6. Формы записи чисел в эвм. Модифицированные коды.

При проектировании ЭВМ, создании инструментального и прикладного ПО разработчикам приходилось решать вопрос о представлении в ЭВМ числовых данных.0-знак числа, 1-7 – число.При использовании целых чисел проблем не возникает, и диапазон представления огр-тся кол-вом выделенных для записи разрядов. Для представления вещ. чисел в ЭВМ две формы записи: 1)число с фикс т., 2)с плав. Числа с фикс т. 0 – всегда знаковый разряд, оставшиеся – разряды числа (1-7 целая часть, 8-15 дробная). Фикс. т. означает, что на этапе конструирования ЭВМ было определено, сколько и какие разряды машинного слова были отведены под изобр. целой и дробной части. Достоинства: форма представления и арифм. операции просты, высокая точность изобр. числа. Недостатки: небольшой диапазон представления чисел. Числа с плав. запятой. Для представления используется полулогарифм. форма представления числа: N=±mq^(±p), N-само число в исходном виде, m-мантисса, q-основание сc, p-порядок числа. Положение т. в числе определяется значением порядка: 1027 10 =102.7*10^1=10,27*10^2=… В зав-сти от порядка запятая перемещается. При этом структура ячейки будет изменяться.0 – знак мантиссы m, 1 – знак порядка р, 2-5 – сам порядок р, 6-15 – мантисса m. Числа с плав. Т. позволяют увеличить диапазон обрабатываемых чисел, но при этом точность изобр. чисел определяется только разрядами мантиссы и уменьшается по сравнению с числами с фиксир. запятой.|Любая инф-ция в ЭВМ представляется в виде двоичных кодов. Применяются прямой (для представления чисел в запоминающем устройстве ЭВМ, при умножении и делении), обратный, дополнительный коды чисел (используются для замены операции вычитание сложением). Требования к кодам:1) разряды числа в коде жестко связаны с определенной разрядной сеткой; 2) для записи кода знака в разрядной сетке отводится фиксированный строго определенный разряд.Прямой код двоичного числа совпадает по изображению с записью самого числа. Значение знакового разряда для положительных чисел - 0, для отрицательных – 1.

Обратный код для положительного числа совпадает с прямым кодом, для отрицательного –все цифры заменяются на противоположные, кроме значения знакового разряда.Дополнительный код положительного числа совпадает с прямым кодом, для отрицательного образуется путем получения обратного кода и дополнением к младшему разряду единицы.

Модифицированные коды. Сущность – к знаковому разряду добавляется еще один. Тогда положительное число – 00, отрицательное – 11. Хмдк = х, если х≥0; 100+х, если х<0. Для обратного кода: Хмок = х, если х≥0; 100-10^(-n)+х, если х<0. Несовпадение знаковых разрядов после выполнения операции указывает на наличие переполнения. Два типа переполнения: 01-положительное, 10-отрицательное.

7. Основные функциональные элементы ЭВМ: триггеры, регистры и счетчики. Их назначение, принцип действия и классификация.Тр - устройство с двумя устойчивыми сост., содержащее элемент памяти (собственно тр) и схему управления. Схема управления преобразует поступающую на ее входы Х1 Х2 . . . Хm инф-цию в комбинацию сигналов, действующих непосредственно на входы тр. При этом информац. входы тр отождествляются с входными сигналами.Классификация.1)Функциональный - определяет назначение тр. Различают тр R-S,D-,T-,J-K- и др. типов.

2) Способ записи информации в тр - определяет ход процесса записи информации в тр: асинхронные (запись инф. Осуществл. в произвольный момент t непосредственно с поступлением информ. сигнала на вход тр); синхронные (помимо информ. входов содержат один или неск. синхронизирующих входов, запись инф. осуществляется только при подаче синхронизирующего импульса (СИ)). Синхронные тр. подразделяются на тр., работающие по уровню СИ (без задержки) и на тр. с внутренней задержкой. В первых срабатывание происходит одновременно с поступлением СИ, а во вторых - после окончания действия СИ.Регистры. Рег. Назыв. Устр-во, предназнач. для приема, кратковременного хранения и выдачи кодов слова, а также выполняющее логич. преобр-я над кодом слова. Рег. представляет собой сов-ть тр. и вспомогат. Логич. схем, кол-во и схема соединений которых зависит от кол-ва разрядов в коде и набора операций, выполняемых рег. Обеспечивают выполнение след. операций: установка рег. в 0 сост. «сброс»; прием кода слова из др. устр-ва; передача кода слова в др. устр-во; преобр-е кода числа: преобр-е пр. кода в обр. и наоборот; преобр-е последовательного кода слова в параллельный и наоборот; сдвиг кода слова вправо или влево на требуемое число разрядов.Приём инф. в рег. и выдача может осуществляться параллельно и последовательно. В первом случае слово представляется в виде параллельного кода. При записи и при считывании все разряды кода слова передаются одновременно, каждый разряд по своей кодовой шине. При послед. передаче кода слова, все разряды кода слова передаются послед. во времени один за другим и строго в определенные дискретные моменты t, совпадающие с управляющими сигналами. Различают сдвигающие рег., в кот. возможен сдвиг хранимого кода и рег. без сдвига с приемом инф. параллельным кодом. Счетчик – это электронное устр-во для подсчета кол-ва импульсов. По мере поступления входных сигналов сч. Послед-но изменяет свои сост. в опред. для данного типа сч. порядке. Сч. широко прим. почти во всех цифровых устр-вах автоматики и вычисл. техники: для подсчета шагов программы, циклов сложения и вычитания, при выполнении арифм. операций, для преобр. кодов, в делителях частоты и распределителях сигналов и т.д. Классификация сч:- по сc: двоичные, двоично-десятичные, десятичные, сч. с основанием cc неравным 2 и 10; - по реализуемой операции: суммирующие, вычитающие и реверсивные. Простейшим сч. является тр. со счетным входом, считающий сигналы по модулю 2, т.е. осуществляющий подсчет и хранение результата подсчета не более 2-х сигналов. Соединяя определенным образом несколько счетных тр., можно получить схему многоразрядного сч.

8. Понятие архитектуры. Арх классич ЭВМ. Принципы Неймана.Джон фон Нейман (амер мат) высказал идею новой ЭВМ1)Принцип исп-я 2 сc для представл. данных и команд.2)П. программ. упр. (прогр. - набор команд, которые вып. Проц. друг за другом в опред.послед-ти).3)П. однородности памяти (команды и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же сc— чаще всего 2). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.4)П. адресуемости памяти (структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; проц. в произв момент t доступна любая ячейка).5)П.послед. программ. упр. (все команды располаг в памяти и вып послед., одна после завершения др.6)П. условного перехода – основополаг п. логич. Устр-ва ЭВМ. Основными блоками по Нейману являются устр-во упр. (УУ) и арифм-логич устр-во (АЛУ) (обычно объед в центральный проц), память, внешняя память, устр-ва ввода и вывода. Внеш память отлич от устр-в ввода и вывода тем, что данные в нее заносятся в виде, удобном комп, но недоступном для восприятия чел (магнитные диски против мыши с клавой).Арх ЭВМ, построенной на принципах фон Неймана. Сплошные линии со стрелками указывают направление потоков инф, пунктирные – управляющих сигналов от процессора к остальными узлам ЭВМ УУи АЛУ в современных комп объединены в один блок – процессор, являющийся преобразователем инф, поступающей из памяти и внешних устр-в (сюда относятся выборка команд из памяти, кодирование и декодирование, выполнение различных, в том числе и арифм, операций, согласование работы узлов комп). Память (ЗУ) хранит информацию (данные) и программы. Запоминающее устройство у современных компьютеров “многоярусно” и включает оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), хранящее ту инф, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (исполняемая программа, часть необходимых для нее данных, некоторые управляющие программы), и внешние запоминающие устройства (ВЗУ) гораздо большей емкости, чем ОЗУ, но с существенно более медленным доступом. На ОЗУ и ВЗУ классификация устройств памяти не заканчивается – определенные функции выполняют и СОЗУ (сверхоперативное запоминающее устройство), и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), и другие подвиды компьютерной памяти.В построенной по описанной схеме ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти. из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством – счетчиком команд в УУ. Его наличие также является одним из характерных признаков рассматриваемой арх.Разработанные фон Нейманом основы арх вычислительных устройств оказались настолько фундаментальными, что получили в литературе название “фон-неймановской архитектуры”. Подавляющее большинство вычислительных машин на сегодняшний день – фон-неймановские машины. Исключение составляют лишь отдельные разновидности систем для параллельных вычислений.

9. Ар