Министерство
образования и науки РФ
Тверской государственный технический университет
В.И. Миронов
Регистрация информации в современных эвм.
Учебное пособие
Издание 1-е
Тверь 2011
УДК
681.32 ( 075.8 )
ББК 32.973я7
Миронов, В.И. Регистрация информации в современных ЭВМ: учебное пособие для вузов / В.И. Миронов. Изд. 1-е. Тверь: ТГТУ, 2011. 80 с.
Проведена классификации внутри машинной информации, обрабатываемой при помощи современных ЭВМ, подробно рассмотрены способы физической реализации одного двоичного разряда, внутри машинное представление «данных» и основных элементов «управляющей информации» – машинных команд. Все теоретические выкладки под-тверждены достаточным количеством примеров.
Предназначено для более глубокого изучения и понимания дисциплин «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации», «Архитектура ЭВМ и систем», «Организация ЭВМ и систем» и других дисциплин, связанных с эксплуатацией и использованием ЭВМ.
Рецензенты:
ISBN ©Тверской государственный
технический университет, 2011
Предисловие
История развития вычислительной техники занимает сравнительно небольшой интервал времени в развитии современного общества. Если исходить из того, что первая ЭВМ появилась в 1940 году, то вся история развития вычислительной техники составляет всего 70 лет. Много это или мало? С точки зрения общего пути развития человечества – это ничтожно мало, с точки зрения реальной жизни людей это – одно или два поколения. Следует также отметить, что таких темпов развития не знала ни одна другая отрасль науки и техники. За эти годы прошло, сменяя одно другим, четыре поколения электронно-вычислительных машин. Триггер, являю-щийся во всех поколениях основным и самым массовым элементом ЭВМ любого поколения, за эти годы претерпел колоссальные изменения. В 1940–1950 годах он представлял из себя трехмерную громоздкую элек-тронную схему, собранную из дискретных радиодеталей: резисторов, конденсаторов, электронных ламп, общим весом примерно 400 граммов.
В самых первых триггерах ЭВМ 1-го поколения, в качестве активных элементов, использовались даже не электронные лампы, а реле. За прошедшие годы сам триггер конструктивно претерпел очень сильные изменения, сократившись в размерах в миллионы и миллиарды раз. В современных ЭВМ триггер – это несколько молекул полупроводникового материала с объемом и весом в 104–106 раз меньшим триггера ЭВМ 1-го поколения. В результате, появилась реальная возможность в одних и тех же физических объемах размещать значительно большее количество триггеров, тем самым значительно увеличивать количество двоичной информации, одновременно зафиксированной и представленной в узлах, блоках и устройствах ЭВМ.
Сокращение размеров триггера сделало возможным создание переносных, а далее и карманных компьютеров, имеющих значительно лучшие характеристики по быстродействию и объемам хранимой информации, чем у многотонных вычислительных машин 3-го поколения серии ЕС ЭВМ. Такая эволюция основного элемента ЭВМ – триггера потребовала огромных материальных затрат и многолетней напряженной работы многомиллионной армии научных сотрудников целого ряда стран, в том числе России. Та вычислительная техника, над созданием которой трудились ученые, и о которой писали, как о чем-то фантастическом и почти несбыточном, 30–40 лет назад, теперь доступна абсолютному большинству населения и свободно продается в магазинах. Существующие всевозможные сети ЭВМ, колоссальное количество сервисного периферийного оборудования, обеспечивающего передачу любой информации на любые расстояния, безусловно, самым выгодным образом отличают существующую ситуацию в области вычислительной техники от той, которая была совсем недавно – 20–30 лет назад.
Устройства ввода информации с перфокарт и вывода информации на широкую построчную печать ЭВМ 3-го поколения в настоящее время выглядели бы просто грохочущими монстрами по сравнению с лазерными принтерами, сканерами и т. д. Несмотря на внешние различия и значения основных параметров, вычислительная техника разных поколений использовалась для ускорения процессов обработки информации. Сама обрабатываемая информация менялась при переходе от поколения к поколению. ЭВМ 1-го поколения могли обрабатывать только числовую информацию, в ЭВМ 2-го поколения удалось добавить алфавитную, 3-го – графическую, 4-го – мультимедийную. Тем не менее, нельзя утверждать, что все виды информации уже охвачены машинной обработкой. Безусловно, сделано гораздо меньше, чем еще предстоит сделать в будущем. Работы в области обработки информации хватит еще не на одно поколение ученых.
Настоящее учебное пособие посвящено классификации информации, которая обрабатывается в современных вычислительных машинах, и анализу существующих способов ее внутри машинного представления.
Квалифицированная работа в современных информационных системах невозможна без четкого и грамотного понимания процессов обработки и хранения информации в различных устройствах ЭВМ. Технологические информационные системы, оснащенные современными микроконтроллерами, датчиками, требуют еще больших усилий в этом направлении. Практически все производственные линии, приобретенные за границей, оснащены автоматизированными технологическими систе-мами управления, которые не только со временем будут выходить из строя, но и в самом начале эксплуатации потребуют наличия грамотного персонала, хотя бы для элементарной адаптации к реальным технологическим процессам. Обеспечение надежной и эффективной работы таких автоматизированных производств невозможно без техников-программистов, владеющих навыками программирования микро-контроллеров и имеющих представление о процессах обработки внутри машинной информации.