В чем состоит принцип программного управления

В чем состоит принцип программного управления

В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

Рис. 2.2. Джон фон Нейман, 1945 г.

1. Принцип программного управления. Из него следует, что 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.

А 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. 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.

Компьютеры, построенные на этих принципах, относятся к типу фон-неймановских. Но существуют компьютеры, принципиально отличающиеся от фон-неймановских. Для них, например, может не выполняться принцип программного управления, т.е. они могут работать без «счетчика команд», указывающего текущую выполняемую команду программы. Для обращения к какой-либо переменной, хранящейся в памяти, этим компьютерам не обязательно давать ей имя. Такие компьютеры называются не-фон-неймановскими.

Источник

Вопрос 1. программный принцип управления компьютером

Компьютер является универсальным инструментом для решения разнообразных задач по преобразованию информации, но его универсальность определяется не столько аппаратным обеспечением, сколько установленными программными средствами, другими словами, все «знания» компьютера сосредоточены в программах, которые представляют собой точную и подробную последовательность инструкций, представленных на понятном для компьютера языке, по обработке информации. Меняя программы на компьютере можно превратить его в рабочее место дизайнера, бухгалтера или конструктора, статистика или агронома, использовать его для прослушивания музыки, просмотра кинофильмов и других развлечений.

Джоном фон Нейманом в 1945 г. были описаны основные принципы построения компьютеров, которые до сих пор являются стандартом практически для всех компьютеров. Одним из них является программное управление.

В основе принципа программного управления лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений.

Алгоритм[2][1] – точное предписание, определяющее процесс преобразования исходных данных в конечный результат. При решении задачи применим общий алгоритм: 1) получить исходные данные; 2) найти решение; 3) сообщить ответ.

Программа(для компьютера)[3][2] – это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке. Программа описывает операции, которые нужно выполнить процессору компьютера для решения поставленной задачи.

Команда – это инструкция машине на выполнение элементарной операции. Набор операций, которые может выполнять компьютер, и правил их записи образуют машинный язык.

Структура команды в общем случае имеет вид:

Исторически сложилась тенденция к увеличению количества команд в машинном языке. Разработчики считали, что чем больше в нем команд, тем шире возможности по обработке данных. В настоящее время совершается переход на RISC-процессоры, основной характеристикой которых является сокращение набора команд и упрощение их структуры.

Суть принципа программного управления заключается в следующем:

Обычно программы хранятся во внешней памяти ПЭВМ и для выполнения передаются в оперативную память. Некоторые программы постоянно размещаются в памяти (ядро операционной системы, архиватор Zip Magic, монитор антивирусной программы Касперский АнтиВирус и др.) и называются резидентными, а другие – загружаются только на время выполнения, а затем удаляются из памяти, и называются транзитными.

Часть машинных программ, обеспечивающих автоматическое управление вычислениями и используемых наиболее часто, может размещаться в постоянном запоминающем устройстве – реализовываться аппаратно. Программы, записанные в ПЗУ, составляют базовую систему ввода/вывода (BIOS), которая является промежуточным звеном между программным обеспечением компьютера и его электронными компонентами. Ее компоненты обеспечивают выполнение всех операций ввода/вывода в соответствии со специфическими особенностями работы каждого из периферийных устройств данного компьютера (драйверы стандартных устройств), тестируют работу памяти и устройств компьютера при включении электропитания (тест), а также выполняют загрузку операционной системы.

Статьи к прочтению:

Принцип программного управления. Принцип фон Неймана

Похожие статьи:

В ЭВМ вся последовательность команд на вычисление предварительно записывается в память вычислительной машины и выполняется последовательно автоматически….

Имя: Ислам Фамилия: Мехдиев Группа: 803 Курс: I Факультет: Мировая Экономика Предмет: Экономическая информатика Название Темы: Программное управление и…

Источник

Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное

виде программы вычислений.

.Принцип программного управления может быть осуществлен различными

способами. Стандартом для построения практически всех ЭВМ стал способ,

Суть его заключается в следующем.

Все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены

в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов-команд.

Каждая команда содержит указания на конкретную выполняемую операцию, место

нахождения (адреса) операндов и ряд служебных признаков. Операнды —

переменные, значения которых участвуют в операциях преобразования данных.

Список (массив) всех переменных (входных данных, промежуточных значений и

результатов вычислений) является еще одним неотъемлемым элементом любой

Для доступа к программам, командам и операндам используются их адреса. В

хранения объектов. Информация ( командная и данные: числовая, текстовая,

графическая и т.п.) кодируется двоичными цифрами 0 и 1. Поэтому различные

идентификация их возможна лишь при выполнении программы, согласно ее логике,

Каждый тип информации имеет форматы — структурные единицы информации,

закодированные двоичными цифрами 0 и 1. Обычно все форматы данных,

Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется

полем. Например, в каждой команде программы различают поле кода операций,

поле адресов операндов. Применительно к числовой информации выделяют знаковые

разряды, поле значащих разрядов чисел, старшие и младшие разряды.

Последовательность, состоящая из определенного принятого для данной ЭВМ числа

байтов, называется словом. Для больших ЭВМ размер слова составляет

четыре байта, для ПЭВМ — два байта. В качестве структурных элементов

информации различают также полуслово, двойное слово и др.

В любой ЭВМ имеются устройства ввода информации (УВв), с помощью которых

пользователи вводят в ЭВМ программы решаемых задач и данные к ним. Введенная

информация полностью или частично сначала запоминается в оперативном

запоминающем устройстве (ОЗУ), а затем переносится во внешнее запоминающее

преобразуется в специальный программный объект — файл.

При использовании файла в вычислительном процессе его содержимое переносится

в ОЗУ. Затем программная информация команда за командой считывается в

устройство управления (УУ).

Устройство управления предназначается для автоматического выполнения

Вызываемые из ОЗУ команды дешифрируются устройством управления:

— определяются код операции, которую необходимо выполнить следующей, и адреса

операндов, принимающих участие в данной операции.

В зависимости от количества используемых в команде операндов различаются

одно-, двух-, трехадресные и безадресные команды. В одноадресных командах

указывается, где находится один из двух обрабатываемых операндов. Второй

операнд должен быть помещен заранее в арифметическое устройство (для этого в

систему команд вводятся специальные команды пересылки данных между

Двухадресные команды содержат указания о двух операндах, размещаемых в

памяти (или в регистрах и памяти). После выполнения команды в один из этих

адресов засылается результат, а находившийся там операнд теряется.

В трехадресных командах обычно два адреса указывают, где находятся исходные

операнды, а третий — куда необходимо поместить результат.

В безадресных командах обычно обрабатывается один операнд, который до и после

операции находится на одном из регистров арифметико-логического устройства

операций (очистить экран, заблокировать клавиатуру, снять Блокировку и др.).

Все команды программы выполняются последовательно, команда за командой, в том

порядке, как они записаны в памяти ЭВМ (естественный порядок следования

команд). Этот порядок характерен для линейных программ, т.е. программ, не

содержащих разветвлений. Для организации ветвлений используются команды,

нарушающие естественный порядок следования команд. Отдельные признаки

использует для изменения порядка выполнения команд программы.

Принцип программного управления. Принцип фон Неймана

Источник

Принципы программного управления. Краткие пояснения принципов

Используемый в современных компьютерах принцип программного управления был предложен в 1945 году Дж. фон Нейманом. Этот принцип включает следующие положения.

Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы информации, называемые словами.

Разнотипные слова информации различаются по способу использования, но не способами кодирования.

Слова информации размещаются в ячейках памяти машины и идентифицируются номерами ячеек, называемыми адресами слов.

Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, называется командами. Алгоритм, представленный в терминах машинных команд, называется программой.

Выполнение вычислений, предписанных алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом алгоритмом.

Использование в ЭВМ двоичных кодов обусловлено спецификой электронных схем, применяемых для передачи, хранения и преобразования информации.

Согласно второму положению, все слова в ЭВМ выглядят совершенно одинаково и сами по себе неразличимы. Только порядок использования слов в программе вносит в них различия.

Третье положение фиксирует специфику хранения и идентификации (обозначения) информации, порождаемую свойствами машинной памяти.

Согласно пятому положению, память неймановской машины сугубо линейна. Это выражается в том, что процесс вычислений, выполняемых ЭВМ по заданной программе, начинается с команды, заданной пусковым адресом программы. За ней выполняется следующая в памяти команда.

Принципы хранения информации в программе и выполнения обработки данных. Специфику хранения и идентификации (обозначения) информации, порождаемую свойствами машинной памяти. Машинная память – совокупность ячеек, каждая из которых служит местом для хранения слова информации, и наиболее подходящий синоним этого термина – ‘склад информации’. Ячейка памяти выделяется для хранения значения величины, в частности, константы или команды. Чтобы записать слово в память, необходимо указать адрес ячейки, отведенной для хранения соответствующей величины. Чтобы выбрать слово из памяти (прочитать его), следует опять же указать адрес ячейки памяти. Таким образом, адрес ячейки становится машинным идентификатором (именем) величины и команды. Для обозначения величин и команд в ЭВМ нет никаких других средств, кроме адресов, присваиваемых величинам и командам в процессе составления программы вычислений. Кроме того, отметим, что выборка (чтение) слова из памяти не разрушает информацию, хранимую в ячейке. Это позволяет любое слово, записанное однажды, читать какое угодно число раз, т.е. из памяти выбираются не слова, а копии слов. Дополнительно к сказанному следует заметить, что адрес ячейки может быть представлен в ЭВМ как и любое другое слово информации, что используется в операциях индексирования и базирования.

Согласно пятому положению, память неймановской машины сугубо линейна. Это выражается в том, что процесс вычислений, выполняемых ЭВМ по заданной программе, начинается с команды, заданной пусковым адресом программы. За ней выполняется следующая в памяти команда. Последовательность нарушается только в том случае, если выполняется команда условного или безусловного перехода, в которой непосредственно указывается адрес следующей команды. Процесс вычислений продолжается до тех пор, пока не будет выполнена команда, предписывающая прекращение вычислений.

Источник

Конспект по дисциплине ИКТ на тему «Программный принцип управления компьютером»

Онлайн-конференция

«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Программный принцип управления компьютером

В XIX веке английским математиком и инженером Чарльзом Бэббиджем был разработан проект вычислительной машины, которая предназначалась для автоматического проведения длинных цепочек вычислений. Конструкция его аналитической машины включала 50 тысяч деталей: зубчатых колес, рычагов и пружин, взаимодействовавших определенным образом. Совершенствуя и уточняя конструкцию машины, Бэббидж первым смог выделить необходимые для ее работы части:

устройство для хранения чисел, как исходных, так и получающихся в результате вычисления;

устройство для ввода и вывода информации.

В качестве средства хранения информации в аналитической машине использовалась перфокарта – картонная прямоугольная пластина с рядами пробитых в ней дырочек. Каждый ряд состоял из двух частей, разделенных столбцом, содержащим отверстия во всех рядах. Первая часть представляла собой запись числа, вторая – код команды, указывающей, что делать с числом.

В созданной Бэббиджем аналитической машине присутствовала хранимая в памяти машины программа ее работы. Меняя программу (перфокарту), можно было изменять порядок вычислений, то есть переходить от одной задачи к другой.

Главной особенностью конструкции этой машины является программный принцип работы. Принцип программы, хранимой в памяти компьютера, считается важнейшей идеей современной компьютерной архитектуры. Суть идеи заключается в том, что:

программа вычислений вводится в память ЭВМ и хранится в ней наравне с исходными числами;

команды, составляющие программу, представлены в числовом коде по форме ничем не отличающемся от чисел.

В основу работы компьютеров положен программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. После ее завершения в память загружается другая программа и т.д.

Программа – это запись алгоритма решения задачи в виде последовательности команд или операторов языком, который понимает компьютер. Конечной целью любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами.

Для нормального решения задач на компьютере нужно, чтобы программа была отлажена, не требовала доработок и имела соответствующую документацию. Поэтому, относительно работы на компьютере часто используют термин программное обеспечение (software), под которым понимают совокупность программ, процедур и правил, а также документации, касающихся функционирования системы обработки данных.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называется программной конфигурацией

Источник