- •1. История развития компьютерной техники Нулевое поколение — механические компьютеры (1642-1945)
- •Первое поколение — электронные лампы (1945-1955)
- •Принципы сформулированные в 1945 г. Американским ученым Джоном фон Нейманом.
- •Второе поколение — транзисторы (1955-1965)
- •Третье поколение — интегральные схемы (1965-1980)
- •Четвертое поколение — сверхбольшие интегральные схемы (1980-?)
- •2. Арифметические основы компьютеров
- •2.1. Что такое система счисления?
- •2.2. Как порождаются целые числа в позиционных системах счисления?
- •2.3. Какие системы счисления используют
- •2.4. Почему люди пользуются десятичной системой, а компьютеры — двоичной?
- •2.5. Почему в компьютерах используются также восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления?
- •2.6. Как перевести целое число из десятичной системы в любую другую позиционную систему счисления?
- •2.7. Как пеpевести пpавильную десятичную дpобь в любую другую позиционную систему счисления?
- •2.8. Как пеpевести число из двоичной (восьмеpичной, шестнадцатеpичной) системы в десятичную?
- •2.10. Как компьютер выполняет арифметические действия над целыми числами? Сложение и вычитание
- •Умножение и деление
- •2.11. Как представляются в компьютере вещественные числа?
- •2.12. Как компьютер выполняет арифметические действия над нормализованными числами?
- •Сложение и вычитание
- •Умножение
- •Деление
- •3. Цифровой логический уровень Вентили
- •Булева алгебра
Принципы сформулированные в 1945 г. Американским ученым Джоном фон Нейманом.
1. Принцип программного управления.
Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды.
А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.
Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп”.
Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.
2. Принцип однородности памяти.
Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции— перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.
3. Принцип адресности.
Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.
Рис
Схема фон-неймановской вычислительной
машины
Машина фон Неймана состояла из пяти основных частей: памяти, арифметико-логического устройства, устройства управления, а также устройств ввода-вывода. Память включала 4096 слов размером по 40 бит, бит — это 0 или 1. Каждое слово содержало или 2 команды по 20 бит, или целое число со знаком на 40 бит. 8 бит указывали на тип команды, а остальные 12 бит определяли одно из 4096 слов.
Арифметический блок и блок управления составляли «мозговой центр» компьютера. В современных машинах эти блоки сочетаются в одной микросхеме, называемой центральным процессором (ЦП). Внутри арифметико-логического устройства находился особый внутренний регистр на 40 бит, так называемый аккумулятор. Типичная команда добавляла слово из памяти в аккумулятор или сохраняла содержимое аккумулятора в памяти. Эта машина не выполняла арифметические операции с плавающей точкой, поскольку Фон Нейман считал, что любой сведущий математик способен держать плавающую точку в голове.