Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Шпоры - Аппаратные средства интеллектуальных автоматизированных систем - файл 1.docx


Загрузка...
Шпоры - Аппаратные средства интеллектуальных автоматизированных систем
скачать (99.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx100kb.15.11.2011 20:47скачать

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Вопрос 1. Поколения ЭВМ.

Более трёх веков назад, в 1642 г. французский ученый Б.Паскаль сконструировал первую счетную машину, с помощью которой можно было выполнять действия сложения и вычитания. Дальнейшим шагом в этом направлении было создание в 1673 г., немецким ученым Г.Лейбницем вычислительной машины, выполняющей все четыре арифметических действия.

В 1854 г. английский математик Дж. Буль опубликовал книгу «Законы мышления», в которой была развита алгебра высказываний, получившая название булевой алгебры.

Среди изобретателей наиболее известен математик и механик Чебышев, построивший в ^ 1878 г. оригинальную суммирующую машину, а в 1881 г. – первую в мире вычислительную машину, автоматически выполнявшей умножение.

В 1874 г. русский ученый и механик В.Г. Однер изобрел арифмометр, принцип функционирования которого до сих пор используется в современных механических вычислительных машинах.

В 1911 г. под руководством Крылова была впервые построена машина для решения дифференциальных уравнений.

^ В конце XIX века в счётных механизмах начинает применяться электричество.

В конце XIX – начале XX века создается ряд моделей бухгалтерских машин.

^ В 1937 году в Гарвардском университете США Г. Айкен начал разработку первой универсальной цифровой машины “Марк-1”. Она была построена на реле и содержала 72 сумматора и 60 регистров для набора констант, управлялась программой, набираемой вручную на коммутационных досках и переключателях. Машина «Марк-1» была построена фирмой IBM в 1944 году.

В 1945 году под руководством Дж. Маучли и Дж. Эккерта в ^ Пенсильванском университете США была создана первая ЭВМ на электронных лампах «ENIAK».

Принцип хранимой в памяти программы впервые был реализован в ЭВМ «EDVAС», которая была создана в Манчестерском университете в Великобритании.

Эти машины (с автоматической программой вычисления, и использованием двоичной арифметики) положили начало первому поколению ЭВМ.

^ Первая отечественная ЭВМ с запоминаемой программой МЭСМ была создана в АН УССР в г. Киеве под руководством академика С.А. Лебедева в 1950 году, а в 1951 г. она была принята в регулярную эксплуатацию.




В развитии ЭВМ можно выделить 5 поколений (этапов).

Таблица 1. Поколения ЭВМ

Период

Эл. база

Быстродей-ствие

Объём ОЗУ

Внешние устройства

Архитектура

Программное обеспечение

1946-60

вакуумные лампы

0,1 mips

100 Кб

магн. барабан, магн. лента, перфокарта, перфолента, цифровая печать, телетайп

фон Неймана

Библиотеки стандартных программ и ассемблеры

1955-70

полупровод-ники

1 mips

1Мб

графопостроитель, магнитный диск

мультипрограммный режим

Операционные системы, языки программирования высокого уровня и трансляторы, СУБД

1965-80

БИС

10 mips

10Мб

Дисплеи, гибкие диски, матричные принтеры

Мини-ЭВМ,

сети ЭВМ,

системы коллективного пользования

Диалоговые системы, машинная графика, системы обработки текстов, промышленное производство программного обеспечения

1975-90

СБИС

100 mips

100Мб

Лазерный принтер, винчестер, оптический диск

ПЭВМ, многопроцессорные системы, локальные сети

Базы знаний, экспертные системы, сборочное программирование, пакеты прикладных программ общего назначения.


ЭВМ первого поколения были выполнены на электронных лампах. Первой ламповой ЭВМ, которая выпускалась серийно, была машина «UNIAC» (США), введённая в эксплуатацию в 1951 году. В СССР примерно аналогичная машина - МЭСМ (малая электронная счетная машина) была создана в начале 50-х, после чего усовершенствована и выпущена в 1963 году под названием БЭСМ (10 тыс. оп/сек).



В ЭВМ 2го поколения были применены транзисторы, изобретённые в 1948 г., они были более надёжны, долговечны, обладали большой оперативной памятью. 1 транзистор способен заменить ~40 эл. ламп и работает с большей скоростью. В качестве носителей информации использовались магнитные ленты. (“Минск-2”,”Урал-14).

ЭВМ 3го поколения строились поколения на интегральных микросхемах. С применением интегральных схем значительно повысилась надежность и быстродействие, уменьшились размеры, вес и потребляемая мощность ЭВМ. Существенно изменился подход к проектированию, были созданы ЭВМ единой архитектуры программно-совместимые, отличающиеся вычислительной мощностью. Такие отечественные ЭВМ образовали Единую систему ЭВМ (ЕС ЭВМ).

ЭВМ 4го поколения созданы на базе СБИС в виде многопроцессорных вычислительных комплексов, связанных в единую вычислительную сеть, обеспечивающую работу в режиме разделения времени.

^ Впервые персональная ЭВМ MICRAL появилась в 1973 г. во Франции. Лидером в производстве персональных ЭВМ является фирма IBM. Её компьютеры IBM PC, являются наиболее популярными моделями. В Советском Союзе класс микроЭВМ представляли различные модели семейства “Электроника”, например, “Электроника-60м”, “Электроника МС-1213”. К персональным ЭВМ относятся: “Электроника МС 0501.2 ДВК-2м”, “Электроника МС 0502 ДВК-3”, “Электроника-85”, “Искра-226”, “Искра-1030”, ЕС-1840, “Нейрон” и др.

^ Пятое поколение ЭВМ, - перспективное, находится в стадии разработки. При этом особое внимание уделяется следующему:

- созданию новой элементной базы неэлектрического происхождения - оптические элементы, где электрические токи заменены световыми лучами, возможно и применение биологических элементов – биочипов, несомненно одно – это повлечёт за собой существенное изменение структуры компьютера по сравнению с существующей;

- усовершенствованию технологии изготовления интегральных схем, созданию сверхбольших интегральных схем, содержащих до 10 млн. элементов в одном кристалле;

- взаимодействию человека и компьютера посредством обычного разговорного языка;

- оснащению компьютеров специализированными знаниями, т.е. базами знаний в тех областях, где они используются; это означает, что ЭВМ будут наделены некоторыми возможностями, свойственными человеку.

Вопрос 2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭВМ.

По своему назначению ЭВМ делятся на два типа:

• универсальные

• специализированные ЭВМ.

Универсальные ЭВМ предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются наиболее сложными и дорогими машинами.



Специализированные ЭВМ служат для решения узкого класса задач или даже одной задачи, требующей многократного решения. Узкая ориентация специализированных ЭВМ позволяет решать задачи заданного класса наиболее эффективно.

Информация, с которой оперируют вычислительные машины, может быть представлена в непрерывном, дискретном или комбинированном виде. В соответствии с этим, все ЭВМ по принципу действия подразделяются на три класса:

  • аналоговые;

  • цифровые;

  • гибридные.



Аналоговые вычислительные машины (АВМ) оперируют с информацией, представленной в непрерывной форме.

В АВМ каждому мгновенному значению математической величины соответствует мгновенное значение физической величины (например, значение электрического тока, напряжения постоянного тока, амплитуда, фаза или частота напряжения переменного тока). В основу АВМ положен принцип моделирования, при котором исследуемый физический процесс или объект заменяется моделью, имеющей аналогичные свойства. Решение задачи на АВМ производится практически мгновенно в соответствии со скоростью протекания физических процессов в элементах и узлах машины, соединение которых отражает структурную схему решаемой задачи. Результаты решения отображаются, как правило, на экране электронно-лучевой трубки в виде графиков следуемых величин, что определяет наглядность решения. Достоинством аналоговых вычислений, помимо высокого быстродействия, является относительная простота самих машин и их эксплуатации, что определяет низкую стоимость АВМ. К недостаткам аналоговых вычислений, прежде всего, следует отнести невысокую точность выполнения операций, которая определяется точностью исполнения элементов АВМ. Практическая точность серийных АВМ не превышает 3%. Другим недостатком аналоговых машин является малая универсальность, сложность перестройки АВМ на новый класс задач. Это обусловливает основное применение АВМ как специализированных вычислительных машин.


^ Цифровые вычислительные машины (ЦВМ).

Данные машины обрабатывают информацию, представленную в цифровой форме в виде ряда дискретных числовых значений. В настоящее время на ЦВМ решают практически весь потребный диапазон задач, они находят самое широкое применение в качестве и универсальных и специализированных вычислительных машин. В силу этого под термином ЭВМ, кроме особо оговариваемых случаев, понимается электронная цифровая вычислительная машина.

В ЦВМ в принципе может быть обеспечена любая точность вычислений. Другим важным достоинством цифровых машин является их универсальность, т. е. возможность решать широкий класс задач, которая обеспечивается основными принципами работы ЦВМ. Цифровые вычислительные машины обладают более низким быстродействием и более высокой стоимостью, чем АВМ. Однако прогресс в области технологии ЦВМ позволил практически устранить эти недостатки. Быстродействие современных ЦВМ изменяется в широких пределах и может достигать сотен тысяч и миллионов операций в секунду. Стоимость современных ЦВМ и АВМ, предназначенных для решения одного класса задач, становится сравнимой.



Гибридные вычислительные машины (ГВМ).

Эти машины обрабатывают информацию, представленную как в непрерывной, так и в дискретной форме, и позволяют при решении ряда конкретных задач наиболее эффективно использовать положительные качества аналоговых и цифровых машин.

Гибридные ВМ находят применение в качестве специализированных машин, когда необходимо одновременно обрабатывать информацию, представленную различными формами и физическими носителями.

Вопрос 3. Типовая структура ЭВМ.

Архитектура ЭВМ – это способ обработки данных (способ организации вычислительного процесса), который реализуется аппаратурой ЭВМ.

Простейшая архитектура была определена Дж. фон Нейманом в середине 40-х годов. В качестве основных устройств универсальной ЭВМ были выделены: центральный процессор (ЦПУ) [processor (CPU)] (арифметико-логическое устройство + устройство управления), память для хранения данных и команд и устройства ввода-вывода.

При ближайшем рассмотрении процесса обработки информации в ЭВМ оказалось, что он во многом подобен тому, как это делает человек “вручную”.Для примера рассмотрим процесс решения простейшей задачи с помощью микрокалькулятора или любой другой счётной клавишной машинки (СКМ).

Предположим, что требуется определить значение двучлена ab + c² при заданных значениях a, b и c.

На листе бумаги записываются исходные данные и программа решения. Далее человек действует в соответствии с намеченной программой, машинально выполняя её пункт за пунктом. Каждый пункт программы (строка) является командой, т.е. точной инструкцией того, что необходимо сделать, какую операцию выполнить, над какими числами, куда записывать результат.

При “ручном” решении задач человек управляет процессом их решения: он занимается чтением чисел и команд, передает их в СКМ, запускает её на выполнение требуемой операции и записывает результаты операций на бумагу. СКМ требуется для непосредственного выполнения арифметических операций над числами. Лист бумаги требуется для хранения всей информации.

Иными словами, с точки зрения кибернетики любую вычислительную систему можно представить в виде трех взаимосвязанных подсистем:

  • подсистемы ввода-вывода информации;

  • подсистемы хранения информации;

  • подсистемы обработки информации.





Согласно классической фон-неймановской схеме, преобладавшей в 1-2 поколениях, центром архитектуры ЭВМ являлся процессор.

Из приведенной схемы отчетливо видно, что центром такой конструкции является процессор. Во-первых, он управляет всеми устройствами, а во-вторых, через него проходят все информационные потоки. Описанной системе по определению присущ принципиальный недостаток – процессор оказывается чрезмерно перегруженным. Полностью регулируя обмен между всеми устройствами, он часто вынужден пассивно ожидать окончания ввода с медленных (как правило, содержащихмеханические части) устройств, что существенно снижает эффективность работы всей системы в целом.

^ ВОПРОС 4. СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ.

Система счисления – это правила, используемые для именования и записи чисел. Различают позиционные и непозиционные системы счисления. Набор символов, используемых в системе счисления, называется базисом. В непозиционной системе счисления вес базисного элемента не изменяется в зависимости от его позиции в числе.

Римская система счисления – непозиционная система счисления. ^ Правила записи чисел в римской системе счисления:

результат равняется сумме элементов числа, за исключением случая, когда левостоящий символ меньше текущего. LIX=59.

В позиционных системах счисления вес базисного элемента зависит от его позиции. Количеством символов позиционной системы счисления принято называть основанием системы счисления.

Система счисления может иметь любое основание, но в цифровой технике высокое применение нашли двоичная, десятеричная, восьмеричная и шестнадцатеричная системы счисления.

^ ВОПРОС 5, 6. МЕТОДЫ ПЕРЕВОДА ИЗ ОДНОЙ СС В ДРУГУЮ. МЕТОД ПЕРЕВОДА ЦЕЛЫХ ЧИСЕЛ.

Общий принцип 1: чтобы перевести число в некоторую систему счисления с основанием M ( цифрами 0, ..., M-1 ), иначе говоря, в M-ичную СС, нужно представить его в виде:

C = an * Mn + an-1 * Mn-1 + ... + a1 * M + a0.

a1..n - цифры числа, из соответствующего диапазона. an - первая цифра, a0 - последняя.
Сравните эту запись с представлением числа, например, в десятичной системе.

Из системы с большим основанием - в систему с меньшим



Очевидно, чтобы найти такое представление, можно
      1. разделить число нацело на M, остаток - a0.
      2. взять частное и проделать с ним шаг 1, остаток будет a1...
И так, пока частное не равно 0.
     Искомое число будет записано в новой системе счисления полученными цифрами.

Общий принцип 2: Если основание одной системы - степень другого, например, 2 и 16, то перевод можно делать на основании таблицы:
2 -> 16 : собираем с конца числа четверки ( 16 = 2 4 ) чисел, каждая четверка - одна из цифр в 16-ричной с-ме. Пример ниже.
16 -> 2 - наоборот. Создаем четверки по таблице.

Из меньшего основания - к большему:

Просто вычисляем C = an * Mn + an-1 * Mn-1 + ... + a1 * M + a0, где М - старое основание. Вычисления, естественно, идут по в новой системе счисления.

Например: из 2 - в 10: 100101 = 1*25 + 0*24 + 0*23 + 1*22 + 0*21+1=32+4+1=37.

^ ВОПРОС 7. МЕТОД ПЕРЕВОДА ПРАВИЛЬНЫХ ДРОБЕЙ.

Пусть X - правильная дробь, заданная в 10-чной системе счисления и требуется перевести ее в систему счисления с основанием Q, т.е. найти цифры bi для записи X=b-1*Q-1+b-2*Q-2+ ... +b-m*Q-m.

Для определения bi умножим левую и правую части равенства на Q, причем в левой части умножение выполняется по правилам 10-чной арифметики. Имеем: X*Q=b-1+b-2Q-1+...+b-mQ-m+1. Представим левую часть равенства  как сумму целой и дробной частей X*Q=[X*Q]+{X*Q}и приравняем их с целой и дробной частями правой части равенства: [X*Q]=b-1 и {X*Q}=b-2Q-1+...+b-mQ-m+1. Таким образом, цифра b-1 является целой частью от умножения X на Q (умножение выполняется в 10-чной системе счисления). Далее положим X1=X*Q и повторим аналогичные действия для определения цифры b-2.

Таким образом, перевод правильной дроби X осуществляется по следующим рекуррентным формулам:

b-i-1=[Xi*Q].

Xi+1={Xi*Q}, i=0, 1, 2, …; процесс продолжается до тех пор, пока не будет получено Xi+1=0 или не будет получена требуемая точность изображения числа (требуемое количество цифр после запятой).

Словесная формулировка: Для перевода правильной десятичной дроби ^ X  в систему счисления с основанием Q необходимо X умножить на Q, записанное в 10-чной системе счисления. Затем дробную часть полученного произведения снова умножить на Q. Процесс продолжать до тех пор, пока последнее полученное произведение не станет равным нулю, либо не будет достигнута требуемая точность изображения числа X. Представлением числа X будет последовательность целых частей полученных произведений, изображенных одной Q-чной цифрой и записанных в порядке их получения.

Примеры:

Перевести число 0,3610 в 2-чную систему счисления c 5 знаками после запятой. 0,36*2=0+0,72; 0,72*2=1+0,44; 0,44*2=0+0,88; 0,88*2=1+0,76; 0,76*2=1+0,52.  Таким образом, 0,3610=0,010112.

^ ВОПРОС 8. ФОРМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЧИСЕЛ В ЭВМ.



При проектировании ЭВМ, создании инструментального и прикладного программного обеспечения разработчикам приходится решать вопрос о представлении в ЭВМ числовых данных. Для решения большинства прикладных задач обычно достаточно использовать целые и вещественные числа. Запись целочисленных данных в запоминающем устройстве ЭВМ не представляет затруднений: число переводится в двоичную систему и записывается в прямом коде. Диапазон представляемых чисел в этом случае ограничивается количеством выделенных для записи разрядов. Для вещественных данных обычно используются две формы записи: число с фиксированной точкой (ЧФТ) и число с плавающей точкой (ЧПТ).

3.1. Числа с фиксированной точкой.

Форма записи числа с фиксированной точкой использовалась в основном на ранних этапах развития вычислительной техники. Запись числа с фиксированной точкой обычно имеет знаковый и цифровой разряды. Фиксированная точка означает, что на этапе конструирования ЭВМ было определено, сколько и какие разряды машинного слова отведены под изображение целой и дробной частей числа. Запятая в разрядной сетке может быть зафиксирована, в принципе, после любого разряда.

Пример.
Ячейка с целой и дробной частью.


Как частный случай числа с фиксированной точкой может быть рассмотрена запись целого числа (в этом случае все разряды, кроме знакового, используются для записи целой части).

Пример.
Ячейка с записью целого числа.


К достоинствам использования чисел с фиксированной точкой относятся простота выполнения арифметических операций и высокая точность изображения чисел. К недостаткам - небольшой диапазон представления чисел.

3.2 Числа с плавающей точкой.

Для представления чисел с плавающей точкой (ЧПТ) используется полулогарифмическая форма записи числа:

     N = ± mq ± p



где q- основание системы счисления,  p - порядок числа, m - мантисса числа N.

Положение точки определяется значением порядка  p. С изменением порядка точка перемещается (плавает) влево или вправо.
Пример.

     12510=12.5*101=1.25*102=0.125*103=0.0125*104=...

Для установления однозначности при записи чисел принята нормализованная форма записи числа. Мантисса нормализованного числа может изменяться в диапазоне:  1/q ≤ | m | < 1. Таким образом в нормализованных числах цифра после точки должна быть значащей.


Для представления чисел в машинном слове выделяют группы разрядов для изображения мантиссы, порядка, знака числа и знака порядка:
а) представление чисел в формате полуслова


б) представление чисел в формате слова


Наиболее типично представление ЧПТ в формате слова (32 разряда).
Пример.
Число А=-3.510=-11.12=-0.111·1010




Максимальным числом представимым в формате слова будет A=(0.1111...1·101111111)2(1·2127)10.


Таким образом числа с плавающей точкой позволяют увеличить диапазон обрабатываемых чисел, но при этом точность изображения чисел определяется только разрядами мантиссы и уменьшается по сравнению с числами с фиксированной точкой. При записи числа в формате слова диапазон представимых чисел будет от -1·2127 до 1·2127 (21271038), а точность определяться мантиссой, состоящей из 23 разрядов. Точность может быть повышена путем увеличения количества разрядов мантиссы. Это реализуется путем представления чисел с так называемой двойной точностью (используется формат двойного слова):


^ 9. НОРМАЛИЗОВАННЫЕ ЧИСЛА С ПЗ.


10. СПОСОБЫ АДРЕСАЦИИ.

Адресный код - это информация об адресе операнда, содержащаяся в команде.

^ Исполнительный адрес - это номер ячейки памяти, к которой производится фактическое обращение.  

В современных ЭВМ адресный код, как правило, не совпадает с исполнительным адресом.

Выбор способов адресации, формирования исполнительного адреса и преобразования адресов является одним из важнейших вопросов разработки ЭВМ. Рассмотрим способы адресации, используемые в современных ЭВМ :



1) Подразумеваемый операнд.

В команде может не содержаться явных указаний об операнде; в этом случае операнд подразумевается и фактически задается кодом операции команды.

^ 2) Подразумеваемый адрес.

В команде может не содержаться явных указаний об адресе участвующего в операции операнда или адресе, по которому должен быть размещен результат операции, но этот адрес подразумевается.

^ 3) Непосредственная адресация.

В команде содержится не адрес операнда, а непосредственно сам операнд. При непосредственной адресации не требуется обращения к памяти для выборки операнда и ячейки памяти для его хранения. Это способствует уменьшению времени выполнения программы и занимаемо

го ею объема памяти. Непосредственная адресация удобна для хранения различного рода констант.

^ 4) Прямая адресация.

В адресной части команды может быть непосредственно указан испол

нительный адрес.

5) Относительная (базовая) адресация.

При этом способе адресации исполнительный адрес определяется как сумма адресного кода команды и базового адреса, как правило хранящегося в специальном регистре - регистре базы .

Относительная адресация позволяет при меньшей длине адресно

го кода команды обеспечить доступ к любой ячейке памяти. Для этого число разрядов в базовом регистре выбирают таким, чтобы можно было адресовать любую ячейку оперативной памяти, а адресный код команды используют для представления лишь сравнительно корот

кого "смещения". Смещение определяет положение операнда относи

тельно начала массива, задаваемого базовым адресом.  

^ 6) Укороченная адресация.

Для уменьшения длины кода команды часто применяется так называемая укороченная адресация. Суть ее сводится к тому, что в команде задаются только младшие разряды адресов, а старшие разря

ды при этом подразумеваются нулевыми. Такая адресация позволяет использовать только небольшую часть фиксированных ячеек в начале всей адресуемой области памяти, и поэтому применяется лишь сов

местно с другими способами адресации.

Регистровая адресация является частным случаем укороченной, когда в качестве фиксированных ячеек с короткими адресами исполь

зуются регистры (ячейки сверхоперативной или местной памяти) про

цессора. Например, если таких регистров 16, то для адреса доста

точно четырех двоичных разрядов. Регистровая адресация наряду с сокращением длины адресов операндов позволяет увеличить скорость выполнения операций, так как уменьшается число обрашений к оперативной   памяти.

^ 7) Косвенная адресация.

Адресный код команды в этом случае указывает адрес ячейки памяти, в которой находится адрес операнда или команды. Косвенная адресация широко используется в малых и микроЭВМ, имеющих короткое ма

шинное слово, для преодоления ограничений короткого формата команды (совместно используются регистровая и косвенная адресация).



8) Адресация слов переменной длины.

Эффективность вычислительных систем, предназначенных для обработки данных, повышается, если имеется возможность выполнять операции со словами переменной длины. В этом случае в машине может быть предусмотрена адресация слов переменной длины, которая обычно реализуется путем указания в команде местоположения в памяти начала слова и его длины.

^ 9) Стековая адресация.

Стековая память, реализующая безадресное задание операндов, особенно широко используется в микропроцессорах и миниЭВМ.

Стек представляет собой группу последовательно пронумерован

ных регистров или ячеек памяти, снабженных указателем стека, в котором автоматически при записи и считывании устанавливается номер (адрес) последней занятой ячейки стека (вершины стека). При операции записи заносимое в стек слово помещается в следующую по порядку свободную ячейку стека, а при считывании из стека извле

кается последнее поступившее в него слово.

^ 10) Автоинкрементная и автодекрементная адресации.

Поскольку регистровая косвенная адресация требует предвари

тельной загрузки регистра косвенным адресом из оперативной памяти, что связано с потерей времени, такой тип адресации особенно эффективен при обработке массива данных, если имеется механизм автоматического приращения или уменьшения содержимого регистра при каждом обращении к нему. Такой механизм называется соответственно автоинкрементной и автодекрементной адресацией. В этом случае достаточно один раз загрузить в регистр адрес первого об

рабатываемого элемента массива, а затем при каждом обращении к регистру в нем будет формироваться адрес следующего элемента массива.

При автоинкрементной адресации сначала содержимое регистра используется как адрес операнда, а затем получает приращение, равное числу байт в элементе массива. При автодекрементной адресации сначала содержимое указанного в команде регистра уменьшает

ся на число байт в элементе массива, а затем используется как адрес операнда.

^ 11) Индексация.  

Для реализуемых на ЭВМ методов решения математических задач и обработки данных характерна цикличность вычислительных про

цессов, когда одни и те же процедуры выполняются над различными операндами, упорядоченно расположенными в памяти. Поскольку операнды, обрабатываемые при повторениях цикла, имеют разные адреса, без использования индексации требовалось бы для каждого повторе

ния составлять свою последовательность команд, отличающихся адресными частями.

Программирование циклов существенно упрощается, если после каждого выполнения цикла обеспечено автоматическое изменение в соответствующих командах их адресных частей согласно расположению в памяти обрабатываемых операндов. Такой процесс называется моди

фикацией команд, и основан на возможности выполнения над кодами команд арифметических и логических операций.

                                        Управление вычислительным циклом должно обеспечивать повто

рение цикла нужное число раз, а затем выход из него.

^ Автоматическая модификация команд и управление вычислитель

ными циклами в современных ЭВМ обеспечиваются механизмом индексации. Это понятие включает в себя специальный способ 

кодирования команд, командные и аппаратурные средства задания и выполнения модификации команд и управления вычислительными циклами. Упомяну

тые средства часто называют индексной арифметикой.

Для выполнения индексации в машину вводятся так называемые индексные регистры. Исполнительный адрес при индексации формиру

ется путем сложения адресного кода команды (смещения) с содержи

мым индексного регистра (индексом), а при наличии базирования - и с базовым адресом.

Для управления индексацией используются команды, задающие операции над содержимым индексных регистров - команды индексной арифметики. Можно отметить основные виды индексных операций:

- засылка в соответствующий индексный регистр начального значения индекса;

- изменение индекса;

- проверка окончания циклических вычислений.  

^ ВОПРОС 11. ФОРМАТЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ДАННЫХ.

Состояние двоичного разряда в ЭВМ характеризуют битом, который принимает значения 1 или 0. Бит это минимальное значение информации.

Восемь двоичных разрядов образуют байт – более крупную меру представления информации.

^ В современных ЭВМ минимальной адресуемой единицей информации является байт, который всегда сопровождается контрольным разрядом. Контрольный разряд используется для контроля правильности передачи информации. Например, ведется контроль по четности. Значение контрольного разряда будет равно 1, если количество единиц в байте – нечетное число, и равно 0, если количество единиц в байте – четное число.

В контрольный разряд запись 0 или 1 осуществляется при кодировании и в дальнейшем при передачи байта идет постоянный контроль на четность единиц в байте с учетом значения контрольного разряда.

^ Минимальная длина разрядной сетки ячейки памяти равна восьми разрядам. Нельзя обратиться к памяти для чтения и записи одного или нескольких битов информации. В большинстве случаев с помощью байта представляют две цифры. При записи числа с помощью машинного слова, например, длиной 4 байта, в первый байт записывается знак и цифра, а в остальные по две цифры. Возможно и другое представление чисел в байтах, например, когда для каждой буквы, числа, символа отводится один байт.

Для каждого типа ЭВМ основой адресуемой единицей информации, которой оперирует ЭВМ, является машинное слово.

В малых ЭВМ машинное слово имеет длину в 2 байта (16 разрядов).

В ПЭВМ машинное слово равняется 4 байтам, что соответствует длине сетки, равной 32 разрядам.

В порядке увеличения количества разрядов структура форматов данных ЭВМ содержит фиксированные составные единицы: полуслово, слово, двойное слово, поле.

Полуслово состоит из двух байтов, слово – из четырех, двойное слово – из восьми (соответственно из – 16, 32 и 64 двоичных разрядов).



Поле может быть любой длины, в пределах от одного до 256 байт.

Информация, помещенная в одном из форматов, называется операндом.

Для выполнения операций над операндами предусматриваются специальные команды.

Разрядные команды в форматах нумеруются слева направо, начиная с нуля.

В байте разряды нумеруются от 0 до 7, в полуслове от 0 до 15, в слове от 0 до 31, в двойном слове – 0 до 63 и в поле, например, максимальной длины ( 8 x 256 ) – от 0 до 2047.

Рассмотренная структура данных позволяет более плотно размещать информацию в оперативной памяти ЭВМ.

При задании адреса операнда фиксированной длинны (полуслово, слово, двойное слово) указывается адрес старшего (левого ) байта.

Для поля еще необходимо в команде указать количество составляющих его байт (длину).

^ 12. ПРИНЦИП ПРОГРАМНОГО УПРАВЛЕНИЯ.

Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются друг за другом в определённой последовательности.

Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счётчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нём адрес длины команды на длину команды.

А так как команды расположены друг за другом, то тем самым организуется 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, которые заносят в счётчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти осуществляется после достижения и выполнения команды «стоп».

Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.




^ ВОПРОС 13. СОСТАВ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.

Классификация ПО:


Системное ПО – совокупность программ для обеспечения работы компьютера и сетей.

Прикладное ПО – комплекс программ для решения задач конкретной предметной области.

Прикладное ПО базируется на системном ПО. С помощью прикладного ПО решаются любые прикладные задачи.

Инструментальное ПО – комплекс программ, обеспечивающих разработку любого типа ПО.

Прикладное ПО может быть представлено пакетами прикладных программ.

^ Системное ПО.

Базовое ПО предназначено для обеспечения работоспособности компьютера.

Сервисное ПО используется для обслуживания аппаратных потребностей ПК, обслуживание ОС.




Базовое ПО:

  • BIOS

  • ОС (OS)

  • системные оболочки

BIOS – программа, размещённая в памяти материнской платы и реализующая следующие функции:

  • POST (аппаратное тестирование при включении питания).

  • Исходная и текущая конфигурация ПК

  • Адреса всех элементов ПК.

ОС обеспечивает работоспособность ПК, расширение функций ввода-вывода BIOS и представляет пользователю заданный интерфейс(среда взаимодействия) работы с ПК.

MS-DOS – простейшая ОС.

^ ВОПРОС 14. АРХИТЕКТУРА ПЭВМ.


Скачать файл (99.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru