Принципы функционирования ЭВМ (Принципы фон Неймана).

В своем докладе Джон фон Нейман описал, как должен быть устроен компьютер для того, чтобы он был универсальным и эффективным устройством для обработки информации.

Устройство компьютера

Прежде всего компьютер должен иметь следующие устройства: Арифметическо-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции; Устройство управления, которое организует процесс выполнения программ; Запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных; Внешние устройства для ввода-вывода информации.

Память компьютера должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек.

1. В каждой ячейке могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ.
2. Все ячейки памяти должны быть одинаково легко доступны для других устройств компьютера.

Вот каковы должны быть связи между устройствами компьютера (одинарные линии показывают управляющие связи, двойные — информационные):

Принципы работы компьютера.

В общих чертах работу компьютера можно описать так:

• С помощью внешнего устройства в память компьютера вводится программа.
• Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая команда (инструкция) программы, и организует ее выполнение.
• Как правило, после выполнения одной команды устройство управления начинает выполнять команду из ячейки памяти, которая находится непосредственно за только что выполненной командой.
  Однако этот порядок может быть изменен с помощью команд передачи управления (перехода). Это позволяет организовать выполнение одной и той же последовательности команд в программе много раз (цикл) и создавать достаточно сложные программы (ветвление).
• Поскольку внешние устройства, как правило, работают значительно медленнее, чем остальные части компьютера, управляющее устройство может приостанавливать выполнение программы до завершения операции ввода-вывода.
• Все результаты выполненной программы должны быть ею выведены на внешние устройства компьютера, после чего компьютер переходит в режим ожидания сигналов от внешних устройств.

Особенности современных компьютеров.

Схема устройства современных компьютеров несколько отличается от приведенной выше.

• Арифметическо-логическое устройство и устройство управления, как правило, объединены в единое устройство — центральный процессор.
• Процесс выполнения программ может прерываться для выполнения неотложных действий, связанных с поступившими сигналами от внешних устройств компьютера — прерываний.
• Параллельная обработка данных на нескольких процессорах.