Основные принципы классической архитектуры

Опубликовано в Архитектуры процессоров (истоки)

Большинство вычислительных машин первого, второго и третьего поколений строились на принципах сформулированных Дж. фон — Нейманом в 1949 году.

Поэтому термин «фон — Неймановская архитектура» является синонимом термина «классическая архитектура». Эти принципы легли в основу большого количества процессоров, да и в настоящее время влияние классической архитектуры в современных процессорах достаточно велико.

Основные принципы классической архитектуры

Естественно, что понятие классической архитектуры шире, чем принципы Дж. фон-Неймана, и сегодня под ЭВМ с классической архитектурой понимается вычислительная машина, построенная на следующих принципах:

  1. Принцип загружаемой программы. Программа и данные, обрабатываемые этой программой должны быть загружены в оперативную память для обработки их процессором. Это означает, что процессор выбирает очередную команду программы и данные, обрабатываемые этой командой из оперативной памяти ЭВМ. Загрузка в оперативную память с внешних устройств выполняется посредством операций ввода/вывода.
  2. Принцип микропрограммного управления. Подразумевает наличие универсального АЛУ и специальной памяти для хранения микропрограмм, которые описывают работу процессора при выполнении команды по тактам;
  3. Универсальный набор команд. Процессор с точки зрения программирования обеспечивает разработчиков универсальным по типам и операциям набором машинных команд.
  4. Обработка особых ситуаций по прерываниям. Особые ситуации, возникающие при работе процессора (ввод/вывод, таймер) или при выполнении команды (деление на ноль, переполнение порядка) обрабатываются с использованием особого аппаратно-программного механизма, называемого прерыванием. При возникновении особой ситуации происходит аппаратная смена содержимого регистра адреса команды, посредством чего процессор начинает выполнять специальную программу операционной системы — обработчик прерываний;
  5. Принцип последовательного выполнения команд. Процессор выбирает очередную команду из оперативной памяти по адресу, расположенному а специальном регистре устройства управления процессором — регистре адреса команды. После выборки команды в регистр команд регистр адреса увеличивается на длину машинной команды. Таким образом процессор последовательно выполняет команды загруженной программы, до тех пор пока очередная выбранная команда не будет командой перехода по адресу. В этом случае адрес, указанный в команде перехода замещает текущий адрес в регистре адреса команды УУ процессора, и тем самым следующая выбираемая процессором команда — это та, на которую указывала команда перехода.
    Этим принципам соответствует структура процессора, регистры общего назначения программно адресуемы и предназначены для целей пользовательского программирования.
0