МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ -
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЛИАЛ «СТРЕЛА» г. Жуковский
Семинар № ___
по дисциплине «Организация ЭВМ и систем»
Конспект лекций _4 _5_ _6_
ГРУППА С-506
БРИГАДА № _2_
Науменко С.Л.
Цишук А.А.
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ктн Шапочкин Ю.А.
Дата выпуска конспекта ___ _____ ____
Комментарий преподавателя:
=============================================================
Лекция 4
4.1 Функции алгебры двоичных переменных
Алгебра двоичных переменных как аппарат
структурных преобразований схематических
решений и программных вычислений типа
логических операций, применяется
вследствие того, что и аргументы, и
функции этой алгебры имеют общий алфавит
с двоичной системой, и относится к
основному множеств 
.
Ф
ункционально
получение функций двоичных переменных
можно представить в виде
n-компонентного
входного вектора
X
Y=F(x)
Y
и функционального преобразования этого вектора в m-компонентный выходной вектор Y.
Полный перебор (в коде прямого замещения) таких функций, в зависимости от числа входных аргументов, определяется следующей формулой:
(4.1)
N - общее число генерируемых функций n – число входных аргументов
Лемма: полный перебор ФАДП можно представить в табличной форме с числом столбцов равным 2n и числом строк равным N. При этом каждый n-й набор функций содержит в себе функции предыдущего (n-1) набора.
4.1.1 Функции нулевого набора
ФНН – это функции-константы.
.
Т.
е. это конкретные значения, которые
получает алгебраическое выражение при
подстановке конкретных значений её
переменных.
4.1.2 Функции одной переменной
В этот набор входят предыдущий с константами нуля и еденицы и кроме того значения собственной функции и её инверсия.
;
4.1.3 Функции двух переменных
Функции двух переменных представлены в таблице 4.1
Функции
труднообозримы
при ручном переборе.
Лекция 5
Принципы Фон- Неймана архитектурной организации ЦВМ
5.1 Решение задач аналоговым и цифровым способами
В практике прогностических и проверочных расчётов решение задач можно реализовать аналоговым (непрерывным) или цифровым (дискретным) способами.
При аналоговом решении предполагается, что существует некоторый набор элементов, организованный в системную совокупность таким образом, что этот набор осуществляет (моделирует) некоторые общие математические зависимости- общие как для реально протекающего физического процесса, так и процесса в элементном базисе решаемой задачи.
Следует отметить, что этот процесс реализуется мгновенно после установки начальных условий для решения задачи, и подключения набранных аналоговых элементов к источнику энергетического питания. Задачи такого типа решаются на аналоговых вычислительных машинах – АВМ, которые содержат набор операционных блоков, из которых набирается структурная схема, соответствующая математическим условиям поставленной задачи.
При относительной простоте организации вычислительного процесса, точность такого математического моделирования невелика, и в прецизионных аналоговых вычислителях не превышает 4 десятичных знаков (в дальнейшем этот способ решения не рассматривается).
Другой метод решения задачи (цифровой) требует предварительной работы для решения её на цифровом вычислителе (например, арифмометр, калькулятор или канцелярские счёты):
-
вначале, как и при аналоговом решении, задача задаётся в исходных формульных зависимостях;
-
необходимо представить процесс решения задачи в виде алгоритма, т.е. последовательности действий, приводящих к ожидаемому результату решения;
-
необходимо перевести общий алгоритм решения задачи на язык операций (команд, инструкций), которые осуществляет выбранный цифровой вычислитель (составить так называемый табличный бланк решения задачи на конкретном вычислителе);
-
осуществить решение задачи по её контрольным точкам, и в случае расхождения с контрольным результатом, выявить ошибки в алгоритме, или соответствующей ему программе, и повторить решение до полной отладки программы);
-
решение задачи осуществляется в диапазоне конечных чисел, выбранном масштабе их представления для конкретной задачи, и занимает несравнимо больше времени, чем при аналоговом способе её решения. Но зато задача может быть решена принципиально с любой наперед заданной точностью, если входные данные обеспечивают эту точность;
-
каждая новая задача, поставленная на цифровом вычислителе, не требует его структурной перестройки(как в аналоговой технике), а решение всех задач осуществляется на неизменной аппаратуре, но каждый раз с новой программой, соответствующей решаемой задаче.
5.2 Фон- Неймановские принципы организации ЦВМ
Джон Фон Нейман (известный математик и физик прошлого века), в 40-х годах разработал основные принципы архитектурного построения ЦВМ.
Основной принцип заключается в системной их организации, включающей два компонента: неизменное аппаратурное и изменяемое для задач программное обеспечение.
Архитектурный состав ЦВМ включает в себя (рис. 5.1):
- магистраль информационного обмена, содержащую шины адресов, данных и управления (А, Д, У), с числом шин, соответствующем разрядности циркулирующих по ним данных;
- АЛУ (арифметико- логическое устройство), или процессорный элемент, осуществляющий операционные функции по преобразованию и расчёту входных данных и получение выходных и промежуточных результатов в процессе решения задачи;
- память, предназначенная как для хранения входных, промежуточных и выходных результатов счёта и для хранения исполняемой программы решаемой задачи. Такое двойное функциональное назначение памяти, предложенное Фон Нейманом, является основным принципом организации счёта в ЦВМ;
- устройства ввода- вывода (УВВ), как согласователь обмена входных- выходных данных между вычислителем и сопрягаемой с ним периферией.
В состав периферии могут входить : устройства регистрации и отображения результата решения, так и датчики или приёмники информации объектов, которые сопрягаются с ЦВМ при использовании её для управления этими объектами.
Для развязки системной магистрали (А, Д, У) с периферией, последняя подсоединяется к отдельной магистрали УВВ;
- устройство управления, синхронизирующее процесс решения задачи в соответствии с её программой в дискретные моменты времени.
Рис 5.1. «Архитектура фон- нейманской ЦВМ»