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