
- •Глава 1. Предисловие Основные принципы построения вычислительных машин и систем
- •Пример современной многоуровневой вычислительной машины с шестью уровнями
- •Уровни детализации структуры вычислительной машины
- •Принципы построения вычислительной машины
- •Принцип двоичного кодирования
- •Принцип программного управления
- •Принцип однородности памяти
- •Принцип адресности
- •Структура фон-неймановской архитектуры вычислительной машины
- •Типы структур вычислительных машин и систем
- •Структуры вычислительных машин
- •Структуры вычислительных систем
- •Перспективы совершенствования архитектуры вм и вс
- •Технологические и экономические аспекты
- •Тенденции развития больших интегральных схем
- •Перспективные направления исследований в области архитектуры
- •Глава 2. Цифровой логический уровень
- •Представление информации в вычислительных системах
- •Представление числовых данных в вм.
- •Числа в форме с фиксированной точкой.
- •Числа в форме с плавающей точкой
- •Размещение числовых данных в памяти
- •Представление нечисловой информации в вм
- •Символьная информация
- •Видеоинформация
- •Аудиоинформация
- •Система кодирования чисел.
- •Прямой код.
- •Обратный код.
- •Модифицированные коды.
- •Код с исправлением ошибок
- •Коды Хемминга
- •Физическое представление информации в вм.
- •Вентили, интегральные схемы.
- •Основные элементы эвм
- •Триггер.
- •Сумматоры
- •Тактовые генераторы.
- •Микросхемы процессоров и шины
- •Микросхемы процессоров. Цоколевка типичного цп
- •Архитектура и набор команд.
- •Типы процессоров
- •Регистры процессора
- •Типы шин Системные шины. Локальные шины
- •Системные шины
- •Локальные шины
- •Иерархия шин
- •Вычислительная машина с одной шиной
- •Вычислительная машина с двумя видами шин.
- •Вычислительная машина с тремя видами шин
- •Арбитраж шин
- •Принципы работы шины
- •Глава 3 Функциональная организация фон - неймановской вычислительной машины
- •Функциональная схема фон-неймановской вычислительной машины
- •Узлы уу
- •Узлы алу
- •Основная память.
- •Модуль ввода/вывода
- •Цикл команды.
- •Пример выполнения программы.
- •Система прерываний.
- •Глава 4. Память.
- •Организация памяти.
- •Основные принципы.
- •Основные технические характеристики зу.
- •Иерархическая структура памяти.
- •Основная память.
- •Классификация устройств основной памяти.
- •Блочная организация основной памяти
- •Организация микросхем памяти
- •Режимы работы памяти.
- •Основные запоминающие устройства
- •Стековая память
- •Ассоциативная память
- •Полностью ассоциативная кэш-память.
- •Постоянное запоминающее устройство
- •Виртуальная память
- •Понятие виртуальной памяти
- •Страничная организация памяти
- •Сегментно-страничная организация памяти.
- •Внешняя память
- •Магнитные диски
- •Оптическая память
- •Магнитные ленты
- •Глава 5 Язык Ассемблер
- •Структура программы на языке Ассемблер
- •Основные типы операндов
- •Типы операторов
- •Режимы адресации
- •Директивы ассемблера
- •Инструкции пересылки данных и двоичной арифметики
- •Запись программ на языке Ассемблер
- •Пример вычисления арифметического выражения
- •Циклические и разветвляющиеся программы
- •Примеры использования операторов переходов и цикла при работе с массивами чисел
- •Применение логических инструкций
- •Логические инструкции
- •Примеры использования логических команд
- •Пример выполнения работы
- •Обработка символьной информации с помощью функций dos
- •Программные прерывания и системные вызовы
- •Описание функций работы с клавиатурой и дисплеем диспетчера функций ms dos
- •Функции 01н
- •Функции 02н
- •Функция 09н
- •Функция оан
- •Функция 0Bh
- •Пример выполнения работы
- •Глава 6 Типы вычислительных систем и их архитектурные особенности
- •Классификация вычислительных платформ и архитектур
- •Классификация Флинна.
- •Классификация Хокни
- •Классификация Хэндлера
- •Параллелизм и конвейеризация вычислений. Параллелизм на уровне команд
- •Конвейеры
- •6.2.2 Суперскалярная архитектура.
- •Мультипроцессоры с памятью совместного использования.
- •Основные классы вс
- •Машины класса simd
- •Машины класса mimd
- •Основные направления развитие архитектуры вычислительных машин
- •Суперспекулятивная архитектура
- •Трассирующая архитектура
- •Многопотоковый процессор
- •Многоядерная архитектура
- •«Плиточная» архитектура
- •Многоэтажная архитектура
- •Оптическая (фотонная) архитектура
- •Квантовая архитектура
- •Нейроархитектура
Видеоинформация
Видеоинформация подразделяется на статическую и динамическую. Статическая видеоинформация включает в себя текст, рисунки, графики, чертежи, таблицы и др. Рисунки делятся на плоские (двумерные) и объемные (трехмерные).
Динамическая видеоинформация – это видео- , мульт- и слайд - фильмы. На экране в реальном масштабе времени последовательно экспонируются отдельные кадры либо для передачи движущихся изображений (70 кадров в секунду), либо для последовательной демонстрации отдельных кадров (обычно 1 кадр экспонируется от 30секунд до 1 минуты).
Графические изображения представляются в матричном или векторном формате.
В матричных форматах изображение разбивается на множество точек (матрица пикселей), положение точек определяется её координатами на экране. Пиксель помимо координат характеризуется своим цветом, цветом фона или градацией яркости. Количество бит, необходимое для кодирования цвета точки называется глубиной цвета. Наиболее распространенными значениями глубины цвета являются 4, 8, 16 и 24 бита на точку. Количество цветов можно вычислить по формуле N=2I , где I- глубина цвета. Матричный формат требует для хранения изображения большой объем памяти, поэтому для описания изображения используются различные методы сжатия данных. Существует множество форматов графических файлов, отличающихся способами представления матричных изображений, алгоритмами сжатия, сферой применения.
Векторные форматы используются для чертежей и изображений с простыми формами, в тех случаях, когда требуется возможное изменение масштаба без ухудшения качества изображения. В векторной графике для описания изображения используются кривые – сплайны. Сплайн – это гладкая кривая, проходящая через две или более опорные точки, управляющие формой сплайна. В векторной графике для описания объектов используются математические формулы. Ряд простейших объектов (примитивов) и их комбинации служат основой создания более сложных изображений. Это приводит к некоторой искусственности изображения, так как изображение разбивается на конечное множество составляющих его примитивов (эллипсов, линий, прямоугольников, дуг). Описание объекта является простым и занимает мало памяти.
Векторные рисунки могут включать в себя матричные изображения. Векторные и матричные изображения могут быть преобразованы друг в друга. Графические форматы, позволяющие сочетать векторные и матричные описания изображения, называются метафайлами. Метафайлы сохраняют высокое качество изображения при достаточной компактности файлов.
Аудиоинформация
Звук представляет собой звуковую волну с непрерывно меняющейся амплитудой и частотой. Понятие аудио связано со звуками, воспринимаемых человеческим ухом и имеющих частоту от 15 Гц до 20 КГц. Вычислительная машина способна обрабатывать информацию представленную в двоичном виде, поэтому аудиоинформация оцифровывается (преобразуется в цифровую форму). Оцифровку звука выполняет специальное устройство на звуковой плате. Называется аналого-цифровой преобразователь (АЦП). Обратный процесс – воспроизведение закодированного звука производится с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП).
В процессе кодирования непрерывного звукового сигнала производится его дискретизация по времени. Звуковая волна разбивается на отдельные маленькие временные участки и для каждого участка устанавливается определенная величина амплитуды. Данный метод называется импульсно - амплитудной модуляцией. Таким образом, гладкая кривая заменяется на последовательность «ступенек» (рис. 2.10). Чем мельче «ступеньки», тем выше может быть точность последующего воспроизведения исходного сигнала, но тем большая емкость памяти требуется для хранения оцифрованного звука. Как правило, к файлам аудиоинформации применяются различные методы сжатия, к которым предъявляется требование возможности восстановления непрерывного сигнала без заметного ухудшения его качества.
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Время t |
Рис.
2.10. Звуковой сигнал после оцифровки