9. Логические основы построения эвм. Элементарные логические операции. Законы алгебры логики.

1. Логические основы построения ЭВМ. Функция в алгебре логики – это алгебраическое выражение, содержащее элементы алгебры логики, связанные между собой операциями, определенными в этой алгебре. Логическая функция может быть задана таблицей истинности или посредством булевых выражений. Одним из этих способов представлены комбинационные логические схемы.

Схемы любых вычислительных устройств можно разбить на три группы: исполнительные, информационные, управляющие.

Элементарные логические схемы, используемые при создании средств цифровой вычислительной техники, называются вентилями.

2. Элементарные логические операции. Логическое выражение – простое или сложное высказывание. Сложное высказываение строится из простых с помощью логических операций:

1. дизъюнкция (сложение) , или. Двухместная операция. АВ Значение такого выражения будет ИСТИНА, если хотя бы значение одного из операндов истинно.

A В АВ

0 0 0

1 0 1

0 1 1

1 1 1

2. конъюнкция (умножение) ^, и, &. Двухместная операция А^В Значение будет ЛОЖЬ, если хотя бы значение одного из операндов ложно.

А В А^В

0 0 0

1 0 0

0 1 0

1 1 1

3 . Отрицание не, ,

4. Импликация А В. Выполнение условия «если А, то В»

А В А В 0 0 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 А	В	В А	А	В	А В
0	0	1	0	0	1
0	1	0	0	1	0
1	0	1	1	0	0
1	1	1	1	1	1

5. Эквиваленция А В. Выполняется условие «Тогда и только тогда»

Логическая формула – формула, содержащая лишь логические величины и знаки логических операций.

Последовательность выполнения операций: Отрицание  конъюнкция  дизъюнкция

3. Законы алгебры логики. В булевой алгебре выполняются законы:

Сочетательный (a+b)+c=a+(b+c)

Переместительный ab=ba

Распределительный a^ (bc)=a^ba^c

Для инверсии: не 0=1; не 1=0; a+не а=1; а* не а=0; не не а (двойная черта)=а

Идемпотенции: аа=а; а^а=а

Поглощения: аа^b=а; а не а ^b = аb; а^ (не аb)=a^b

Де Моргана: не (ab)=не а^не b; не(а^b)=не а  не b

10. Классификация эвм. Принципы построени. Понятие архитектуры и конфигурации. Структура формальной эвм. Принципы фон-Неймана.

Классификация по назначению:

• Супер –ЭВМ (суперкомпьютеры) (к ним относятся: “Cray” и “IBM SP2” (США)). это самые мощные по быстродействию и производительности вычислительные машины

• Большие – ЭВМ. Очень мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства.

• Средние – ЭВМ. широкого назначения используются для управления сложными технологическими производственными процессами.

• Мини - ЭВМ. часто применяют для управления производственными процессами.

• Микро- ЭВМ. Персональные компьютеры (ПК) такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места. модели персональных компьютеров условно рассматривали в двух категориях: бытовые ПК и профессиональные ПК,

Классификация по уровню специализации.

• Универсальные, на базе которых можно собирать вычислительные системы произвольного состава

• Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач.

Классификация по типом размера.

• Настольные модели - отличаются простотой изменения конфигурации за счет несложного подключения дополнительных внешних приборов или установки дополнительных внутренних компонентов.

• Портативные модели - удобны для транспортировки. Их используют бизнесмены, руководители предприятий и организаций, проводящие много времени в командировках и переездах.

• Карманные модели - выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ.

• Мобильные вычислительные устройства - сочетают в себе функции карманных моделей компьютеров и средств мобильной связи

Классификация по совместимости.

• Аппаратная совместимость - аппаратные платформы. В области персональных компьютеров распространены две аппаратные платформы — IBM PC и Apple Macintosh.

• На уровне операционной системы

• Программная

• На уровне данных

Классификация по типу используемого процессора.

Процессор — основной компонент любого компьютера. В электронно-вычислительных машинах это специальный блок, а в персональных компьютерах — специальная микросхема, которая выполняет все вычисления в компьютере. Даже если компьютеры принадлежат одной аппаратной платформе, они могут различаться по типу используемого процессора.

Принципы построения ЭВМ

 Основным принципом построения ЭВМ является программное управление, в основе которого лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений.

Алгоритм – это конечный набор предписаний, определяющий решения задачи посредством конечного количества операций.

 Программа – это упорядоченная последовательность команд подлежащих обработке.

 Стандартом для построения практически всех ЭВМ был представлен в 1945 году Нейманом. Схема ЭВМ, отвечающая программному принципу управления, отражает характер действия человека по алгоритму.

Архитектура ЭВМ — абстрактное определение машины в терминах основных функциональных модулей, языка, структур данных. Архитектура не определяет особенности реализации аппаратной части ЭВМ, времени выполнения команд, степени параллелизма, ширины шин и других аналогичных характеристик. Архитектура отображает аспекты структуры ЭВМ, которые являются видимыми для пользователя: систему команд, режимы адресации, форматы данных, набор программно-доступных регистров. Одним словом, термин «архитектура» используется для описания возможностей, предоставляемых ЭВМ.

Конфигурация ЭВМ, компоновка вычислительного устройства с четким определением характера, количества, взаимосвязей и основных характеристик его функциональных элементов.

Структура формальной ЭВМ

Принципы фон Неймана

1. основными блоками фон-неймановской машины являются блок управления, арифметико-логическое устройство, память и устройство ввода-вывода

2. информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые словами

3. алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, которые определяют смысл операции. Эти управляющие слова называются командами. Совокупность команд, представляющая алгоритм, называется программой.

4. Программа и данные хранятся в одной и той же памяти. Разнотипные слова различаются по способу использования, а не по способу кодирования.

5. Устройство управления и арифметико-логическое утройство объединяются в одно, называемое центральным процессором.