Электронные вычислительные машины включают, кроме аппаратурной части и программного обеспечения (ПО), большое количество функциональных средств. К ним относятся коды, с помощью которых обрабатываемая информация представляется в цифровом виде:
- арифметические коды - для выполнения арифметических преобразований числовой информации;
- помехозащитные коды, используемые для защиты информации от искажений;
- коды формы, определяющие, как должна выглядеть обрабатываемая в ЭВМ информация при отображении;
- цифровые коды аналоговых величин (звука, «живого видео») и др.
Кроме кодов на функционирование ЭВМ оказывают влияние алгоритмы их формирования и обработки, технология выполнения различных процедур (например, начальной загрузки операционной системы, принятой в системе технологии обработки заданий пользователей и др.); способы использования различных устройств и организация их работы (например, организация системы прерываний или организация прямого доступа к памяти), устранение негативных явлений (например, таких, как фрагментация памяти) и др.
Будем считать, что коды, система команд, алгоритмы выполнения машинных операций, технология выполнения различных процедур и взаимодействия аппаратного и программного обеспечений, способы использования устройств при организации их совместной работы, составляющие идеологию функционирования ЭВМ, образуют функциональную организацию ЭВМ.
Реализована идеология функционирования ЭВМ может быть по-разному: аппаратными, программно-аппаратными или программными средствами. При аппаратурной и программно-аппаратной реализации могут быть применены регистры, дешифраторы, сумматоры; блоки жесткого аппаратурного управления или микропрограммного с управлением подпрограммами (комплексами микроопераций); устройства или комплексы устройств, реализованные в виде автономных систем (программируемых или с жестким управлением) и др. При программной реализации могут быть применены различные виды программ — обработчики прерываний, резидентные или загружаемые драйверы, соm-, ехе- или tsr — программы, bat- файлы и др.
Будем считать, что способы реализации функций ЭВМ составляют структурную организацию ЭВМ.
Тогда элементная база, функциональные узлы и устройства ЭВМ, программные модули различных видов (обработчики прерываний, драйверы, соm-, ехе-, tsr-программы, bat-файлы и др.) являются структурными компонентами ЭВМ.
При серьезных конструктивных различиях ЭВМ могут быть совместимыми, т.е. приспособленными к работе с одними и теми же программами (программная совместимость) и получению одних и тех же результатов при обработке одной и той же, однотипно представленной информации (информационная совместимость). Если аппаратная часть электронных вычислительных машин допускает их электрическое соединение для совместной работы и предусматривает обмен одинаковыми последовательностями сигналов, то имеет место и техническая совместимость ЭВМ.
Совместимые ЭВМ должны иметь одинаковую функциональную организацию:
- информационные элементы (символы) должны одинаково представляться при вводе и выводе из ЭВМ,
- система команд должна обеспечивать в этих ЭВМ получение одинаковых результатов при одинаковых преобразованиях информации.
Работой таких машин должны управлять одинаковые или функционально совместимые операционные системы (а для этого должны быть совместимы методы и алгоритмы планирования и управления работой аппаратурно-программного вычислительного комплекса). Аппаратные средства должны иметь согласованные питающие напряжения, частотные параметры сигналов, а главное — состав, структуру и последовательность выработки управляющих сигналов.
При неполной совместимости ЭВМ (при наличии различий в их функциональной организации) применяют эмуляторы, т.е. программные преобразователи функциональных элементов.
Состав функциональных блоков и структурных средств неоднороден. Поэтому в большинстве случаев функциональная и структурная организация будут рассматриваться в тех разделах, которые посвящены соответствующим аппаратурной части (hardware) или программному обеспечению (Software).