Архитектурные принципы Фон-Неймана

В каждой области науки и техники существуют некоторые фундаментальные идеи или принципы. В компьютерной науке роль таких фундаментальных идей сыграли принципы, сформулированные независимо друг от друга - американским математиком и физиком Джоном фон Нейманом (1903-1957) и советским ученым Сергеем Лебедевым (1902-1974).

Сущность " Неймановских принципов " в следующем (Рис. 4):

0.

1. Компьютеры на электронных элементах должны работать не в десятичной, а в двоичной системе счисления.

2. Программа, так же как и числа, с которыми оперирует компьютер, записываются в двоичном коде, то есть по форме представления команды и числа однотипны.

3. Программа должна размещаться в одном из блоков компьютера - в запоминающем устройстве (ЗУ), которое имеет произвольный доступ.

4. Трудности физической реализации ЗУ большого быстродействия, энергонезависимого и большой емкости требуют иерархической организации. Программа выполняется из основной памяти, а сохраняется в энергонеза-висимой вторичной памяти (в файл).

Файл - идентификационная совокупность экземпляров описанного в программе типа данных, находящихся вне программы во внешней памяти и доступных программе посредством специальных операций.

5. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) компьютера конструируется на основе схем, выполняющих операцию сложения, сдвига, логическуюоперацию. Помимо результата операции, АЛУ формирует ряд признаков результата (флагов), которые могут анализироваться при выполнении команд условной передачи управления.

7. В компьютере используется параллельный принцип организации вычислительного процесса (операции над двоичными кодами осуществляются одновременно над всеми разрядами).

8. Централизованное последовательное управление при выполнении команд. Т.о. нет конвейера, параллельности, внеочередного выполнения и прочего, что свойственно современным процессорам.

9. Линейная структура адресации памяти.

10. Низкий уровень машинного языка. Нет микропрограммируемости.

Выполнение команд по программе, хранимой в ЭВМ

Программа - последовательность команд, хранимых в памяти компьютера.

● Команды в ЭВМ (в машине фон Неймана) располагаются в ячейках программной памяти подряд, одна за другой.

● Процессор по порядку считывает команды из памяти и выполняет их.

Этот процесс сводится к последовательному выполнению этапов: