Принцип двоичного кодирования

ЛЕКЦИЯ № 2

Тема: Представление информации в ЭВМ

Цель лекции –

Литература:

1. Ваулин А.С. Языки программирования кн.5, 1993 г.;

2. П. Терренс Языки программирования: разработка и реализация, 1979 г.;

3. Касвандс Э.Г. Введение в программирование на языке Ассемблер ч.1,;

4. Хротко Г. Языки программирования высокого уровня, 1982 г.;

5. Малютин Э.А., Малютина Л.В. Языки программирования, 1982 г.;

6. Ушкова В Новые языки программирования и тенденции их развития, 1982 г.;

7. Янг С.Алгоритмические языки реального времени, 1985 г.

Изучаемые вопросы:

Введение

В основе архитектуры современных ВМ лежит представление алгоритма решения задачи в виде программы последовательных вычислений. Согласно стандарту ISO 2382/1-84, программа для ВМ – это «упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке».

ВМ, где определенным образом закодированные команды программы хранятся в памяти, известна под названием вычислительной машины с хранимой в памяти программой. Идея принадлежит создателям вычислителя ENIAC Эккерту, Мочли и фон Нейману. Еще до завершения работ над АС они приступили к новому проекту – главной особенностью которого стала концепция хранимой в памяти программы, на долгие годы определившая базовые принципы построения последующих поколений вычислительных машин. Относительно авторства существует несколько версий, но поскольку в законченном виде идея впервые была изложена в 1945 году в статье фон Неймана, именно его фамилия фигурирует в обозначении архитектуры подобных машин, составляющих подавляющую часть современного парка ВМ и ВС.

Сущность фон-неймановской концепции вычислительной машины можно свести к четырем принципам:

• двоичного кодирования;

• программного управления;

• однородности памяти;

• адресности.

Принцип двоичного кодирования

Согласно этому принципу, вся информация, как данные, так и команды, кодируются двоичными цифрами 0 и 1. Каждый тип информации представляется двоичной последовательностью и имеет свой формат. Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем. В числовой информации обычно выделяют поле знака и поле значащих разрядов. В формате команды можно выделить два поля (рис. 1.): поле кода операции (КОп) и поле адресов (адресную часть — АЧ).

Код операции (КОп)

Адресная часть (АЧ)

Рис.1.

Код операции представляет собой указание, какая операция должна быть выполнена, и задается с помощью r-разрядной двоичной комбинации.

Вид адресной части и число составляющих ее адресов зависят типа команды: в командах преобразования данных АЧ содержит адреса объектов обработки (операндов) и результата; в командах изменения порядка вычислений – адрес следующей команды программы; в командах ввода/вывода – номер устройства ввода/вывода. Адресная часть также представляется двоичной последовательностью, длину которой обозначим через/?. Таким образом, команда в вычислительной машине имеет вид (r + р)-разрядной двоичной комбинации.