4.3.2Основные электронные устройства

Вентили используются при создании основных электронных устройств, которые явля­ются компонентами различных узлов ЭВМ.

Перечислим такие устройства.

1. Триггеры. Триггеры находят широкое применение в схемах ЭВМ в качестве двоичных элементов памяти, а также для реализации операций двоичного счета. Триггер способен хранить бит информации, т.е. является однородным элементом памяти.

2. Регистры. Регистр – это кратковременное запоминаю­щее устройство, предназначенное для хранения и пре­образования информации. Время нахождения числа в ре­гистре обычно равно времени выполнения машиной одной операции. Применяются регистры в различных устройст­вах машины. Так, в устройстве управления регистр при­нимает из запоминающего устройства и хранит код команды, которая будет выполняться в течение очеред­ного такта работы машины. В арифметическом устрой­стве регистр принимает непосредственное участие в вы­полнении операций, передавая в сумматор слагаемые при сложении, или осуществляя более сложные функции (например, сдвиг числа) при выполнении таких операций, как умножение, деление и др.

3. Сумматор. Это сердце арифметико-логического устройст­ва. Сумматор получает на входы двоичные представления двух чисел и выдает на выходе их суммы. Полный сумматор должен иметь три входа для трех потоков: для первого» и второго слагаемых и для пере­носа чисел в другой разряд. Сложение в сумматоре ве­дется по разрядам. Более простое устройство имеет только два входа: для первого и второго слагаемых. Называют его полу­сумматором, так как оно выполняет только половину ра­боты по сложению, т. е. складывает слагаемые, вошедшие в него через два входа, и получает сумму. При наличии переноса из младшего разряда в старший он не добав­ляется к сумме. Из двух полусумматоров можно по­строить полный сумматор.

4. Счетчик. Это устройство, предназначенное для выпол­нения операции суммирования импульсных сигналов, по­следовательно появляющихся на его входе. Основными параметрами счетчика являются разре­шающая способность, время регистрации сигналов, информационная емкость.

5. Шифратор. Это устройство преобразует сигнал на одном из своих входов в соответствующий набор сигна­лов на выходе (например, в код операции). Шифратор является своего рода воротами, через которые можно попасть в ЭВМ. Он превращает сигнал в код, делает его удобным для машины.

6. Дешифратор выполняет опе­рацию, обратную действиям шифратора, т. е. на каждую входную комбинацию сигналов выдает сигнал только на одну выходную линию. Дешифратор используется, на­пример, в УУ для расшифровки кода операции.

5Общее устройство компьютера и принцип его работы.

5.1Понятие и классификация эвм

В математике получило широкое распространение определение алгоритма как сформулированной на некотором языке последовательности действий, выполнение которой приводит к решению задачи.

В современной информатике основным исполнителем алгоритмов является ЭВМ, называемая также компьютером.

ЭВМ – электронное устройство, предназначенное для автоматизации процесса алгоритмической обработки информации.

Существуют различные системы классификации электронных средств обработки информации: по архитектуре, по производи­тельности, по условиям эксплуатации, по количеству процессоров, по потребительским свойствам и т. д. Один из наиболее ранних методов классификации — классификация по производительнос­ти и характеру использования компьютеров. В соответствии с этой классификацией компьютерные средства обработки можно услов­но подразделить на:

• микрокомпьютеры;

• мэйнфреймы;

• суперкомпьютеры.

В настоящее время преобладает тенденция объедине­ния разных вычислительных систем в вычислительные сети раз­личного масштаба, что позволяет интегрировать информационно-вычислительные ресурсы для наиболее эффективной реализации информационных процессов.

Вычислительная (компьютерная) сеть — комплекс территори­ально рассредоточенных ЭВМ и терминальных устройств, соединен­ных между собой каналами передачи данных.

Оценка производительности ЭВМ всегда приблизительна так как при этом ориентируются на некоторые усредненные или, на­оборот, на конкретные виды операций. Реально при решении раз­личных задач используются и различные наборы операций. Поэто­му для характеристики ЭВМ вместо производительности обычно указывают тактовую частоту, более объективно определяющую быстродействие машины, так как каждая операция требует для своего выполнения вполне определенного количества тактов. Зная тактовую частоту, можно достаточно точно определить время вы­полнения любой машинной операции. Быстродействие ЭВМ из­меряется в следующих единицах:

• МИПС (MIPS — Mega Instruction Per Second) — миллион опе­раций над числами с фиксированной запятой (точкой) в се­кунду;

• МФЛОПС (MFLOPS — Mega FLoating Operations Per Second) — миллион операций над числами с плавающей запятой (точ­кой) в секунду;

• КОПС (KOPS — Kilo Operations Per Second) для низкопроиз­водительных ЭВМ — тысяча неких усредненных операций над числами в секунду;

• ГФЛОПС (GFLOPS — Giga FLoating Operations Per Second) — миллиард операций в секунду над числами с плавающей за­пятой (точкой) в секунду

К микрокомпьютерам относят более компак­тные в сравнении с мэйнфреймами ЭВМ, имеющие производитель­ность до сотен МИПС.

Персональные компьютеры (ПК) — это микрокомпьютеры уни­версального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком.

Мэйнфреймы. Предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими ма­шинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200—300 рабочих мест.

Суперкомпьютеры. Это очень мощные компьютеры с произво­дительностью свыше 100 МФЛОПС. Они называются сверхбыст­родействующими. СуперЭВМ создают­ся в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислитель­ных систем (МПВС).