Режимы работы компьютеров

Состав машинных команд

Современные компьютеры автоматически выполняют несколько сотен различных команд.

Все машинные команды можно разделить на группы по видам выполняемых опе­раций:

· операции пересылки информации внутри компьютера;

· арифметические операции над информацией;

· логические операции над информацией;

· операции над строками (текстовой информацией);

· операции обращения к внешним устройствам компьютера;

· операции передачи управления;

· обслуживающие и вспомогательные операции.

Пояснения требуют операции передачи управления (или, иначе, — ветвления про­граммы), которые служат для изменения естественного порядка выполнения ко­манд. Существуют операции безусловной передачи управления и операции услов­ной передачи управления.

Операции безусловной передачи управления всегда обусловливают выполнение после данной команды не следующей по порядку, а той, адрес которой в явном или неявном виде указан в адресной части команды.

Операции условной передачи управления вызывают тоже передачу управления по адресу, указанному в адресной части команды, но только в том случае, если выпол­няется некоторое заранее оговоренное для этой команды условие. Это условие в яв­ном или неявном виде указано в коде операции команды. Команд условной пе­редачи управления насчитывается обычно до нескольких десятков — по числу используемых условий.

Вычислительные машины могут выполнять обработку информации в разных ре­жимах (рис. 1):

1) однопрограммном (монопольном) режиме;

2) многопрограммном режиме.

Рисунок 1 Режимы работы ЭВМ

Однопрограммный режим использования самый простой, применяется во всех поколения ПК. Из современных машин этот режим чаще всего используется в персональных компьютерах, где он называется реальным ре­жимом работы микропроцессора. В этом режиме все ресурсы ПК передаются од­ному пользователю. Пользователь сам готовит имашину, и всю необходимую для решения задач информацию, загружает программу и данные, непосредственно на­блюдает за ходом решения задачи и выводом результатов. Такой вариант режима называют режимом непосредственного доступа.

Однопрограммный режим имеет и второй вариант — вариант косвенного доступа, при котором пользователь не имеет непосредственного контакта с компьютером. В этом варианте пользователь готовит свое задание и отдает его на обработку. За­дача запускается в порядке очередности, и по мере готовности результаты ее реше­ния выдаются пользователю. Однопрограммный режим непосредственного доступа весьма удо­бен для пользователя, но для него характерен чрезвычайно низкий коэффициент загрузки оборудования — временные простои многих устройств машины и в пери­од подготовки задачи для решения, и непосредственно при решении задачи (при вычислениях в процессоре простаивают внешние устройства, при печати простаи­вают процессор, основная и внешняя память и т. д.).

Многопрограммный (его также называют мультипрограммным, многозадачным, а в ПК и многопользовательским) режим обеспечивает лучшее использование ресурсов компьютера, но несколько ущемляет интересы пользователя. Для выпол­нения этого режима необходимо прежде всего разделение ресурсов машины в про­странстве (на множестве устройств компьютера) и во времени.

Важность проблемы защиты памяти под­черкивается тем фактом, что многопрограммный режим работы микропроцессора в ПК обычно называют защищенным режимом.

Простейшим вариантом многопрограммного режима является режим пакетной обработки. Он в максимальной степени обеспечивает загрузку всех ресурсов ма­шины, но наименее удобен пользователю.

В классических системах пакетной об­работки информации все подлежащие решению задачи анализировались и объеди­нялись в различные группы (пакеты) с тем, чтобы в пределах пакета обеспечивалась равномерная загрузка всех устройств машины.

Второй частный случай многопрограммного режима — режим разделения време­ни, характерен тем, что на машине действительно одновременно решается несколь­ко задач, каждой из которых по очереди выделяются кванты времени, обычно не­достаточные для полного решения задачи. Условием прерывания решения текущей задачи служит либо истечение кванта выделенного времени, либо обращение к про­цессору какого-либо приоритетного внешнего устройства, например клавиатуры для ввода информации.

Прерывание задачи от клавиатуры является типичным для диалогового режима работы ПК, являющегося частным случаем режима разделения времени. Диалого­вые режимы характерны для многопользовательских систем: они обеспечивают одновременную работу нескольких пользователей при решении задач в интерак­тивном режиме. В процессе решения задачи пользователь имеет возможность кор­ректировать ход выполнения своего задания. Диалоговые системы активно исполь­зуются при совместной работе нескольких пользователей даже с одной программой: формирование и корректировка баз данных, программ, чертежей, схем и докумен­тов.

Режим реального времени — еще один вариант режима с разделением машинного времени. Этот режим используется в основном в динамических системах управленияи диагностики, когда строго регламентируется время ответа системы (выпол­нения задания) на случайно поступающие запросы.

Все режимы разделения машинного времени обеспечивают пользователю работу в режиме «on-line».

Основная нагрузка на реализацию многопрограммных режимов, как уже говори­лось, ложится на операционную систему.

Вопросы для самоконтроля по разделу

1. Приведите примеры программных продуктов, входящих в группу прикладного программного обеспечения.

2. Какова функция системного программного обеспечения?

3. Какова функция аппаратных средств обработки информации.

4. Что такое машинная команда?

5. Перечислите типы машинных команд.

6. Какой тип машинных команд получил наибольшее распространение в ЭВМ?

7. Перечислите основные режимы работы ЭВМ?

8. В чем заключается различие между основными режимами работы ЭВМ?

9. Какова функция режима реального времени работы ЭВМ?

10. Какова функция трансляторов?

Раздел 3 Мультимедийные технологии и