ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебник ориентирован на дисциплину «Архитектура ЭВМ и вычислительные системы» для специальности среднего профессионального образования (230701) 09.02.05 «Прикладная информатика», входящей в укрупненную группу специальностей (230000) 09.00.00 «Информатика и вычислительная техника», и построен на фундаментальном утверждении современного классика компьютерной науки Эндрю Таненбаума о том, что компьютер можно рассматривать как иерархию структурных уровней организации.
Это утверждение в равной мере относится как к аппаратной организации, так и к структуре и организации программного обеспечения. Более того, исследование взаимодействия уровней организации компьютеров показывает, что нередко затруднительно провести четкую границу между аппаратной и программной реализациями функциональностей. Однако просматривается определенная закономерность, состоящая в том, что чем ниже расположен уровень, тем в большей степени он реализован средствами аппаратуры (а не средствами программирования).
Появляются новые языки программирования еще более высокого уровня, и каждый такой язык использует своего предшественника как основу, поэтому вычислительную машину можно рассматривать в виде ряда многоуровневой машины, и самый нижний уровень — это уровень физической реализации цифровых логических элементов.
Подход к компьютеру как к многоуровневой иерархической структуре позволяет продолжать заниматься дальнейшей разработкой системы, работая на вышележащем уровне. Однако реализация, по крайней мере, некоторых функций с использованием возможностей нижележащих уровней позволяет повысить эффективность системы, правда иногда ценой повышения трудоемкости разработки.
Изучение иерархических уровней (особенно изучение уровня команд процессора) дает возможность приобрести знания, использование которых может помочь как системному, так и прикладному программисту в эффективной разработке программного продукта, позволяя повысить эксплуатационные характеристики программных модулей (уменьшить объем требуемой памяти, увеличить скорость выполнения).
Учебник состоит из девяти глав.
В первой главе даются базовые понятия вычислительной техники.
Во второй и третьей главах рассматривается цифровой логический уровень: арифметические и логические основы вычислительной техники; основные цифровые логические устройства (комбинационные логические устройства и устройства с памятью).
Четвертая глава посвящена архитектуре микропроцессора. На этом уровне в обработке команд участвует арифметико-логическое устройство (АЛУ), представлен уровень микроархитектуры и архитектуры набора команд. На этом уровне рассматриваются архитектура памяти, режимы адресации, регистры, машинные команды.
Пятая и шестая главы посвящены организации микропроцессорной системы и режимам работы.
В седьмой главе описывается уровень операционных систем. Приводится краткий обзор операционных систем, управление ресурсами вычислительных систем.
Восьмая глава посвящена четвертому уровню, который представляет собой символическую форму одного из языков более низкого уровня — ассемблера. Рассмотрены примеры программ на языке ассемблера для конкретной архитектуры, операционной системы и варианты синтаксиса языка.
В девятой главе рассматриваются параллельные вычислительные системы, производительность параллельных вычислительных систем и тенденции развития вычислительных систем.
