Раздел 3. Вычислительные машины, системы
Принципы построения вычислител машин
В настоящее время наибольшее распространение в ЭВМ получили 2 типа архитектуры: принстонская (фон Неймана) и гарвардская.
Архитектура фон Неймана
Большинство современных ВМ по своей структуре отвечают принципу программного управления. Типичная фон-неймановская ВМ содержит:
память;
устройство управления;
арифметико-логическое устройство;
устройство ввода/вывода (периферийные устр-ва).
Все устройства объединяются в систему с помощью единого канала, называемого шиной.
Принципы построения фон-неймовской вычислительной машины:
Принцип использования двоичной системы счисления для представления данных и команд.
П ринцип программного управления.
Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности.
Принцип однородности памяти.
Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
Принцип адресуемости памяти.
Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
Принцип последовательного программного управления.
Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой.
Принцип условного перехода.
Гарвардская архитектура
Гарвардская архитектура — архитектура ЭВМ, отличительным признаком которой является раздельное хранение и обработка команд и данных.
Понятие логической функции. Полностью и неполностью определенные логические функции. Способы задания логических функций
Логическая функция – это функция, в которой переменные принимают только два значения: логическая единица или логический ноль.
x є [0;1] истина и ложь
Логические операции:
Логическое сложение (или) ٧ , +
x,y
0
1
0
0
1
1
1
1
Логическое умножение (и) ٨, *
x,y
0
1
0
0
0
1
0
1
Логическое отрицание (не), ٦, ٦x,
Свойства логических операций:
;
Закон инверсии (правило Моргана):
Закон свертки:
Функции n переменных, значения которых заданы во всех точках области определения, считаются полностью определенными. Если какая-либо функция имеет запрещенные наборы переменных и ее значения на указанных наборах не определены, то такая функция называется не полностью определенной.
Логическая функция имеет обозначение: F(x,y,...,z)
F(x,y)=x+(
)
(х+у)
Способы заданий логических функций:
Табличный способ
F(
)
Чтобы охарактеризовать функцию, надо ее записать так, чтобы отражалось, где функция равная 1, номера строк, например, так:
F(1,5,15)
Совершенная нормальная дизъюнктивная форма (СНДФ):
Если есть таблица, надо подчеркнуть строки, в которых функция =1, количество строк определяет количество слагаемых.
Минимизированная функция:
=
С помощью карты Карно
Карта Карно́ — графический способ минимизации переключательных (булевых) функций, обеспечивающий относительную простоту работы с большими выражениями и устранение потенциальных гонок. Представляет собой операции попарного неполного склеивания и элементарного поглощения. Карты Карно рассматриваются как перестроенная соответствующим образом таблица истинности функции. Карты Карно можно рассматривать как определенную плоскую развертку n-мерного булева куба.