• последовательность команд (алгоритм) определяет наименование производимых операций и слова (операнды), над которыми производятся эти операции, при этом алгоритм, представленный в форме операторов машинных команд, называется программой;
• порядок выполнения команд однозначно задается программой.
Компьютерное представление информации в двоичной системе счисления (двоичном коде) упрощает и повышает надежность аппаратных средств компьютера, поскольку реализовать технические устройства с двумя устойчивыми состояниями, равными логической единице и нулю, гораздо проще, чем при использовании других систем счисления.
В соответствии с данными принципами Дж. фон Нейманом и его коллегами была реализована структура компьютера, которая в настоящее время носит название классической (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Классическая структура компьютера
В состав компьютера, приведенного на рис. 5.1 входят следующие структурные элементы и связи:
• АЛУ (арифметико-логическое устройство) — выполняет арифметические и логические операции над информацией, представленной в двоичном коде, т.е. обеспечивает выполнение процедур по обработке данных;
• УУ (устройство управления) — организует процесс выполнения программ;
• ЗУ (запоминающее устройство) — предназначено для размещения и хранения последовательности команд (программ) и данных;
• УВВ (устройства ввода-вывода) — обеспечивают ввод и вывод данных из компьютера для установления прямой и обратной связи между пользователем и компьютером;
• внутренние связи предназначены для обмена информацией между устройствами компьютера, они реализуются с помощью линий связей (электрических проводников), тонкими стрелками показаны линии, по которым передаются команды, а толстыми — данные.
Кратко опишем работу данного компьютера.
С помощью какого-либо устройства ввода в ЗУ вводится программа. УУ считывает содержимое ячейки памяти ЗУ, где находится первая команда, и организует ее выполнение. Эта команда может задавать выполнение арифметических и логических операций над данными с помощью АЛУ, чтение из памяти данных для выполнения этих операций, вывод данных на устройство вывода и т.д. Затем выполняется вторая команда, третья и т.д. УУ выполняет инструкции программы автоматически.
Структура современных персональных компьютеров отличается от классической структуры компьютера. Перечислим ниже основные отличия (особенности):
1) АЛУ и УУ объединены в единое устройство, называемое микропроцессором (МП, центральный процессор, реализованный на СБИС), кроме того, в состав МП входит ряд других устройств, предназначенных для хранения, записи, считывания и обмена информацией;
2) применение специализированных устройств — контроллеров, которым передается часть функций МП, связанная с обменом информации и управлением работой устройств для ввода и вывода (внешних устройств) информации, такая децентрализация позволяет повысить эффективность работы компьютера в целом за счет сокращения времени простоя МП;
3) вместо отдельных линий связи между устройствами используется системная магистраль с соответствующими устройствами сопряжения. Наличие системной магистрали в персональном компьютере позволяет осуществить обмен информацией между устройствами компьютера, уменьшить число линий связи, подключить различные дополнительные устройства через соответствующие разъемные соединения и т.д.
