2.1. Понятие «Архитектура ЭВМ»

Термин «функциональная организация ЭВМ» часто используют в качестве синонима (в некотором смысле) более широкого термина «архитектура ЭВМ», который в свою очередь, трактуется разными авторами несколько в различных смыслах. Наиболее близким к рассматриваемому далее материалу может служить определение термина «Архитектура ЭВМ», данное в книжке Савельева Г.Н. Прикладная теория цифровых автоматов. Приведем это определение.

 

Архитектура ЭВМ – это абстрактное представление ЭВМ, которое отражает ее структурную, схемотехническую и логическую организацию. Понятие архитектуры ЭВМ является комплексным и включает в себя:

 

Структурную схему ЭВМ;

Средства и способы доступа к элементам структурной схемы;

Организацию и разрядность интерфейсов ЭВМ;

Набор и доступность регистров;

Организацию и способы адресации памяти;

Способы представления и форматы данных ЭВМ;

Набор машинных команд ЭВМ;

Форматы машинных команд;

Обработку нештатных ситуаций (прерываний).

К числу общих архитектурных свойств и принципов можно отнести:

1) Принцип хранимой программы. Согласно ему, код программы и её данные находятся в одном адресном пространстве в оперативной памяти.

2) Принцип микропрограммирования. Суть этого принципа заключается в том, что машинный язык всё-таки ещё не является той конечной субстанцией, которая физически приводит в действие процессы в машине. В состав процессора входит блок микропрограммного управления. Этот блок для каждой машинной команды имеет набор действий-сигналов, которые нужно сгенерировать для физического выполнения требуемой машинной команды. Здесь уместно вспомнить характеристику ЭВМ 1-го поколения. В них для генерации нужных сигналов необходимо было осуществить ручное всех логических схем.

3) Линейное пространство памяти. – совокупность ячеек памяти, которым последовательно присваиваются номера (адреса) 0,1,2,….

4) Последовательное выполнение программ. Процессор выбирает из памяти команды строго последовательно. Для изменения прямолинейного хода выполнения программы или осуществления ветвления необходимо использовать специальные команды. Они называются командами условного и безусловного перехода.

5) С точки зрения процессора, нет принципиальной разницы между данными и командами. Данные и машинные команды находятся в одном пространстве памяти в виде последовательности нулей и единиц. Это свойство связано с предыдущим. Процессор, исполняя содержимое некоторых последовательных ячеек памяти, всегда пытается трактовать его как коды машинной команды, а если не так, то происходит аварийное завершение программы, содержащей некорректный фрагмент. Поэтому важно в программе всегда четко разделять пространство данных и команд

6) Безразличие к целевому назначению данных. Машине всё равно, какую логическую нагрузку несут обрабатываемые ею данные.