Вопросы к главе 1

  • 1. Критерии классификации информации.
  • 2. Классификация информации по способам восприятия.
  • 3. Какую информацию трудно хранить и передавать?
  • 4. Формы представления информации.
  • 5. Свойства информации.
  • 6. Единицы измерения информации.
  • 7. Классификация систем счисления.
  • 8. Позиционные системы счисления.
  • 9. Составные части информатики.
  • 10. Источники информационных ресурсов.
  • 11. Критерии классификации баз данных.
  • 12. Перспективы развития информационных систем.

Компьютерные технологии обработки информации

Архитектура фон Неймана

В 1946 году трое ученых — Артур Беркс (англ. Arthur Burks), Герман Голдстайн (англ. Herman Goldstine) и Джон фон Нейман — опубликовали статью «Предварительное рассмотрение логического конструирования электронного вычислительного устройства» [2]. В статье обосновывалось использование двоичной системы для представления данных в ЭВМ (преимущественно для технической реализации, простота выполнения арифметических и логических операций — до этого машины хранили данные в десятичном виде [3]), выдвигалась идея использования общей памяти для программы и данных. Имя фон Неймана было достаточно широко известно в науке того времени, что отодвинуло на второй план его соавторов, и данные идеи получили название «принципы фон Неймана».

? Принцип двоичного кодирования.

Для представления данных и команд используется двоичная система счисления.

? Принцип однородности памяти.

Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

? Принцип адресуемости памяти.

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка; память внутренняя.

? Принцип последовательного программного управления.

Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой, в последовательности, определяемой программой.

? Принцип жесткости архитектуры.

Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу «фоннеймановских».

Архитектура фон Неймана (англ, von Neumann architecture) — широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. Вычислительные системы такого рода часто обозначают термином «машина фон Неймана», однако соответствие этих понятий не всегда однозначно. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных.

Архитектуры ЭВМ по фон Нейману

Рис. 2.1. Архитектуры ЭВМ по фон Нейману

Наличие заданного набора исполняемых команд и программ было характерной чертой первых компьютерных систем. Сегодня подобный дизайн применяют с целью упрощения конструкции вычислительного устройства. Так, настольные калькуляторы, в принципе, являются устройствами с фиксированным набором выполняемых программ.

Их можно использовать для математических расчетов, но невозможно применить для обработки текста и компьютерных игр, для просмотра графических изображений или видео. Изменение встроенной программы для такого рода устройств требует практически полной их переделки, и в большинстве случаев невозможно. Впрочем, перепрограммирование ранних компьютерных систем все-таки выполнялось, однако требовало огромного объема ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации и перестройки блоков и устройств и т. п.

Все изменила идея хранения компьютерных программ в обшей памяти. Ко времени ее появления использование архитектур, основанных на наборах исполняемых инструкций, и представление вычислительного процесса как процесса выполнения инструкций, записанных в программе, чрезвычайно увеличило гибкость вычислительных систем в плане обработки данных. Один и тот же подход к рассмотрению данных и инструкций сделал легкой задачу изменения самих программ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >