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

O Архитектура ЭВМ и языки программирования



У понятия архитектуры ЭВМ существует много формулировок. Есть 3 группы авторов, которые имеют отношение к понятию «архитектура ЭВМ»:

1) Производители ЭВМ, элементной базы (микропроцессоров и средств вычислительной техники): IBM, Intel, Apple, Inmas Ltd, AnalogDevices, Texas Instruments, Motorola.

2) Производители и разработчики системного ПО (ОС, языки программирования): Microsoft, Borland, Adobe, Oracle.

3) Крупные специалисты, работающие в университетах или исследовательских центрах: Джон фон Нейман (архитектура ЭВМ), Бобаян (ВС «Эльбрус»), Конрад Цюзе (до 2ой Мировой войны – главный конструктор средств ЭВМ в 3ем Рейхе) и др.

Также существует ГОСТ на разработку ПО.

В понятие «архитектура ЭВМ» входят отдельные блоки и устройства, находящиеся в составе аппаратного обеспечения конкретной ВС. Блоки и устройства могут находиться на одном кристалле МП, или на нескольких отдельных кристаллах, которые находятся в материнской плате и на тех платах, которые в нее вставлены.

Языки разделены на высокий и низкий уровни. Каждая конструкция языка высокого уровня состоит из большого количества команд, входящих в систему команд данного МП, и на таком языке удобно писать программы. Языки высокого уровня бывают символьными и графическими (используются компаниями, производящими МП для прикладных нужд: вентиляция, водоснабжение и пр.) – по представлению исходного текста программ.

Языки низкого уровня – различные assembler’ы: обычные ассемблеры и макроассемблер. Макросы заранее определены и входят в состав языка макроассемблер. Язык ассемблер макросов не содержит и является составной частью макроассемблера. Ассемблер для написания исходных текстов программ использует команды МП или ВС.

Существует определённая связь между аппаратным и программным системным обеспечением – через систему команд. Программирование осуществляется использованием команд из системы команд МП. Эффективность ПО (программного обеспечения) на языке высокого уровня как правило ниже, чем на ассемблере. В качестве критерия эффективности используется абсолютное время выполнения программ (измеряемое в секундах; чем меньше время выполнения одного и того же алгоритма, запрограммированного на языке высокого и низкого уровня – тем выше эффективность), ускорение выполнения (в кол-во раз; представляет собой отношение двух замеров времени для разных реализаций одного и того же алгоритма или задачи; показывает, во сколько раз быстрее выполнение алгоритма или задачи, при этом можно сравнивать различные программные реализации на различных аппаратных средствах (разных МП)), эффективность программного кода по требуемому объему памяти (чем меньше занимаемый объём памяти, тем она может считаться более эффективной; но при этом не обязательно, что время выполнения останется таким же), загруженность отдельных устройств вычислительной работой в процентах (отношение используемого процессором времени к полном ресурсу процессорного времени) и др.

Существуют языки программирования, которые относят к промежуточному уровню между языками высокого и низкого уровня. Такие языки: Occam, Occam 2 (в их составе – конструкторы, которые можно отнести к языкам высокого уровня, но вместе с тем, по своим возможностям создания исходных текстов программ сильно им уступают; в их тексте программ отсутствуют инструкции для команд ассемблера).

Новую версию реализации ПО на процессорах, можно сравнивать с любой уже, работающий версией.

Чем выше фактическая загруженность отдельных устройств, тем ближе фактическая производительность системы её потенциальной возможности. Потенцильное произведение определяется суммарной производной входящий в систему.

ПО может быть написано:

1) Целиком на языке высокого уровня

2) Целиком на языке низкого уровня

3) Комбинированно

Разные системы программирования (языки) обладают разной эффективностью исполняемого программного кода наиболее объективной оценки разработки ПО сравнение реализации рабочих программ с используемыми одинаковыми критериями.

Прикладное и системное ПО может быть предназначено для выполнения в реальном времени и в масштабе реального времени (масштаб – для каждой системы различен).

Для реализации ПО систем реального времени для управления объектами, УУС могут быть использованы перечисленные методы написания ПО. Все системы реального времени работаю в масштабе реального времени. Масштаб реального времени, как правило, определяется способностью технической или экономической систем адекватно и правильно реагировать на изменения условия функционирования. Требование масштаба реального времени для различных систем работающих в различных условиях.

При разработке ПО таких систем могут быть предусмотрены несколько этапов:

1) разработка на языке высокого уровня с целью отладки правильности работы ПО, тестирование на разных данных, подборка данных. Происходит обработка ситуаций и назначается выход из нее (выдача сообщения, передача управления ОС (операционной системе) или в главный модуль). Это режим масштаба реального времени (не реальное время, а время с коэффициентом).

2) Для реализации режима реального времени и повышения эффективности ПО, написанного на языке высокого уровня определяются программные модули, которые должны быть реализованы на языке низкого уровня. Среди них могут быть драйверы устройств, которые не являются стандартными для данной ОС.

3) Проводится комплексная отладка с использованием ПО, написанного на языках высокого и низкого уровня. При этом программы на языках высокого и низкого уровня могут быть работоспособными, но при совместном использовании не работать или давать неправильные результаты. Для тестирования используются различные тестовые наборы данных, созданных на первом этапе.

4) Для реализации системы в требуемом масштабе реального времени может потребоваться замена отдельного программного модуля аппаратной реализации аллгоритмов, по которым они были разработанны. Считается, что аппаратные реализации по сравнению с программной позволяет достич ускорения в выполняемый аллгоритма, от одного и более порядков. В этом случае используется специализированные ВА на СБИС, представляющие собой многопроцессорные устройства.

 

 

O ЭВМ Фон-Неймана

В настоящее время, каноническая архитектура ЭВМ фон Неймана представляется в виде архитектурного решения, основанного на использовании устройства «общей шины», которое объединяет все компоненты ЭВМ в единое целое.

ША – шина адреса

ШД – шина данных

ШУ – шина управления

 

Рис. Современное представление классической вычислительной архитектуры фон Неймановского типа.

 

 




Поиск по сайту:

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