Принципы устройства компьютеров

Классические принципы построения ЭВМ были предложены в работе А.Беркса, Г.Голдстайна и Дж. Фон Неймана «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства». ЭВМ должна состоять из нескольких блоков, каждый из которых выполняет вполне определенную функцию. В классическом варианте все эти устройства взаимодействовали через процессор. Поскольку в ЭВМ используется двоичная система счисления, необходимо переводить данные из десятичной формы в двоичную и наоборот. В первых машинах использовались только числовые данные. В дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и другие виды информации, но это не привело к отмене принципа двоичного кодирования. Оперативная память машины состоит из отдельных битов. Для записи или считывания группы соседних битов объединяется в ячейки памяти, каждая из которых имеет свой адрес. Нумерацию ячеек принято начинать с нуля. Примерно на стыке второго и третьего поколений ЭВМ, в существующую числовую ячейку памяти помещалось 4-5 символов. Инженеры уменьшили размер ячейки так, чтобы можно было обращаться к каждому символу отдельно. Байтовая память, основой которой стала восьмибитная ячейка, прекрасно зарекомендовала себя и используется в компьютерной технике до настоящего времени. Очень важно, что информация может считываться из ячеек и записываться в них в произвольном порядке, поэтому организованную таким образом память принято называть памятью с произвольным доступом (оперативное запоминающее устройство), а так же существует еще одна разновидность памяти с произвольным доступом – постоянное запоминающее устройство. Существуют две разновидности памяти компьютера: оперативная память и память на магнитной проволоке. Не существует принципиальной разницы между двоичными кодами машинной команды, числа, символа и т.д. Это утверждение иногда называют принципом однородности памяти. Благодаря простоте замены программ, ЭВМ стали универсальными устройствами, способными решать самые разнообразные задачи в произвольном порядке и даже одновременно.  Существуют специальные команды перехода, которые на этапе 3 заносят в счетчик адреса новое значения – адрес перехода. Чаще всего в программах используется условный переход. В литературе общие принципы построения конкретного семейства компьютеров называют архитектурой.