10. Представление информации в цифровых автоматах.

В процессе переработки информации цифровые ЭВМ - компьютеры, оперируют числами, которые представляются в некоторой системе счисления.

Система счисления - это совокупность приемов и правил для записи чисел цифровыми знаками. Запись числа в некоторой системе счисления часто называют кодом числа.

Элементы (символы) алфавита, которые используются для записи чисел в некоторой системе счисления, принято называть цифрами. Каждой цифре данного числа однозначно сопоставляется ее количественный (числовой) эквивалент.

Различают позиционные и непозиционные системы счисления.

Непозиционная система счисления - это система, для которой значение символа, т.е. цифры, не зависит от его положения в числе.

Позиционная система счисления - это система, в которой значение каждой цифры зависит от ее числового эквивалента и от ее места (позиции) в числе, т.е. один и тот же символ (цифра) может принимать различные значения.

Основание или базис q естественной позиционной системы счисления это количество знаков или символов, используемых для изображения числа в данной системе.

Когда мы представляем, т.е. записываем некоторое число в позиционной системе счисления, мы размещаем соответствующие цифры числа по отдельным нужным позициям, которые принято называть разрядами числа в данной позиционной системе счисления. Количество разрядов в записи числа называется разрядностью числа и совпадает с его длиной.

В позиционной системе счисления справедливо равенство:

Aq = anqn + an-1qn-1 + ... + a1q1 + a0q0 + a-1q-1 + ... + a-mq-m

11. Элементная база цифровых автоматов.

Обозначения

ИЛИ И

Исключающее ИЛИ

НЕ

ИЛИ НЕ И НЕ

1

1

=1

&

1 &

Дешифратор

Дешифратором называется комбинационная схема, имеющая n входов

и 2n выходов и преобразующая двоичный код на своих входах в унитарный

код на выходах. Унитарным называется двоичный код, содержащий одну и

только одну единицу, например 00100000.

Триггер

Триггер – электронная схема, обладающая двумя устойчивыми состояниями.

Переход из одного устойчивого состояния в другое происходит

скачкообразно под воздействием управляющих сигналов. При этом также

скачкообразно изменяется уровень напряжения на выходе триггера.

Триггеры служат основой для построения регистров, счетчиков и

других элементов, обладающих функцией хранения.

Главной частью любого триггера является запоминающая ячейка.

Счетчиком называется электронная схема, предназначенная для подсчета

числа сигналов, поступающих на его счетный вход.

Регистры хранения используются для приема, хранения и выдачи

многоразрядного кода. Они представляют собой совокупность

одноступенчатых триггеров (как правило, D-типа) с общим входом

синхронизации.

12. Архитектура ПК. Принципы Джон фон Неймана

Базовое техническое обеспечение (ТО).

1. Микропроцессор.

2. Постоянная ("вшитая") память – ПЗУ.

3. Оперативная ("адресуемая пользователем") память – ОЗУ.

4. Регистровая память (аппаратная кэш-память).

5. Видеопамять (часто интегрируется в блоке микропроцессора).

6. Блок питания (энергетический блок).

Периферийное ТО (программы обеспечения решения прикладных

задач пользователя).

1. Устройства ввода (клавиатура, мышь, трекбол, сканер,

дигитайзер, джойстик и др.).

1

2. Устройства вывода (дисплей, принтер, плоттер и др.).

3. Устройства (накопители) внешней памяти (дискета, СD,

оптический накопитель и др.).

4. Устройства согласования других устройств и сетевые (модем и

др.).

Специализированное ТО (устройства, используемые для решения

уникальных проблем).

Принципы Джон фон Неймана (1903-1957)

1) ЭВМ работает на электронной основе в 2-ой системе (1,0).

2) В ее состав входят:

арифметическое устройство (процессор),

запоминающие устройства (ОЗУ, ПЗУ),

устройства ввода/вывода.

3) В системе команд должны быть команды условного и безусловного

переходов (ветвления).

4) ЭВМ состоит из двух основных частей:

линейно-адресуемой памяти, слова которой хранят команды и

элементы данных и процессора, выполняющего эти команды.

Процессор – устройство для выполнения арифметико-логических

операций и управления устройствами компьютера.

13. Функциональная схема ПК.

По своему назначению компьютер - это универсальный прибор для работы с информацией. По принципам своего устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией.

Персональный компьютер (ПК) — это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. По своим характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен выполнять аналогичные операции.

Любой компьютер (даже самый большой)состоит из четырех частей:

устройства ввода информации

устройства обработки информации

устройства хранения

устройства вывода информации.

Процессор. Микропроцессор — основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора — тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Так, например, при тактовой частоте 500 МГц процессор может за одну секунду изменить свое

состояние 500 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.

Материнская плата. Материнская плата — это самая большая плата персонального компьютера. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, — так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем — так называемый чипсет.

Видеоадаптер. Видеоадаптер — внутреннее устройство, устанавливаемое в один из разъемов материнской платы. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором.

Звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой.

Жесткий диск. Поскольку оперативная память компьютера очищается при отключении питания, необходимо устройство для длительного хранения данных и программ. В настоящее время для этих целей широко применяют так называемые жесткие диски.

Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки.

Основным параметром жесткого диска является емкость, измеряемая в гигабайтах (миллиардах байтов), Гбайт. Средний размер современного жесткого диска составляет 80 — 160 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.

Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт — это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт — более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои

микросхемы и управляемое программно.