типовые схемотехнические узлы, называемые комбинационными схемами (триггеры, регистры, дешифраторы, одноразрядные и параллельные сумматоры).
функциональные узлы электронных вычислительных машин, которые состоят из нескольких типовых схем (обычно блока регистров, запоминающего устройства, матричного умножителя, АЛУ и т. д.)подсистемы ЭВМ, среди которых процессор, числовой сопроцессор, контроллер внешнего устройства, система памяти, подсистема ввода-вывода.Для описания сложной системы, которую представляет собой вычислительная машина, часто используют 2 понятия: архитектура и структура. Под архитектурой понимают абстрактное представление о ВМ с точки зрения программиста, структуру же ВМ можно определить как совокупность аппаратных средств с указанием основных связей между ними. При более широком рассмотрении вопроса, архитектура ВМ понимается как своеобразная концепция взаимосвязи элементов сложной структуры вычислительной машины и состоит из компонентов логической, физической и программнойорганизации. В более же узком смысле архитектура ВМ представляет собой описание системы команд, используемое программистами (архитектура системы команд).Развернутое описание архитектуры состоит из: формы представления программ в ВМ и правил их интерпретации;
основных форматов представления данных;
способов адресации данных в программах;
состава аппаратных средств ВМ и их характеристик;
соотношения и взаимодействия аппаратных и программных средств.
4.2Принципы (архитектура) фон Неймана
В основе построения большинства электронных вычислительных машинлежатобщие принципы, которые были сформулированы в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом. Приведем основные из них, которые оказали наибольшее влияние на архитектуру современных ВМ.
1. Принцип программного управления. Данный принцип подразумевает, что программа включает в себя определенный наборкоманд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом, при соблюдении определенной последовательности.
2. Принцип однородности памяти. В основе принципа лежит то, что программы и данные хранятся в одной и той же памяти. В вязи с этим компьютер не может различить, что хранится в рассматриваемой ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. На данном принципе основываются методы трансляции, т. е. процессы перевода текста программы с определенного языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.
3. Принцип адресности. Суть принципа в том, что по своей структуре основная память состоит из перенумерованных ячеек и в произвольный момент времени процессору может быть доступна любая ячейка. Благодаря этому существует возможность присваивать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было обращаться попрошествии какого-то времени или вносить в них изменения в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен. 7]Компьютеры, построенные на этих принципах, в соотвествии с принятыми классификациями относятся к типу фон-неймановских. Другие классы компьютеров, принципиально отличающиеся от них (например, может не выполняться принцип программного управления) также существуют и называются не-фон-неймановскими. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам не обязательно давать ей имя. 4.3Простейшие типы архитектур вычислительных машин
Основными классическими типами архитектур можно назвать следующие: звезда (рис.
1, а): классическая архитектура (фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд — программа; это однопроцессорный компьютер;
иерархическая архитектура (рис.
1, б): ЦУ соединено с периферийными процессорами, управляющими в свою очередь контроллерами, к которым подключены группы ВУ (системы IBM 360—375);магистральная архитектура (рис.
1, в): процессор (процессоры) и блоки памяти (ОГ1) взаимодействуют между собой и с ВУ (контроллерами ВУ) через внутренний канал, общий для всех устройств (машины DEC, ПЭВМ IBM PC-совместимые). [6]Рис. 1. Основные классы архитектур ЭВМЗаключение
История развития вычислительных машин исчисляется веками, но за последние 70 лет компьютерные технологии проделали огромный путь и продолжают развиваться, достигая новых высот. Возможности, которые сегодня доступны благодаря вычислительным машинам, практически безграничны. Появление современных ВМ оказало огромное влияние на развитие науки и техники, затронуло все стороны нашей жизни от промышленности до повседневности. В работе мы подробно рассмотрели историю создания и развития вычислительных машин, выделив основные этапы в соответствии с временем их изобретения и техническими особенностями, познакомились с методологией науки о вычислительных машинах, а также пзнакомились с существующими классификациями ВМ и основными принципами их архитектуры.
Список литературы
1. Сенкевич А. В. Архитектура ЭВМ и вычислительные системы: учебник для студ.
учреждений сред проф. образования / А. В. Сенкевич. — М.: Издательский центр «Академия», 2014. — 240 с.
2. Духнич Е. И., Андреев А. Е., Организация вычислительных машин и систем: Учебн. пособие/Волг
ГТУ, Волгоград, 2003. — 80с.
3. Казакова И. Л. История вычислительной техники: учеб.
пособие / И. А. Казакова. — Пенза: Изд-во ПГУ, 2011. — 232 с.
4. Морозов Ю. М. История и методология вычислительной техники: учеб.
пособие/Ю.М. Морозов. — 2012. — 312 с.
5. Сироткина Н. История и методология информатики и вычислительной техники: курс лекций/ ИКИТ — 2013. — 152 с.
6. Максимов Н. В., Партыка
Т. Л., Попов И. И. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: Учебник. — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. — 512 с.
7. Таненбаум Э. С. Архитектура компьютера, 4-еиздание — СПб.: Питер-пресс, 2002. -704с.
8. Гутер, Р. С. От абака до компьютера / Р. С. Гутер, Ю. Л. Полунов.
— М.: Знание, 1981.
