Принцип хранимой программы что это
1. Постарайтесь объяснить, зачем компьютеру нужны два вида памяти: внутренняя и внешняя. Подготовьте сообщение.
Внутренняя память находится внутри компьютера и предназначена для хранения программ и их данных в процессе работы ЭВМ. Внешняя память предназначена для долговременного и энергонезависимого хранения программ и данных (при отключении питания она не обнуляется).
Внешняя память — это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски, флеш-карты памяти. Хранение информации на внешних носителях не требует постоянного электропитания.
Внутренняя память подразделяется на оперативную и постоянную.
Оперативная память (RAM, random-access memory) служит для хранения программ и данных, с которыми работает процессор в данный момент. На оперативную память накладываются жесткие ограничения по скорости чтения и записи информации. Современные типы оперативной памяти не могут сохранять свое содержимое после выключения питания компьютера.
Машечкин И. В. — Операционные системы — Основы компьютерной архитектуры
Постоянная память (ROM, read-only memory) служит для хранения программ, которые должны быть доступны компьютеру сразу после включения, еще до загрузки операционной системы. В постоянной памяти хранится программа первоначального тестирования, BIOS (базовая система ввода-вывода) компьютера. На отдельных микросхемах ROM, размешенных на платах расширения (видеокартах, сетевых адаптерах), хранятся BIOS этих плат.
2. Что такое принцип хранимой программы?
Исполняемая программа хранится во внутренней памяти компьютера.
3. В чем заключается свойство дискретности внутренней памяти компьютера?
Информация в памяти компьютера имеет двоичную форму. Наименьшим элементом внутренней памяти компьютера является бит. Один бит памяти хранит один бит информации: значение 0 или 1. Восемь подряд расположенных битов образуют байт памяти.
4. Какие два значения имеет слово «бит»? Как они связаны между собой?
У слова «бит» есть два значения: единица измерения количества информации и частица памяти компьютера.
5. В чем заключается свойство адресуемости внутренней памяти компьютера?
Восемь подряд расположенных битов образуют байт памяти. Байты пронумерованы, начиная с нуля. Порядковый номер байта называется его адресом.
6. Что представляет собой машинная программа? Какая информация содержится в команде программы?
Машинная программа — множество команд, расположенных в последовательных ячейках памяти.
Команда программы состоит из операционной части — кода операции и адресной части — адресов размещения в памяти обрабатываемых данных. Код операции определяет действие, выполняемое процессором по команде. Работа процессора заключается в автоматическом выполнении последовательности команд программы до ее завершения (команды остановки).
7. Назовите устройства внешней памяти компьютера и сделайте их фотографии.
Принципы фон Неймана
Магнитные диски; оптические (лазерные) диски — CD, DVD, BD; флеш-память; твердотельные накопите-ли (SSD-диски).
8. Какие типы оптических дисков вы знаете?
CD-ROM — Compact Disk–Read Only Memory
CD-RW
DVD — Digital Versatile Disk
BD — Blu-ray Disc
9. Для чего нужна кэш-память?
В кэш-памяти дублируются данные и команды из оперативной памяти, к которым процессор наиболее часто обращается при выполнении программы. Поэтому первоначально процессор ищет требуемую информацию в кэш-памяти, и только если ее там не обнаруживает, обращается к более медленной оперативной памяти.
- Вы здесь:
- 7 класс
- Информатика
- ГДЗ ответы к учебнику информатика 7 класс, Семакин
- В одной из кодировок Unicode/КОИ-8/UTF-32/UTF-16 каждый символ кодируется 16/8/32 битами. Ученик написал текст
- Демо вариант ОГЭ по информатике 2023 от ФИПИ с ответами
- Типы заданий в ОГЭ по информатике и ИКТ, система оценивания (баллы) ФИПИ 2023
Источник: gdzotvet.ru
Принцип хранимой программы
Это означает, например, что команды одной программы могут быть результатом выполнения другой программы, т.е. очень трудоемкий процесс создания программ на языке машинных команд можно возложить на сам компьютер.
Структура компьютера
Структуру компьютера можно представить следующей упрощенной функциональной схемой.
Центральные устройства
Устройства ввода Основная память Устройства вывода
Центральные устройства компьютера
Любой компьютер имеет два основных устройства: основную или оперативную память и процессор, которые являются центральными устройствами компьютера. Основная память хранит обрабатываемые данные и программу их обработки, а процессор производит обработку данных в соответствии с программой и управляет работой других устройств.
В основной памяти хранятся те данные и программа, которые необходимы процессору на текущем этапе работы, поэтому ее часто называют еще оперативной памятью.
Этот вид памяти представляет собой электронное устройство. Такая память имеет ограниченную емкость, но обеспечивает процессору высокую скорость записи и считывания информации из своих ячеек. Информация сохраняется в основной памяти лишь до момента выключения компьютера.
Работа процессора состоит в пошаговом выполнении команд программы. На каждом шаге обработки информации процессор выбирает из памяти очередную команду и данные, необходимые для ее выполнения, исполняет предписанную командой операцию и записывает результат в память. Затем процессор переходит к выполнению следующей команды.
Так продолжается до тех пор, пока из памяти не будет выбрана специальная команда останова (завершения программы).
Важной характеристикой процессора является его быстродействие, т.е. количество операций по обработке данных, выполняемых за одну секунду.
Периферийные устройства компьютера
Кроме центральных устройств компьютер имеет целый набор так называемых периферийных устройств. Они обеспечивают связь человека (пользователя) с компьютером, служат внешними источниками информации, вводимой в основную память, хранят объемы информации, превышающие объем основной памяти, обеспечивают представление результатов обработки информации в удобной для восприятия человеком форме: в виде текстов, таблиц, графиков, иллюстраций и т.п.
Наиболее распространенными из периферийных устройств являются следующие устройства.
Источник: studfile.net
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
В соответствии с принципом хранимой программы все команды, составляющие программу, размещаются в виде специальных кодов в памяти машины. Для хранения команд может быть использована специальная память. В современных вычислительных машинах программа хранится в том же устройстве машины, где размещена и перерабатываемая информация. [5]
Память большого объема и принцип хранимой программы не только позволяют применять длинные программы, но и дают другие существенные преимущества. [6]
Неймана заключались в необходимости использования двоичной системы счисления, иерархической организации памяти машины, создания арифметического устройства на основе схем, реализующих операцию сложения ( создание специализированных устройств для выполнения других операций нецелесообразно) и др. Одной из главных концепций Дж. Неймана был принцип хранимой программы — программа хранится в памяти машины точно так же, как и числа. Это позволяет оперировать с закодированной в двоичном коде программой так же, как с числами, что дает возможность модифицировать программу по ходу вычислений. Был также предложен принцип параллельной организации вычислений, когда операции над числом осуществляются одновременно по всем его разрядам. [7]
Естественным обобщением различных форм организации вычислительного процесса явился принцип хранимой программы , сформулированный известным американским математиком Джоном фон Нейманом в 1946 г. Согласно этому положению программа кодируется и хранится в памяти машины так же, как и другая информация. Последовательность считывания и дешифровки составляющих программу указаний обуславливается, с одной стороны, организацией запоминающего устройства, а с другой — типом самих указаний. Так как программа в закодированном виде размещается в том же запоминающем устройстве, что и числа, над составляющими ее указаниями можно производить арифметические и логические операции, подобно тому, как это делается с числами. [8]
Первые компьютеры ( тогда они еще назывались электронно-вычислительными машинами — ЭВМ) появились в конце 40 — х гг. Это были ЭНИАК, разработанный в Пенсильванском университете в США в 1945 г., и ЭДСАК, построенный в Кембриджском университете в 1949 г. Элементная база, на основе которой были построены эти ЭВМ, появилась ( благодаря достижениям физики. Так, диод ( двухэлектродная электронная лампа) была изобретена в 1904 г., триод ( трехэлектродная электронная лампа) появилась в 1906 г., а ламповый триггер ( электронное реле) — в 1918 г. ЭНИАК имела автоматическое программное управление, но внутреннее запоминающее устройство для хранения команд у этой ЭВМ отсутствовало. На ЭВМ ЭДСАК был впервые реализован принцип хранимой программы , сформулированный в 1945 — 1946 гг. американским ученым Дж. Основные положения данного принципа следующие: 1) команда и числа однотипны по форме представления ( записаны в двоичном коде); 2) числа размещаются в том же запоминающем устройстве, что и программа; 3) благодаря числовой форме записи команд программы ЭВМ может производить операции над командами. [9]
Нейман подготовил проект машины EDVAC. Этот принцип состоял в том, что программы для ЭВМ должны были храниться в памяти практически в том же виде, что и данные. Хотя по-прежнему неизвестно, кому принадлежала первоначальная идея хранимой программы — Мокли и Эке — — или фон Нейману, — в упомянуто -, роекте эта идея впервые изложена письменном виде. Вне зависимости от авторства принцип хранимой программы лег s основу конструкции машины EDVAC и был использован во всех последующих ЭВМ. [10]
Источник: www.ngpedia.ru
ГДЗ по информатике 7 класс учебник Семакин § 6. Компьютерная память
2. Команды, составляющие программу, представляются в том же числовом коде, что и данные к ней. Это значит, что с кодом программы можно производить те же действия, что и с данными к ней. (Например, написать программу, которая сама меняет свой код, а затем выполняет его. Так получаются вирусы-невидимки 🙂
3) Битовая структура определяет первое свойство внутренней памяти компьютера — дискретность. Дискретные объекты составлены из отдельных частиц. Например, песок дискретен, так как состоит из песчинок. «Песчинками» компьютерной памяти являются биты.
4) 1.Бит, (монета) англ., серебряная монета 2.Бит-самый маленький размер информации
5) Адресуемость. Во внутренней памяти компьютера все байты пронумерованы
6) Машинная программа представляет собой последовательность команд. В команде программы содержится описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные и результат. Например, у команды «сложить два числа» операндами являются слагаемые, а результатом — их сумма. Результат команды вырабатывается по точно определенным для данной команды правилам, заложенным в конструкцию компьютера.
Реальная программа, выполняемая ЭВМ (электронная вычислительная машина), представляет собой последовательность единиц и нулей, которая хранится в памяти машины. Эту цепочку единиц и нулей (бит) называют машинным языком.
7) Жесткий диск, SSD, HDD
8) Первое поколение
Третье поколение Blue Ray
Источник: dzotvet.ru
Уроки 39 — 40
Принципы устройства компьютеров
§32. Принципы устройства компьютеров. §33. Магистрально-модульная организация компьютера
Принцип хранимой программы. Первые ЭВМ программировались путём установки перемычек на специальных панелях (рис. 5.9), так что процесс подготовки к решению задачи мог растянуться на несколько дней. Такое положение дел никого не устраивало, и в фон-неймановской архитектуре было предложено представлять команды в виде двоичного кода. Код программы, записанный заранее 1 на перфокарты или магнитную ленту, можно было ввести в машину достаточно быстро.
1 До появления персональных компьютеров для этого использовались специальные устройства подготовки данных. Такая схема ускоряла процесс ввода и исключала простои ЭВМ, связанные с длительным набором программ.
Рис. 5.9. Фрагмент коммутационной панели устройства IBM-557;
требуемая операция получается соединением (коммутацией) соответствующих отверстий
Поскольку команды программы и данные по форме представления стали одинаковыми, их можно хранить в единой памяти 2 вместе с данными. Не существует принципиальной разницы между двоичными кодами машинной команды, числа, символа и т. д. Это утверждение иногда называют принципом однородности памяти. Из него следует, что команды одной программы могут быть получены как результат работы другой программы. Именно так текст программы на языке высокого уровня переводится (транслируется) в машинные коды конкретной машины.
2 Известна также так называемая гарвардская архитектура, в которой программы и данные хранятся в разных областях памяти. Несмотря на повышение надёжности, она не получила широкого распространения.
Код программы может сохраняться во внешней памяти (например, на дисках) и затем загружаться в оперативную память для повторных вычислений. Благодаря простоте замены программ, ЭВМ стали универсальными устройствами, способными решать самые разнообразные задачи в произвольном порядке и даже одновременно.
Принцип программного управления. Любая обработка данных в вычислительной машине происходит по программе. Принцип программного управления определяет наиболее общий механизм автоматического выполнения программы.
Важным элементом устройства управления в машине фоннеймановской архитектуры является специальный регистр — счётчик адреса команд 3 . В нём в любой момент хранится адрес команды программы, которая будет выполнена следующей.
3 В различных процессорах этот регистр может называться по-разному: например, в семействе Intel он обозначается IP — Instruction Pointer (указатель на инструкцию).
Используя значение из счётчика, процессор считывает из памяти очередную команду программы, расшифровывает её и выполняет. Затем те же действия повторяются для следующей команды и т. д. Процессор выполняет команды по следующему алгоритму (его часто называют основным алгоритмом работы процессора):
1) из ячейки памяти, адрес которой записан в счётчике адреса команд, выбирается очередная команда программы; на время выполнения она сохраняется в специальном регистре команд;
2) значение счётчика адреса команд увеличивается так, чтобы он указывал на следующую команду;
3) выбранная команда выполняется (например, при сложении двух чисел оба слагаемых считываются в АЛУ, складываются и результат операции сохраняется в регистре или ячейке памяти);
4) далее весь цикл повторяется.
Таким образом, автоматически выполняя одну команду программы за другой, компьютер может исполнить любой линейный алгоритм. Для того чтобы в программе можно было использовать ветвления и циклы, необходимо нарушить естественную последовательность выполнения команд. Для этого существуют специальные команды перехода, которые на этапе 3 заносят в счётчик адреса новое значение — адрес перехода. Чаще всего в программах используется условный переход, т. е. переход происходит только при выполнении определённого условия.
Легко понять, что для запуска основного алгоритма работы процессора в счётчик адреса команд должно быть предварительно занесено начальное значение — адрес первой выполняемой команды. В первых ЭВМ оператор вводил этот адрес вручную.
В современных компьютерах при включении питания в счётчик аппаратно заносится некоторое значение, которое указывает на начало программы, хранящейся в ПЗУ. Эта программа тестирует устройства компьютера и приводит их в рабочее состояние, а затем загружает в ОЗУ начальный загрузчик операционной системы (как правило, с диска). Ему и передаётся дальнейшее управление, а стартовая программа из ПЗУ завершает свою работу. Начиная с этого момента, поведение компьютера уже определяется установленным на нём программным обеспечением.
Чтобы ускорить выполнение программы, основной алгоритм работы процессора был значительно усовершенствован. Идея была заимствована из конвейерного производства, где несколько рабочих одновременно выполняют различные операции (каждый над своим экземпляром изделия). Аналогично в современных микропроцессорах для каждого этапа выполнения команды создан отдельный аппаратный блок. Выполнив свою операцию, он передаёт результаты следующему блоку, а сам начинает выполнять очередную команду.
Проще всего понять этот механизм на примере первого этапа — выборки команды из ОЗУ. Специализированный блок выборки извлекает из памяти последовательно расположенные команды, не дожидаясь окончания их обработки. Прочитанные команды размещаются в специальной рабочей памяти внутри микропроцессора. В итоге, когда первая из выбранных команд будет завершена, за следующей не придётся обращаться к ОЗУ, так как она уже находится во внутренней памяти микропроцессора. Учитывая, что обращение к ОЗУ занимает значительно большее времени, чем пересылка данных внутри процессора, такая опережающая выборка значительно ускоряет выполнение программы.
На практике применение конвейерного метода не так просто. Например, следующую команду часто не удаётся выполнить, поскольку она использует результат предыдущей, или сразу нескольким командам потребуется одновременно обратиться к ОЗУ. Тем не менее этот метод широко применяется в микропроцессорах. В некоторых моделях используются параллельные конвейеры, так что в некоторых случаях к моменту завершения выполнения одной команды уже готов результат следующей.
Следующая страница Что называют архитектурой
Cкачать материалы урока
Источник: xn—-7sbbfb7a7aej.xn--p1ai