- •Обработка данных
- •Вентили и триггеры
- •Другие методы хранения данных
- •Шестнадцатеричная система счисления
- •Основная память
- •Массовая память
- •Магнитные диски
- •Компакт-диски
- •Магнитная лента
- •Сохранение и считывание файлов
- •Представление числовых значений
- •Представление изображений
- •Представление целых чисел
- •Двоичный дополнительный код
- •Сложение чисел в двоичном дополнительном коде
- •Двоичная нотация с избытком
- •Наиболее распространенные типы цп
- •Интерфейс между цп и основной памятью
- •Машинные команды
- •Команды передачи данных
- •Арифметические и логические команды
- •Команды управления
- •Концепция хранимой программы
- •Представление машинных команд в виде битовых комбинаций
- •Машинный язык
- •Коды операций
- •Операнды
- •Пример программы
- •Сравнение производительности компьютеров
- •Пример выполнения программы
- •Программы и данные
- •Операции сдвига
- •Арифметические операции
- •Скорость передачи данных
- •Конструкция шины
- •Cisc- и risc-архитектура компьютеров
- •Конвейерная обработка
- •Многопроцессорные машины
- •Машинный язык
Другие методы хранения данных
В 1960-х годах двоичные разряды запоминались в компьютерах с помощью небольших колец, называемых сердечниками (своей формой они напоминали бублики). Изготовлялись они из магнитного материала и нанизывались на проволочные струны-провода. Когда электрический ток проходил по этим проводам, каждый сердечник можно было намагнитить в одном из двух направлений. Впоследствии направление магнитного поля определялось посредством оценки его воздействия на электрический ток, проходящий через центр сердечника. Таким образом, сердечник являлся средством хранения двоичных разрядов (битов): единица представлялась магнитным полем, ориентированным в одном направлении, а нуль — магнитным полем, ориентированным в другом направлении. В настоящее время эти системы уже устарели из-за больших размеров и значительных затрат электроэнергии.
Конденсатор представляет собой более современное средство запоминания битов. Он состоит из двух маленьких металлических пластин, расположенных параллельно друг другу на небольшом расстоянии. Если положительный полюс источника напряжения соединить с одной пластиной конденсатора, а отрицательный — с другой, то электрические заряды из этого источника равномерно распределятся по пластинам. Заряды сохранятся на пластинах конденсатора и после отключения источника напряжения. Если впоследствии пластины соединить проводником, то по нему потечет электрический ток и заряды нейтрализуются. Таким образом, конденсатор может пребывать в заряженном или разряженном состоянии; одно из них вполне может представлять значение 0, а другое— значение 1. С помощью современных технологий на тонких пластинах, называемых чипами, можно размещать миллионы крошечных, конденсаторов вместе с необходимыми схемами электрических соединений. Благодаря этому в настоящее время конденсаторы широко используются для хранения битов в вычислительных машинах.
Триггеры, сердечники и конденсаторы — это примеры запоминающих систем с различной степенью продолжительности хранения информации. Сердечник сохраняет свое магнитное поле даже после выключения машины, а триггер при отключении от источника питания утрачивает помещенные в него данные. Заряды же в крошечных конденсаторах настолько недолговечны, что способны быстро исчезать сами по себе, даже если машина находится в рабочем состоянии. Поэтому заряд конденсатора необходимо регулярно возобновлять с помощью специальной схемы, называемой цепью регенерации. Принимая во внимание эту кратковременность хранения данных, созданную по такой технологии компьютерную память именуют динамической памятью.
Шестнадцатеричная система счисления
При обсуждении внутренних процессов компьютера нам придется иметь дело со строками битов, некоторые из которых могут оказаться достаточно длинными. К сожалению, человек с трудом оперирует подобными величинами. Даже простое воспроизведение комбинации 101101010011 кажется утомительной задачей и подвержено ошибкам. Поэтому для упрощения представления комбинаций двоичных разрядов обычно, используется упрощенная система записи, которая называется шестнадцатеричной нотацией, поскольку построена на шестнадцатеричной системе счисления. Особенность этой нотации состоит в том, что двоичные комбинации в машине обычно представляются группами из двоичных разрядов, длина которых кратна четырем. Это означает, что, поскольку в шестнадцатеричной нотации каждый символ используется для представления четырех битов, строку из двенадцати битов можно представить всего лишь тремя шестнадцатеричными символами.
На рис. 1.6 изображена схема шестнадцатеричной системы кодирования. В левом столбце показаны все возможные комбинации битов для строк длиной четыре двоичных разряда, а в правом приведен соответствующий символ, используемый в шестнадцатеричной системе счисления для представления комбинации битов из левого столбца. Согласно этой системе кодирования, двоичный код 10110101 может быть представлен как В5. Этот результат был получен путем разделения исходной двоичной комбинации на подгруппы длиной четыре бита и замены каждой такой группы ее шестнадцатеричным эквивалентом. Комбинация 1011 представлена буквой В, а комбинация 0101 — цифрой 5. Таким же способом 16-битовая строка 1010010011001000 может быть представлена в более удобной форме: А4С8.
Рис 1.6