Тема № 4.	Элементная база аппаратуры АСУ (КСА).
Занятие № 1.	Элементы алгебры логики.

Учебные вопросы и распределение времени

I.	Вступительная часть.			10 мин.
II.	Основная часть.			165 мин.
	1.	Формы представления информации.		15 мин.
	2.	Системы счисления, используемые в АСУ.		30 мин.
	3.	Способы перевода чисел из одной системы счисления в другую.		40 мин.
	4.	Формы представления чисел в ЭВМ.		10 мин.
	5.	Способы кодирования чисел.		20 мин.
	6.	Правила выполнения арифметических операций над числами.		40 мин.
	7.	Контроль работы цифровых устройств.		10 мин.
III.	Заключительная часть.			5 мин.

Введение

В последнее десятилетие наблюдается чрезвычайно быстрый рост производства средств вычислительной техники, проникающий во все сферы человеческой деятельности - от космических исследований и производственной сферы до медицины и повседневного быта - в виде автоматизированных и автоматических систем сбора и обработки информации, управления и контроля.

Основной причиной качественно нового этапа в развитии вычислительной техники послужило появление и широкое внедрение интегральных микросхем. Применение интегральных микросхем позволило одновременно решить ранее несовместимые задачи: с одной стороны, резко увеличить скорость обработки информации и объем памяти, с другой - столь же резко уменьшить размеры вычислительных машин, их стоимость и энергопотребление.

Все это привело к тому, что в структуре ведущих промышленных стран на первое место выдвигается индустрия ЭВМ. Эта тенденция отражается не только в постоянном росте объема вложений в соответствующие отрасли промышленности, но и в развертывании систем долговременных национальных программ создания ЭВМ новых поколений. Катализаторами технического прогресса были названы микроэлектроника, вычислительная техника и индустрия информации, поскольку они оказывают наибольшее влияние на эффективность средств труда и технологических систем во всех отраслях народного хозяйства.

1. Формы представления информации.

В прошлые века, когда человечество не знало об электрических и магнитных явлениях или не умело еще их использовать, наиболее доступной, а следовательно, и удобной была механическая.

Например, Петербургский изобретатель В. Т. Однер в 1890 году построил механический арифмометр на новых принципах. Главным его элементом являлось колесо Однера - зубчатка с переменным числом зубьев. Оно оказалось настолько современным, что не претерпело существенных изменений до наших дней.

В арифмометрах операции над числами выполнялись с помощью колес (колес Однера), которые при добавлении каждой единицы поворачивались на 36 и с помощью штифта приводили в движение следующее по старшинству колесо всякий раз, когда цифра 9 переходила в 0 (при операциях сложения или умножения) или цифра 0 переходила в 9 (при операциях вычитания и деления). Однако механические вычислительные устройства громоздки, дороги, слишком инерционны. На их основе невозможно строить универсальные и быстродействующие вычислительные машины. Поэтому сейчас во всех вычислительных машинах, устройствах и системах в качестве основной применяется электрическая форма представления информации. Носителями информации служат электрические сигналы - напряжения постоянного тока, гармонические и импульсные напряжения.

При использовании в качестве носителя информации напряжений постоянного тока возможны две формы представления численного значения какой-либо переменной: например, координаты X:

• в виде одного сигнала - напряжения постоянного тока, которое сравнимо с величиной Х (аналогично ей);

Например, при значении коэффициента Х = 21,4 км на вход вычислительного устройства можно подать напряжение U(x) = 3,21 В (масштаб представления 0,15 В/км) или U(x) = 6,42 В (масштаб представления 0,30 В/км).

• в виде нескольких сигналов - напряжений постоянного тока, которые сравнимы, например, c числом десятых долей км в значении координаты Х, число единиц км в Х, числом десятков км в Х и так далее.

Первая форма представления информация называется аналоговой или непрерывной.

Величины, представленные в такой форме, могут принимать принципиально любые значения в каком-то диапазоне. Они могут быть сколько угодно близки друг к другу, малоразличимы, но все-таки, хотя бы в принципе, различимы. Количество значений, которое может принимать такая величина, бесконечно велико. Их бесконечно много даже в том случае, если величина изменяется в ограниченном диапазоне, например, -30,00 B ..... +30,00 B. Отсюда названия - непрерывная величина и непрерывная информация. Это позволяет выделить основное свойство таких величин - отсутствие разрывов, промежутков между значениями, которое может принимать данная аналоговая величина.

Вторая форма представления информации называется цифровой или дискретной. Величины, представленные в этой форме и принимающие не все возможные, а лишь вполне определенные значения, называются дискретными (прерывистыми). В отличие от непрерывной величины количество значений дискретной величины всегда будет конечным. Например, количество возможных значений единиц километров в значении координаты Х составляет 10.

Устройства автоматики и вычислительной техники, использующие аналоговую форму представления информации, называются аналоговыми, цифровую форму - цифровыми или дискретными. Среди последних особое положение занимают цифровые автоматы.

Цифровой автомат - дискретное устройство, характеризующееся набором внутренних состояний, в которые оно попадает под воздействием конкретных команд заданной программы решения задачи.