Архитектура Гарварда и архитектура Фон Неймана.

Введение

Архитектура Гарварда и фон Неймана

В первой части курса рассмотрим вопрос: как, в общем виде, устроена Электронная Вычислительная Машина. Современные ЭВМ - достаточно сложны. В отличие от первых "классических" ЭВМ (ЭВМ первых поколений), в конструкциях современных ЭВМ можно найти множество архитектурных решений, улучшений - направленных на повышение возможностей, характеристик ЭВМ. Решений, понимание которых требует достаточно высокого уровня инженерной подготовки - недоступного для начинающих. Однако: основные принципы положенные в устройство, функционирование ЭВМ, за годы развития вычислительной техники - не изменились. Поэтому, для начала, рассмотрим устройство ЭВМ на примере более простых по архитектуре "классических" ЭВМ. Это позволит нам, не углубляясь преждевременно в рассмотрение более сложных (но второстепенных) вопросов, быстрее понять: как "в целом" устроены, и на каких принципах основана работа ЭВМ. Позднее, получив и усвоив первоначальные базовые знания, мы получим возможность рассмотреть и некоторые из современных архитектурных видоизменений классической архитектуры.

Одна из первых ЭМВ была разработана в университете Гарварда (США). Принцип построения (или, как принято говорить, "архитектура") той, одной из первых ЭВМ, позднее (с несущественными с точки зрения принципов функционирования отличиями) был повторён и в последующих ЭВМ. Да и современные ЭВМ, если говорить о "принципах работы" - очень мало отличаются от классических ЭВМ, как говорят "ЭВМ архитектуры Гарварда". На рисунке представлены основные узлы ЭВМ "архитектуры Гарварда":

Рисунок 1.

ЦП – центральный процессор

УУ – устройство управления

АЛУ – арифметически логическое устройство

УР – универсальные регистры

СР – специальные регистры

ТГ – тактовый генератор

ОЗУД – оперативное запоминающее устройство данных

ОЗУК – оперативное запоминающее устройство данных

ШД – шина данных

ШК – шина команд

ЭЯ – элементарная ячейка (бит)

A₀, A_n – адреса ячеек

ШВВ – шина ввода вывода

КВУ₁ – КВУ₂ – контроллеры внешних устройств

ВР – внешние регистры

U_1, U_z – интерфейсные разъемы

ВУ₁ – ВУ_z – внешние устройства

КП – контроллер прерываний

INT_1, INT_z – линии прерываний

INT – генеральная линия запроса прерывания

INTA – генеральная линия ответа на прерывание