С Т Р У К Т У Р Н А Я С Х Е М А Э В М

Электронная вычислительная машина - это устройство для автоматической обработки информации. При этом источник и форма представления входной информации, адресат и форма представления выходной информации могут быть самыми различными. В укрупненном виде структуру ЭВМ можно изобразить следующим образом:

человека человеку

датчика исполни-

тельному

Входная информация может быть представлена на различных внешних носителях: на перфокартах, перфоленте, магнитной ленте, в виде сигналов от телефонных и телеграфных линий связи и т.п. В частности, на персональном компьютере основным устройством для ввода входной информации является его клавиатура.

Информация всегда вводится в основную память ЭВМ. Процессор производит непосредственную ее обработку. Промежуточные и конечные результаты вычислений записываются в память.

Основная память имеет сравнительно небольшой объем, но высокое быстродействие. При отключении питания ЭВМ информация в основной памяти, как правило, не сохраняется. Для длительного хранения больших объемов информации используются внешние запоминающие устройства: накопители на магнитной ленте (НМЛ), накопители на магнитном диске (НМД) и др. В персональных компьютерах для этой цели, как правило, используют накопители на гибких и жестких магнитных дисках.

Выходная информация может быть отпечатана на бумаге, представлена в виде рисунков и графиков на графопостроителе, выдана в виде электрических сигналов для исполнительных устройств автоматики и т.п. На ПЭВМ в качестве выходных устройств используются, как правило, экран дисплея и принтер.

ЭВМ может быть применена для непосредственного управления промышленными объектами. В этом случае оперативная информация поступает от датчиков, сигнализирующих о параметрах объекта (температура в различных узлах, давление, скорость и др.) и обрабатывается процессором по заданной предварительно программе, а полученная при такой обработке управляющая информация поступает от ЭВМ на исполнительные органы объекта (двигатели, электромагниты, пневматические устройства и т.п.).

Информация в ЭВМ содержится в виде последовательности двоичных цифр 0 и 1. Ее обработка осуществляется путем выполнения элементарных машинных команд (сложение, вычитание, умножение и т.п.). Последовательность таких команд называется машинной программой.

Например, вычисление выражения

на условном машинном языке выглядело бы примерно следующим образом:

1) ( - ) < c > < d > R1

Из содержимого ячейки памяти, где находится число c, вычесть содержимое ячейки памяти, в которой находится число d, и результат записать в ячейку R1. Здесь 1)- номер (адрес) машинной команды; (-)- условный код операции; <c>- адрес первого операнда, т.е. уменьшаемого c; <d> - адрес второго операнда, т.е. вычитаемого d; R1- адрес результата, т.е. номер ячейки памяти, в которую требуется записать результат вычитания c – d.

2) ( * ) < a > < x > R2

3) ( * ) < b > < y > R3

4) ( + ) R2 R3 R2

5) ( : ) R2 R1 < z >

В этой программе 5 команд. В каждой команде указывается код операции, адреса первого и второго операндов и адрес результата. Все составные части машинной команды - это также последовательности цифр 0 и 1.

Примечание. Операнд - это обобщенный термин для обозначения величин, над которыми выполняется та или иная операция, т.е. аргумент операции (например, для операции деления операндами являются делимое и делитель).

Приведенный выше фрагмент программы на машинном языке может иметь следующий вид:

Адрес команды Машинная команда

10100011 01010111100110111001110010100000

10100100 01011000100110011001110110100001

10100101 01011000100110101001111010100010

10100110 01010110101000011010001010100001

10100111 01011001101000011010000010011111

Здесь в каждой машинной команде первые 8 двоичных цифр – код операции, остальные группы по 8 цифр – адреса соответственно первого операнда, второго операнда и результата.

Программа, как и обрабатываемые числа, записывается в память ЭВМ. Выполнение команд программы производится, как правило, последовательно, начиная с адреса первой команды (пускового адреса программы). Принцип работы ЭВМ, при котором обрабатываемая информация и обрабатывающая программа одновременно находятся в памяти ЭВМ, называют принципом программного управления.

Машинный язык для человека трудно воспринимаем. Программирование на машинном языке характеризуется очень низкой производительностью. Поэтому для разработки программ обработки данных используют различные алгоритмические языки (Фортран, Бейсик, Паскаль и др.), которые в значительной степени приближены к привычной для человека форме чтения и записи информации. Программа на алгоритмическом языке записывается в память ЭВМ, а затем транслируется (переводится) на машинный язык. Этот перевод осуществляется автоматически специальной программой, которая называется транслятором (или компилятором). ЭВМ обрабатывает информацию только на машинном языке.