Общие принципы построения современных ЭВМ

1. Основной принцип построения современных ЭВМ.

2. Понятие алгоритма.

3. Понятие программы для ЭВМ.

4. Принцип программного управления.

1.Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное

управление. В основе его лежит представление алгоритма решения любой задачи в

виде программы вычисления.

2.Алгоритм – конечный набор предписаний, определяющий решение задачи по

средством конечного количества операций.

3.”Программа (для ЭВМ) – упорядоченная последовательность команд подлежащей

обработки” стандарт ISO 2381/-84. Следует заметить, что строгого

однозначного определения алгоритма равно, как однозначных методов

преобразования алгоритмов в программу вычислений не существует.

4.Принцип программного управления может быть осуществлён различными способами:

стандартом для построения практически всех ЭВМ стал способом, описанный

Фон-Нейманом в 1945г. построений ещё первых образцов ЭВМ. Суть его заключается

в следующем: все вычисления предписанные алгоритмом решения задач должны бать

представлены в виде программы, состоящие из последовательности управляющих

слов команд. Каждая команда содержит указание на конкретную выполняемую

операцию места нахождения (адреса) операндов и ряд служебных признаков.

Операнды – это переменные значения, которых участвуют в операциях

преобразования данных, списков (массив) всех переменных (входных данных

промежуточных значений и результатов вычислений) является ещё одним

неотъемлемым вычислением другой программы. Для доступа к программам, командам и

операциям используют их адреса. В качестве адресов выступают номера

ячеек памяти ЭВМ предназначенных для хранения объектов. Информация (командная и

данные: числовые, текстовая, графическая и т.п.) копируется двоичными цифрами 0

и 1, поэтому различные типы информации, размещенные в памяти ЭВМ практически не

различимы, идентификация их возможна только при выполнении программ согласно её

логике по контексту. Последовательность битов в формате имеющая определённый

смысл называется – полем. Например: каждой команде программы различают поле

кода, операция поля адресов, операндов приблизительно к числовой информации

выделяют знаковые разряды поля значащих разрядов чисел старшие и младшие

разряды. Последовательность, состоящая из определённого принятого для данной

ЭВМ числа байтов называется словом.

ВОПРОС 7) Память ЭВМ

совокупность технических устройств и процессов, обеспечивающих запись, хранение и воспроизведение информации в ЭВМ. Память — основная часть любой вычислительной системы или отдельной вычислительной машины, она реализуется аппаратурно — в виде комплекса взаимосвязанных запоминающих устройств (См. Запоминающее устройство) (ЗУ) — и программными средствами. Максимальное количество информации, которое может храниться в П. ЭВМ (ёмкость), определяется суммарной ёмкостью всех ЗУ, а быстродействие П. ЭВМ зависит как от быстродействия отдельных ЗУ, так и от принципов их организации в единую систему памяти и способов обмена информацией внутри этой системы. С увеличением ёмкости П. ЭВМ её быстродействие, как правило, снижается за счёт возрастания времени, необходимого для поиска нужной информации в больших массивах, а также вследствие увеличения времени пробега импульсов по электрическим цепям.

Память современной ЭВМ строится в виде многоступенчатой иерархической системы, что обеспечивает экономически оправданное удовлетворение противоречивых требований — большой ёмкости и высокого быстродействия. В иерархию П. ЭВМ обычно входят: внешняя память очень большой ёмкости (сотни миллионов слов), в которой массивы информации хранятся на магнитных лентах (См. Магнитная лента); ещё одна ступень внешней памяти, меньшей ёмкости и более высокого быстродействия, — на магнитных барабанах (См. Магнитный барабан) и магнитных дисках (См. Магнитный диск); внутренняя, или оперативная, память, которая в ЭВМ 3-го поколения чаще называется главной памятью, с ёмкостью до сотен тыс. и млн. слов и циклом обращения от десятых долей до нескольких мксек (быстродействие оперативной памяти, входящей в состав Процессора, должно быть соизмеримо с быстродействием последнего, так как выполнение любой арифметической или логической операции связано с извлечением информации из оперативной памяти и записью туда полученных результатов); сверхоперативная память, объединяющая наиболее часто используемые ячейки оперативной памяти и имеющая ёмкость в несколько десятков или сотен слов и цикл обращения от сотых до десятых долей мксек; регистры — ЗУ ёмкостью в одно слово в различных блоках процессора; постоянная память (долговременная, односторонняя) для хранения табличных данных, коэффициентов, подпрограмм (См. Подпрограмма) и микропрограмм (См. Микропрограмма); буферная память как промежуточное звено при обмене между ЗУ различных уровней П. ЭВМ.

ВОПРОС 8) Представление числовой информации в форме с плавающей точкой

Для представления вещественных чисел используется логарифмическое представление, или форма с плавающей точкой, или экспоненциальная форма. Она была введена в обиход в 1937 году немецким ученым Конрадом Цузе.

Формальная запись такой формы имеет вид:

x = m× be,

где x – вещественное число,

m – мантисса числа,

b – основание системы счисления,

e – порядок (целое).

При обозначении основания b и порядка e используется, как правило, десятичная система счисления. При обозначении мантиссы m применяется, как правило, та система счисления, в которой представлено само число x.

Данная форма позволяет перемещать десятичную запятую в вещественном числе вправо и влево, не меняя истинного значения числа.

9) Понятие о системах счисления. Системы счисления, применяемые в ЭВМ.

Под системой счисления понимается способ представления числовых данных с помощью некоторого ограниченного алфавита символов. В вычислительной технике и программировании применяются только позиционные системы счисления. В таких системах счисления позиция цифры в числе определяет ее вес, а общее количество символов алфавита – основание системы счисления. Непозиционные системы (к ним, например, относится римская система счисления) из-за сложности и неформализуемости в ЭВМ использоваться не могут.

Из позиционных систем счисления, кроме общепринятой десятичной, на различных этапах подготовки и выполнения программ на ЭВМ применяются двоичная, восьмеричная, и шестнадцатеричная системы счисления. В двоичной системе счисления в качестве символов алфавита используются цифры 0 и 1, в восьмеричной - от 0 до 7, в

шестнадцатеричной - от 0 до 9, а также латинские литеры от А до F для обозначения десятичных чисел от 10 до 15 (соответственно).

ВОПРОС 10) Устройства, входящие в микропроцессор персонального компьютера.

Микропроцессор - процессор, выполненный в виде одной либо нескольких взаимосвязанных интегральных схем. Микропроцессор состоит из цепей управления, регистров, сумматоров, счетчиков команд и очень быстрой памяти малого объема.

Некоторые микропроцессоры дополняются сопроцессорами, расширяющими возможности микропроцессоров и набор выполняемых команд.

Сумматор — логический операционный узел, выполняющий арифметическое сложение двоичных, троичных или n-ичных кодов двух (бинарный), трёх (тринарный) или n чисел (n-нарный). При арифметическом сложении выполняются и другие дополнительные операции: учёт знаков чисел, выравнивание порядков слагаемых и тому подобное.

Регистр — последовательностное логическое устройство, используемое для хранения n-разрядных двоичных слов (чисел) и выполнения преобразований над ними.

Регистр представляет собой упорядоченную последовательность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. С каждым регистром обычно связано комбинационное цифровое устройство, с помощью которого обеспечивается выполнение некоторых операций над словами.

Счетчик команд — регистр процессора, содержащий адрес текущей выполняемой команды. В зависимости от архитектуры содержит либо адрес инструкции, которая будет выполняться, либо той, которая выполняется в данный момент.

Поиск по сайту: