- •Содержание
- •Информатика. Предмет и задачи
- •Структура информатики
- •Задачи информатики:
- •Измерение и представление информации
- •Сигналы Данные Методы Информация
- •Методы воспроизведения и обработки данных
- •Информационный процесс
- •Меры информации
- •Единицы измерения информации
- •Качественные свойства информации
- •Классификация информации
- •Хранение информации
- •Кодирование данных двоичным кодом
- •Системы счисления
- •Двоичная система счисления
- •Перевод из десятичной системы в двоичную
- •Арифметические операции с двоичными числами
- •Восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления
- •Кодирование числовых данных
- •Кодирование текстовых данных
- •Кодирование графических данных
- •Кодирование звуковых данных
- •Послесловие к лекции о кодировании данных в компьютере
- •Хранение данных в компьютере
- •Представление и обработка числовой информации в компьютере
- •История развития вычислительной техники
- •Классификация эвм по принципу действия
- •Поколения цифровых эвм
- •Архитектура эвм
- •Архитектура эвм, построенная на принципах фон Неймана
- •Структура современных эвм
- •Тенденции в развитии структуры современных эвм
- •Упрощенная структурная схема ibm pc совместимого компьютера
- •Структура и виды команд
- •Состав машинных команд
- •Основной цикл работы компьютера
- •Обработка прерываний
- •Состав вычислительной системы
- •Аппаратное обеспечение
- •Программное обеспечение
- •Классификация программных продуктов по сфере использования
- •Системное программное обеспечение
- •Операционная система
- •Ос как расширенная машина
- •Ос как система управления ресурсами
- •Функции ос
- •Понятие многозадачности
- •Установка приложений
- •Удаление приложений
- •Обеспечение взаимодействия с аппаратным обеспечением
- •Обслуживание компьютера
- •Прочие функции операционных систем
- •Особенности файловых систем
- •Файловые системы fat и fat32
- •Файловая система ntfs
- •Физическая структура ntfs
- •Mft и его структура.
- •Основные понятия ос Windows
- •Моделирование как метод решения прикладных задач
- •Моделирование как метод познания
- •Материальные и информационные модели
- •Формализация модели
- •Математическое моделирование
- •Классификация математических моделей по цели моделирования
- •Компьютерное моделирование
- •Этапы и цели компьютерного математического моделирования
- •Понятие алгоритма и его свойства
- •Определение алгоритма на основе рекурсивных функций
- •Определение алгоритма на основе абстрактных автоматов (машины Тьюринга)
- •Способы записи алгоритмов
- •Линейный алгоритм
- •Разветвляющийся алгоритм
- •Циклический алгоритм
- •Объекты алгоритма
- •Языки и системы программирования
- •Классификация языков программирования, их эволюция
- •Алгоритмические (процедурные) языки программирования
- •Декларативные (описательные) языки программирования
- •Объектно-ориентированные языки программирования
- •Языки создания сценариев (программирование для Интернета)
- •Языки программирования баз данных
- •Языки моделирования
- •Поколения языков программирования
- •Системы программирования и их компоненты
- •Архитектура программных систем
- •Технологии программирования
- •Основные этапы развития технологии программирования
- •Модули и их свойства
- •Нисходящая и восходящая разработка программного обеспечения
- •Структурное и «неструктурное» программирование
Классификация эвм по принципу действия
Электронная вычислительная машина, компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки данных в процессе решения вычислительных и информационных задач.
По принципу действия вычислительные машины делятся на аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ). Критерием деления является форма представления данных, с которыми они работают.
ЦВМ – работают с данными, представленными в дискретной, а точнее, в цифровой форме.
АВМ – работают с данными, представленными в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины, которая является аналогом вычисляемой величины. Чаще всего это электрическое напряжение. На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики.
ГВМ – работают с данными, представленными и в цифровой и в аналоговой форме. Их целесообразно использовать для задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.
Наиболее широкое распространение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретных данных – ЭЦВМ, которые обычно называют просто ЭВМ.
Поколения цифровых эвм
Показатель |
Поколения |
|||||
Первое |
Второе |
Третье |
Четвертое |
Пятое |
||
1951-1954 |
1958-1960 |
1965-1966 |
1976-1979 |
с 1985 |
||
Элементная база процессора |
Электронные лампы |
Транзисторы (полупроводниковые схемы) |
Интегральные схемы (ИС) |
Большие ИС (БИС) |
Сверх БИС |
+ Оптоэлектроника + Криоэлектроника |
Элементная база ОЗУ |
Электронно-лучевые трубки |
Ферритовые сердечники |
Ферритовые сердечники |
БИС |
СБИС |
СБИС |
Максимальная емкость ОЗУ (байт) |
102 |
103 |
104 |
105 |
107 |
108 |
Максимальное быстродействие процессора (оп/с) |
104 |
106 |
107 |
108 |
109+ многопроцессорность |
1012+ многопроцессорность |
Средства связи пользователя с ЭВМ |
Пульт управления и перфокарты |
Перфокарты, перфоленты + АЦПУ |
Видео – терминальные устройства |
Монохромный графический дисплей + клавиатура |
Цветной графический дисплей + клавиатура + мышь |
+ Устройство голосовой связи с ЭВМ |
Языки программирования |
Машинный код |
+ Ассемблер |
+ Процедурные языки высокого уровня (ЯВУ) |
+ Новые процедурные ЯВУ |
+ Непроцедурные ЯВУ |
+ Новые непроцедурные ЯВУ |
Архитектура эвм
Архитектура- это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.
Общие принципы построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре:
Структура памяти ЭВМ
Способы доступа к памяти и внешним устройствам
Возможность изменения конфигурации компьютера
Система команд
Форматы данных
Организация интерфейса
Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил Джон фон Нейман. В 1946 году он вместе со своими коллегами опубликовал статью «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства», в которой убедительно обосновывается использование двоичной системы счисления для представления чисел в ЭВМ (до этого машины хранили данные в 10 – ом виде) и излагаются следующие принципы:
1. Принцип программного управления. Он обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. Согласно этому принципу программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Для понятия этого принципа надо знать следующие определения.
Регистр – специализированная дополнительная ячейка памяти в процессоре. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды.
Счетчик команд – регистр устройства управления (УУ), содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды, он служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти. Этот регистр последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. Так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым осуществляется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой – то другой, используются команды условного или безусловного переходов. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.
2. Принцип однородности памяти (принцип хранимой команды). Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Компьютер не различает, что храниться в данной ячейке памяти – число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатом вычислений.
3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Это позволяет обращаться к произвольной ячейке (адресу) без просмотра предыдущих.
Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фон-неймановских.
На сегодняшний день это подавляющее большинство компьютеров, в том числе и IBM PС – совместимые. Но есть и компьютерные системы с иной архитектурой – например системы для параллельных вычислений.