Типичная ЭВМ состоит из центрального процессора, памяти и устройств ввода-вывода. Со времени появления в 40-х годах первых электронных вычислительных машин технология производства каждой из этих трех подсистем была значительно усовершенствована. За последнее десятилетие благодаря развитию интегральной технологии особенно существенно были улучшены характеристики центральных процессоров и запоминающих устройств (памяти); кроме того, была снижена их стоимость. В настоящее время по цене, не превышающей стоимости качественной стереофонической системы, можно приобрести в личное пользование достаточно мощную ЭВМ, за которую в 70-х годах потребовалось бы заплатить больше, чем за дом с четырьмя спальнями.
Несмотря на успехи, достигнутые в области технологии, существенных изменений в базовой структуре и принципах работы вычислительных машин не произошло. Так, еще в 1946 г. в описании впервые предложенной ЭВМ с хранимой в памяти программой Беркс, Голдстайн и Нейман отметили0:
«Мы располагаем… двумя различными типами памяти: памятью чисел и памятью команд. Тем не менее если команды машине представлены в виде числового кода и если машина каким-либо образом в состоянии отличать числа от команд, то блок памяти можно использовать для хранения и тех и других».
И в настоящее время почти во всех вычислительных машинах для хранения данных (чисел) и команд используется одна и та же память. Редким исключением в этом отношении является однокристальная микро-ЭВМ MCS-48 (ее описание приведено в гл. 19). Первые вычислительные машины обладали и многими другими качествами, характерными для современных ЭВМ.
‘> Computer Structures: Readings and Examples, by C. G. Bell, A Newell, McGraw-Hill, 1971.
158 Глава 5
В настоящей главе приведено описание базовой структуры и основных особенностей центральных процессоров и запоминающих устройств ЭВМ. Рассмотрены три наиболее распространенных типа центральных процессоров — с аккумуляторами, с регистрами общего назначения и ориентированные на использование памяти со стековой организацией. Работа центральных процессоров показана на примере гипотетических машин, обладающих характеристиками и набором команд реальных ЭВМ. В гл. 7 и 8 приведено подробное описание различных способов адресации, а также типов операций, выполняемых процессорами. Структура центральных процессоров, применяемых на практике, описана в части III настоящей книги.
Следует отметить, что в книге рассмотрены не все особенности и возможные варианты архитектуры ЭВМ. К настоящему времени предложено несколько структур