Общие принципы построения ЭВМ представляют ЭВМ как совокупность
активного элемента (конечного автомата, выполняющего фиксированный набор
инструкций) и пассивной среды (памяти), в которой содержатся инструкции
(программы), исходные, промежуточные и результативные данные. Вопрос о
том, как в эту среду ввести и вывести данные, считался второстепенным. В
ранних ЭВМ вводом-выводом управлял активный элемент, вернее часть его,
называемая устройством управления. Так как устройство управления
управляло также ходом выполнения программы, оно становилось узким
местом. В современных ЭВМ, предназначенных для вычислений, ввод-вывод
осуществляется отдельным активным элементом — периферийным процессором
ввода-вывода, а устройство управления совместно с
арифметическо-логическим устройством (АЛУ) образует центральный
процессор, взаимодействующий только с оперативной памятью (рис. 1.1,а),
которая является центральной частью структуры ЭВМ. Развитие
вычислительных машин как универсальных преобразователей информации
привело к их внедрению в нетрадиционные области, такие, как управление
процессами в реальном времени, системы автоматизированного
проектирования и др. Для этих целей структура на рис. 1.1а
ориентированная на небольшую номенклатуру стандартных внешних устройств,
является не вполне подходящей, так как гибкость управления
вводом-выводом в такой структуре невысока. Семейство ЭВМ
«Электроника» предназначено для активной работы с разнообразной
аппаратурой (устройствами ввода-вывода, отображении, преобразования
информации и т. д.). Эта аппаратура уравнена в правах с оперативной
памятью. Центральной частью структуры является канал обмена информацией,
управляемый процессором (рис. 1.1.6). Обмен информацией между любыми
компонентами, подключенными к Каналу, производится однотипно. Такая
структура характерна для младших моделей семейства, предназначенных для
решения задач с небольшим (до 56 Кбайт) объемом программ. При большем
объеме программ требуется подключение устройств внешней памяти, которые
обмениваются с оперативной памятью большими порциями информации и
однотипно. Это привело к созданию специализированных устройств прямого
доступа (рис. 1.1,в), способных вести обмен информацией между
устройствами внешней памяти и оперативной памятью самостоятельно без
участия центрального процессора. Таким образом, появляются черты
структуры на рис. 1.1,а, хотя устройство прямого доступа не имеет
непосредственной связи с памятью и обменивается с ней через канал ЭВМ.
Однако канал становится узким местом, и в наиболее мощной ЭВМ семейства
(«Электроника 79») появляется отдельный канал обмена информацией для
устройств внешней памяти. Стандартные
устройства, имеющие высокую скорость обмена, обслуживаются отдельным
периферийным процессором — интерфейсом внешней памяти с функциями,
аналогичными функциям селекторного канала ЕС ЭВМ (рис. 1.1,г). Для
взаимодействия с медленными и нестандартными внешними устройствами
сохранен единый Канал, который также обеспечивает совместимость
архитектуры (для программ) и способа подключения (для внешних устройств)
с младшими моделями. Центральный процессор имеет выход на Канал и на
память. В последующих разделах рассмотрены особенности основных
компонент любой ЭВМ семейства: канала обмена информацией (далее просто
Канал ЭВМ), центрального процессора и оперативной памяти. |