2.1. Связь между функциональной и структурной организацией ЭВМ

Существуют два взгляда на построение и функционирование ЭВМ. Пер­вый - взгляд пользователя, не интересующегося технической реализацией ЭВМ и озабоченного только получением некоторого набора функций и ус­луг, обеспечивающих эффективное решение его задач; второй - разработчика ЭВМ, усилия которого направлены на рациональную техническую реализа­цию необходимых пользователю функций. С учетом этого обстоятельства и вводятся понятия "функциональная и структурная организация компьютера.

Действительно, с точки зрения пользователя решение любой задачи на ЭВМ требует поэтапного выполнения некоторой последовательности дейст­вий: кодирования, программирования, ввода, обработки, документирования. На каждом из этих этапов учет запросов пользователя может потребовать расширения реализуемых ЭВМ функцией услуг, что решается при проекти­ровании ЭВМ и входит в понятие функциональной организации ЭВМ.

В результате создается абстрактная модель ЭВМ, описывающая функ­циональные возможности машины и предоставляемые ею услуги. Функцио­нальная организация ЭВМ в значительной степени определяется предъявляемыми к ней требованиями, уровнем подготовки потенциальных пользовате­лей, типом решаемых ими задач, потребностями в развитии компьютера (по емкости ЗУ, разрядности, составу периферийных устройств и др.).

Предусматриваемые абстрактной моделью функции ЭВМ реализуются на основе реальных, физических средств (устройств, блоков, узлов, элемен­тов) в рамках определенной структуры. В общем случае под структурной организацией ЭВМ понимается некоторая физическая модель, устанавли­вающая состав, порядок и принципы взаимодействия основных функцио­нальных частей машины (без излишних деталей их технической реализации).

По степени детальности различают структурные схемы, составленные на уровне устройств, блоков, узлов и элементов.

Блок — функциональный компонент ЭВМ, состоящий из элементов, уз­лов и выполняющий операции над машинными словами или управляющий такими операциями (сумматор, блок регистров).

Устройство — наиболее крупная функциональная часть ЭВМ, состоящая из элементов, узлов, блоков и выполняющая глобальные операции над коди­рованными данными (запоминание, обработку, преобразование).

Блоки и устройства часто изготавливаются в виде самостоятельных кон­структивов-модулей.

Функциональная организация ЭВМ играет ведущую роль и в значитель­ной степени определяет структурную организацию машины, хотя и не дает жестких ограничений на конечную техническую реализацию структурных элементов. Вместе с тем функции и структура любого элемента находятся в диалектической взаимосвязи и взаимозависимости. С одной стороны, функ­циональным назначением устройства (блока, узла) ЭВМ определяется необ­ходимый состав материальных объектов (реальных аппаратных и программ­ных средств) и характер их взаимодействия. С другой стороны, одна и та же функция может быть реализована на совершенно разных технических сред­ствах, а изменение состава или связей между элементами, изменение пропор­ций между аппаратными и программными средствами может сохранить не­изменной функцию системы, сообщив ей новые свойства.

Существуют два взгляда на построение и функционирование ЭВМ. Пер­вый - взгляд пользователя, не интересующегося технической реализацией ЭВМ и озабоченного только получением некоторого набора функций и ус­луг, обеспечивающих эффективное решение его задач; второй - разработчика ЭВМ, усилия которого направлены на рациональную техническую реализа­цию необходимых пользователю функций. С учетом этого обстоятельства и вводятся понятия "функциональная и структурная организация компьютера.

Действительно, с точки зрения пользователя решение любой задачи на ЭВМ требует поэтапного выполнения некоторой последовательности дейст­вий: кодирования, программирования, ввода, обработки, документирования. На каждом из этих этапов учет запросов пользователя может потребовать расширения реализуемых ЭВМ функцией услуг, что решается при проекти­ровании ЭВМ и входит в понятие функциональной организации ЭВМ.

В результате создается абстрактная модель ЭВМ, описывающая функ­циональные возможности машины и предоставляемые ею услуги. Функцио­нальная организация ЭВМ в значительной степени определяется предъявляемыми к ней требованиями, уровнем подготовки потенциальных пользовате­лей, типом решаемых ими задач, потребностями в развитии компьютера (по емкости ЗУ, разрядности, составу периферийных устройств и др.).

Предусматриваемые абстрактной моделью функции ЭВМ реализуются на основе реальных, физических средств (устройств, блоков, узлов, элемен­тов) в рамках определенной структуры. В общем случае под структурной организацией ЭВМ понимается некоторая физическая модель, устанавли­вающая состав, порядок и принципы взаимодействия основных функцио­нальных частей машины (без излишних деталей их технической реализации).

По степени детальности различают структурные схемы, составленные на уровне устройств, блоков, узлов и элементов.

Блок — функциональный компонент ЭВМ, состоящий из элементов, уз­лов и выполняющий операции над машинными словами или управляющий такими операциями (сумматор, блок регистров).

Устройство — наиболее крупная функциональная часть ЭВМ, состоящая из элементов, узлов, блоков и выполняющая глобальные операции над коди­рованными данными (запоминание, обработку, преобразование).

Блоки и устройства часто изготавливаются в виде самостоятельных кон­структивов-модулей.

Функциональная организация ЭВМ играет ведущую роль и в значитель­ной степени определяет структурную организацию машины, хотя и не дает жестких ограничений на конечную техническую реализацию структурных элементов. Вместе с тем функции и структура любого элемента находятся в диалектической взаимосвязи и взаимозависимости. С одной стороны, функ­циональным назначением устройства (блока, узла) ЭВМ определяется необ­ходимый состав материальных объектов (реальных аппаратных и программ­ных средств) и характер их взаимодействия. С другой стороны, одна и та же функция может быть реализована на совершенно разных технических сред­ствах, а изменение состава или связей между элементами, изменение пропор­ций между аппаратными и программными средствами может сохранить не­изменной функцию системы, сообщив ей новые свойства.