Cтраница 2
Следует отметить, что в книге рассмотрены не все особенности и возможные варианты архитектуры ЭВМ. К настоящему времени предложено несколько структур вычислительных машин, существенно отличающихся от традиционных, причем многие из них реализованы. К ним следует отнести машины, память которых представляет собой стек, а не матричное ЗУ, машины, обрабатывающие потоки данных, а не потоки команд; машины, центральные процессоры которых вместо того, чтобы считывать из памяти операнды, посылают в нее команды; машины, в которых алгоритмы вычисления результата определены как функциональные зависимости, а не последовательности строго определенных элементарных шагов. Существует также множество вычислительных систем, имеющих в своем составе более одного процессора. Тем не менее рассмотренные в книге понятия применимы к подавляющему большинству ЭВМ, выпускаемых промышленностью и используемых на практике в настоящее время. [16]
Существует, как известно, значительное число языков программирования, ориентированных на разные области использования. Особо следует остановиться на машинно-ориентированных языках, учитывающих структуру вычислительной машины, что позволяет иметь более оптимальные программы. Типичным представителем этой группы является язык АССЕМБЛЕР. Программирование на таких языках является более сложным и трудоемким процессом, требует от программиста более высокой квалификации. Однако разработку программ релейной защиты целесообразно все же проводить на машинно-ориентированных языках. [17]
Точно так же иногда оказывается более выгодным предусмотреть логические устройства управления для 1000 каналов аналогового входа как стандартное обеспечение, чем заложить в систему меньше управляющих функций, предусмотрев возможность их расширения. Здесь нужно сделать выбор между применением дополнительных логических устройств и увеличением сложности структуры вычислительной машины. [18]
Большой объем программ, созданных для М-20, дал основание при выборе системы команд для машин, предназначенных для научных расчетов, остановиться на системе команд М-20 с тем, чтобы не затрачивать огромного труда на переработку большого задела в области программ. Это - один из любопытных примеров того, как программирование может тормозить развитие структуры вычислительных машин. В то же время машины БЭСМ-4 и М-222, преемственные по системе основных команд с машиной М-20, обладают чертами современных ЭВМ: развитой системой прерываний, возможностью защиты памяти, возможностью связи с другими ЭВМ. [19]
Решение задачи организации ввода-вывода чаще всего предоставляется разработчикам программного обеспечения или системы операций. Эффективность операций ввода-вывода является важнейшим фактором, определяющим производительность всей системы, и оказывает существенное влияние на структуру вычислительной машины. [20]
При создании новой вычислительной машины или системы разработка аппаратуры и математического обеспечения должна производиться одновременно и взаимоувязанно. В первую очередь это относится к внутреннему математическому обеспечению ( системе исполнения программ), особенно тесно связанному со структурой вычислительной машины. [21]
Серьезные экстремальные задачи решаются на вычислительных машинах, и это обстоятельство, несомненно, должно влиять на разработку, изучение и изложение методов решения экстремальных задач. Речь должна идти об эффективной организации вычислительного процесса, при разработке которой следует учитывать многие технические и кажущиеся несущественными детали - структуру вычислительной машины, формы представления данных, особенности используемых алгоритмических языков и соответствие их грамматических конструкций машинным возможностям. [22]
Изучение структур данных является настолько фундаментальной частью изучения алгоритмов и программирования, что эта тема явно или неявно затрагивается во всех учебниках. Например, читатели этой книги уже знакомы с элементарными структурами данных, доступными при программировании на PDP-11, такими, как биты, байты, слова, регистры, а также с представлением и значением таких понятий, как адрес, указатель, символ и стек. Для широкого понимания информационных структур читателю были предложены структуры вычислительных машин и программ, вклю - - чая преобразования символических информационных конструкций, образующих программу. [23]
Одним из основных языков, которые используются при программировании для ЕС ЭВМ, является язык ассемблера. Язык ассемблера - это машинно-ориентированный язык, содержащий макросредства. Машинно-ориентированным языком называется язык программирования, который отражает структуру вычислительной машины. Каждой команде на машинно-ориентированном языке соответствует одна машинная команда, которая опознается и выполняется техническими средствами вычислительной машины. Язык ассемблера облегчает процесс программирования по сравнению с программированием в машинных кодах. [24]
Такая модульность является характерной и для построения АСУ. Этот метод должен дать ответ, должна ли быть АСУ более эффективна, чем системы без вычислительной техники. Можно ожидать, что настоящий принцип необходимо использовать и для определения структуры вычислительных машин для будущих систем управления. [25]
В СССР в 1948 - 1953 гг. разрабатываются и создаются ЭЦВМ с программным управлением - Стрела, М-2 и М-3 В 1953 г. вступила в строй быстродействующая электронная счетная машина БЭСМ, разработанная в АН СССР под руководством акад. В следующие годы начали серийно выпускаться машины БЭСМ-2, Урал-1, Урал-2, а также проводиться активные исследования и разработки в направлении создания высоконадежных и быстродействующих запоминающих устройств большой емкости, замены электронных ламп полупроводниковыми приборами, совершенствования структур вычислительных машин. Последнее было вызвано стремлением повысить степень автоматизации вычислительных процессов. [26]
Оборудование вычислительной установки для работы в реальном времени в зависимости от конкретных применений может быть очень сложным и значительным по объему, но может быть и достаточно простым. Известно множество систем реального времени, основанных на использовании микропроцессоров. Обладающие широкими возможностями процессоры TI 990 или LSI 11 ( приведенные здесь лишь в качестве примера) пригодны для применения в большинстве промышленных установок. Системы с микропроцессорами особенно хороши в тех случаях, когда процесс управления требует минимального участия оператора и когда включенная система должна беспрерывно работать в течение продолжительного времени. Для многих приложений структура вычислительной машины, работающей в среде реального времени, несущественна. Внутренние процессы ЭВМ протекают почти незаметно. Вообще, машина нужна только потому, что с ее помощью можно легко и с небольшими затратами организовать управление, реализовать требуемую схему внутри черного ящика. Алгоритмы управления при этом не зашиваются в аппаратуру, а представляются в виде программ стандартного микропроцессора. Такие программы могут быть размещены в постоянных памятях различного типа. [27]
Архитектура аппаратных вычислительных машин изменяется в очень широких пределах, но на рис. 2.1 изображена вполне типичная традиционная архитектура. Оперативная память содержит программы и данные, которые необходимо обработать. Обработка выполняется посредством интерпретатора, который выбирает по очереди каждую машинную команду, расшифровывает ее и обращается к обозначаемой в команде элементарной операции; входные данные для нее - это операнды, указанные в команде. Элементарные операции манипулируют данными, находящимися в оперативной памяти и в быстрых регистрах, и могут также передавать программы или данные между оперативной памятью и внешней операционной средой. Такая схема лишь поверхностно отражает структуру вычислительной машины. Давайте рассмотрим шесть основных частей машины более детально. [28]
Эта весьма обширная область знаний имеет только косвенное отношение к тематике книги. В книге Розенблюма дана хорошо аннотированная библиография по математической логике ( см. разд. Определенный интерес могут представлять работы по вопросам сложности трансляторов и языков, автоматическому генерированию компиляторов, теории неразрешимости и анализу и проектированию структур вычислительных машин. [29]
Вызов производится по системам автоматической телефонной связи ( АТС), только абонентами являются не телефонные аппараты, а телеграфные - телетайпы. В последнее время появилась такая аппаратура, совмещенная с мини - ЭВМ. Обеспечивается возможность непосредственного ввода данных в ЭВМ с клавиатуры ( пульта) либо с машинных носителей, удаленных на десятки, сотни и даже тысячи километров. Таким образом может быть построена сеть сбора и передачи данных. Удаленные устройства ввода данных - абонентские пункты, называемые терминальными устройствами, работают совместно со специальным телеграфным оборудованием, в состав которого входят типовые блоки ЭВМ. Такие устройства называют интеллектуальными. Примером может служить устройство типа ТАП-34. Абонентский пункт передачи данных типа ТАП-34 ( ЕС 8534) представляет собой развитый комплекс телетайпной аппаратуры, снабженный элементами ЭВМ, имеющий структуру вычислительной машины и способный выполнять, кроме функций приема-передачи информации, ее обработку и представление оператору. В состав ТАП-34 входят: устройство управления - дисплей с клавиатурой, линейное устройство связи, накопитель на гибких магнитных дисках, устройство считывания информации с перфоленты, устройство автоматическое печатающее ( принтер), телефонный аппарат. Конструктивно система имеет приборное исполнение, т.е. все перечисленные функциональные части выполнены в виде самостоятельных блоков и могут устанавливаться на столах. ТАП-34 обеспечивает прием символьной информации с клавиатуры или перфоленты и отображение символов на экране дисплея. Он может выполнять операции по обработке информации, записанной на НГМД, распечатывать информацию на АЦПУ. [30]