рис. 2.5.

Функции памяти:

• прием информации из других устройств;

Рис.

2.5. Общая схема компьютера:

— сигнал управления; —► — информационный сигнал

• запоминание информации;

• выдача информации по запросу в другие устройства машины.

Функции процессора:

• обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;

• программное управление работой устройств компьютера.

Одна часть процессора, которая выполняет команды, называ- ется арифметико-логическим устройством, а другая его часть, вы- полняющая функции управления устройствами, — устройством управления. Обычно эти устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.

В составе процессора имеется ряд специализированных допол- нительных ячеек памяти, называемых регистрами. Регистр выпол- няет функцию кратковременного хранения числа или команды.

Основным элементом регистра является электронная схема, на- зываемая триггером (см. подрадд. 2.2).

Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определенным образом общей системой управления.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:

• сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каж- дой операции (см. подразд. 2.2);

• счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответ- ствует адресу очередной выполняемой команды. Он служит для авто- матической выборки программы из последовательных ячеек памяти;

• регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его раз- рядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.

Принцип программного управления. Программа состоит из на- бора команд, выполняющихся процессором автоматически в оп- ределенной последовательности.

Вначале с помощью какого-либо внешнего устройства в па- мять компьютера вводится программа. Устройство управления счи- тывает содержимое ячейки памяти, где находится первая инст- рукция (команда) программы, и организует ее выполнение. Эта команда может задавать выполнение арифметических или логи- ческих действий, чтение из памяти данных для выполнения ариф- метических или логических операций или запись их результатов в память, ввод данных из внешнего устройства в память или вывод данных из памяти на внешнее устройство.

Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно уве- личивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. Так как команды расположены в памяти друг за другом, организуется выборка цепочки команд из последовательно рас- положенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения ко- манды перейти не к следующей, а к какой-то другой ячейке, то используются команды условного и безусловного перехода, ко- торые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержа- щей следующую команду.

Выборка команд из памяти прекраща- ется после достижения и выполнения команды «стоп». Процес- сор исполняет программу автоматически, без вмешательства че- ловека.

Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться перера- ботке, что позволяет задавать в самой программе правила получе- ния повтора некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм).

Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты выполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент вре- мени доступна любая ячейка.

Память компьютера должна состоять из некоторого числа про- нумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ. Все ячейки памяти должны быть одинаково легко доступны для других уст- ройств компьютера.

Отсюда следует возможность давать имена областям памяти так, чтобы к сохраненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

2.3.1.

<< | >>
Источник: Калмыкова Е. А.. Информатика. 2012

Еще по теме Принципы фон Неймана:

  1. Социология отношений Леопольда фон Визе
  2. 4.2. ПРИНЦИПЫ ОБУЧЕНИЯ Принципы как категория дидактики
  3. Второй принцип - принцип аналогии или соответствия Макрокосма (Вселенной) и Микрокосма (человека).
  4. ПРИНЦИП КЛЮЧА — ПРИНЦИП ОПТИМАЛЬНОСТИ.
  5. ПРИНЦИП КЛЮЧА — ПРИНЦИП ОПТИМАЛЬНОСТИ.
  6. Шестой принцип - принцип причинности.
  7. Третий принцип - принцип вибраций.
  8. Четвертый принцип - принцип полярности.
  9. Пятый принцип - принцип ритма.
  10. Седьмой принцип - принцип двойственности,
  11. ЖИЗНЬ ПСИХИЧЕСКАЯ: ПРИНЦИП
  12. ПРИНЦИП УДОВОЛЬСТВИЯ
  13. ПРИНЦИП РЕАЛЬНОСТИ
  14. ПРИНЦИП АКТИВНОСТИ
  15. ПРИНЦИП ПОСТОЯНСТВА