Читать «Архитектура компьютера» онлайн - страница 11

В некоторых случаях уровень 5 состоит из интерпретатора для конкретной прикладной области, например символической логики. Он предусматривает данные и операции для решения задач в этой области в контексте, хорошо понятном специалисту в этой предметной области.

Итак, из этого описания важно запомнить, что компьютер проектируется как иерархическая структура уровней, которые надстраиваются друг над другом. Каждый уровень представляет собой абстракцию некоторых объектов и операций. Рассматривая и анализируя строение компьютера подобным образом, мы можем не принимать во внимание лишние подробности и, таким образом, сделать сложный предмет более простым для понимания.

Набор типов данных, операций и характеристик каждого отдельно взятого уровня называется архитектурой. Архитектура связана с аспектами, видимыми пользователю этого уровня. Например, сведения о том, сколько памяти можно использовать при написании программы, — часть архитектуры. Аспекты реализации (например, технология, применяемая при реализации памяти) не являются частью архитектуры. Изучая методы проектирования программных элементов компьютерной системы, мы изучаем компьютерную архитектуру. На практике термины «компьютерная архитектура» и «компьютерная организация» употребляются как синонимы.

Развитие многоуровневых машин

В этом разделе мы кратко расскажем об истории развития многоуровневых машин, покажем, как число и природа уровней менялись с годами. Программы, написанные на машинном языке (уровень 1), могут сразу без применения интерпретаторов и трансляторов исполняться электронными схемами компьютера (уровень 0). Эти электронные схемы вместе с памятью и средствами ввода-вывода формируют аппаратное обеспечение компьютера. Аппаратное обеспечение состоит из материальных объектов — интегральных схем, печатных плат, кабелей, источников электропитания, модулей памяти и принтеров. Абстрактные понятия, алгоритмы и команды к аппаратному обеспечению не относятся.

Программное обеспечение, напротив, состоит из алгоритмов (подробных последовательностей команд, которые описывают решение некоторой задачи) и их компьютерных представлений, то есть программ. Программы могут храниться на жестком диске, гибком диске, компакт-диске или других носителях, но это не так уж важно; в сущности, программное обеспечение — это набор команд, составляющих программы, а не физические носители, на которых эти программы записаны.

В самых первых компьютерах граница между аппаратным и программным обеспечением была очевидна. Однако со временем произошло значительное размывание этой границы, в первую очередь благодаря тому, что в процессе развития компьютеров уровни добавлялись, убирались и сливались между собой. В настоящее время очень сложно отделить их друг от друга (Vahid, 2003). Собственно, центральная тема нашей книги может быть сформулирована следующим образом: