В последнее время при изучении курса информатики все большее внимание уделяется его теоретическим основам. Не случайно, например, в материалах II конгресса ЮНЕСКО "придание информатике статуса фундаментальной дисциплины" названо "отличительной особенностью современной концепции преподавания информатики в учреждениях образования России"[1].

Важное место среди общетеоретических вопросов автоматической обработки информации занимают основные принципы работы ЭВМ. При изучении этой темы обычно используются два подхода: упрощенное рассмотрение реальной машины (см., например, [2]) и изучение разработанной для этой цели учебной модели [3,4]. Последний подход, по всей видимости, для системы образования лучше, поскольку конкретные модели ЭВМ устаревают необычайно быстро, в то время как наиболее важные общие принципы сохраняются гораздо дольше. К сожалению, описанные в литературе учебные ЭВМ довольно примитивны и отражают далеко не все существующие черты современных компьютеров (например, байтовую структуру памяти, возможность обработки нечисловых данных, разнообразные методы их адресации и т.д.). Поэтому автором сделана попытка обобщить основные принципы работы современных ЭВМ и разработать новую модель, которая с одной стороны проста и наглядна, а с другой — способна заменить собой при обучении реальную ЭВМ. Модель получила краткое название "Е97" [5].

"Е97" — это учебная ЭВМ, состоящая из процессора, ОЗУ, ПЗУ, а также контроллеров клавиатуры и дисплея. Ее процессор обладает достаточно развитой системой команд, включающей арифметические и логические операции, перепись, абсолютные и относительные переходы, инструкции ввода/вывода, сдвиги, команды работы со стеком и некоторые другие. Он способен обрабатывать данные различной длины: слова и отдельные байты. При этом информация может извлекаться и заноситься в память при помощи нескольких методов адресации. Важной особенностью программной реализации модели является наличие специального конфигурационного файла, где можно легко "подключать" к модели любую команду или метод адресации. Таким образом, преподаватель имеет возможность составить систему команд учебного компьютера по своему усмотрению!

Еще одной отличительной чертой "Е97" является наличие ПЗУ, аналогичного ROM BIOS в реальных ЭВМ. В программной реализации модели ПЗУ представляет собой подробно прокомментированный текстовой файл, что очень удобно для целей обучения: можно разобрать его содержимое и даже дополнить или изменить.

Работа с клавиатурой и дисплеем организована через порты ввода/вывода, причем каждому внешнему устройству соответствует свой набор портов. Заметим, что если использовать подпрограммы ПЗУ, то об этом можно даже не знать.

Как видно из приведенного выше описания, учебная модель "Е97" позволяет изменять уровень сложности материала в широких пределах, поэтому может быть легко "подстроена" под соответствующую категорию обучаемых.

Хочется особо подчеркнуть, что учебный компьютер "Е97" можно использовать не только для изучения устройства ЭВМ. Имеется, например, компилятор Паскаля в код "Е97" [6], который позволяет показать и разъяснить обучаемым суть процесса трансляции с языка высокого уровня, а также основные понятия программирования. Очевидно, можно использовать модель и для других целей, например, для демонстрации принципов работы многозадачного режима.

Помимо подробной теоретической разработки учебного компьютера "Е97" [5], ведутся работы по его программной реализации. Отлажена и опробована в течении учебного года первая версия "Е97". Программа написана на языке Паскаль и оттранслирована для ПЭВМ "Yamaha", IBM (система MS DOS) и УКНЦ.

В настоящее время завершается работа над Windows-версией, главным достоинством которой, помимо удобства интерфейса и гипертекстовой помощи, является возможность работы с графикой: новая версия модели, в отличие от первой, имеет графический дисплей и видеопамять.

Планируется также в ближайшее время переписать "Е97" на язык JAVA.

1. Материалы II Международного конгресса ЮНЕСКО "Образование и информатика". - Информатика и образование, 1996, N 5, с.1-38.
2. Основы информатики и вычислительной техники / Ершов А.П., Монахов В.М., Бешенков С.А. и др. - М.: Просвещение, 1985. - 96 с.
3. Основы информатики и вычислительной техники / Гейн А.Г., Житомирский В.Г., Линецкий Е.В. и др. Свердловск: Изд-во Урал. ун-та, 1989. - 272 с.
4. Сенокосов А.И., Гейн А.Г. Информатика. - М.: Просвещение, 1995. - 225 с.
5. Еремин Е.А. Как работает современный компьютер. - Пермь: Изд-во ПРИПИТ, 1997. - 176 с.
6. Еремин Е.А. Компилятор? Это довольно просто! -Пермь: Изд-во ПРИПИТ, 1998. - 124 с.