Символы
ЭВМ способны обрабатывать не только числа, но и текстовую информацию, состоящую из символов. Под термином символы подразумеваются буквы латинские, греческие, кириллицы, десятичные цифры, знаки препинания, иероглифы, символы математических операций и так далее. Каждому символу ставится в соответствие определенная двоичная комбинация. Совокупность возможных символов и назначенных им двоичных кодов образует кодовую таблицу.
До недавнего времени наиболее распространенными были кодовые таблицы, в которых символы кодируются с помощью восьмиразрядных двоичных комбинаций (байтов), позволяющих представить 256 различных символов:
расширенный двоично-кодированный код EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code); известный ещё под названием ДКОИ (Двоичный Код для Обработки Информации)
американский стандартный код для обмена информацией ASCII (American Standard Code for Information Interchange).
Стандартный код ASCII – 7-разрядный. В более поздней, европейской модификации ASCII (стандарт ISO 8859-1) используются все 8 разрядов. Дополнительные комбинации (коды 128-255) в новом варианте отводятся для представления специфических букв алфавитов западноевропейских языков, символов псевдографики, некоторых букв греческого алфавита, а также ряда математических и финансовых символов. Именно эти кодовые таблицы считается мировым стандартом де-факто, который в различных модификациях применяется во всех странах. В зависимости от использования кодов 128-255 различают несколько вариантов стандарта ISO 8859 от ISO 8859-1 до ISO 8859-16.
Хотя код ASCII достаточно удобен, он не позволяет закодировать уникальными кодами всё множество необходимых символов. По этой причине в 1993 году консорциумом компаний Apple Computer, Microsoft, Hewlett-Packard, DEC и IBM был разработан 16-разрядный стандарт ISO 10646, определяющий универсальный набор символов (UCS, Universal Character Set). Новый код, известный под названием Unicode, позволяет задать до 65 536 символов, то есть дает возможность одновременно представить символы всех основных» языков. Для букв русского языка выделены коды 1040-1093. Стандарт Unicode обратно совместим с кодировкой ASCII, однако если в ASCII для представления схожих по виду символов (минус, тире, знак переноса) применялся общий код, в Unicode каждый из этих символов имеет уникальную кодировку.
Параллельно с развитием Unicode исследовательская группа ISO проводит работы над 32-битовой кодовой таблицей.
Логические значения
Элементом логических данных является логическая (булева) переменная, которая принимает значения: «истина» или «ложь». Единицей кодируют истинное значение, нулем — ложное. Как правило, в ЭВМ оперируют наборами логических переменных длиной в машинное слово. Обрабатываются такие слова с помощью команд логических операций (И, ИЛИ, НЕ и т. д.), при этом все биты обрабатываются одинаково, но независимо друг от друга, то есть никаких переносов между разрядами не возникает.
Основные концепции функционирования
На примере простейшего гипотетического компьютера1 (Рис.6) рассмотрим его состав и некоторые аспекты функционирования. В состав любого процессора входят указатель (счётчик) команд (IP), регистр команд (RGI), регистр адреса (RGA), арифметико – логическое устройство (АЛУ), набор регистров в нашем случае это набор регистров общего назначения (РОН 0 - РОНn). Рассмотрим процесс чтения и исполнения первой команды программы (см. ..\Слайды\Цикл процессора 1.ppt). В примере это команда пересылки данных из оперативной памяти в один из регистров общего назначения. Рассматриваемая структура предполагает последовательное упорядоченное исполнение команд.
В рассмотренном примере предполагается последовательное исполнение команд и последовательное исполнение отдельных этапов команд. Это так называемая последовательная или фон-неймановская архитектура. Однако процесс вычислений можно организовать с той или иной степенью параллелизма. В зависимости от степени распараллеливания процессов различают четыре типа архитектур (так называемая классификация Флина):
SISD - Single Instruction Single Data (ОКОД - Одиночный поток Команд Одиночный поток Данных); без использования параллелизма.
SIMD - Single Instruction Multiple Data (ОКМД - Одиночный поток Команд Множественный поток Данных); несколько процессоров по одному алгоритму (одной команде) обрабатывают одновременно несколько потоков данных.Это класс, так называемых, потоковых процессоров.
MISD - Multiple Instruction Single Data (МКОД - Множественный поток Команд Одиночный поток Данных); конвейерная обработка, когда одновременно на вход поступает один поток данных (одно данное), но он последовательно обрабатывается большим количеством процессоров различного функционального назначения.
MIMD - Multiple Instruction Multiple Data (МКМД - Множественный поток Команд Множественный поток Данных); самый сложный случай, когда используется и конвейерная, и параллельная обработки.