Общие принципы функциональной и структурной организации ЭВМ
Сложность современных ЭВМ, в которых, помимо разнообразных технических средств, обширно представлены средства программного обеспечения, закономерно привела к понятию архитектуры вычислительных машин. Под архитектурой ЭВМ понимают общую логическую организацию технических и программных средств, которая обеспечивает пользователю необходимые технико - эксплуатационные характеристики ЭВМ (производительность, емкость памяти, точность вычислений, надежность и др.), а также максимально возможные удобства взаимодействия с ЭВМ. При этом для пользователя обычно является несущественным то, какими именно средствами (техническими или программными) обеспечиваются эти характеристики ЭВМ.
Архитектурные свойства вычислительных машин предопределяются их функциональной и структурной организацией.
Функциональная организация - это общая идеология автоматизированного функционирования ЭВМ, технология взаимодействия технических и программных средств, способы использования различных устройств при организации их совместной работы, алгоритмы выполнения машинных операций, принятая в данной ЭВМ система команд, выбранные способы адресации и методы кодирования обрабатываемых данных и др.
Принципы и режимы функционирования ЭВМ реализуются различными структурными компонентами ЭВМ (техническими, программными и программно - техническими), которые отражают ее структурную организацию. В ней представлены элементы ЭВМ (логические, запоминающие и др.), функциональные узлы (регистры, счетчики, дешифраторы, сумматоры и др.), устройства ЭВМ (обрабатывающие, управляющие, запоминающие, ввода - вывода и др.), а также программные модули различных видов и назначений.
Между компонентами функциональной и структурной организации ЭВМ обычно отсутствует взаимно однозначное соответствие. Как правило, отдельные структурные компоненты используются для реализации многих функций ЭВМ, и наоборот, некоторые такие функции требуют использования нескольких структурных модулей.
Проводимые в последние десятилетия унификация и стандартизация технических и программных средств привели к созданию семейств ЭВМ, имеющих различные технические и эксплуатационные характеристики, но
165
обладающих, вместе с тем, программной, информационной и технической совместимостью.
Программная совместимость означает, что программы, составленные для одной модели, могут выполняться на других моделях данного семейства. Практически это достигается единой для всех моделей системой команд.
Информационная совместимость означает использование в различных ЭВМ данного семейства общих принципов кодирования, адресации, форм и форматов представления данных.
Техническая совместимость означает унификацию конструкторско - технологической базы ЭВМ, стандартизацию уровней и последовательностей управляющих и синхронизирующих сигналов.
Совместимые ЭВМ должны иметь одинаковую функциональную организацию. Информационные символы (цифры, буквы, знаки и др.) должны одинаково представляться в ЭВМ. Система команд должна обеспечивать в таких ЭВМ получение одинаковых результатов при одинаковых преобразованиях данных. Работой этих машин должны управлять одинаковые или функционально совместимые операционные системы, должны быть совместимы методы и алгоритмы планирования и управления программно - техническими ресурсами. Аппаратурные средства ЭВМ должны иметь согласованные питающие напряжения, частотные параметры сигналов, а главное - состав, структуру и последовательность выработки управляющих сигналов.
В основе построения совместимых ЭВМ обычно лежит модульный принцип, при котором основные устройства реализуются в виде автономных логически и конструктивно законченных модулей. Модульная конструкция позволяет наращивать структуру ЭВМ, включать в ее состав новые устройства, расширяющие функциональные возможности ЭВМ. Именно в этом состоит принцип открытости вычислительных машин как систем, способных к развитию и совершенствованию. Принцип открытости стал в настоящее время основополагающим не только для отдельных ЭВМ, но и для реализуемых на их основе вычислительных систем и комплексов, а также сетей ЭВМ.
166
165 :: 166 :: Содержание
