Многоуровневая компьютерная организация

Первые компьютерные программы писались на машинных языках, что было чрезвычайно трудоёмко, требовало повышенного внимания и аккуратности. Было решено разработать новые наборы команд, которые более удобны для человека, чем встроенные машинные команды[1]. Эти новые команды в совокупности формируют язык первого уровня, языком нулевого уровня принято считать машинный язык. Программы, на языке нулевого уровня непосредственно выполняются электронными схемами.

Для преодоления подобных трудностей используется подход, называемый многоуровневой компьютерной организацией. Благодаря построению ряда уровней абстракций, каждая из которых надстраивается над абстракцией более низкого уровня, подход позволяет решить сложности, возникающие при общении с компьютером. В самом простейшем случае имеет место трёхуровневая организация (архитектура) ВМ (рис. 1.1), состоящая из аппаратного, операционного и языкового уровня.

Платформа (platform) – видимые программисту средства поддержки программного продукта каждым из этих уровней абстракции. Определяют следующие типы платформ.

o Аппаратная платформа – тип аппаратной архитектуры, на котором может быть установлен программный продукт. Наиболее известны аппаратные платформы на семействах процессоров Intel, HP и Power.

o Операционная платформа – тип операционной системы и системного интерфейса, с которым может работать программный продукт. Наиболее известные операционные платформы: DOS, Windows и Unix. Сетевая платформа обычно входит в состав операционной платформы и представляет собой сетевой интерфейс операционной платформы. Частью операционной платформы являются библиотеки, поставляемые с операционной системой, для работы с которыми используется интерфейс прикладного программиста.

o Языковая платформа - язык программирования и интерфейс прикладного программирования (библиотеки), на котором может быть реализован программный продукт. Наиболее известные языковые платформы: C, C++, Java.

Существует два способа выполнения программы, написанной на языке первого уровня, - трансляция и интерпретация.

Первый способ (трансляция) – замена каждой команды языка первого уровня на эквивалентный набор команд языка нулевого уровня, при этом создаётся новая программа, написанная на языке нулевого уровня, вместо старой программы.

Второй способ (интерпретация) – программа, написанная на языке первого уровня, рассматривается в качестве входных данных. Каждая команда рассматривается по очереди и сразу выполняется эквивалентный набор команд языка нулевого уровня, новая программа не создаётся. Программа, которая осуществляет интерпретацию, называется интерпретатором.

Трансляция и интерпретация сходны. При применении обоих методов компьютер в конечном итоге выполняет набор команд на языке нулевого уровня, эквивалентных командам языка первого уровня[2].

Чтобы трансляция и интерпретация были целесообразны языки нулевого и первого уровня не должны значительно различаться. Данное обстоятельство приводит к очевидному решению – необходимости создания ещё одного набора команд, который ещё в большей степени ориентирован на человека и в меньшей степени на компьютер. Подобное движение от одного языка к другому продолжается до тех пор, пока не появляется подходящий нам язык. Каждый такой язык использует предшествующий язык как основу. Возникает иерархическая структура языков, внизу которой находится самый примитивный язык, а на верху – самый сложный.

Большинство современных компьютеров состоят из двух и более уровней.

Поиск по сайту: