XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Введение

Электронные вычислительные машины получили большое применение в науке, технике, экономике и промышленности, их стремительное развитие указывается непрерывно растущими потребностями общества в реализации все более сложных задач. Процесс развития ЭВМ выражается увеличением функциональных возможностей, уменьшением стоимости и уменьшением габаритных размеров. Как на исходном, так и на актуальном вехaх развития электро-вычислительной техники усовершенствования характеристик ЭВМ обеспечиваются основным образом за счет достижениям в элементной базе.

Содержание

Архитектура ЭВМ

Принципы построения ЭВМ фон Неймана

Архитектура ЭВМ

Архитектурой электронно-вычислительной машины является его описание на некотором едином уровне, охватывающий представление пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д.

Архитектура предопределяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного запоминающего устройства, внешних запоминающих устройств и периферийных устройств.

Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя. Архитектура ЭВМ охватывает важный круг вопросов, имеющих связь с реализацией совокупности аппаратных и программных средств и принимающих во внимание значительное число определяющих факторов. Среди этих факторов главными являются: цена, область деятельности, функциональные возможности, удобство в эксплуатации, а одним из основных компонентов архитектуры считаются аппаратные средства.

Функционирование электронно-вычислительной машины определяется не только ее технической конструкцией – аппаратурной частью, но и алгоритмом обработки информации, который обязательно представляется на языке, доступном машине. Данное представление алгоритма обработки информации называют программой. Каждая программа, в итоге, трактуется на машинном языке, то есть окончательное представление программы обработки информации есть последовательности, команд, каждая из которых задает операцию и указывает на дaнные, над которыми следует ее провести. Значит, в электронно-вычислительной машине, в ее аппаратной части, должны быть устройства как для реализации операций, так и для хранения программ и данных.

Конструкция ЭВМ полагается на предложения, высказанные Джоном фон Нейманом. В середине 1945 г., Джон фон Нейман написал отчет, резюмирующий итоги работ над электронно-вычислительной машиной. В своем отчете Джон фон Нейман довольно понятно расписал принципы работы и функциональную структуру электронно-вычислительной машины. Он советовал отречься от ручных переключателей, применяемых при программировании ENIAC, и хранить программу работы ЭВМ в ее ОЗУ и усовершенствовать программу c помощью самой же машины.

Принципы построения ЭВМ фон Неймана

Принципы Джон фон Неймана, вопреки на свою простоту и очевидность, являются основными положениями, определившими на долгие годы стремительное совершенствование вычислительной техники и кибернетики.

Принципы Джона фон Неймана:

1) Использование двоичной системы счисления в электронно-вычислительных машинах.

2) Программное управление электронно-вычислительной машиной.

3) Память машины используется не только для хранения данных, но и программ.

4)  Ячейки памяти электронно-вычислительной машины имеют адреса, которые последовательно пронумерованы.

5) Возможность условного перехода в процессе выполнения программы.

Джон фон Нейман внес большой вклад в прогресс первых электронно-вычислительных машин и разработку способов их использования. Созданные Джоном фон Нейманом принципы архитектуры вычислительных устройств оказались настолько фундаментальными, что унаследовали в литературе название «фон-неймановской архитектуры». Принципы данной архитектуры обширно применяется и сейчас. Огромная часть электронно-вычислительных машин в настоящий момент – фон-неймановские машины.