Конспект лекций Часть 2 Челябинск 2015

МНОГОУРОВНЕВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ 
ПРОЦЕССОВ 
Для описания, проектирования и управления в вычислительных системах 
используется иерархический подход. Уровни организации вычислительных 
процессов представлены на рис. 3. 
На концептуальном уровне пользователь анализирует задачу, выбирает метод 
ее решения, разрабатывает алгоритм. Для сложных задач выполняется 
функциональная декомпозиция, определяются структуры данных, выделяются 
программные модули, определяются связи между ними. 
Далее пишется программа на одном из языков высокого уровня. Такое 
представление программы является машинно-независимым, т.е. не зависит от 
архитектуры ВМ и особенностей аппаратного обеспечения. 
Концептуальный
Пользователь
Специалист, 
организующий 
взаимодействие уровней
Уровень организации 
вычислительного 
процесса
Процесс, реализующий 
взаимодействие уровней
Программирование
Языков высокого 
уровня
Системный программист
Компиляция
Машинных команд
Системотехник
Микропрограммирование
Регистровых 
передач
Электронщик
Логическое 
программирование
Логических 
вентилей
Рис. 3. Многоуровневая организация вычислительных процессов 

---

16 
На уровне машинных команд обеспечивается связь программных и 
аппаратных средств. На этом уровне разрабатывается список команд, 
определяются способы кодирования операций и адресов, число адресных полей в 
команде и т.д. Список команд вычислительной машины изначально избыточен, 
поэтому одной программе, написанной на языке высокого уровня, может 
соответствовать много реализаций на уровне машинных команд. Поэтому 
актуальной является задача построения оптимизирующего компилятора. Чем 
ближе состав языка высокого уровня к уровню машинных команд, тем проще 
компилятор и эффективнее полученная реализация на уровне машинных команд. 
На 
уровне 
регистровых 
передач 
осуществляются 
микрооперации, 
выполняемые аппаратурой ЭВМ. Это операции передачи, запоминания и 
преобразования кодов, выполняемые пересылкой сигналов между регистрами 
через комбинационные (логические) схемы. Микрооперация – это операция, 
выполняемая одной регистровой передачей за 1 такт. Для настройки схем на 
выполнение требуемой микрооперации при регистровой передаче требуется 
сформировать соответствующий набор управляющих сигналов. Код набора 
управляющих сигналов называют микрокомандой. Последовательность 
микрокоманд, соответствующая выполнению каждой машинной команды, 
называется микропрограммой. Каждой машинной команде соответствует своя 
микропрограмма. Связь между уровнями машинных команд и регистров передач 
осуществляется методом интерпретации. 
На уровне логических вентилей рассматриваются логические схемы при 
логическом проектировании аппаратуры вычислительной машины. Логические 
вентили работают с отдельными двоичными переменными. 
Многоуровневая организация упрощает реализацию вычислительной машины 
и управление вычислительными процессами, но снижает эффективность за счет 
сложности реализации. 

---

17