Принцип программного управления

Характеристики хранения числовых данных в компьютере

В данном разделе были рассмотрены первичные представления хранения данных. Принципы хранения других типов данных будут рассмотрены далее.

Пусть требуется вычислить выражение Y = при известных значениях составных переменных. Не прибегая к помощи компьютера данное выражение можно вычислить с помощью последовательности инструкций (словесного алгоритма).

1. Сложить данные с именами а и ь, результат сохранить, присвоив ему имя P1.

2. Умножить данное с именем х на это же данное, результат сохранить, присвоив ему имя P2.

3. Из промежуточного результата P2 вычесть данное с именем d, результат сохранить, присвоив ему имя PЗ.

4. Разделить данное с именем P1 на данное с именем PЗ, полученный результат сохранить под именем R.

5. Выдать окончательный результат с именем R.

6. Закончить вычисления.

Для реализации этого алгоритма в компьютере необходимо все его буквенные обозначения закодировать цифрами, поскольку любой компьютер оперирует только с цифрами. Вначале закодируем все элементарные операции данного алгоритма (для наглядности используем числа в десятичной системе счисления):

сложение (+) - 01; деление (:) - 04;

вычитание (-) - 02; выдача результата (Pr) - 05;

умножение (*) - 03; конец вычислений (E) - 06.

Эти номера называются КОП - коды операций.

Вместо букв имен данных введем их адреса:

01 - а; 02 - ь; 03 - *; 04 - d;

05 - P1; 06 - P2; 07 - PЗ; 08 - R.

Таким образом, первую инструкцию в закодированном виде можно записать последовательностью чисел:

где

первое число (КОП) обозначает операцию (+);

второе число (операнд А1) обозначает адрес первого операнда а;

третье число (операнд А2) - адрес второго операнда в;

четвертое число (операнд A3) - адрес первого промежу­точного результата P1.

Закодированная в виде последовательности чисел инструкция о том, какую операцию и над какими операндам» необходимо выполнять и где сохранить результат, называется командой.

Таким образом, команда - это машинное слово, которое содержит код соответствую­щей операции и адреса операндов. В свою очередь, операнд - это машинное слово, в котором хранится данное для выполнения операции.

Каждая команда содержит КОП и адресную часть. Если в ад­ресной части отведено место для трех адресов, то такие машины на­зывают трехадресными. Однако существуют машины и с большей, и с меньшей адресностью. Правило записи команды называют форматом команды.

Последовательность команд называют программой. Для команд программы выделяют последовательность байтов с последовательными номерами так, чтобы их выборку можно было бы осуществить последовательно друг за другом. Применительно к рассмотренному примеру алгоритм и про­грамма имеют следующий вид:

Черточки означают, что числа, заданные на этих позициях, на работу машины не влияют.

Из сопоставления алгоритма и программы следует, что программа - это алгоритм решения задачи, описанный на языке циф­ровых слов (команд). И программа и аппаратура компьютера строятся по единому замыслу, который основывается на следующих ключевых идеях:

1. Числовое кодирование и операций, и операндов, а также хранение и тех, и других в одной ОП (принцип числовое кодирования).

2. Введение адресности операндов и промежуточных результатов (принцип адресности ).

3. Хранение команд в ОП, последовательная их выборка и исполнение (принцип хранимости программ и последовательнго их исполнения).

Совокупность перечисленных трех идей называют принципом программного управления, который состоит в том, что компьютер автоматически, без участия человека, реализует предусмотренную программу. Этот принцип положен в основу функционирования компьютеров.