2.1 Данные

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-

СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

А.Ю. Платов

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И СЕТА

Учебное пособие

(черновик)

Нижний Новгород

2018

Данное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 09.03.03 «Прикладная информатика».

1.1Внутренняя обработка данных

1.1.1Логические основы эвм

Для представления процесса обработки данных используется специальный математический аппарат, который называется алгеброй логики. С помощью этого аппарата описывается логическая схема ЭВМ, которая затем воплощается в виде электрической схемы.

Основное понятие алгебры логики – это высказывание. Высказывание – это законченное предложение, о котором можно сказать, что его содержание истинно (равно 1), либо ложно (равно 0). Существует несколько логических операций, наиболее важные из которых: конъюнкция (логическое И), дизъюнкция (логическое ИЛИ), отрицание (логическое НЕ) (табл. 2.3).

Таблица 2.1

Элементарные логические операции

x	y	ИЛИ	И	НЕ х
0	0	0	0	1
0	1	1	0	1
1	0	1	0	0
1	1	1	1	0

Значения 0 или 1 означают отсутствие или наличие электрического сигнала, соответственно. Электрические схемы, реализующие элементарные логические операции, называются логическими элементами и исполняются на полупроводниковых приборах (диоды, транзисторы и т.д.).

Конструкция ЭВМ, а, следовательно, организация процесса обработки однозначно описывается совокупностью логических элементов.

1.1.2Функциональное строение эвм

ЭВМ любой архитектуры состоит из следующих функциональных частей:

• запоминающее устройство (ЗУ);

• устройство управления (УУ);

• арифметико-логическое устройство (АЛУ);

• устройство ввода-вывода (УВВ).

Запоминающее устройство служит для хранения программ и данных. Логически запоминающее устройство разделяется на единицы определённой ёмкости (например, байты).

Задачей устройства управления является выборка кода команды из запоминающего устройства и дешифрация команды. Код команды – это целое число, в соответствие которому поставлена некоторая комбинация управляющих электрических сигналов, посылаемых другим устройствам. Определение данной комбинации называется дешифрацией команды.

Арифметико-логическое устройство обрабатывает алгоритмы, реализованные в виде программы.

Устройство управления и арифметико-логическое устройство в конкретных ЭВМ реализуются в виде центрального процессора (ЦП) [processor (CPU)].

Устройство ввода-вывода служит для передачи данных на внешние устройства.

Эти четыре составные части ЭВМ соединены друг с другом посредством системной шины и шины управления. Системная шина служит для передачи данных и команд. Данные и команды выбираются из запоминающего устройства по определённому адресу, который также передаётся по системной шине отдельно от данных. Поэтому системная шина состоит из шины данных и шины адреса. Шина управления, как следует из её названия, используется для передачи управляющих сигналов.

Каждая машинная команда выполняется в 5 этапов:

• считывание кода команды из памяти;

• дешифрация кода команды;

• считывание данных;

• выполнение команды;

• запись результатов в память.

В составе устройства управления имеется так называемый тактовый генератор, который с определённой периодичностью генерирует специальные сигналы, при которых выполняются команды и производятся любые другие операции. Промежуток времени между этими управляющими сигналами называется тактом.