1. Система счисления - символический метод записи чисел, представление чисел с помощью письменных знаков.

В современной информатике используются в основном три системы счисления (все – позиционные): двоичная, шестнадцатеричная и десятичная.

Двоичная система счисления используется для кодирования дискретного сигнала, потребителем которого является  вычислительная техника. Такое положение дел сложилось исторически, поскольку двоичный сигнал проще представлять на аппаратном уровне. В этой системе счисления для представления числа применяются два знака – 0 и 1.

Шестнадцатеричная система счисления  используется для кодирования дискретного сигнала, потребителем которого является хорошо подготовленный пользователь – специалист в области информатики. В такой форме представляется содержимое любого файла, затребованное через интегрированные оболочки операционной системы, например, средствами Norton Commander в случае MS DOS. Используемые знаки для представления числа – десятичные цифры от 0 до 9 и буквы латинского алфавита – A, B, C, D, E, F.

Десятичная система счисления используется для кодирования дискретного сигнала, потребителем которого является так называемый конечный пользователь – неспециалист в области информатики (очевидно, что и любой человек может выступать в роли такого потребителя). Используемые знаки для представления числа – цифры от 0 до 9.

2. Для представления чисел в ЭВМ обычно используют битовые наборы —

последовательности нулей и единиц фиксированной длины. Организовать обработку

наборов фиксированной длины технически легче, чем наборов переменной длины.

Позиция в битовом наборе называется разрядом. В ЭВМ разрядом называют также

часть регистра (или ячейки памяти), хранящую один бит.

Для представления знаковых целых чисел используются три способа:

1) прямой код;

2) обратный код;3) дополнительный код.

3. Информация) — сведения о чем-либо, независимо от формы их представления.

В современной науке рассматриваются два вида информации:

• Объективная (первичная) информация — свойство материальных объектов и явлений (процессов) порождать многообразие состояний, которые посредством взаимодействий (фундаментальные взаимодействия) передаются другим объектам и запечатлеваются в их структуре.^[1]

• Субъективная (семантическая,смысловая, вторичная) информация – смысловое содержание объективной информации об объектах и процессах материального мира, сформированное сознанием человека с помощью смысловых образов (слов, образов и ощущений) и зафиксированное на каком-либо материальном носителе.

Информацию можно разделить на виды по разным критериям:

• по истинности

  • истинная

  • ложная

• по способу восприятия

  • Визуальная — воспринимаемая органами зрения.

  • Аудиальная — воспринимаемая органами слуха.

  • Тактильная — воспринимаемая тактильными рецепторами.

  • Обонятельная — воспринимаемая обонятельными рецепторами.

  • Вкусовая — воспринимаемая вкусовыми рецепторами.

• по форме представления

  • Текстовая — передаваемая в виде символов, предназначенных обозначать лексемы языка.

  • Числовая — в виде цифр и знаков, обозначающих математические действия.

  • Графическая — в виде изображений, предметов, графиков.

  • Звуковая — устная или в виде записи передача лексем языка аудиальным путём.

• по назначению

  • Массовая — содержит тривиальные сведения и оперирует набором понятий, понятным большей части социума.

  • Специальная — содержит специфический набор понятий, при использовании происходит передача сведений, которые могут быть не понятны основной массе социума, но необходимы и понятны в рамках узкой социальной группы, где используется данная информация.

  • Секретная — передаваемая узкому кругу лиц и по закрытым (защищённым) каналам.

  • Личная (приватная) — набор сведений о какой-либо личности, определяющий социальное положение и типы социальных взаимодействий внутри популяции.

4.

5.

6. Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные.

Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами. Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные функции ЭВМ реализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.

Структура компьютера - это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.

7.Основные регистры процессора   Регистры – это ячейки внутренней быстродействующей памяти микропроцессора. Они используются для временного хранения единицы информации (машинного слова) при прохождении данных через блок микропроцессора. В реальных микропроцессорах количество регистров может быть разным. Количество допустимой в системе оперативной памяти определяется регистром адреса. Количество регистров в реальных микропроцессорах может отличаться, но 8 типов регистров присутствуют всегда:   1.      Аккумулятор – является промежуточной памятью при выполнении арифметических и логических операций в АЛУ. Любая из операций  над двумя байтами предполагает размещение одного из них в аккумуляторе. Результат обычно помещается туда же. Может использоваться для изменения (инвертирования, сдвига). Доступен программисту. 2.      Буферные регистры -  используются для накопления исходных данных с шины. Недоступны. 3.      Регистр состояния – каждый разряд этого регистра устанавливается в 0 или 1, если происходит определенное событие. Например, в результате получился 0 или отрицательное число. Доступен для просмотра и из команд. 4.      Счетчик команд – содержит адрес ячейки памяти, в которой содержится следующая команда программы. Недоступен.5.      Регистр команд – содержит команду, которую нужно выполнять на определенном шаге. Недоступен. 6.      Регистр адреса – содержит адрес той команды программы, которая выполняется сейчас. Недоступен. 7.      Указатель стека – содержит адрес вершины стека. 8.      Регистры общего назначения – доступны программисту и предназначены для временного хранения данных.

Система команд - соглашение о предоставляемых архитектурой средствах программирования, а именно: определённых типах данных, инструкций, системы регистров, методов адресации, моделей памяти, способов обработки прерываний и исключений, методов ввода и вывода.

1. Команды пересылки данных

2. Арифметические команды

3. Логические команды

4. Команды переходов

Команды пересылки данных занимают очень важное место в системе команд любого процессора. Они выполняют следующие важнейшие функции:

1. загрузка (запись) содержимого во внутренние регистры процессора;

2. сохранение в памяти содержимого внутренних регистров процессора;

3. копирование содержимого из одной области памяти в другую;

4. запись в устройства ввода/вывода и чтение из устройств ввода/вывода.

Арифметические команды рассматривают коды операндов как числовые двоичные или двоично-десятичные коды. Эти команды могут быть разделены на пять основных групп:

1. команды операций с фиксированной запятой (сложение, вычитание, умножение, деление);

2. команды операций с плавающей запятой (сложение, вычитание, умножение, деление);

3. команды очистки;

4. команды инкремента и декремента;

5. команда сравнения.

Логические команды выполняют следующие основные операции:

1. логическое И, логическое ИЛИ, сложение по модулю 2 (Исключающее ИЛИ);

2. логические, арифметические и циклические сдвиги;

3. проверка битов и операндов;

4. установка и очистка битов (флагов) регистра состояния процессора (PSW).

Команды переходов без возврата делятся на две группы:

1. команды безусловных переходов;

2. команды условных переходов.

Ключевыми компонентами процессора являются арифметико-логическое устройство (АЛУ), регистры и устройство управления.

8 .АЛУ выполнят основные математические и логические операции. Все вычисления производятся в двоичной системе счисления. От устройства управления зависит согласованность работы частей самого процессора и его связь с другими (внешними для него) устройствами. В регистрах временно хранятся текущая команда, исходные, промежуточные и конечные данные (результат вычислений АЛУ). Разрядность всех регистров одинакова.

9. Следует различать классификацию памяти и классификацию запоминающих устройств (ЗУ). Первая классифицирует память по функциональности, вторая же — по технической реализации. Здесь рассматривается первая — таким образом, в неё попадают как аппаратные виды памяти (реализуемые на ЗУ), так и структуры данных, реализуемые в большинстве случаев программно.

10. Оперативная память – это основная память, на работу с которой ориентирован процессор, точнее программа, выполняемая процессором. Это адресная память.

11. DRAM, англ. dynamic random access memory (Динамическое ОЗУ) — тип энергозависимой полупроводниковой памяти с произвольным доступом; также ОЗУ широко используемая в качестве оперативной памяти современных компьютеров.

Физически DRAM состоит из ячеек, созданных в полупроводниковом материале, в каждой из которых можно хранить определённый объём данных, строку от 1 до 4 бит. Совокупность ячеек такой памяти образуют условный «прямоугольник», состоящий из определённого количества строк и столбцов. Один такой «прямоугольник» называется страницей, а совокупность страниц называется банком. Весь набор ячеек условно делится на несколько областей.

Как запоминающее устройство, DRAM представляет собой модуль памяти различных конструктивов, состоящий из электрической платы, на которой расположены микросхемы памяти и разъёма, необходимого для подключения модуля к материнской плате.

12 Сумматор — устройство, преобразующее информационные сигналы (аналоговые или цифровые) в сигнал, эквивалентный сумме этих сигналов.

В зависимости от формы представления информации различают сумматоры аналоговые и цифровые

По способу реализации

• механические

• электромеханические

• электронные

• пневматические

По архитектуре

• четвертьсумматоры — бинарные (двухоперандные) сумматоры по модулю без разряда переноса, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются два одноразрядных числа, и одним выходом, на котором реализуется их арифметическая сумма по модулю;^{[5][неавторитетный источник?][6][неавторитетный источник?]}

• полусумматоры — бинарные (двухоперандные) сумматоры по модулю с разрядом переноса, характеризующиеся наличием двух входов, на которые подаются одноимённые разряды двух чисел, и двух выходов: на одном реализуется арифметическая сумма по модулю в данном разряде, а на другом — перенос в следующий (старший разряд);

• полные сумматоры — тринарные (трёхоперандные) сумматоры по модулю с разрядом переноса, характеризующиеся наличием трёх входов, на которые подаются одноимённые разряды двух складываемых чисел и перенос из предыдущего (более младшего) разряда, и двумя выходами: на одном реализуется арифметическая сумма по модулю в данном разряде, а на другом — перенос в следующий (более старший разряд). Такие сумматоры изначально ориентированы только на показательные позиционные системы счисления

По способу действия

• Последовательные (одноразрядные), в которых обработка разрядов чисел ведётся поочерёдно, разряд за разрядом, на одном и том же одноразрядном оборудовании;

• Параллельные (многоразрядные), в которых слагаемые складываются одновременно по всем разрядам, и для каждого разряда имеется своё оборудование;

По способу организации переноса

• С последовательным переносом

• С параллельным переносом;

• С условным переносом;

• С групповым переносом.

13. Шифратор (кодер) — (англ. encoder) логическое устройство, выполняющее логическую функцию (операцию) - преобразование позиционного n-разрядного кода в m-разрядный двоичный, троичный или k-ичный код

14 Дешифратор (декодер) — комбинационное устройство, преобразующее n-разрядный двоичный, троичный или k-ичный код в -ичный одноединичный код, где - основание системы счисления. Логический сигнал появляется на том выходе, порядковый номер которого соответствует двоичному, троичному или k-ичному коду. Дешифраторы являются устройствами, выполняющими двоичные, троичные или k-ичные логические функции (операции).

Двоичный дешифратор работает по следующему принципу: пусть дешифратор имеет N входов, на них подано двоичное слово x_{N − 1}x_{N − 2}...x₀, тогда на выходе будем иметь такой код, разрядности меньшей или равной 2^N, что разряд, номер которого равен входному слову, принимает значение единицы, все остальные разряды равны нулю. Очевидно, что максимально возможная разрядность выходного слова равна 2^N. Такой дешифратор называется полным. Если часть входных наборов не используется, то число выходов меньше 2^N, и дешифратор является неполным.

Часто дешифраторы дополняются входом разрешения работы. Если на этот вход поступает единица, то дешифратор функционирует, в ином случае на выходе дешифратора вырабатывается логический ноль вне зависимости от входных сигналов.

Существуют дешифраторы с инверсными выходами, у такого дешифратора выбранный разряд показан нулём.

15. Mультиплексор — устройство, имеющее несколько сигнальных входов, один или более управляющих входов и один выход. Мультиплексор позволяет передать сигнал с одного из входов на выход; при этом выбор желаемого входа осуществляется подачей соответствующей комбинации управляющих сигналов.

Аналоговые^] и цифровые мультиплексоры значительно различаются по принципу работы. Первые электрически соединяют выбранный вход с выходом (при этом сопротивление между ними невелико — порядка единиц/десятков ом). Вторые же не образуют прямого электрического соединения между выбранным входом и выходом, а лишь «копируют» на выход логический уровень ('0' или '1') с выбранного входа. Аналоговые мультиплексоры иногда называют ключами или коммутаторами

Устройство, противоположное мультиплексору по своей функции, называется демультиплексором. В случае применения аналоговых мультиплексоров (с применением ключей на полевых транзисторах) не существует различия между мультиплексором и демультиплексором и такие устройства могут называться коммутаторами

16 Демультиплексор — устройство, в котором сигналы с одного информационного входа поступают в желаемой последовательности по нескольким выходам в зависимости от кода на адресных шинах. Таким образом, демультиплексор в функциональном отношении противоположен мультиплексору. Демультиплексоры обозначают через DMX или DMS. Если между числом выходов и числом адресных входов действует соотношение n=2^m для двоичных демультиплексоров или n=3^m для троичных демультиплексоров, то такой демультиплексор называют полным. Если n<2^m для двоичных демультиплексоров или n<3^m для троичных демультиплексоров, то демультиплексор называют неполным. Функции демультиплексоров сходны с функциями дешифраторов. Дешифратор можно рассматривать как демультиплексор, у которого информационный вход поддерживает напряжение выходов в активном состоянии, а адресные входы выполняют роль входов дешифратора. Поэтому в обозначении как дешифраторов, так и демультиплексоров используются одинаковые буквы - ИД.

Демультиплексоры выполняют унарные (одновходовые, однооперандные) логические функции с n-арным выходом.

17. Принципы фон Неймана - общие принципы, положенные в основу современных компьютеров: -1- принцип программного управления, согласно которому программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности; -2- принцип однородности памяти, согласно которому программы и данные хранятся в одной и той же памяти; -3- принцип адресности, согласно которому основная память состоит из перенумерованных ячеек и процессору в любой момент времени доступна любая ячейка. 23. Статическая оперативная память с произвольным доступом (SRAM, static random access memory) — полупроводниковая оперативная память, в которой каждый двоичный или троичный разряд хранится в схеме с положительной обратной связью, позволяющей поддерживать состояние сигнала без постоянной перезаписи, необходимой в динамической памяти (DRAM). Тем не менее, сохранять данные без перезаписи SRAM может только пока есть питание, то есть SRAM остается энергозависимым типом памяти. Произвольный доступ (RAM — random access memory) — возможность выбирать для записи/чтения любой из битов (тритов) (чаще байтов (трайтов), зависит от особенностей конструкции), в отличие от памяти с последовательным доступом (SAM — sequental access memory).

24. Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, память с произвольным доступом; комп. жарг. Память) — энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им операции. Обязательным условием является адресуемость (каждое машинное слово имеет индивидуальный адрес) памяти. Передача данных в оперативную память процессором производится непосредственно, либо через сверхбыструю память. Содержащиеся в оперативной памяти данные доступны только тогда, когда компьютер включен. При выключении компьютера содержимое стирается из оперативной памяти, поэтому перед выключением компьютера все данные нужно сохранить. Так же от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер.

25. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных

В постоянную память часто записывают микропрограмму управления техническим устройством: телевизором, сотовым телефоном, различными контроллерами, или компьютером (BIOS или OpenBoot на машинах SPARC).

BootROM — прошивка, такая, что если её записать в подходящую микросхему ПЗУ, установленную в сетевой карте, то становится возможна загрузка операционной системы на компьютер с удалённого узла локальной сети. Для встроенных в ЭВМ сетевых плат BootROM можно активировать через BIOS.

ПЗУ в IBM PC-совместимых ЭВМ располагается в адресном пространстве с F600:0000 по FD00:0FFF