1. Эвм как совокупность аппаратных и программных средств. Принцип программного управления фон-Неймана. Понятия архитектуры, организации и реализации эвм.

ЭВМ, или просто, ВМ – это совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для обработки информации.

Вычислительные системы (ВС), в отличие от ЭВМ, содержат несколько процессоров, имеют переменный состав и являются проблемно-ориентированными (специализированными) ЭВМ:

1. Аппаратные средства:

• Процессор

• Набор устройств памяти

• Внешние (периферийные) устройства

• Шины связи и протоколы обмена между устройствами

2.Программные средства

• Операционные системы

• Инструментальные ПС

• Системы промежуточного ПО

• Проблемно-ориентированные ПС

Утилиты Фон Нейман впервые предложил в 40-х годах XX века концепцию хранимой программы, основные принципы которой заключаются в следующем:

1. Двоичное кодирование: вся информация (как команды, так и данные) кодируется двоичными цифрами 0 и 1, поскольку двоичное кодирование по теории информации близко к оптимальному, а кроме того, легче реализовать элементы с двумя устойчивыми состояниями (магнитные сердечники, триггеры).

2. Программное управление: команды программы, так же как и данные, хранятся в памяти машины; хранимая программа позволяет выполнять команды в естественном порядке следования либо осуществлять произвольный переход от одной команды к другой.

3. Однородность памяти: Вид хранимой информации (команды или данные непосредственно в памяти) неразличим, а зависит от последующего использования; команды могут обрабатываться так же, как и числовые данные (модификация команд – сейчас не поощряется), либо порождать в процессе обработки другие команды (трансляция – широко применяется).

4. Адресность: в команде указываются не сами данные, а адреса их размещения в памяти.

Для повышения производительности в фон неймановских машинах применяются: - увеличение разрядности обработки данных (16 бит32 и 64 бит); - активное использование конвейеризации при выборке и обработке команд; - активное использование кэш-памяти (Cache – тайник, скрытый), т.е. модулей памяти, которые являются буферными между процессором и оперативной памятью.

Архитектура: Принстонская архитектура - хранение команд и данных в общей памяти 4.

Гарвардская архитектура - раздельное хранение команд и данных. Архитектура – это множество ресурсов ЭВМ, доступных пользователю на логическом уровне, без детализации способов взаимодействия процессоров, устройств памяти, внешних устройств и программных средств. При изучении архитектуры рассматривают: - состав и характеристики процессоров, включая системы команд; - состав и характеристики устройств памяти и ВУ; - состав программных средств разработки ПО; - вид ОС и режимы обработки данных.

Принстонская архитектура - хранение команд и данных в общей памяти Гарвардская архитектура - раздельное хранение команд и данных. Организация – это способы распределения функций, установления связи и взаимодействия процессоров, устройств памяти и внешних устройств, используемые для реализации возможностей, заложенных в архитектуре. При изучении организации рассматривают:

- представление и форматы данных;

- уровни памяти и их взаимодействие;

- состав и форматы машинных команд;

- систему прерываний;

- способы обмена данными.

Реализация – способы технического исполнения конкретных устройств, линий или шин связи и протоколов взаимодействия между ними. Обычно на уровнях организации и реализации происходит перераспределение функций между аппаратными и программными средствами. Это порождает семейство машин одной архитектуры, но разной производительности.