Структура вычислительной системы и назначение ее основных частей

ОРГАНИЗАЦИЯ, СТРУКТУРА И СОСТАВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНО-УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ МИКРОПРОЦЕССОРА

Цифровая вычислительная система является устройством, способным решать задачи и обрабатывать информацию под управлением программы, состоящей из команд. Аппаратные средства цифровой вычислительной системы – это комплекс цифровых логических схем, которые получают информацию из одного или более источников, обрабатывают ее, и посылают результаты в одно или несколько мест назначения. Микропроцессорные цифровые ВС предоставляют недорогой способ решать сложные задачи по сохранению, передаче и обработке информации и могут быть встроены в приборы, и являться основой распределенных систем управления производственными процессами.

Структура вычислительной системы и назначение ее основных частей

Выполнение сложных математических расчетов всегда сталкивалось с многочисленными трудностями. Многие задачи вообще невозможно решить, выражая результат в элементарных функциях, поэтому разрабатывались Сформулируйте суть принципа ипрограммного управления.

методы численного решения математических задач. Применение этих методов также требует проведения огромного количества вычислений. Поэтому перед человечеством всегда стояла задача разработки мощных средств для автоматизации вычислений. С середины 40-х годов начала развиваться ветвь цифровых вычислительных машин. Используемые вначале как машины для вычислений, по мере развития элементной базы, на которых они строились, эти приборы превратились в мощные вычислительные системы, способные решать не только вычислительные задачи, но и задачи по управлению и контролю.

Основой цифровых вычислительных систем являются логические цифровые схемы, основанные на элементах, принимающих два возможных фиксированных значения «0» и «1». Информация в таких схемах представлена в виде импульсных электрических сигналов, имеющих амплитуду выше некоторого уровня (логический 0) или ниже определенного уровня (логическая 1). При построении цифровой ВС реализован принцип программного управления. Суть этого принципа в следующем: цифровая схема построена таким образом, что может решать некоторый определенный набор простых задач или выполнять определенные действия (команды), комбинируя эти действия в соответствии с заданным алгоритмом решения сложной задачи (программа) можно получить решение для очень широкого круга задач. Таким образом, цифровая ВС состоит из аппаратных и программных средств, которые выступают как неразрывное единство.

Аппаратными средствами называется относительно стабильная, неизменяемая часть вычислительной системы.

К аппаратным средствам относятся электронные схемы, из которых построена система, и схемы, обеспечивающие их работоспособность.

Программными средствами называется относительно изменчивая, непостоянная часть вычислительной системы.

К программным средствам относятся последовательности команд,реализующие решение задач и функции по обработке информации.

Хотя в конкретной вычислительной системе существует равновесие между аппаратными и программными средствами, в целом, они являются проявлениями противоположных тенденций. Дело в том, что одна и та же задача может быть решена различными способами. Основная часть может быть перенесена на схемное решение (в принципе, и без применения программ), то есть на аппаратные средства, или, наоборот, на программные средства при минимальном использовании электронных схем. Это противоречие отражается в термине дуализм ВС. В большинстве случаев использование, в основном, аппаратных средств приводит к более быстродействующим системам, а использование программных средств к более гибким и дешевым системам.

Вопрос о соотношении аппаратных и программных средств в ВС очень сложен. В универсальных ВС основная часть действий переносится на программные средства, аппаратные средства предоставляют при этом программисту широкие возможности для создания программ: большой набор команд, типов данных, с которыми может работать система, и способов их адресации. В последнее время для повышения быстродействия появилась тенденция к переносу на аппаратные средства большей доли работы. Это так называемые системы с сокращенной системой команд (RISC системы). В них за счет уменьшения количества команд в системе команд выполнение команд реализуется полностью аппаратно, т.е. за счёт усложнения схемотехники процессора. Это позволяет получить повышенное быстродействие вычислительной системы (микропроцессора). Практически все современные микроконтроллеры основаны на RISC технологии построения вычислительного ядра.