Архитектура аппаратных средств.
Электронная вычислительная машина
ЭЛЕКТРОННАЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА (ЭВМ), комплекс технических (аппаратных) и программных средств, предназначенный для обработки информации, вычислений, автоматического управления.
Архитектура компьютерной системы
Компьютерная система имеет модульную структуру. Для каждого устройства (память, внешние устройства) в системе имеется специальное устройство управления (иначе говоря, специальным процессором), называемый контроллером устройства (рис.1.1).
Рис. 1.1. Архитектура компьютерной системы.
Все модули (центральный процессор, память и контроллер памяти, внешние устройства и их контроллеры) соединены между собой системной шиной (system bus),через которую они обмениваются сигналами.
Программные средства ЭВМ (программное обеспечение ЭВМ) содержат операционные системы ЭВМ, пакеты прикладных программ и программы, обеспечивающие автоматическое функционирование ЭВМ.
Выделяются следующие группы ПО:
1. Специальное ПО, представленное прикладными программными средствами, отражающими специфику предметной области пользователей при реализации своих задач (например, учебно - образовательная среда для дистанционного обучения «Прометей», Elektronic Workbench, AutoCAD);
2. Базовое программное обеспечение ЭВМ, включающее операционные системы ЭВМ, системы автоматизации программирования, контролирующие и диагностические тест программы (например, DOS, Windows, Linux ).
Переработка информации осуществляется процессором в соответствии с программой, хранящейся в оперативной памяти или задаваемой извне (например, с пульта управления), состоит из множества типовых операций (действий), выполняемых над электрическими сигналами, представляющими (в кодированном виде) как собственно информацию, так и команды (предписания) программы. Типовые операции реализуются при помощи электронных устройств; механизмы в ЭВМ используются главным образом в устройствах ввода-вывода информации (например, при вводе данных с клавиатуры дисплея). Результаты обработки информации либо регистрируются на бумаге, либо отображаются на экране дисплея в наиболее удобной для пользователя форме. Важнейшая характеристика ЭВМ - ее производительность, т.е. среднестатистическое число команд программы, выполняемых ЭВМ в единицу времени (в 1994 рекордная производительность приближалась к миллиарду операций за 1 с). Первые ЭВМ появились в середине 40-х гг. 20 в. Обычно выделяют 4 поколения ЭВМ: на электронных лампах (середина 40-х - начало 50-х гг.), дискретных полупроводниковых приборах (середина 50-х - 60-е гг.), интегральных схемах (60-е гг.), больших и сверхбольших интегральных схемах (с середины 60-х гг.). В середине 80-х гг. появились ЭВМ, эксплуатационные возможности которых позволяют отнести их к новому, 5-му поколению ЭВМ. Особую группу составляют персональные ЭВМ (ПЭВМ). С середины 70-х гг. термин «ЭВМ» употребляется главным образом как синоним электронных цифровых вычислительных машин, так как достаточно длительное время с 40 по 70 годы существовали аналоговые вычислительные системы, реализованные на ламповых операционных усилителях и предназначенных для решения дифференциальных уравнений (Рис.1.2).
Рис.1.2. Аналоговый вычислительный комплекс АВК 31
В зарубежной, а с 80-х гг. и в отечественной литературе для обозначения ЭВМ применяется термин "компьютер". В начале 90-х гг. в мире насчитывалось несколько десятков млн. ПЭВМ, около 1 млн. высокопроизводительных ЭВМ, в том числе несколько сотен ЭВМ с рекордной производительностью
Логические элементы и типовые узлы ЭВМ.
Алгебра логики (булева алгебра) – это раздел математики, возникший в XIX веке благодаря усилиям английского математика Дж. Буля. Поначалу булева алгебра не имела никакого практического значения. Однако уже в XX веке ее положения нашли применение в описании функционирования и разработке различных Электрических и электронных схем. Законы и аппарат алгебры логики стал использоваться при проектировании различных частей компьютеров (память, процессор).
Алгебра логики изучает методы установления истинности или ложности сложных логических высказываний с помощью алгебраических методов. Во-вторых, булева алгебра делает это таким образом, что сложное логическое высказывание описывается функцией, результатом вычисления которой может быть либо истина, либо ложь (1, либо 0). При этом аргументы функции (простые высказывания) также могут иметь только два значения: 0, либо 1.
Логическое высказывание - фразы типа «два больше одного», «5.8 является целым числом». В первом случае мы имеем истину, а во втором ложь. Алгебра логики не касается сути этих высказываний. Если кто-то решит, что высказывание «Земля квадратная» истинно, то алгебра логики это примет как факт. Дело в том, что булева алгебра занимается вычислениями результата сложных логических высказываний на основе заранее известных значений простых высказываний