Принцип програмного управління

У комп’ютері реалізуються принцип програмного управління, який передбачає виконання наступних етапів. Для вирішення кожної задачі розробляють алгоритм на основі числових методів обчислень. Алгоритм перекладається на мову, властиву для даного комп’ютера, у вигляді програми – мовної конструкції, яка є впорядкованою послідовністю описів і команд, призначених для обробки інформації. Кожна команда визначає дії комп’ютера відносно виконання будь-якої операції, що реалізовує апаратні (технічні) і програмні засоби. Програма записується в оперативну пам’ять у вигляді машинних слів, які кодуються цифрами 0 і 1 і розрізняються тільки способом застосування. Код операції поступає в регістр команд IR (instruction register) і потім дешифрується, а дані – в регістри арифметико-логічного пристрою.

Безліч всіх операцій, що реалізовані в комп’ютері, складає його операційні ресурси. Комп’ютери, операційні ресурси яких забезпечують виконання будь-якого алгоритму обробки інформації, називають універсальними.

Загалом, в комп’ютерах використовують перелік команд, який забезпечує виконання наступних груп операцій:

- пересилка даних між регістрами АЛП, регістрами і ОП;

- арифметичні операції над двійковими числами з фіксованою та плаваючою комою: складання, віднімання, знакове та беззнакове множення і розподіл;

- логічні операції заперечення, диз’юнкції, кон’юнкції, складання за модулем два;

- встановлення співвідношень – більше, менше, нерівно, більше або дорівнює та інші;

- зрушення ліворуч або праворуч – арифметичне, логічне, циклічне;

- управління програмою: умовні та безумовні переходи та виклики процедур, безумовні та умовні повернення з процедур, переривання програм; деякі комп’ютери мають спеціальні команди для організації циклів;

- вводу-виводу даних між ядром машини і ПУ;

- спеціальні операції для машин із співпроцесорами (математичними розширювачами): обчислення квадратного коріння, синуса, косинуса, логарифмічні і др.;

- перетворення з одного формату в іншій (наприклад, з 8-бітового в 16-бітовий);

- системні операції – завантаження службових регістрів, захисту пам’яті;

- мультимедійні операції для виконання дій із звуком, графікою, зображенням.

Комп’ютери, залежно від їх складності та призначення, працюють у наступних режимах (рис. 1.7.):

- однопрограмному – кожна програма окремо завантажується в ОП і виконується до отримання результату;

- багатопрограмному – у пам’ять завантажується декілька програм; коли виконання однієї з програм зупиняється через необхідність звернутися до ПУ, то машина перемикається на виконання іншої програми;

- пакетному – у ЗЗП формується пакет задач, які потім прочитуються в ОП групами і виконуються у багатопрограмному режимі;

- розподілу часу (колективного користування) – доступ до комп’ютера користувачів здійснюється за допомогою власного терміналу;

- реального часу – забезпечується взаємодія комп’ютера із зовнішніми об’єктами у темпі, який визначає швидкодію об’єкту.