Иерархия аппаратных средств ЦВМ

Аппаратные средства как универсальных, так и специализиро­ванных ЭВМ характеризуются иерархическим принципом построе­ния, т. е. наличием совокупнос- тей таких единиц (элементов) коли­чества оборудования, которые при объединении их в систему не­которого уровня могут рассматриваться в качестве элементов в системах более высокого уровня и т. д. Это дает возможность использовать иерар-хический принцип описания струк­туры и функционирования аппаратных средств. По этому принципу каждому уровню систем соответствует такая степень детализа- ции описания, которая обеспечивает точность описания до элементов системы дан- ного уровня.

В ВТ принято считать первым иерархическим уровнем уровень электричес- ких схем, где в качестве элементов рассматриваются электронные компоненты (тран-зисторы, диоды, резисторы и пр.). Средством описания здесь служит аппарат теории электри­ческих и магнитных цепей.

На втором уровне – уровне логических схем – наименьшими единицами обо-рудования считаются логические и запоминающие элементы. Логическими элемен- тами называются простейшие комби­национные схемы, функционирование которых описывается одной переключательной функцией (элементным оператором). Запоми­нающий элемент – простейшее устройство памяти, обеспечива­ющее запись, хране- ние и чтение информации, количество которой равно одной букве. Средством опи-сания на этом уровне являются методы теории переключательных функций и структурной теории автоматов, что позволяет детализировать процессы обработки инфор­мации до операций над отдельными буквами алфавитов.

Третий уровень – уровень операционных узлов – описывает­ся теми же средствами, что и предыдущий уровень, с детализацией информационных процес- сов до элементарных операций (микроопе­раций) над отдельными словами. В качест- ве элементов на этом уров­не служат операционные узлы – аппаратные средства, выполня­ющие одну или несколько элементарных операций и построенные из логических и запоминающих элементов.

На четвертом уровне, называемом уровнем структурных схем, элементами считаются операционные блоки, объединяющие несколь­ко операционных узлов и выполняющие определенные законченные действия, указываемые командами программы. Состав и взаимодействие аппаратных средств здесь описываются с детализацией до отдельных операций из набора команд ЭВМ, выполняемых как по­следовательности элементарных операций. Средством описания ча­ще всего служат простейшие формальные языки типа операторных описаний (в линейно-строчном или графическом вариантах).

Пятый уровень – программный – предполагает детализацию процессов обработки информации до команд из операционных ре­сурсов ЭВМ или до отдельных программ. Элементами систем этого уровня являются АЛУ, УУ, устройства памяти, периферийное и коммуникационное оборудование ЭВМ, а в качестве средства опи­сания используются машинно-ориентированные или процедурно-ориентированные языки программирования.

Логические и запоминающие элементы, операци­онные узлы и блоки являются структурно-функциональными еди­ницами оборудования ЭВМ. В конструктивном же отношении прос­тейшими единицами аппаратных средств являются модули – части электронного оборудования, имеющие законченное оформление и стандартные средства механического и электрического сопряжения с другими подобными единицами. Модульный принцип является в настоящее время основным принципом конструирования ЭВМ и других устройств электронной техники. Модульные конструкции могут быть на всех иерархических уровнях аппаратных средств, например, модуль – процессор, модульное устройство памяти, мо­дуль АЛУ, модуль-регистр, модуль логических элементов (логи­ческая микросхема) и др.