14. Принципы фон Неймана организации эвм. Структурная схема эвм фон Неймана. Первые эвм: eniac, edvac. Эвм Лебедева. Их технические характеристики.

Принципы Дж. фон Неймана

• Основные блоки ЭВМ - УУ, АЛУ, ОП или ОЗУ, ВЗУ, УВВ.

• УУ + АЛУ = процессор;

• Алгоритм представлен в виде совокупности команд = программа;

• Команда – совокупность сведений, необходимых процессору для выполнения определённого действия.

• Адресный принцип.

Структурная схема ЭВМ фон Неймана

Первая ЭВМ – ENIAC. Потребляемая мощность — 150 кВт. 300 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду. Вес - 27 тонн. Вычисления в 10 системе.

EDVAC – вторая ЭВМ. память – 5.5 Кб сложение - 864 микросекунды, умножения — 2900 микросекунд 6000 электровакуумных ламп и 12000 диодов потреблял 56 кВт энергии. Занимаемая площадь — 45,5 м² масса — 7850 кг. обсл. персонал — 30 чел.на каждую 8-часовую смену

В СССР первая ЭВМ была запущена в регулярную эксплуатацию в 1951 г. под руководством С.М. Лебедева В 1953 г. С.М. Лебедевым была запущена самая производительная на тот момент в Европе ЭВМ – БЭСМ (большая электронно счётная машина).

15. Схема работы Управляющего Устройства машины Неймана.

16. Основные этапы (поколения) развития ЭВМ. Структурная схема ПК с общей шиной. Базовая конфигурация ПК.

1. Первое поколение ЭВМ 1950-1960-е годы

Программирование работы ЭВМ этого поколения выполнялось в двоичной системе счисления на машинном языке, то есть программы были жестко ориентированы на конкретную модель машины и "умирали" вместе с этими моделями.

2. Второе поколение ЭВМ: 1960-1970-е годы

Стали применяться внешние накопители на жестких магнитных дисках и на флоппи-дисках - промежуточный уровень памяти между накопителями на магнитных лентах и оперативной памятью.

3. Третье поколение ЭВМ: 1970-1980-е годы

Логические схемы ЭВМ 3-го поколения уже полностью строились на малых интегральных схемах.

4. Четвертое поколение ЭВМ: 1980-1990-е годы

Начиная с 1980 года практически все ЭВМ стали создаваться на основе микропроцессоров. Самым востребованным компьютером стал персональный.

5. Пятое поколение ЭВМ: 1990-настоящее время

Компьютеры с многими сотнями параллельно работающих процессоров, позволяющих строить системы обработки данных и знаний, эффективные сетевые компьютерные системы.

Персональный компьютер — универсальная техническая система. Его конфигурацию можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется.

Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

- системный блок;

- монитор;

- клавиатуру;

- мышь.

17. Системы счисления: двоичная и шестнадцатеричная. Перевод из десятичной СС в двоичную и шестнадцатеричную СС. Кодирование символов. Таблица ASCII.

Система счисления – совокупность приёмов и правил для изображения чисел с помощью символов, имеющих определённые количественные значения

Шестнадцатеричная система счисления — позиционная система счисления по целочисленному основанию 16. Обычно в качестве шестнадцатеричных цифр используются десятичные цифры от 0 до 9 и латинские буквы от A до F для обозначения цифр от 10 до 15.

Д воичная система счисления — это позиционная система счисления с основанием 2. В этой системе счисления числа записываются с помощью двух символов 1 и 0.

Перевод из 10сс в 2сс числа 42

Переводим целую часть:

• 42 : 2 = 21 (0) r = 21, q = 0

• 21 : 2 = 10 (1) r = 10, q = 1

• 10 : 2 = 5 (0) r = 5, q = 0

• 5 : 2 = 2 (1) r = 2, q = 1

• 2: 2 = 1 (0) r = 1, q = 0

• 1 : 2 = 0 (1) r = 0, q = 1 (Stop)

42 = 1010102

Из десятичной системы счисления - в шестнадцатеричную: рис.

ТАБЛИЦА ASCII непечатаемые символы

Число Команда Значение

0 NUL NULL

1 SOH Start of Heading

2 STX Start of Text

3 ETX End of TeXt

4 EOT End Of Transmission

5 ENQ ENQurity

6 ACK ACKnolidgement

7 BEL BELl

8 BS Back Space

9 HT Horizontal Tab

A LF Line Feed

B VT Vertical Tab

C FF From Feed

D CR Carriage Return

E SO Shift Out

F Si Shift In

10 DLE Data Link Escape

11 DC1 Device Control 1

12 DC2 Device Control 2

13 DC3 Device Control 3

14 DC4 Device Control 4

15 NAK Negative ACKnolidgement

16 SYN SYNcronous idle

17 ETB End of Transmission Block

18 CAN CANcel

19 EM End of Medium

1A SUB SUBstitude

1B ESC ESCape

1C FS File Separator

1D GS Groupe Separator

1E RS Record Separator

1F DC1 Unit Separator

18. Представление данных в ЭВМ: числа с плавающей и фиксированной запятой.

Систему с фиксированной запятой обозначают как P( b, t, f );

где b – основание системы счисления,

t – количество разрядов для записи числа,

f - количество разрядов для записи дробной части

Система P( b, t, f ) используется в современных ЭВМ только для записи целых чисел в двоичной системе

Пример: Р (10, 4, 1)

min = -999.9; max = 999.9

Система представления чисел с плавающей точкой F(b, t, L, U)

Здесь b – основание системы (для ЭВМ b =2)

t - количество разрядов мантиссы;

L , U – пределы изменений значений показателей порядка чисел в этой системе.

Пример:

0.31562781*105 = 31562.781;

0.4671*10-15 или 0.2435*1012

19. Кодирование целых со знаком (дополнительный код) и без знака.

Целые co знаком

1) старший бит хранит знак: 0 для «+»; 1 для «-» для записи отрицательных чисел используется дополнительный код;

Правило получения дополнительного кода отрицательного числа - А:

2) записываем двоичный код числа +А и дополняем его до нужного числа битов (8, 16, 32);

3) делаем инверсию полученного кода;

4) прибавляем 1 к младшему разряду à получаем двоичный код отрицательного числа -А.

Записать дополнительный 8 битовый код числа -95.

1) 95 в двоичном коде: 95 = 64+16+8 +4+2+1 = 101 1111.

2) Дополним этот код слева нулём до 8 бит : 0101 1111.

3) Прибавим 1 к младшему разряду 1010 0001 это код числа -95

4) Проверим: 0101 1111

1010 0001

1 0000 0000

Память в компьютере имеет байтовую структуру. Целые без знака обычно занимают один, или два байта. В однобайтовом формате они могут принимать значения в диапазоне от 0 до 255, в двухбайтовом от 0 до 65535. Здесь попытка представить в байтовом формате число 258 будет интерпретироваться как ошибка. В машинном слове целые числа без знака представляются в своем двоичном виде.

Пример: 72₁₀=10010002

20. Внутренняя и внешняя память ПК. Назначение. Иерархия запоминающих устройств ПК: время доступа, объём, стоимость хранения данных. Кэш-память, принцип работы.

Кеш память - очень быстрая память малого объема служит для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств различной скорости

Объём хранящейся информации в ОЗУ составляет от 32 до 512 Мбайт и более. Занесение информации в память и её извлечение, производится по адресам. Каждый байт ОП имеет свой индивидуальный адрес. Адрес – число, которое идентифицирует ячейки памяти. ОП состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых хранится определенный объем информации.

Оперативная память (ОП) предназначена для временного хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Это энергозависимая память. Физически реализуется в модулях ОЗУ (оперативных запоминающих устройствах) различного типа. При выключении электропитания вся информация в оперативной памяти исчезает.

Внешняя память - это память, предназначенная для длительного хранения программ и данных. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер

В состав внешней памяти входят: накопители на жестких магнитных дисках; накопители на гибких магнитных дисках; накопители на магнитооптических компакт дисках; накопители на оптических дисках (CD-ROM); накопители на магнитной ленте и др. Память вычислительной машины представляет собой иерархию запоминающих устройств (внутренние регистры процессора, различные типы сверхоперативной и оперативной памяти, диски, ленты),

Время доступа памяти - величина, обратно пропорциональная рабочей частоте памяти. Чем меньше время доступа, тем больше максимальная рабочая частота памяти.