3.Структурная организация электронных вычислительных машин

3.1Понятие структурной организации электронных вычислительных машин

Принцип организации – это принцип, в соответствии с которым объединение элементов в систему приводит к появлению у системы новых качеств, новых свойств, которых нет ни у одного из элементов системы.

Объединение осуществляется путём целенаправленного упорядочения (аранжировки), целью которого является получение новых свойств.

Под структурной организацией систем, (ЭВМ – в частности) понимается принцип, в соответствии с которым осуществляется объединение элементов в систему для достижения некоторой заданной цели.

В первой главе один такой принцип мы уже рассматривали – это принцип программного управления, из которого следует, что функцией ЭВМ является реализация вычислений на основе программы, загруженной в память ЭВМ. Для реализации этой функции необходимы известные устройства: процессор, память, УВв и УВыв, связь которых друг с другом очевидна (рисунок 6 - структура простейшей ЭВМ). В результате объединения устройств (элементов) в систему у ЭВМ появляется новое свойство – решать задачи на основе программ без участия человека.

Итак, под структурной организацией ЭВМ понимается набор правил, приёмов, с помощью которых осуществляется переход от функции системы к её структуре, реализующей эти функции.

Под структурой системы (ЭВМ - в частности) понимают набор элементов (устройств - в частности), объединённых в единую систему посредством связей между элементами. Или, другими словами, структура системы - это набор элементов и связей между ними. Структуру системы изображают схемой соединений её элементов.

На верхнем уровне иерархии описаний ЭВМ в качестве элементов системы выступают устройства ЭВМ. Структура ЭВМ определяет из каких устройств ЭВМ состоит и как устройства связаны и взаимодействуют друг с другом. Основным средством связи (сопряжения) элементов в единое целое является интерфейс - своеобразный элемент структуры.

Устройства ЭВМ, как элементы структуры, (кроме интерфейсов) принято задавать описанием их входов и выходов, а также перечнем реализуемых элементом функций (или явным описанием алгоритма функционирования элемента). В общем случае элемент структуры представляется в виде рисунка 3.1.

ВХ→ F →ВЫХ

Рисунок 3.1

Например, АЛУ как элемент структуры представлено на рисунке 3.2

↓g(КО)

D→ АЛУ →R

Рисунок 3.2

Функция АЛУ задается набором (списком) операций F_алу={f_{1, … ,} f_G}.

Для изображения структур в ВТ используются различного рода схемы (ECKД, ГОСТ 2.702): структурные, функциональные, принципиальные и др. схемы.

Структурная схема отображает схему ЭВМ на уровне устройств: процессоров и др. Пример: структурная схема ЭВМ на основе единого интерфейса – общей шины ОШ (рисунок 3.3). Элементы структурных схем обозначают либо прямоугольником, либо используют специальные обозначения – условные графические обозначения (УГО):

Рисунок 3.3

1. на уровне структурных схем (Э1) используются УГО, представленные на рисунке 3.3;

2. уровень функциональных схем (Э2) - в качестве элементов используются известные функциональные узлы, которые обозначаются либо в виде прямоугольников, либо в виде УГО.

УГО для комбинационных схем:

д ля дешифраторов – - DC

для шифраторов - - CD

для сумматоров - - CМ

д

Р

ля регистров -

д ля регистров сдвига -

3. уровень принципиальных схем (Э3) – используются УГО для ЛЭ: