Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Программный принцип действия ПЭВМ



ВВЕДЕНИЕ. ПОНЯТИЕ ОБ ИНФОРМАТИКЕ. ПЕРСОНАЛЬНЫЕ ЭВМ

Понятие об информатике. Определение информации

Информатика - наука, изучающая процессы передачи, накопления и обработки информации.

Основные направления современной информатики:

* разработка методов и алгоритмов автоматизированного сбора, хранения и передачи информации,

* разработка методов и алгоритмов обработки и преобразования информации,

* разработка технологий электронно-вычислительной техники (ЭВТ).

Основная особенность информации - цикличность (рис. 1.1).

 
 

 

 


Рис. 1.1

Существует 2 формы представления информации:

- непрерывная- величина, характеризующая процесс, не имеет перерывов и промежутков (пример: температура человеческого тела),

-дискретная - последовательность символов, характеризующих прерывистую и изменяющуюся величину (пример: азбука Морзе).

Виды представления информации различают по способу передачи и восприятия информации:

- визуальная- информация, которая передается видимыми символами и образами,

- аудиальная- информация передается звуками,

- тактильная - информация передается ощущениями,

- органолептическая- информация, передаваемая запахом и вкусом,

- машинная- информация, передаваемая и воспринимаемая ЭВМ.

Развитие ЭВТ

Первая "настоящая" ЭВМ - в США в 50-х годах - "Эниак": элементная база - электронные лампы, габариты - большая комната, низкая надежность и большая потребляемая мощность.

Второй этап развития ЭВТ - появление транзисторов. Габариты, надежность и потребляемая мощность улучшились на несколько порядков. Начало этапа - середина 60-х годов.

Последующие этапы связаны с появлением интегральных схем (ИС). Сложность ИС характеризуетсястепенью интеграции - количество транзисторов на квадратный сантиметр:

* ИС малой степени интеграции - 10...100 элементов/см2,

* ИС средней степени интеграции - 100...1000,

* ИС большой степени интеграции(БИС) - 104 -105,

* ИС сверхбольшой степени интеграции(СБИС) >106.

В 1971 г. появилась БИС, которая названамикропроцессором(МП). Эта БИС - устройство обработки информации и управления процессами этой обработки. МП - сердце современной ЭВМ.

С тех пор абсолютное большинство ЭВМ строится на основе МП.

Следующий этап развития ЭВТ - появление персональных ЭВМ (ПЭВМ). Коренное отличие ПЭВМ от вычислительной техники предыдущих этапов:

* - все ресурсы ЭВМ отданы одному и единственному пользователю,

* - настольная система соответствующими габаритами,

* - "дружественное" взаимодействие пользователя и ЭВМ,

* - законченность цикла работ на ЭВМ от ввода информации до выдачи результата.

Современная структура парка ПЭВМ:

* ПЭВМ типа "Notebook"- масса < 2 кг, габариты - книга - для работы как дома, так и в дороге,

* Рабочая станция с системным блоком, монитором, принтером,

* Сети ПЭВМ (одна мощная ПЭВМ - "сервер", связанная кабелем с отдельными рабочими станциями в здании).

Внешняя структура ПЭВМ

Стандартная конфигурация ПЭВМ содержит следующие составляющие:

* системный блок (содержит всю электронную часть, накопители на дисках и т.п.),

* монитор (по-существу, телевизор, только специально разработанный для отображения картинок с очень высоким разрешением),

* клавиатура - отдельный блок кнопок, соединяемый с системным блоком кабелем (внутри этого блока расположены не только кнопки, но и некоторая электронная часть, а также лампочки),

* мышь - устройство для упрощенного управления изображением на экране (маленькая коробочка с 2-3 кнопками и шариком внизу).

Внутренняя структура ПЭВМ

На рис.1.2 показана структурная схема ПЭВМ.

Основой любой ПЭВМ является микропроцессор (МП). Он обеспечивает управление и обработку информации. Со всеми остальными блоками МП связан с помощью так называемых шин.

Шина- набор проводов, по которым передаются однотипные по логике использования сигналы. По всем проводам всех шин передаются цифровые дискретные сигналы, которые имеют только два уровня напряжения: "лог.0"- U > 0,7 В и "лог.1" - U < 2,4 В. Для передачи большого диапазона сигналов поэтому используют одновременную передачу нескольких сигналов по проводам шины. В составе ПЭВМ присутствуют 3 шины:

* ША - шина адреса- шина, по которой МП передает адрес того устройства, с которым он хочет обменяться информацией. Количество проводов в этой шине (т.е. разрядность) - от 16 до 32,

* ШД- шина данных- шина для передачи информации в/из МП. Разрядность - от 8 до 32,

* ШУ- шина управления - по ней передается не информация, а управляющие всеми блоками ПЭВМ сигналы. Разрядность - от 4 до 20.

Другие составляющие ПЭВМ:

ОЗУ- оперативное запоминающее устройство - блок содержит набор ячеек памяти, в которых хранится информация. Каждая ячейка хранит одно дискретное цифровое значение - либо "лог.1", либо "лог. 0". Всегда элементарные ячейки ОЗУ объединены по 8 для хранения сразу 8-ми значений. Это объединение называется байт. Поэтому размер всей памяти ПЭВМ измеряется в байтах. Этот вид памяти допускает перезапись информации, но при выключении питания информация в ОЗУ теряется.

 

 
 

 


Рис. 1.2. Внутренняя структура ПЭВМ

 

ПЗУ- постоянное запоминающее устройство. Это тоже память, тоже ячейки, но из ПЗУ можно считывать. Зато оно энергонезависимое, т.е. при выключении питания информация в нем не стирается.

Поэтому основное использование ПЗУ - хранение программ начальной загрузки ПЭВМ, которая начинает работать сразу после включения машины в сеть.

УВВ- устройства ввода/вывода. Схемы, обеспечивающие логическое и электрическое сопряжение ПЭВМ с различными внешними устройствами. От УВВ к внешним устройствам идет внешняя магистраль.

Со времени появления первых ПЭВМ уже сменилось несколько поколений таких машин. В основном модернизация касалась разработки новых видов МП.

Программный принцип действия ПЭВМ

Организация памяти ПЭВМ

Как было сказано ранее, по шинам ПЭВМ циркулирует дискретная цифровая информация. Каждый разряд шины передает в настоящий момент или "лог.0" или "лог.1". Этот разряд называется бит. Для запоминания информации используется ОЗУ, каждая ячейка которого запоминает один бит информации. Однако за один цикл обращения к ОЗУ запоминается не один бит, а сразу 8. Поэтому структура ОЗУ (и в равной степени ПЗУ) предусматривает запоминание сразу 8 бит информации в 8-ми ячейках. Эти 8 бит называютсябайт. На рис. 1.3 показана структура байтовой организации памяти.

 
 

 


Рис.1.3. Структура байтовой ячейки памяти

Начиная с ПЭВМ серии АТ, память построена таким образом, чтобы запоминать сразу 2 байта информации за один цикл. Эти два байта называются слово. Однако объем памяти машины измеряется в байтах. В современных компьютерах вместо двухбайтных чисел циркулируют четырехбайтные данные (32 двоичных разряда).

Для представления этих данных на бумаге используется специальная запись битов - двоичная система счисления.

Системы счисления

Наиболее привычная для нас система - десятичная. Например, в этой системе число 537 можно представить:

53710 = 5 * 102 + 3 * 101 + 7 * 100.

Число 10 в этом примере называется основанием системы счисления. Как видно из примера каждый разряд имеет 10 вариантов, прежде чем появится старший разряд.

ЭВМ работает с цифровыми двоичными сигналами, которые могут принимать только два значения: 0 или 1. Таким образом, основание системы - 2 и сама система называется двоичной. Реально только двоичные числа понимает ЭВМ и только эту систему надо использовать при записи чисел. Двоичное число также можно представить взвешенной суммой разрядов, как показано ниже:

101001012 = 1 * 20 + 0 * 21+ 1 * 22+ 0 * 23+ 0 * 24+ 1 *25+ 0 * 26+ 1 * 27.

Однако такая запись слишком громоздка для представления больших чисел и поэтому используется другая система счисления для написания данных с ЭВМ. Эта система называется шестнадцатиричной. Из названия ясно, что основанием ее является число 16. В табл. 1.2. показаны представления чисел от 0 до 16 в рассмотренных выше системах.

Таблица 1.2

Десятичная система Двоичная система Шестнадцатеричная система
A
B
C
D
E
F

 

Как видно из табл.1.2, числа с 10 до 16 кодируются начальными буквами латинского алфавита. Это дает очень экономную запись двоичного числа. Рассмотрим пример:

5AF16 = 5 * 162 + A(т.е. 10)* 161+ F(т.е. 15) * 160

Основным достоинством 16-ричной системы является достаточно легкий способ преобразования числа в двоичную систему и наоборот. Последовательность преобразования 2 ---> 16 следующая:

1)Начиная с самого младшего (правого) разряда двоичного числа разбить его на четверки (тетрады): Например, число 10100101 разбивается так: 1010|0101.

2)По табл.1.2 находят соответствие этим тетрадам в 16-ричной системе: 1010 ---> A, 0101 ---> 5.

3)Составляют полное 16-ричное число из этих цифр. Таким образом: 101001012 ---> А516.

Обратное преобразование предполагает представление каждой 16-ричной цифры своей тетрадой и написание их слитно.

В программах обычно при написании числа для различения систем счисления используют дополнительные незначащие символы. Например:

Двоичная система - на конце добавляется символ "В":

10100101В.

Шестнадцатиричная система - на конце добавляется символ "Н", а если число начинается на букву, а не на цифру, то вначале приписывают незначащий 0: 0АВFH, 5Е7Н.

Доверь свою работу кандидату наук!
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Просмотров 616

Эта страница нарушает авторские права



allrefrs.ru - 2022 год. Все права принадлежат их авторам!