Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Арифметико-логическое устройство



Арифметико-логическое устройство (АЛУ) (англ. arithmetic and logic unit, ALU) — блок процессора, который служит для выполнения логических, в том числе и арифметических, преобразований над словами, называемыми в этом случае операндами.

Структура АЛУ представлена на рисунке.

Исходные данные (операнды) по командам УУ (см выше) считываются из ОЗУ в регистры первого и второго операндов (связь 1).

Из УУ в блок управления АЛУ поступает команда на выполнение той или иной операции (связь 2), которая передается им в операционную часть (связь 3).

В соответствии с этой командой операционная часть выполняет нужное действие с данными, которые выбираются из регистров первого и второго операндов (связь 6). Результат заносится в регистр результата (связь 4), откуда – в ОЗУ (связь 5).

Структура регистров АЛУ, куда помещаются исходные и результирующие данные, а также размер регистров (число двоичных разрядов t) формируют понятие разрядной сетки (далее – сетки), которое используется ниже.

 

В своих работах фон Нейман указывал устройства, которые, как он считал, должны присутствовать в компьютерах. Среди этих устройств присутствовало и АЛУ. Фон Нейман отмечал, что АЛУ необходимо для компьютера, поскольку оно гарантирует, что компьютер будет способен выполнять базовые математические операции включая сложение, вычитание, умножение и деление.

Билет №7

№1 Кодирование алфавитно-цифровой информации

Современные вычислительные машины обрабатывают не только числовую, но и текстовую, иначе говоря, алфавитно-цифровую информацию, содержащую цифры, буквы, знаки препинания, математические и другие обозначения, называемые символами. Существуют символы трех типов: цифры 0, 1, 2, . . .,9 буквы Аа, ВЬ, ... , Zz

специальные символы . . . «+», «—», «•», «,», « = », пробел, «:», «;»

Совокупность символов, используемых каким-либо устройством, называется набором символов или алфавитом этого устройства.

Характер этой информации таков, что для ее представления требуются слова переменной длины.

Чтобы иметь возможность представлять в ЭВМ информацию, выраженную символами алфавита, необходимо сами символы закодировать определенным образом. Код — это система символов, отображающих сообщение в данном алфавите. Все ЭВМ работают в двоичном коде (режиме).

Существует несколько систем кодирования. В ЕС ЭВМ применяют четыре системы, одна из которых основана на представлении символов 7-разрядным двоичным кодом, две — 8-разрядным и 12-позиционная, которая предназначена для представления символов на 12-позиционных перфокартах. Наибольшее распространение получило представление алфавитно-цифровой информации посредством восьмиразрядного кода. Каждый код представляет одну двоичную цифру или один двоичный разряд, или один бит. Бит (binary digit — двоичная цифра) — двоичная единица количества информации. Байт принят в качестве основной единицы количества информации и представляет собой группу из восьми соседних двоичных разрядов (бит), которой вычислительная машина может оперировать как единым целым при передаче, хранении и обработке данных (информации).При использовании каждой команды в соответствии с указаниями, содержащимися в ней, они обрабатывают по одному или по нескольку байтов информации. Каждый такой байт эквивалентен либо символу определенного входного языка, либо числу или его части в зависимости от его значения и системы счисления, в которой оно выражено.Байт был принят в качестве основной машинной единицы информации для того, чтобы возможно было создать системы машин, процесс обработки информации в которых был бы независим от размеров преобразуемых слов. Этот выбор обусловил внедрение единой иерархической структуры данных. В порядке увеличения количества разрядов эта структура содержит фиксированные составные единицы (полуслово, слово, двойное слово) и информационную единицу переменной длины (поле).

соответственно 16, 32 и 64 двоичных разрядов, поле может быть любой длины в пределах от 1 до 256 байт. В байте (8)разряды нумеруются от 0 до 7, в 16— от О до 15, в слове (32) — от 0 до 31, в двойном слове (64) — от 0 до 63.

№2 Основная память ЭВМ

Компью́терная па́мять (устройство хранения информации, запоминающее устройство) — часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения данных, используемых в вычислениях, в течение определённого времени. Память, как и центральный процессор, является неизменной частью компьютера с 1940-х. Память в вычислительных устройствах имеет иерархическую структуру и обычно предполагает использование нескольких запоминающих устройств, имеющих различные характеристики

Операти́вная па́мять (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — в информатике — память, часть системы памяти ЭВМ, в которую процессор может обратиться за одну операцию (jump, move и т. п.). Предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору данные непосредственно, либо через кеш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес.

SRAM (Static RAM)Основная статья: SRAM (память)ОЗУ, собранное на триггерах, называется статической памятью с произвольным доступом или просто статической памятью. Достоинство этого вида памяти — скорость. Поскольку триггеры собраны на вентилях, а время задержки вентиля очень мало, то и переключение состояния триггера происходит очень быстро. Данный вид памяти не лишён недостатков. Во-первых, группа транзисторов, входящих в состав триггера, обходится дороже, даже если они вытравляются миллионами на одной кремниевой подложке. Кроме того, группа транзисторов занимает гораздо больше места, поскольку между транзисторами, которые образуют триггер, должны быть вытравлены линии связи.

DRAM (Dynamic RAM)Основная статья: DRAMБолее экономичный вид памяти. Для хранения разряда (бита или трита) используется схема, состоящая из одного конденсатора и одного транзистора (в некоторых вариациях конденсаторов два). Такой вид памяти решает, во-первых, проблему дороговизны (один конденсатор и один транзистор дешевле нескольких транзисторов) и во-вторых, компактности (там, где в SRAM размещается один триггер, то есть один бит, можно уместить восемь конденсаторов и транзисторов).Есть и свои минусы. Во-первых, память на основе конденсаторов работает медленнее, поскольку если в SRAM изменение напряжения на входе триггера сразу же приводит к изменению его состояния, то для того чтобы установить в единицу один разряд (один бит) памяти на основе конденсатора, этот конденсатор нужно зарядить, а для того чтобы разряд установить в ноль, соответственно, разрядить. А это гораздо более длительные операции (в 10 и более раз), чем переключение триггера, даже если конденсатор имеет весьма небольшие размеры. Второй существенный минус — конденсаторы склонны к «стеканию» заряда; проще говоря, со временем конденсаторы разряжаются. Причём разряжаются они тем быстрее, чем меньше их ёмкость. В связи с этим обстоятельством, дабы не потерять содержимое памяти, заряд конденсаторов необходимо регенерировать через определённый интервал времени — для восстановления. Регенерация выполняется путём считывания заряда (через транзистор). Контроллер памяти периодически приостанавливает все операции с памятью для регенерации её содержимого, что значительно снижает производительность данного вида ОЗУ. Память на конденсаторах получила своё название Dynamic RAM (динамическая память) как раз за то, что разряды в ней хранятся не статически, а «стекают» динамически во времени.

Таким образом, DRAM дешевле SRAM и её плотность выше, что позволяет на том же пространстве кремниевой подложки размещать больше битов, но при этом её быстродействие ниже. SRAM, наоборот, более быстрая память, но зато и дороже. В связи с этим обычную память строят на модулях DRAM, а SRAM используется для построения, например, кэш-памяти в микропроцессорах.

Различают:

По доступным операциям с данными

 Память только для чтения (read-only memory, ROM)

 Память для чтения/записи (random-access memory, RAM)

По энергозависимости

 Энергонезависимая память (англ. nonvolatile storage) — память, реализованная ЗУ, записи в которых не стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относятся все виды памяти на ПЗУ и ППЗУ;

 Энергозависимая память (англ. volatile storage) — память, реализованная ЗУ, записи в которых стираются при снятии электропитания. К этому типу памяти относятся память на ОЗУ, кэш-память.

 Статическая память (англ. static storage) — энергозависимая память, которой для хранения информации достаточно сохранения питающего напряжения;

 Динамическая память (англ. dynamic storage) — энергозависимая памяти, в которой информация со временем разрушается (деградирует), и, кроме подачи электропитания, необходимо производить ее периодическое восстановление (регенерацию).

По порядку выборки

 с последовательным доступом (SAM) — когда ячейки памяти выбираются (считываются) последовательно, одна за другой, в очерёдности их расположения. Вариант такой памяти — стековая память;

 c произвольным доступом (RAM) — когда вычислительное устройство может обратиться к произвольной ячейке памяти по любому адресу.

Билет №8 вопрос №1

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.