Принципы фон-Неймана

ВАРИАНТ №1

Программное управление компьютером. Принципы Фон-Неймана. Классы программного обеспечения (ПО) компьютера. Прикладное, системное и инструментальное ПО.

Программное управление компьютером.

Большинство современных ЭВМ строится на базе принципов, сформулированных американским ученым, одним из отцов кибернетики Джоном фон Нейманом.

В целом эти принципы сводятся к следующему:

1) Основными блоками фон-неймановской машины являются блок управления, арифметико-логическое устройство, память и устройство ввода - вывода.

2) Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые словами.

3) Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, которые определяют смысл операции. Эти управляющие слова называются командами. Совокупность команд, представляющая алгоритм, называется программой.

4) Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Разнотипные слова различаются по способу использования, но не по способу кодирования.

5) Устройство управления и арифметическое устройство обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором. Они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти. Обработка информации, предписанная алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой. Компьютеры, построенные на этих принципах, называются машинами фон-Неймановского типа.

Принципы фон-Неймана.

Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков:

1. Устройства ввода/вывода информации

2. Память компьютера

3. Процессор, состоящий из устройства управления и арифметико-логического устройства

2. Принцип двоичного кодирования

Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов (двоичных цифр, битов) и разделяется на единицы, называемые словами.

3. Принцип программного управления

предполагает, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

4. Принцип однородности памяти

Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

5. Принцип адресности

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен. Готовые к выполнению программы хранятся в виде исполняемых файлов на внешних носителях. Перед выполнением необходимая программа загружается (копируется– полностью или частично) в операционную систему, где она должна быть согласована с устройствами ПК и другими программами. Именно с требованием совместимости с аппаратным обеспечением ПК связана необходимость не просто копирования программы, но и её инсталляции. После загрузки процессор начинает поэтапное выполнение программы, инструкция за инструкцией. В процессе выполнения необходимо оперировать определенным исходным набором данных, ввод и вывод которых происходит между оперативной памятью и периферийными устройствами при непосредственном участии процессора, называется обменом. Чаще всего программы загружают исходные данные из файлов, и помещают результаты работы в файлы.