Принципы архитектуры фон Неймана
1. Принцип программного управления.
Этот принцип обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ.
Программа состоит
из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за
другом в определенной последовательности.
Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот
регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес
очередной команды на длину команды. Так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем
самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных
ячеек памяти.
Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то
другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые
заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду.
Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды
“стоп”. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без
вмешательства человека
2. Принцип однородности памяти.
Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало
возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с
результатом вычислений.
Программы и данные хранятся в одной и той же
памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти
— число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия,
как и над данными.
Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего
выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в
самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе
организуется выполнение циклов и подпрограмм).
Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты
исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции —
перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык
конкретной машины.
3. Принцип адресности.
Структурно основная память состоит из
перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна
любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так,
чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или
менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.
Фон Нейман описал, каким
должен быть компьютер, чтобы он был универсальным и удобным средством для
обработки информации. Он прежде всего должен иметь следующие
устройства:
- Арифметическо-логическое устройство, которое выполняет
арифметические и логические операции
- Устройство управления, которое организует процесс выполнения
программ
- Запоминающее устройство для хранения программ и данных
- Внешние устройства для ввода-вывода информации.
Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фон -
неймановских.
На сегодняшний день это подавляющие большинство компьютеров, в том числе и
IBM PC – совместимые. Но есть и компьютерные
системы с иной архитектурой – например системы для параллельных вычислений.
 |
