1_Понятие об архитектуре ЭВМ (В.Г. Баула - Введение в архитектуру ЭВМ и системы программирования), страница 2

Системное программное обеспечение используется идля эффективного управления ресурсами ЭВМ (это операционные системы). 1 Заметим, чтосистемы программирования, по аналогии с промышленным производством, можно образносравнить со средствами производства остальных программ.Разумеется, можно выделить и другие уровни видения архитектуры компьютера, не связанные сего использованием. В качестве примера можно указать уровень инженера-разработчика аппаратурыкомпьютера, уровень физика, исследующего новые материалы для построения схем ЭВМ и т.д. Этиуровни изучаются на других специальностях, и непосредственно нас интересовать не будут. Мы станем изучать в основном второй и третий уровни, но иногда, в качестве примеров, мы совсем немногобудем рассматривать и эти более глубокие уровни видения архитектуры ЭВМ.Далее укажем те способы, с помощью которых мы будем описывать архитектуру компьютера внашем курсе. Можно выделить следующие основные способы описания архитектуры ЭВМ.1.

Словесные описания, а также использование чертежей, графиков, рисунков, блок-схем и т.д.Именно таким способом в научной литературе обычно и описывается архитектура ЭВМ дляпользователей разного уровня.2. В качестве другого способа описания архитектуры компьютера на внутреннем уровне можно с определённым успехом использовать язык машины и близкий к нему язык Ассемблера. Дело в том, что компьютер является исполнителем алгоритма на языке машины и архитектуру компьютера легче понять, если знать язык, на котором записываются эти алгоритмы.В нашем курсе мы будем изучать язык Ассемблера в основном именно для лучшего понимания архитектуры ЭВМ. Для этого нам понадобится не полный язык Ассемблера, а лишь относительно небольшое подмножество этого языка, достаточное для написания простейших программ.3.

Можно проводить описание архитектуры ЭВМ и с помощью формальных языков. Из курсапо основам теории алгоритмов известно,2 как важна формализация некоторого понятия, чтопозволяет значительно поднять строгость его описания и устранить различия в пониманииэтого понятия разными людьми. В основном формальные языки используются для описанияархитектуры ЭВМ и её компонентов на инженерном уровне, эти языки достаточно сложны, иих изучение выходит за рамки нашего предмета.3 Мы, однако, попробуем дать почти формальное описание архитектуры, но не "настоящего" компьютера, а некоторой учебной ЭВМ.Эта ЭВМ будет, с одной стороны, достаточно проста, чтобы её формальное описание не было1Курс лекций по операционным системам читается для студентов факультета Вычислительной математикии кибернетики МГУ в третьем семестре.2Курс лекций по основам алгоритмов и алгоритмическим языкам читается для студентов факультета Вычислительной математики и кибернетики МГУ в первом семестре.3В качестве примера можно назвать достаточно широко распространённый язык описания и моделирования электронных устройств Verilog.4слишком сложным, а, с другой стороны, она должна быть универсальной (т.е.

пригодной дляреализации любых алгоритмов, для выполнения которых хватает аппаратных ресурсов такогоучебного компьютера).Вы, конечно, уже знаете, что сейчас производятся самые разные компьютеры. Определим теперь,архитектуру каких именно ЭВМ мы будем изучать в нашем курсе. Сначала необходимо отметить,что мы будем рассматривать только так называемые универсальные цифровые (дискретные) компьютеры, которые в настоящее время составляют абсолютное большинство из всех выпускаемых и используемых ЭВМ. О других способах организации ЭВМ, в частности, о так называемых аналоговых(непрерывных) компьютерах, можно совсем немного (как говорится, "для общего развития") почитать в дополнительной главе в конце этой книги.Итак, в нашем курсе мы построим изучение архитектуры ЭВМ таким образом.1.

Сначала мы рассмотрим архитектуру некоторой абстрактной машины (машины Фон Неймана).2. Далее на базе машины Фон Неймана мы построим и изучим специальные учебные ЭВМ, которые по своей архитектуре близки к самым первым из выпускавшихся цифровых компьютеров. На основе этих учебных ЭВМ мы поймём основные подходы к организации архитектурыкомпьютеров. Одну из этих учебных машин мы рассмотрим более подробно, чтобы научиться писать для неё простейшие полные программы на языке машины, что поможет нам лучшепонять архитектуру первых компьютеров. Это очень важный момент, так как архитектурапервых ЭВМ в той или иной степени лежит в основе конструкций и всех современных компьютеров.3. Затем мы достаточно подробно изучим архитектуру первой (младшей) модели конкретногокомпьютера фирмы Intel, старшие модели этой ЭВМ наиболее распространены в настоящеевремя.4.

В заключение нашего курса мы рассмотрим отличительные особенности архитектуры современных компьютеров, а также проведём некоторый достаточно простой сравнительныйанализ архитектуры основных классов цифровых универсальных ЭВМ.Вопросы и упражнения1. Для чего необходимо выделять различные уровни видения архитектуры компьютера?2.

Сформулируйте различия в уровнях видения архитектуры компьютера для конечного пользователя и прикладного программиста..