Многоуровневая организация вычислительных процессов

 

Для описания, проектирования и организации управления в вычислительных системах используется иерархический подход /1/. Уровни организации вычислительных процессов в вычислительных машинах и системах, категории специалистов и процессы, реализующие взаимодействие уровней, представлены на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 – Уровни организации вычислительных процессов

 

На концептуальном уровне пользователь анализирует задачу, выбирает метод её решения, разрабатывает алгоритм, определяет структуры данных. Затем пишется программа на одном из языков высокого уровня, которая не зависит от архитектуры вычислительной системы и особенностей аппаратного обеспечения. На уровне машинных команд обеспечивается связь программных и аппаратных средств: разрабатывается список команд, определяются способы кодирования операций и адресов, а также другие параметры, заложенные в структуру вычислительной машины. Связь между языками высокого уровня и машинными командами может осуществляться как методом компиляции, так и методом интерпретации. На уровне регистровых передач осуществляется микрооперации, выполняемые аппаратурой вычислительной машины. Это операции передач, запоминания и преобразования кодов, выполняемые пересылкой сигналов между регистрами через логические схемы. Для построения схем на выполнение требуемой микрооперации формируется набор управляющих сигналов – микрокоманда. Последовательность микрокоманд, соответствующая исполнению машинной команды, называется микропрограммой. На уровне логических вентилей, рассматриваются логические схемы, которые выполняют операции над двоичными переменными.

В управлении вычислительным процессом с иерархической организацией участвуют как программные, так и аппаратные средства. По мере развития архитектуры вычислительных машин и технологий их изготовления грань разделения функций, реализуемых аппаратно и программно, смещается в сторону аппаратной реализации.

Самые сложные преобразования информации, выполняемые вычислительной машиной (системой), в конечном счёте, сводятся к простейшим операциям над логическими переменными «0» и «1». Поэтому дальнейшее изучение состава и функционирования вычислительных машин и систем целесообразно начать с изучения простейших логических элементов и цифровых устройств, постепенно переходя к более сложным функциональным и конструктивным узлам (элементам): процессору, памяти, устройствам ввода – вывода.