Архитектура ЭВМ

Архитектура ЭВМ – это абстрактное представление ЭВМ, которое отражает ее схемотехническую и логическую организацию. Понятие архитектуры ПЭВМ является комплексным и включает в себя:

- структурную схему ЭВМ;

- средства и способы доступа к элементам структурной схемы ПЭВМ;

- организацию и разрядность интерфейсов ПЭВМ;

- набор и доступность регистров;

- организацию и способы адресации памяти;

- способы представления и форматы данных ЭВМ;

- набор машинных команд ЭВМ;

- форматы машинных команд;

- правила обработки нештатных ситуаций (прерываний).

На сегодняшний день общие архитектурные свойства большинства современных компьютеров подпадают под понятие фон-неймановской архитектуры. Так названа архитектура по имени ученого Джона фон Неймана.

Рисунок 1. Схема машины фон Неймана

Фон Нейман предложил схему ЭВМ с программой в памяти и двоичной логикой вместо десятичной. Логически машину фон Неймана составляли пять блоков (рис.1): оперативная память, арифметико-логическое устройство (АЛУ) с аккумулятором,устройство управления, устройства ввода и вывода. Особо следует выделить роль аккумулятора. Физически он представляет собой регистр АЛУ.

К числу общих архитектурных свойств и принципов (фон Неймановская архитектура) можно отнести:

- линейное пространство памяти (для оперативного хранения информации в компьютере есть совокупность ячеек памяти, которым присваиваются последовательные номера (адреса) 0, 1, 2,…);

- принцип хранимой программы (код и данные находятся в одном адресном пространстве оперативной памяти);

- принцип микропрограммирования (в состав процессора входит блок микропрограммного управления, который для каждой машинной команды генерирует набор действий-сигналов для ее физического выполнения);

- последовательное выполнение программ (процессор выбирает команды из памяти строго последовательно, для изменения последовательного хода выполнения программы или осуществления ветвления используются специальные команды, которые называются командами условных и безусловных переходов);

- отсутствие разницы между данными и командами в памяти (с точки зрения процессора нет принципиальной разницы между данными и командами - они находятся в одном пространстве памяти в виде нулей и единиц, поэтому важно в программе всегда четко разделять пространство данных и команд);

- безразличие к целевому назначению данных (машине все равно, какую логическую нагрузку несут обрабатываемые ею данные).