Классическая структура ЭВМ

Классические принципы построения ЭВМ были систематически изложены группой авторов (1946 г.), среди которых был знаменитый американский ученый Джон фон Нейман.

Классические принципы устройства ЭВМ Джона фон Неймана:

· Использование двоичной системы для представления чисел (все самые первые вычислительные машины хранили обрабатываемые числа в десятичном виде). В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации: текстовую, графическую, звуковую. Но по-прежнему двоичное кодирование составляет информационную основу любого современного компьютера;

· Принцип «хранимой программы». Первоначально программа задавалась путем установки перемычек на специальной коммутационной панели. Согласно рассматриваемому принципу программа также должна храниться в виде набора нулей и единиц, причем в той же самой памяти, что и обрабатываемые ей числа;

· Команды и данные помещаются в ячейки памяти, доступ к которым осуществляется по адресу. Адресом ячейки фактически является ее номер; таким образом, местонахождение информации в ОЗУ также кодируется в виде целых неотрицательных чисел. В этом состоит так называемый принцип адресности.

В построенной по фон-неймановским принципам ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, формируется и хранится в специальном устройстве – счетчике команд. Наличие программного счетчика также является одним из характерных признаков рассматриваемой архитектуры.

Фон Нейман с соавторами не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, которая полностью воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ.

Рис.2.1. Классическая модель структуры ЭВМ

Все изображенные на рисунке блоки уже знакомы. Следует только отметить, что внешняя память отличается от устройств ввода и вывода тем, что данные в нее заносятся в виде, удобном компьютеру, но недоступном для непосредственного восприятия человеком. Так накопитель на магнитных дисках относится к внешней памяти, клавиатура – устройство ввода, а дисплей и печать – устройства вывода.

Наиболее существенной особенностью данной реализации ЭВМ является центральное положение процессора в схеме. Во-первых, через него проходят все информационные потоки, а во-вторых, он управляет согласованной работой всех устройств машины.