|
Архитектура ? это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.
В настоящее время наибольшее распространение в ЭВМ получили два типа архитектуры: принстонская (фон-Неймана) и гарвардская. Обе они выделяют два основных узла ЭВМ: центральный процессор и память компьютера. Различие заключается в структуре памяти: в принстонской архитектуре программы и данные хранятся в одном массиве памяти и передаются в процессор по одному каналу, тогда как гарвардская архитектура предусматривает отдельные хранилища и потоки передачи для команд и данных.
В более подробное описание, определяющее конкретную архитектуру, также входят: структурная схема ЭВМ, средства и способы доступа к элементам этой структурной схемы, организация и разрядность интерфейсов ЭВМ, набор и доступность регистров, организация памяти и способы её адресации, набор и формат машинных команд процессора, способы представления и форматы данных, правила обработки прерываний.
По перечисленным признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют:
" По разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-разрядные;
" По особенностям набора регистров, формата команд и данных: CISC, RISC, VLIW;
" По количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные:
o многопроцессорные по принципу взаимодействия с памятью: симметричные многопроцессорные (SMP), масcивно-параллельные (MPP), распределенные.
Общие принципы построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре:
1. Структура памяти ЭВМ
2. Способы доступа к памяти и внешним устройствам
3. Возможность изменения конфигурации компьютера
4. Система команд
5. Форматы данных
6. Организация интерфейса
Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил Джон фон Нейман. В 1946 году он вместе со своими коллегами опубликовал статью "Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства", в которой убедительно обосновывается использование двоичной системы счисления для представления чисел в ЭВМ (до этого машины хранили данные в десятичном виде) и излагаются следующие принципы: принцип программного управления, принцип однородности памяти, принцип адресности.
Принцип программного управления обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. Согласно этому принципу программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Для понятия этого принципа надо знать что такое регистры и счетчик команд. Регистр - специализированная дополнительная ячейка памяти в процессоре. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Счетчик команд - регистр устройства управления (УУ), содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды, он служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти. Этот регистр последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. Так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым осуществляется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой - то другой, используются команды условного или безусловного переходов. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.
Принцип однородности памяти (принцип хранимой команды). Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Компьютер не различает, что храниться в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатом вычислений.
Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Это позволяет обращаться к произвольной ячейке (адресу) без просмотра предыдущих.
|
На уровень вверх
Купить