Введение в архитектуру компьютеров



              

Анализ архитектурных принципов фон Неймана


Архитектурные принципы фон Нейманом формулировались примени-тельно к созданию автоматического устройства для решения дифферен-циальных уравнений.

Основные характеристики архитектуры фон Неймановского типа следующие:

· последовательно адресуемая единственная память линейного типа для хранения программ и данных;

· команды и данные различаются через идентификатор неявным способом лишь при выполнении операций. Принимаемые по умолчанию соглашения типа: операнды операции умножения– это данные, а объект, на который указывает команда перехода – это команда, позволяют обращаться с командой как с данными, например, для ее модификации;

· назначение данных определяется лишь логикой программы, так как в памяти машины набор бит может представлять собой как десятичное число с фиксированной точкой, так и строку символов.

Указанные свойства были исключительно важными для своего времени. Однако появление языков высокого уровня (ЯВУ), новых методов решения, логических способов ускорения операций, более совершенной элементной базы требует наряду с имеющимися возможностями архитектуры и принципиально новых. Среди них требования ЯВУ имеют следующие особенности:

· память состоит из набора дискретных именуемых переменных. Вовсе не требуется, например, чтобы память для значений переменных одной программы располагалась рядом с памятью для значений переменных другой программы. Таким образом, принцип единственной последовательной памяти имеет мало общего с организацией памяти в ЯВУ;

· ЯВУ наряду с линейными данными оперируют и с многомерными: массивами, структурами, списками;

· в ЯВУ четко разграничены операции и данные;

· данные определяют и операции над ними.

Например, смысл операции A + C определяется описанием A и С. Cемантика операции "+" совершенно различна, например, для целых чисел и символьных переменных.

Архитектура фон Неймана плохо ориентирована на выполнение программ на ЯВУ. Действительно,

· объем кодов, генерируемых компилятором, из?за несоответствия требуемой ЯВУ и предлагаемой архитектурой организации памяти значительно превосходит необходимый объем для решения запрограммированной задачи;




Содержание  Назад  Вперед