Устройства ввода-вывода и память

Устройства ввода-вывода выполняют ввод-вывод данных и программ их обработки в память из памяти компьютера.

Память компьютера осуществляет хранения программ, исходных и промежуточных данных, данных и результатов.

Внутренняя (высокое быстродействие, небольшая емкость)				внешняя (более низкое быстродействие, значительно большая емкость)
основная		кешпамяnь	регистры
постоянная ПЗУ,ROM (энергонезависима)	ОЗУ (оперативная память) (энергозависима)

Единица памяти – байт.

Номер байта – адрес.

Максимальный размер байта – емкость памяти.

Процессор

Процессор выполняет арифметические и логические операции над данными и управляет всеми устройствами машины.

Процессор
РОН (регистр общего назначения) быстродействующая память небольшой емкости повышение скорости операций за счет убирания неэффективных пересылок данных из процессор в ОП и наоборот.	АЛУ (арифметико-логическое устройство)	УУ (устройство управления) синхронная работа всех узлов машины.

УУ:

• берет из ОП программу и дешифрует её

• передаёт КОП дешифрованной команды в АЛУ

• формирует адреса для извлечения необходимых данных из памяти

• отдает приказание АЛУ исполнять требуемую операцию

АЛУ осуществляет выполнение арифметических и логических операций. По результатам выполнения операций АЛУ формирует специальные признаки, которые анализируются в УУ. Используя эти признаки, УУ может выбирать не следующую по порядку команду, а передать управление команде, которая обеспечит выполнение нужной ветви алгоритма в соответствии с ситуацией. (напр. при делении на нуль)

Архитектура системы команд

Элементарные операции, выполняемые за один шаг называются командой. Полный перечень команд, которые может выполнять компьютер называется системой команд.

Типовая команда задает:

• операцию, которую следует выполнить

• адреса исходных данных (операндов)

• адрес памяти, где необходимо сохранить результат выполнения операции

Части команды: адресная и операционная.

Виды команды: одноадресная, двухадресная, трёхадресная.

Структура трёхадресной команды:

	1-й операнд	2-ой операнд	3-й операнд
КОП	А1	А2	А3
Операционная часть	адресная часть

А₁, А₂, А₃ – адрес ячеек оперативной памяти, где размещаются их данные и результаты.

Команды выполняются последовательно, начиная с первой. Адрес очередной команды хранится в счетчике команд, входящих в УУ.

Процесс выполнения команды

1. Из ячейки памяти, на которую указывает структура команды, выбирается очередная команда, содержимое структуры команды увеличивается на длину команды.

2. Команда передается в регистр команд УУ, где дешифруются адреса.

3. По сигналам УУ операнды из памяти передаются в АЛУ.

4. Результат операции записывается в память по соответствующему адресу или остается в процессоре.

5. Повторение п. 1-5 пока не будет считана команда «стоп».

Иногда выполняется не следующая по порядку команда, а в зависимости от признаков результатов операции происходит передача управления другой команды, т.е. нарушается линейный принцип выполнения программ и появляется возможность разветвлений.

Рассмотрим гипотетическую ЭВМ:

Операции	КОП
+	01
-	02
*	03
/	04

по шагам

«=» - оператор присваивания

r1, r2 – переменные, используемые для хранение промежуточных результатов

А – некоторая константа.

Чтобы связать имена переменных с адресами ячеек памяти, где будут храниться значения переменных, создадим таблицу адресов. Процесс ее создания называется распределением памяти.

Имя (идентификатор переменной)	Адрес ячейки памяти
x	100
y	101
r1	102
r2	103
A	104
z	105

Начальный адрес размещения программы – 200.

Запишем программу в машинных кодах, для 3-хадресной строки.

Адрес команды	КОП	А1	А2	А3
200	03	100	101	102
201	01	100	101	103
202	02	103	104	103
203	04	102	103	105