Тема 2 Основные понятия алгебры логики. Логические основы эвм

Представление информации в ПК:числ инфа кодир в двоич и двоич-десятерич СС,букв инфа кодир ASCII или Unicode.Совокуп двоич разрядов–бит,байт,Кбайт итд.Поле–послед нескольких битов или байтов, постоян/перемен длины.Упакован формат–для кажд десятерич цифры 4 двоич разряда(при сложен/вычетан). Распакован формат-для десятерич цифры по байту(при вводе/выводе данных)

Двоичная система: 1. Естественная(с фиксированной запятой)использ только для целых чисел

2. нормальная(с плавающ запятой) число изоб в виде 2х групп чисел(мантисса и порядок), + кодир 0, - кодир 1. Прямой код: N,если N>=0, 1-N, если N<0(вычетан по правилам двоич арифмет),если знаки обоих операндов совпадают будет +,иначе -. Обратный код–использ инверсия значений разрядов (1 обратно 0 и наоборот).Дополнительный код–необходимо все цифры инвертировать и к младшему разряду прибавить 1. Правила арифметич операц аналогич правилам в десятич сис-ме.

Шестнадцатирич сис-ма: перевод выполн по разрядам после 9 использ буквы( A,B,C,D,E,F).Арифмет операц в машине не выполн.

Восьмери́чная сис-ма счисле́ния—позиционная целочисленная СС с основанием 8.Для представления чисел в ней исп цифры от 0 до 7.Исп в обл,связанных с цифровыми устр-ми.Характериз лёгким переводом в двоичные и обратно,путём замены 8х чисел на триплеты 2х.Ранее широко исп в программировании,сейчас вытеснена шестнадцатеричной.

Алгебра логики-раздел мат логики,значен ф-ий и аргументов опред в двухэлементном множестве(0,1).Логич высказывания ложны либо истинны.Операции: сложение(или)-поразряд сложение битов 2х чисел,умножение(и),инверсия(не)-устанавливает обрат знач битов в числе.Триггер–элемент,к. может находиться в одном из 2 устойчивых состояниях(0/1),на них строятся сис-мы статистич памяти,регистры,счётчики,делители частоты,имеет 2 выхода,может иметь раздельные входы,состоян тригерра поддерживается его напряжениями.Регистр–содержит в кажд разряде триггер и подключ к нему для считывания инфы вентиль.Счётчик-устройство,на выходах кот получается двоичный(двоично-десятичный) код,опред числом поступивших импульсов.Дешифратор-комбинационное устр-во,преобразующ n-разрядный двоичный,троичный итд код.Логический сигнал появ на том выходе,порядк номер к. соотв коду.

Тема 3. История развития эвм

ЭВМ 1ого поколения(1945-55).Элементная база: электронные\электрические лампы. Режим работы:однопрограммный.1943 г-электрон цифр интегратор и калькулятор.1ым рабочий комп-машина EDSAC (1949),к.создана в Кембридж универе М.Уилксом.Джон фон Нейман разработ «фон-неймановскую ЭВМ»(память,АЛУ,устр-ва управл,устр-ва ввода\вывода).Результат:память на магнитных сердечниках,к.позже позволила перейти к серийному выпуску ЭВМ.1953-IBM построила свой 1ый комп.Послед ламповый комп IBM-709 выпущен в 1958.Т.О:применяли логич схемы на осн электрон вакуумных ламп,ОЗУ(оперативн память):магнит барабаны.ВЗУ:(внешн запоминающ устр-во)накопители на магнит лентах,перфокартах,перфолентах и штекерные коммутаторы.Тактовая частота работы-низкая.Пользоват:программист для реш расчетных задач.Все программы в машинных кодах.

ЭВМ 2ого поколения (1955-1965).Элементная база:полупроводники(транзисторы).Режим работы:пакетный.1949-изобретен транзистор.1961-1ый комп на транзисторах.Ольсен основал компанию DEС,к.построила транзисторную ЭВМ.Блочный принцип конструир ЭВМ позволял подключ больше число разнообраз внеш устр-в.ПЗУ (постоянное запомин устр.)-на осн трансформаторов. Впервые применяют внеш накопители на жестких магнитдисках,флоппи-дисках.Т.О:производит-ть 50000 коротких операц\сек,разрядность-24-28 бит,емкость ОЗ –64-512 Кбайт.

ЭВМ 3его поколения (1965-80):Элементная база:интегральные схемы.Режим работы:раздел времени.1958–изобрет кремневая интегральная схема(Р.Нойс)-на 1 кристалле 10ки транзисторов.к.1960-х схемы начали применять в ЭВМ.Повыс надежность и быстродействие ЭВМ.ОЗУ:ферритовые сердечники,пластины и магнитн пленки.ВЗУ:дисковые накопители.Еще2уровня запомин Устр-в:1)СОЗУ (сверхоперативное запомин устр-во)2)кэш-память.1971–первые компы ЕС ЭВМ.Технич хар-ки:быстродейств -20-80 операц\сек;оперативка 4-8Мбайт.

ЭВМ 4ого поколения (1980-2000):Элементная база:большие интегральные схемы(БИС).Режим работы:персональная работа и сетевая обработка.Созд 1ые микро- и суперЭВМ для высокопроизводит вычеслений.КомпЫ получ ОС с графич интерфейс(Windows, OS/2).Усложн ПО.Развивал технология программ-ия.В 80-х стали развив комп сети для ПК,сетевые ОС.Революц событие:созд БИС и СБИС,микропроц(1969)и ПК.1980-все ЭВМ на осн микропроц.1976-1ый ПК(Стив Джобс).1977-«Apple Comp»,выпуск 1ый игровой комп«Apple»,программируемый на языке БЕЙСИК. 1982-«Intel»разработала 1ые микросхемы.1986-выпущен 1ый в

мире laptop(5кг).1992-ноуты Think Pad.1994-собран 1ый ПК с микропроц Pentium.

ЭВМ 5ого поколения(с 2000):21в сложился глобальный рынок комп технологий.Это компы на сверхсложных микропроц с параллельно-векторной структурой,одновременно выполн 10ки инструкций.Имеют 100ни параллельно работающ процессоров,позволяющ строить сис-мы обработки данных и знаний,и явл эффект сетевыми комп сис-ми.

Классы вычислительных машин

ЭВМ\компьютер–комплекс тех ср-в,предназнач для автоматобработки в процессе решения вычисл и информац задач.1.Большие ЭВМ:мощные компы с элементной базой СБИС,имеющ габаритные размеры.Многопроцессорная сис-ма с центральн и периферийными процессорами и общей памятью.Процессоры связан высокоскоростными магистралями передачи данных.Центр проц занимаются осн вычисл,а перифер обеспеч работу с широким спектром перифер устр-в.Осн хар-ки:производ-ть 100 MIPS;память-512-10 000 Мбайт;Внешн память-не менее 100Гбайт;многопользоват режим(до 1000).Обеспеч обработку данных,требующ сложн расчетов,работу БД большого объема,исп как серверы инфрмационно-вычислит сетей.2.Малые ЭВМ:(70-е).Для оптимизации вычислит мощности под потребности бизнеса.Осн хар-ки:производит-ть 1000 MIPS;осн память-до 8 Гбайт;многопользоват режим 16-1024.Мини-компы на осн микропроцессоров.Особенности:широкий диапазон производит-ти;простая реализация многопроцессорных сис-м;высокая скорость обработки прерываний;возможн работы данных различн длины.Достоинства: модульная архитектура;лучшее соотнош производ\цена;повышена точность вычисл.ПодклассыМикроЭВМ:1)многопользоват микрокомпы;2)ПК(однопользоват)3)рабочиестанции(однопользоват)4)серверы(многопользоват для обработки запросов от раб станций)5)сетевые компы(обеспеч работу в сети и доступ к сетевым ресурсам.Хар-ки ПК:1)низкая цена;2)отсутствие спец требования для исп;3)гибкость архитектуры;4)дружественность пользоват интерфейса;5)высокая надежн работы.3.Суперкомпы:сам мощные вычислит сис-мы. Это многопроцессорные машины с быстродействие сотни-десятки милл операц\ сек.Оперативка 20-500 Гбайт.Созд в виде высокопаралл-ых многопроцессорных вычислит сис-м:1) магистральные(разн операции над последоват потоком И)2)векторные(все процессоры одновременно выполн 1 команду над различн данными).Хар-ка некотор моделей ЭВМ:ЕС-1020(Производительность(оп\сек)-20x10⁴;разрядность(бит)-8) ЕС-1025(6x10⁴;64).СМ-1800(5x10⁵;8).