Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Архитектурные принципы неймановских ЭВМ



 

Основные принципы неймановских ЭВМ

1) принцип хранимой программы;

2) принцип линейности памяти;

3) принцип последовательного выполнения программы;

4) принцип отсутствия различий между командами и данными;

5) принцип отсутствия различий в семантике данных (Семантика – смысловое содержание).

Дополнительные принципы неймановских ЭВМ

1) принцип программного управления;

2) принцип двоичного кодирования;

3) принцип иерархичности памяти;

4) принцип низкоуровневости машинного языка;

5) принцип микропрограммирования.

 

Описание принципа хранимой программы:

Единая память для хранения программ и данных.

Описание принципа линейности памяти:

Память представляет собой совокупность ячеек идентифицируемых соответствующими адресами., которые расположены в порядке возрастания и образуют линейное адресное пространство.

Принстонская и гарвардские архитектуры.

В гарвардской архитектуре используются раздельные блоки для хранения команд и данных. Принстонская - единый блок.

Определения ячейки памяти:

1 Это совокупность запоминающих элементов, идентифицируемых одним и тем же адресом. Разрядность ячейки в этом смысле совпадает с байтом.

2 Это совокупность запоминающих элементов , параллельно участвующих в одной операции с памятью. Разрядность совпадает с разрядностью шины данных.

Ширина выборки:

Количество бит информации передаваемых между процессором и памятью при одном обращении. Ширина выборки совпадает с разрядностью шины данных.

Описание принципа последовательного выполнения программ.

Выполнение любой программы сводится к последовательному исполнению команд в порядке возрастания их адресов. Естественная последовательность может быть нарушена с помощью команд условных и безусловных переходов, циклов, команд вызова и т.п

Аппаратная поддержка реализуется с помощью счетчика команд, который в момент выполнения текущей команды указывает на адрес следующей.

Описание принципа управления потоком данных в потоковых эвм (ненеймановские)

Команды выполняются не в порядке их следования в программе, а по мере готовности операндов. Результаты предыдущих команд, по мере выполнения программы, заносятся на место операндов в последующие команды программы. Для каждой команды с помощью флагов готовности фиксируется наличие или отсутсвие в ней операндов.

Описание принципа управления потоком запросов в редукционных ЭВМ (ненеймановские)

Команда начинает выполняться когда результаты реализуемой ею обработки оказываются необходимыми другой команде.

Описание принципа отсутствия различий между командами и данными(ненеймановские).

По двоичному коду, взятому из ячейки памяти, невозможно определить является ли он машинной командой или данными. Тип слова определяется только способом использования.

Средства защиты программ и данных.

В процессорах фирмы Intel при переключении процессора в защищённый P-режим попытка выборки команды из сегмента данных приводит к прерыванию из-за нарушением общей защиты.

Принцип отсутствия различий в семантике данных.

По двоичному коду данных, выбранных из ячейки памяти, невозможно определить к какому типу данных они относятся. Тип задает в коде операции явным или неявным образом.

Теговые эвм.

Используются специальные идентификаторы типов данных, называемые тегами данных.

Tag Data

Тег может содержать формат данных, бит действительности.

Бит действительности позволяет предотвратить обработку неопределенных данных. На этапе компиляции бит действительности сбрасывается. При записи- устанавливается.

Достоинства: инвариантность машинных команд к типам данных (не нужно много кодов для одной и той же операции) , упрощение компиляторов (генерирует единственно возможный код операции, не анализируя типы данных по обе стороны операции), уменьшение объема памяти под программу и ее данные.

Недостаток: увеличение времени выполнения программы за счет привязки выполняемой операции к типу данных на фазе выполнения.

Достоинства Неймановской архитектуры.

Универсальность — возможность решения на эвм любых алгоритмически разрешимых задач, если на время решения не налагается существенных ограничений.

Универсальность обеспечивается функциональной полнотой (возможностью реализации любых алгоритмов с ее помощью) и возможностью смены программ для решения разнообразных задач.

Экономичность — минимальность затрат оборудования на реализацию вычислительного процесса.

Недостатки эвм с неймановской архитектурой.

-несоответствие основных архитектурных принципов концепциям языков высокого уровня.

- наличие узкого места в виде памяти. Быстродействие основной памяти отстает от быстродействия ЦП.Частые пересылки между памятью и процессором существенно сдерживают производительность эвм.

 

Описание дополнительных принципов неймановских эвм

1) принцип программного управления - все вычисления должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности команд.

2) принцип двоичного кодирования -командны и данные представляются в эвм последовательностью двоичных чисел,заключенных в определенный формат.

3) принцип иерархичности памяти - память эвм строится на основе запоминающих элементов с различными принципами действия, на основе которых создается зЗУ, распределямое по уровням памяти.

4) принцип низкоуровневости машинного языка -машинные команды должны осуществлять лишь элементарные действия над данными. Более сложные следует переводить на программный уровень.

5) принцип микропрограммирования - машинный язык, несмотря на низкоуровневость и максимальную приближенность к аппаратуре процессора, тем не менее не является конечной инстанцией для управления физическими процессами, протекающими в управляемых компьютерах.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.