10.09.2012 — Лекция №1
ЭВМ — совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для обработки информации по заданному алгоритму.
Алгоритм — строгая последовательность действий, выполнение которых обязательно приводит к получению требуемого результата.
Система — Совокупность взаимосвязанных объектов, гарантирующих совместную работу по заданным алгоритмам в течение определенного времени.
12.09.2012 — Лекция №2
Сеть — совокупность аппаратных и программных средств, предназначенных для передачи информации между ЭВМ.
Информация — совокупность сведений о явлениях в природе, событиях в истории, и процессов в технике.
Сообщения — информация, зафиксированная на каком-либо физическом носителе.
Сигнал — сообщение, передаваемое в виде изменения какой-либо физической величины.
В ЭВМ используются только электрические сигналы — это передача сообщения в виде изменения силы тока или величины напряжения. В ЭВМ могут использовазщться аналоговые или цифровые сигналы.
Аналоговый (непрерывный) сигнал — сигнал, передаваемый в виде изменения физической величины, которая может принимать любое значение в заданном диапазоне.
Цифровой (дискретный) сигнал — сигнал, передаваемый в виде фиксированного набора элементов, каждый из которых может принимать определенное состояние.
Самые распространенные системы используют бинарные элементы, т.е. имеющие 2 устойчивых состояния.
БИТ — количество информации, которое полностью разрешает неопределенность между двумя равновероятными состояниями. В зависимости от используемых сигналов ЭВМ могут быть аналоговыми и ли цифровыми, а так же гибридный
Аналоговые ЭВМ обычно предназначены для решения системы ДУ путем интегрирования. Достоинства: высокое быстродействие, т.к подбирая постоянные времени можно быстро решать ДУ. Недостатки: низкая точность, т.к оказывается влияние на режимы работы различных элементов и выходные сигналы.
17.09.2012 — Лекция №3
Цифровые ЭВМ реализованы на дискретных элементах, имеющих 2 устойчивых состояния. Эти элементы более надежны, т.е такой способ хранения данных более надежный, т.о в ЭВМ используется бинарная логика (булева алгебра).
В ЦВМ при разработке элементарной базы используются понятия функционально полной системы логических элементов — это система простейших логических элементов, на основе которых можно реализовать любую сложную логическую функцию.
По технологической возможности в зависимости от технологии изготовления элементов преобладает и соответствующая фундаментально полная система.
Такая система простейших логических элементов удобна для производителя элементарной базы, при изготовлении в массовых количествах, оценка каждого элемента становится низкой. Но при разработке на этих элементах вычислительных устройств требуется очень большое количество этих элементов, а следовательно и связи м/у ними, что приводит к снижению надежности работы ЭВМ, т.к соединения — наименее надежные элементы в ЭВМ.
Для повышения надежности стали изготавливать более функционально сложные блоки, которые уменьшают количество связей м/у этими блоками: сумматор, регистр, де-/мультиплексор, де-/шифратор. Шифратор преобразует параллельный позиционный код в параллельный непозиционный.
Эти большие функциональные блоки стремились сделать более универсальными, поэтому они имеют большое число дополнительных выводов, которые не всегда использовались. Это существенно снижало эффективность разработки ЭВМ.
Для дальнейшего повышения надежности и эффективности разработчиками ЭВМ в качестве элементной базы было предложено использовать универсальные логические элементы, принципы работы которых заключались в том, что каждый элемент имеет дополнительные управляющие выводы, с помощью которых пользователь (разработчик аппаратуры) тог самостоятельно задавать требуемую логическую функцию. Таким образом, была реализована идея создания ПЛМ (программируемых логических матриц). В последнее время их стали называть ПЛИС. Основное достоинство ПЛИС — высокое быстродействие; недостаток — ограниченные функциональные возможности.
Дальнейшее развитие современной базы ЭВМ шло по пути создания и развития микропроцессорных систем. Основная особенность микропроцессоров — на одной и той же схематической основе изменяя только управляющую программу можно реализовывать различные вычислительные системы для различных целей.
Микропроцессор — универсальный логический элемент, функционирование которого задается с помощью соответственной программы. Основное достоинство микропроцессоров как составных элементов ЭВМ — универсальность; недостаток — структурное низкое быстродействие, т.к все операции внутри него выполняются по отдельным циклам и тактам.
Структура ЭВМ
Впервые предложена Тьюрингом. Он впервые описал ЭВМ как простой квадрат, разбитый на 4 части: арифметическо-логическое устройство (АЛУ), запоминающее устройство (ЗУ), устройство управления (УУ), устройство ввода-вывода (УВВ)
АЛУ |
ЗУ |
УУ |
УВВ |
АЛУ — устройство, выполняющее операции над двумя операндами в параллельном коде.
Основные характеристика: длина разрядной сетки — число двоичных разрядов, обрабатываемых параллельно за одну команду ЭВМ. Производительность ЭВМ пропорциональна квадрату длины разрядной сетки.
ЗУ — запоминающее устройство. Бывает трех видов:
ОЗУ — служит для временного хранения промежуточных данных в процессе вычисления, объем обычно маленький;
ПЗУ — служит для постоянного хранения программных модулей. Отвечает за загрузку ОС и совместимость с аппаратными средствами;