Самодел 1 (Старые версии Машбука или нечто подобное), страница 3

Начало 50-х годов ХХ – века. Система программирования или система автоматизации программирования включала в себя ассемблер (или автокод) и загрузчик, появление библиотек стандартных программ и макрогенераторов.

Середина 50-х – начало 60-х годов ХХ – века. Появление и распространение языков программирования высокого уровня (Фортран, Алгол-60, Кобол и др.). Формирование концепций модульного программирования.

Середина 60-х годов – начало 90-х ХХ – века. Развитие интерактивных и персональных систем, появление и развитие языков объектно-ориентированного программирования.

90-е ХХ – века – настоящее время. Появление промышленных средств автоматизации проектирования программного обеспечения, CASE-средств (Computer-Aided Software/System Engineering), унифицированного языка моделирования UML.

Появляются промышленные средства автоматического проектирования програмного обеспечения. CASE – средства.

Средства программирования, доступные на уровне системы программирования - программные средства и компоненты СП, обеспечивающие поддержание жизненного цикла программы

Средства программирования, доступные на уровне системы программирования - программные средства и компоненты СП, обеспечивающие поддержание жизненного цикла программы

Прикладные системы

Первый этап развития прикладных систем

Прикладная система – программная система, ориентированная на решение или автоматизацию решения задач из конкретной предметной области.

О
сновной проблемой, возникающей как в ЭВМ в отдельности, так и в вычислительной системе в целом является несоответствие производительности основных компонентов друг другу. Так скорость обработки информации ЦП существенно превосходит скорость доступа к ОЗУ. В свою очередь скорость доступа к внешним устройствам существенно ниже этих показателей для ЦП и ОЗУ и т.д. Так как эти компоненты работают в системе, то на первый взгляд итоговая производительность такой системы будет определяться наименее “скоростным” компонентом (то есть заведомо основное влияние на системную производительность будет оказывать скорость доступа к ОЗУ, так как обращения в ОЗУ при работе ЭВМ происходят постоянно).

Второй этап – развитие систем программирования и появление средств создания и использования библиотек программ

Третий этап

характеризуется появлением пакетов прикладных программ ,имеющих развитые и стандартизированные интерфейсы, возможность совместного использования различных пакетов.

Прикладные системы

Примеры:

Основные тенденции в развитии современных прикладных систем

• Стандартизация моделей автоматизируемых

бизнес-процессов

• B2B (business to business)

• B2C (business to customer)

• ERP (Enterprise Resource Planning)

• CRM (Customer Relationship Management)

• Открытость системы

•
API - Application Programming Interface

В ыводы

Базовые определения и понятия:

• Вычислительная система

• Физические ресурсы (устройства)

• Драйвер физического устройства

• Логические или виртуальные ресурсы (устройства)

• Драйвер логического/виртуального ресурса

• Ресурсы вычислительной системы

• Операционная система

• Жизненный цикл программы в вычислительной системе

• Система программирования

• Прикладная система

Основы компьютерной архитектуры

«Компьютер фон Неймана»:

• Джон фон Нейман (John Von Neumann)

• EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer - Электронный Компьютер Дискретных Переменных)

• Предварительный доклад о компьютере EDVAC (A First Draft Report on the EDVAC).

• Джон Мочли (John Mauchly) и Джон Преспер Эккерт (John Presper Eckert).

• ENIAC  (Electronic Numerical Integrator And Computer).

Структура, основные компоненты:

Структура компьютера фон Неймана

"принципы построения компьютера фон Неймана":

Принцип двоичного кодирования

(придуман в США в 30 – е годы, все поступающие данные кодируются в виде двоичного сигнала) Суть заключается в том, что все поступающие и обрабатываемые компьютером данные кодируются при помощи двоичных сигналов. Т.е. как данные, которые должны обрабатываться, так и управляющая информация (команды), кодируются одинаково в двоичной системе.

Принцип программного управления

Программа состоит из команд, в которых закодирована операция и координаты или сами операнды, над которыми должна выполниться данная операция. Выполнение компьютером программы – это автоматическое выполнение определенной последовательности, составляющих программу. Последовательность выполняемых компьютером команд определяется последовательностью и составом команд и данных, составляющих программу.

Принцип хранимой программы

Для хранения команд и данных программы используется единое устройство памяти, которое представляется в виде вектора слов, все слова имеют последовательную адресацию, команды и данные представляются и хранятся единым образом. Интерпретация информации, размещенной в памяти, происходит в момент выполнения команды, связанной с данной ячейкой памяти, т.е. мы последовательно подошли к какому-то машинному слову и выбрали его как машинную команду, то в этом случае содержимое этого машинного слова интерпретируется как машинная команда, если в такой-то команде операнд ссылается на это же самое машинное слова, то в этом случае содержимое этого машинного слова интерпретируется как данные, которые будут обрабатываться, т.е. это означает, что одну и ту же информацию, записанную в память можно представлять и как команды и как данные.

Предполагается, что компьютеры фон Неймана имеют следующие компоненты:

• центральный процессор (ЦП),в функции которого входит обеспечение выполнения программы;

• оперативное запоминающее устройство(ОЗУ) - это устройство, предназначенное для хранения выполняемой в данный момент программы;

• внешние устройства - это устройства, которые предназначены для хранения и ввод в оперативную память программ и данных, а также для получения результатов выполнения программ.

Предполагается, что ЦП состоит из устройства управления (УУ) и арифметико-логического устройства (АЛУ). УУ обеспечивает последовательный выбор команд, которые необходимо выполнить программе, их контроль, дешифрацию и в зависимости от типа команд – последующую обработку. Последующая обработка может быть двух типов: либо команда выполняется в УУ (это, например, команда передачи управления), либо команда передается в АЛУ (в том случае если эта команда арифметического типа).

Рассмотрим каждое из компонентов модельной машины.

Оперативное запоминающее устройство

ТЕГ

(поле служебной

информации)

Компьютер представляет собой разнородные, разноцелевые, разноскоростные аппаратные устройства.

Функция ОЗУ - хранение программы, выполняющейся в компьютере

ОЗУ - устройство, предназначенное для хранения оперативной информации.

В ОЗУ размещается исполняемая в данный момент программа и используемые ею данные.

ОЗУ состоит из ячеек памяти, содержащей поле машинного слова и поле служебной информации.

В ОЗУ все ячейки памяти имеют уникальные имена, имя - адрес ячейки памяти.

Доступ к содержимому машинного слова осуществляется посредством использования адреса.

Машинное слово – поле программно изменяемой информации.

в машинном слове могут располагаться

1) машинные команды (или части машинных команд)

2) данные, с которыми может оперировать программа.

Использование содержимого поля служебной информации необходимо для целостности и корректности использования машинного слова.

Служебная информация (иногда ТЭГ) – поле ячейки памяти, в котором схемами контроля процессора и ОЗУ автоматически размещается информация, необходимая для осуществления контроля за целостностью и корректностью использования данных, размещаемых в машинном слове.

В поле служебной информации могут размещаться :

1)разряды контроля четности машинного слова, при чтении контроль соответствия;

2)разряды контроля «данные-команда»;

3)машинный тип данных – осуществление контроля за соответствием машинной команды и типа ее операндов.

Использование содержимого поля служебной информации

1. Контроль за целостностью данных.

Элементарная схема контроля основывается на том, что тэг состоит из одного разряда, который формируется автоматически при записи информации в машинное слово. Этот разряд осуществляет контроль четности, либо контроль нечетности в зависимости от условия. Суть его в следующем: при выполнении команды записи некоторых данных в машинное слово схема управления ОП осуществляет подсчет двоичных единиц, записываемых в коде машинного слова, и в этом случае автоматически формируется контрольный разряд. Для нашего случая – идет работа с контролем четности, т.е. если количество единичек в машинном слове нечетное, то в контрольном разряде появляется единичка, которая формирует четное количество единиц в ячейках, если четное, то в контрольном разряде выставляется ноль. Вот записали это слово, и все правильно сформировалось. При записи либо при чтении возможет сбой памяти и потеря содержимого разрядов. Соответственно при чтении осуществляется контроль содержимого ячейки в соответствии с содержимым машинного слова и разряда тэга. Если при контроле получается код, который не соответствует контролю четности или нечетности, то фиксируется ошибка памяти. Понятно, что эта схема совсем примитивная, ненадежная, потому что потеря или добавление четного количества единичек этой схемой контроля не фиксируется. Это пример. Дальше можно использовать более сложные модели организации контроля четности, но в этом случае уже используется не один разряд, а большее количество. Есть схемы, которые использую поле тега и содержимое машинного слова, могут частично исправлять ошибки, но это уже различия.

2. Контроль доступа к командам/данными.

Контроль осуществляется при помощи тегов. Если команда захочет рассмотреть данные в качестве команды то будет прерывание. Происходит проверка на семантическую правильность.

3. Контроль доступа к машинным типам данных