ПРИНЦИПЫ ФОН НЕЙМАНА

Большинство современных ЭВМ строятся на базе принципов, сформулированных американским ученым, одним из “отцов” кибернетики Дж. фон Нейманом. Впервые эти принципы были опубликованы фон Нейманом в 1945 г. в его предложениях по машине EDVAC. Эта ЭВМ была одной из первых машин с хранимой в оперативной памяти программой программой. В целом эти принципы сводятся к следующему:

§ основными блоками фоннеймановской машины являются блок управления, арифметико-логическое устройство, память и устройства ввода – вывода;

§ информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые словами;

§ алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, которые определяют смысл операции; эти управляющие слова называются командами; совокупность команд, представляющая алгоритм, называется программой;

§ программы и данные хранятся в одной и той же памяти; разнотипные слова различаются по способу использования, но не по способу кодирования;

§ устройство управления и арифметическое устройство обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором; они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти; обработка информации, предписанная алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой.

Практически можно реализовать принцип фон Неймана множеством различных способов.

Перед тем как описать принципы функционирования ЭВМ, введем несколько определений.

Архитектура ЭВМ - абстрактное определение машины в терминах основных функциональных модулей, языка, структур данных. Архитектура не определяет особенностей реализации аппаратной части ЭВМ, времени выполнения команд, степени параллелизма, ширины шин и других аналогичных характеристик. Архитектура отображает аспекты структуры ЭВМ, которые являются видимыми для пользователя: систему команд, режимы адресации, форматы данных, набор программно - доступных регистров. Одним словом, термин “архитектура” используется для описания возможностей, предоставляемых ЭВМ.

Термин организация ЭВМопределяет, как реализованы возможности ЭВМ.

Команда - совокупность сведений, необходимых процессору для выполнения определенного действия при выполнении программы. Команда состоит из кода операции, содержащего указание на операцию, которую необходимо выполнить, и нескольких адресных полей, содержащих указание на места расположения операндов команды. Способ вычисления адреса по информации, содержащейся в адресном поле команды, называется режимом адресации. Множество команд, реализованных в данной ЭВМ, образует ее систему команд.