Системы счисления. Их виды. Способы записи чисел.

Системы счисления. Их виды. Способы записи чисел.

Система счисления - это совокупность правил и приемов записи чисел с помощью набора цифровых знаков. Количество цифр, необходимых для записи числа в системе, называют основанием системы счисления. Основание системы записывается в справа числа в нижнем индексе: ; ; и т. д.

Различают два типа систем счисления:

позиционные, когда значение каждой цифры числа определяется ее позицией в записи числа;

непозиционные, когда значение цифры в числе не зависит от ее места в записи числа.

Десятичная система использует десять цифр – 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9, а также символы “+” и “–” для обозначения знака числа и запятую или точку для разделения целой и дробной частей числа.

В вычислительных машинах используется двоичная система счисления, её основание - число 2. Для записи чисел в этой системе используют только две цифры - 0 и 1

Выбор двоичной системы для применения в вычислительной технике объясняется тем, что электронные элементы - триггеры, из которых состоят микросхемы ЭВМ, могут находиться только в двух рабочих состояниях.

применяются системы счисления, родственные двоичной - восьмеричная и шестнадцатеричная. Для записи чисел в этих системах требуется соответственно 8 и 16 цифр. В 16-теричной первые 10 цифр общие, а дальше используют заглавные латинские буквы. Шестнадцатеричная цифра A соответствует десятеричному числу 10, шестнадцатеричная B – десятичному числу 11 и т. д.

 

Принципы фон Неймана. Представление информации в ЭВМ.

Принципы фон Неймана

Использование двоичной системы счисления в вычислительных машинах. Преимущество перед десятичной системой счисления заключается в том, что устройства можно делать достаточно простыми, арифметические и логические операции в двоичной системе счисления также выполняются достаточно просто.

Программное управление ЭВМ. Работа ЭВМ контролируется программой, состоящей из набора команд. Команды выполняются последовательно друг за другом. Созданием машины с хранимой в памяти программой было положено начало тому, что мы сегодня называем программированием.

Память компьютера используется не только для хранения данных, но и программ. При этом и команды программы и данные кодируются в двоичной системе счисления, т.е. их способ записи одинаков. Поэтому в определенных ситуациях над командами можно выполнять те же действия, что и над данными.

Ячейки памяти ЭВМ имеют адреса, которые последовательно пронумерованы. В любой момент можно обратиться к любой ячейке памяти по ее адресу. Этот принцип открыл возможность использовать переменные в программировании.

Возможность условного перехода в процессе выполнения программы. Не смотря на то, что команды выполняются последовательно, в программах можно реализовать возможность перехода к любому участку кода.

Самым главным следствием этих принципов можно назвать то, что теперь программа уже не была постоянной частью машины (как например, у калькулятора). Программу стало возможно легко изменить. А вот аппаратура, конечно же, остается неизменной, и очень простой.

Для сравнения, программа компьютера ENIAC (где не было хранимой в памяти программы) определялась специальными перемычками на панели. Чтобы перепрограммировать машину (установить перемычки по-другому) мог потребоваться далеко не один день. И хотя программы для современных компьютеров могут писаться годы, однако они работают на миллионах компьютеров после несколько минутной установки на жесткий диск.

Представление команд в ЭВМ.

Программа работы ЭВМ состоит из последовательности команд.Под командой понимается информация, обеспечивающая выработку управляющих сигналов, формируемых в устройстве управления процессора, для выполнения машиной определенного действия.

Поле команды состоит из двух частей: операционной и адресной. В операционной части указывается код операции (КОП). Код определяет действие, которое должна выполнить ЭВМ (арифметическое — сложение, вычитание, логическое — инверсия и т. д.).Команда сложения переменных а и b в машинных кодах имеет вид 00 0010 0100, где 00 – код сложения, а=0010, b=0100, на языке Ассемблер: suma,b, а на Алголе: с = а + b.

Адресная часть команды содержит адреса операндов (чисел или символов), участвующих в операции. Под адресом понимается номер ячейки ОЗУ или ПЗУ, где записана необходимая для выполнения команды информация.

Таким образом, ЭВМ (точнее, процессор) выполняет действие, которое определяется кодом операции, над данными, местоположение которых указано в адресной части команды.

Количество указываемых в команде адресов может быть различным. В зависимости от числа адресов различают следующие форматы команд: одно-, двух- и трехадресные. Бывают и безадресные команды.

КОП	А1
КОП	А1	А2
КОП	А1	А2	А3

Трехадресная команда, выполняющая, например, операцию сложения, должна содержать код операции сложения и три адреса.

Действия, выполняемые этой командой, описываются следующей последовательностью операций.

1. Взять число, хранящееся по первому адресу А1.

2. Взять число, хранящееся по второму адресу А2, и сложить с первым числом.

3. Результат сложения записать по третьему адресу А3.

В случае двухадресной команды третий адрес отсутствует, и результат можно записать либо по второму адресу (с потерей информации, которая была там записана), либо оставить в регистре сумматора, где производилась операция сложения. Тогда для освобождения регистра сумматора требуется дополнительная команда перезаписи числа по требуемому адресу. При организации сложения двух чисел, хранящихся по адресам А1 и А2 с записью результата в А3 с использованием одноадресных команд, требуется уже три команды.

1. Вызов в сумматор (АЛУ) числа, хранящегося по адресу А1.

2. Вызов числа, хранящегося по адресу А2 и сложение его с первым числом.

3. Запись результата по адресу А3.

Таким образом, чем меньше адресов содержит команда, тем большее число команд требуется для составления одной и той же программы работы машины.

Увеличивая число адресов в команде, приходится увеличивать длину машинного слова, чтобы отвести в нем необходимые поля для адресной части команд. С увеличением объема памяти ЭВМ увеличивается длина поля, необходимого для указания одного адреса. В то же время не все команды полностью используют адресные поля. Например, для команды записи числа по заданному адресу требуется только одно адресное поле. Неоправданное увеличение длины машинного слова для использования многоадресных команд приводит к уменьшению быстродействия ЭВМ, т.к. необходимо обрабатывать поля большей длины.

Существуют безадресные команды, которые содержат только код операции, а необходимые данные заранее помещаются в определенные регистры процессора.

Современные ЭВМ автоматически выполняют несколько сотен различных команд. Все машинные команды можно разделить на группы по видам выполняемых операций:

· операции пересылки данных;

· арифметические операции;

· логические операции;

· операции обращения к внешним устройствам ЭВМ;

· операции передачи управления;

· обслуживающие и вспомогательные операции.

При проектировании новых процессоров разработчикам приходится решать сложную задачу выбора длины команды и определения списка необходимых команд (системы команд). Противоречивые требования к конфигурации команд привели к созданию процессоров с различными форматами команд (архитектуры CISC и RISC).

 

 

7. История ВТ. Поколения ЭВМ.

Докомпьютерная эра

Первые ИТ – это первая наскальная пещерная живопись, сказания, предания. Затем появился счёт (на пальцах, камушках, косточках, палочках), искусство – художественная живопись и скульптура, музыка, письменность. Носители информации – материальные – камни, кость, дерево, глина, папирус, шёлк, бумага.

Передача знаний производилась устно, по наследству

Первая информационная революция вызвана появлением печатного станка и книгопечатания (1445 г., Иван Федоров) во времена правления Ивана IV – Грозного, она длилась примерно 500 лет, до 1947г. – изобретения транзистора.

в 1947г изобретён биполярный транзистор и в 1956г. – цифровая ЭВМ на транзисторах, в 1978г. – первый персональный компьютер на СБИС – сверхбольших интегральных схемах.

Этапы развития ЭВМ

Идея использования программного управления для по­строения устройств, автоматически выполняющих арифмети­ческие вычисления, была впервые высказана английским мате­матиком Ч. Бэббиджем в 1833 г. Однако его попытки построить механическое вычислительное устройство с про­граммным управлением не увенчались успехом.

Фактически эта идея была реализована спустя более чем 100 лет, когда в 1942 г. К. Цюзе в Германии и в 1944 г. Г. Айкен в США построили вычислительные машины на электромагнитных реле с управлением от перфоленты, на которую записывалась программа вычислений.

Идея программного управления вычислительным процес­сом была существенно развита американским математиком Джорджем фон Нейманом, который в 1945 г. сформулировал принцип хранимой в памяти программы. Первые ЭВМ с программным управлением и с хранимой в памяти программой появились практически одновременно в Англии, США и СССР.

 

Эра ЭВМ началась в 1946г. с изобретением ламповой ЭВМ - впервые был создан способ записи и долговременного хранения формализованных(представление данных в виде формальной системы – математических формул, алгоритмов, таблиц – в каком-либо порядке.) данных, который мог непосредственно влиять на режимы работы производственного оборудования, управлять им.

Прежде данные, например, выточки детали записывались на бумаге в виде технологической карты операций (что за чем точить, на какую глубину, с какой скоростью подачи резца и т.д.), затем токарь вручную выполнял эту программу.

Эра ЭВМ прошла ряд этапов:

1 этап продолжался до начала 1960-х годов, использовались ЭВМ 1-го поколения – на электронных лампах и ЭВМ 2-го поколения – на транзисторах, основной критерий ИТ – экономия машинных ресурсов, цель – максимальная загрузка ЭВМ, характерные черты:

o Программирование в машинных кодах (в двоичной системе счисления);

o Появление блок-схем алгоритмов;

o Разработка библиотек стандартных программ (вычисление синусов, логарифмов, экспонент и др.);

o Разработка языка Ассемблер и других машинно-ориентированных языков;

o Разработка операторного метода (А.А.Ляпунов, конец 50-х гг), который стал основой для разработки языков высокого уровня – Алгол, Фортран, Кобол, ориентированных не на машину, а на человека и управляющих программ реального времени.

o Разработка трансляторов с языков программирования на машинный язык;

o Разработка операционных систем (ОС) первого поколения (DOS), которые управляли работой самой ЭВМ.

2 этап продолжался до начала 1980-х гг, появились мини и микро-ЭВМ №-го поколения на БИС и СБИС.

Основной критерий ИТ – экономия труда программиста, цель – разработка инструментальных средств программирования. Появились ОС второго поколения, работающие в трёх режимах – реального времени, разделения времени (для одновременного решения нескольких задач – параллельно и в диалоговом (для пользователя) и в пакетном режимах. Появились языки программирования следующего поколения – Pascal, PL и др., пакеты прикладных программ (ППП), СУБД, САПР, новые технологии программирования (модульное и структурное), АСУП, АСОД, системы обработки экономической информации (СОЭИ), глобальные сети ЭВМ.

Появилась новая наука – Информатика – совокупность научных методов и технологических приёмов обработки данных.

3 этап длился до начала 1990-х гг. в 1978 г сконструирован персональный компьютер, который позволил формализовать и сделать широкодоступными для автоматизации многие из трудно формализуемых процессов человеческой деятельности (напечатать текст без пишущей машинки, нарисовать чертёж без чертёжной доски, перевести текст, построить график, выполнить сложные расчёты – научные, бухгалтерские, экономические, технические и т.п.

Критерий – создание ИТ для формализации знаний, цель - проникновение ИТ во все сферы человеческой деятельности. Появились диалоговые ОС – Unix, автоматизированные рабочие места (АРМ), экспертные системы, базы данных и знаний, локальные вычислительные сети, распределённая обработка данных.

Персональный компьютер произвёл Вторую информационную революцию. За ЭВМ сел не программист для решения своих специфических задач в своей специальной области знаний, а любой человек - биолог, агроном, механик, электрик, портной, повар, студент, домохозяйка и др.

Информация стала ресурсом наравне с материалами, энергией и капиталом, появилась новая экономическая категория – национальные информационные ресурсы.

4 этап – современный, продолжается с 1990-х гг. Цель - информатизация общества, критерий - автоформализация знаний. Появились портативные ЭВМ, не уступающие по мощности большим (RISC – ЭВМ), нейрокомпьютеры, не требующие клавиатуры (ввод информации производится голосом, вывод – на экран, голосом или на удобное периферийное устройство, графические ОС Windows, OS-2, Internet, новые технологии – объектно-ориентированные, гипертекст (связь между объектами по гиперссылкам), мультимедиа, CASH – технологии (использование ПК при разработках). Появились новые понятия: информационная технология и платформа.

5 этап - пятого поколения ЭВМ когда ведущие японские фирмы, поставили цель захвата в 90-х го­дах японской промышленностью мирового лидерства в обла­сти вычислительной техники. Поэтому этот проект часто называют “ японским вызовом ”. Согласно этому проекту ЭВМ и вычислительные системы пятого поколения, помимо более высокой производительности и надежности при более низкой стоимости, должны обладать качественно новыми свойствами:

·  взаимодействие с ЭВМ при помощи чело­веческой речи и графических изображений,

·  способность си­стемы обучаться, производить ассоциативную обработку ин­формации, делать логические суждения, вести “разумную” беседу с человеком в форме вопросов и ответов. 

· “понимать” содержимое базы данных, которая при этом превращается в “базу знаний”, и использовать эти “зна­ния” при решении задач. В настоящее время исследования по подобным проблемам ведутся и в России.

 

8. Алгоритм. Свойства алгоритма. Принципы программного управления фон Неймана.

Алгоритм - Система последовательных операций (в соответствии с определёнными правилами) для решения какой-н. задачи.

Алгоритм Евклида (3 в. до н.э.) решения задачи нахождения общей меры двух отрезков, длины которых выражаются натуральными числами:
Шаг 1. Если отрезки равны, то длина любого отрезка и есть искомый результат. Конец. Иначе перейти к шагу 2.
Шаг 2. Больший отрезок замени отрезком, длина которого равна разности длин отрезков. Перейти к шагу 1.

Этот алгоритм более известен как алгоритм нахождения наибольшего общего делителя двух натуральных чисел.

Алгоритм Евклида - это первый алгоритм в истории человечества, сформулированный как научный результат. Само слово "алгоритм" происходит от имени арабского математика Мохаммеда ибн Муса Альхваризми, который в IX веке внёс значительный вклад в распространение существовавших тогда методов вычислений. В научной литературе вместо слова "алгоритм" иногда употребляют слово "алгорифм".

Свойства алгоритма

1. Пошаговость. Предписание должно быть составлено таким образом, чтобы определяемые им операции выполнялись последовательно одна за другой.
2. Осуществимость. Предписание должно быть составлено таким образом, чтобы его исполнение было во всех деталях однозначно осуществимо и не требовало никаких свободно принимаемых решений.
3. Воспроизводимость. Одинаковые исходные данные должны всегда приводить к одному и тому же результату.
4. Замкнутость. Предписание должно быть составлено таким образом, чтобы его исполнение не требовало информации отличной от входных данных и самого предписания.
5. Конечная память. Предписание должно быть составлено таким образом, чтобы его осуществление было возможно при ограниченном объёме промежуточных результатов.
6. Конечное число шагов. Предписание должно быть составлено таким образом, чтобы его осуществление выполнялось за конечное число шагов.

 

Принципы фон Неймана

· Состав основных устройств ЭВМ: универсальная вычислительная машина должна включать в себя запоминающее устройство, арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройство управления (УУ), устройство ввода/вывода.

· Принцип двоичного кодирования: данные и программы хранятся в памяти в форме двоичного кода.

· Принцип хранимой программы: во время обработки данные и программы находятся в общей памяти ЭВМ.

· Принцип адресуемой памяти: память состоит из двоичных разрядов – битов, которые объединяются в ячейки, каждая из которых имеет адрес. Адрес ячейки памяти – это ее порядковый номер.

· Принцип программного управления: работа машины происходит автоматически под управлением программы, которая помещается в оперативную память.

Первая машина, созданная в соответствии с принципами фон Неймана, - ЭВМ EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Computer), - была продемонстрирована в 1949 году в Кембриджском университете. Над машиной работала группа инженеров под руководством Мориса Уилкса.

В ходе работы ЭВМ информация через устройства ввода попадает в память. Процессор извлекает из памяти обрабатываемую информацию, работает с ней и помещает в нее результаты обработки. Полученные результаты через устройства вывода сообщаются человеку.

Память ЭВМ состоит из двух видов памяти: внутренняя (оперативная) и внешняя (долговременная) память.

Оперативная память – это электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией.

Внешняя память – это различные магнитные носители (ленты, диски), оптические диски.За прошедшие десятилетия процесс совершенствования ЭВМ шел в рамках приведенной обобщенной структуры.

Форматы команд.

Команды в ЦВМ могут быть одноадресными, двухадресными и трехадресными (в машинах с так называемой естественной адресацией команд).

Одноадресная команда:

КОП	А -Адрес операнда

 

Двухадресная команда:

КОП

А1-Адрес 1-го операнда

А2- Адрес 2-го операнда

 

Трехадресная команда:

КОП

А1-Адрес 1-го операнда

А2-Адрес 2-го операнда

А3-Адрес 3-го операнда

Команда состоит из операционной части- кода операции (КОП) и адресной части. В операционной части указывается тип выполняемой операции в виде двоичного числа. В адресной части указывается адрес ячейки памяти, в которой размещается операнд (одноадресная команда). Если в команде указывается адреса 1-го и 2-го операнда, то такая команда называется двухадресной. В трехадресной машине указывается еще и адрес результата, то есть ячейка ОП, куда помещается результат.

Какая из систем лучше? В современных машинах большого класса могут сочетаться все типы. Приведенные типы команд относятся к так называемым машинам с естественной адресацией, когда команды из программы выбираются последовательно одна за другой. Адресация производится с помощью счетчика команд СчК (PC- Program Count). Однако существовали машины и с принудительной адресацией, в которых очередная команда выбиралась по адресу, указанному в предыдущей команде (такой способ адресации сохранен в настоящее время только в так называемых микропрограммных устройствах управления).

Структура команд такой машины:

КОП

А1

А2

Ар

Аск

 

где А_р- адрес результата;

Аск -адрес следующей команды.

 

Способы адресации команд.

Различные способы адресации базируются на разных механизмах определения физического адреса операнда, то есть адреса фактического обращения к памяти при выполнении команды. Определение набора способов адресации, закладываемых в систему команд, является одним из важнейших вопросов разработки ЭВМ, существенно влияющим на ее архитектуру, вычислительные возможности, объем оборудования, быстродействие и другие характеристики.

К основным способам адресации относятся следующие: прямая, непосредственная, косвенная, относительная.

Прямая адресация. Физический адрес операнда совпадает с кодом в адресной части команды (рис. 11.4). Формальное обозначение:

Операнд_i = (А_i),

где А_i – код, содержащийся в i-м адресном поле команды.

Рис. 11.4. Прямая адресация

Выше при описании способов кодирования команд и расчете длины адресного поля предполагалось использование именно этого способа адресации.

Допускается использование прямой адресации при обращении как к основной, так и к регистровой памяти.

Непосредственная адресация. В команде содержится не адрес операнда, а непосредственно сам операнд (рис. 11.5):

Операнд_i= А_i.

Рис. 11.5. Непосредственная адресация

Непосредственная адресация позволяет повысить скорость выполнения операции, так как в этом случае вся команда, включая операнд, считывается из памяти одновременно и на время выполнения команды хранится в процессоре в специальном регистре команд (РК). Однако при использовании непосредственной адресации появляется зависимость кодов команд от данных, что требует изменения программы при каждом изменении непосредственного операнда.

Косвенная адресация (рис. 11.6). Адресная часть команды указывает адрес ячейки памяти (рис. 11.6,а) или номер регистра (рис. 11.6,б), в которых содержится адрес операнда:

Операнд_i = ((А_i)).

Рис. 11.6. Косвенная адресация

Применение косвенной адресации операнда из оперативной памяти при хранении его адреса в регистровой памяти существенно сокращает длину поля адреса, одновременно сохраняя возможность использовать для указания физического адреса полную разрядность регистра.

Недостаток этого способа – необходимо дополнительное время для чтения адреса операнда. Вместе с тем он существенно повышает гибкость программирования. Изменяя содержимое ячейки памяти или регистра, через которые осуществляется адресация, можно, не меняя команды в программе, обрабатывать операнды, хранящиеся по разным адресам.

Косвенная адресация не применяется по отношению к операндам, находящимся в регистровой памяти.

Предоставляемые косвенной адресацией возможности могут быть расширены, если в системе команд ЭВМ предусмотреть определенные арифметические и логические операции над ячейкой памяти или регистром, через которые выполняется адресация, например увеличение или уменьшение их значения на единицу. Так, адресация, при которой после каждого обращения по заданному адресу с использованием механизма косвенной адресация, значение адресной ячейки автоматически увеличивается на длину считываемого операнда, называют автоинкрементной. Адресация с автоматическим уменьшением значения адресной ячейки называется автодекрементной.

Относительная адресация. Этот способ используется тогда, когда память логически разбивается на блоки, называемые сегментами. В этом случае адрес ячейки памяти содержит две составляющих: адрес начала сегмента (базовый адрес) и смещение адреса операнда в сегменте. Адрес операнда определяется как сумма базового адреса и смещения относительно этой базы:

Операнд_i = (база_i + смещение_i)

Для задания базового адреса и смещения могут применяться ранее рассмотренные способы адресации. Как правило, базовый адрес находится в одном из регистров регистровой памяти, а смещение может быть задано в самой команде или регистре.

12=19(Основные характеристики материнской платы)Классификация ЭВМ. Основные характеристики ЭВМ

Электро́нно-вычисли́тельная маши́на — комплекс технических, аппаратных и программных средств, предназначенных для автоматической обработки информации, вычислений, автоматического управления.Классификация компьютеров

Существует достаточно много систем классификации компьютеров. Мы рассмотрим лишь некоторые из них.

Классификация по назначению

Классификация по назначению — один из наиболее ранних методов классифика­ции. Он связан с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают:

· большие ЭВМ (электронно-вычислительные машины),

· мини-ЭВМ,

· микро-ЭВМ,

· пер­сональные компьютеры, которые, в свою очередь, подразделяют на:

v массовые,

v дело­вые,

v портативные,

v развлекательные,

v  рабочие станции.

Большие ЭВМ- это самые мощные компьютеры. Их применяют для обслужива­ния очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства. За рубежом компьютеры этого класса называют мэйнфреймами (mainframe). Штат обслуживания большой ЭВМ составляет до многих десятков человек. На базе таких ЭВМ создают вычислительные центры, включающие в себя несколько отделов или групп.

Мини-ЭВМ

От больших ЭВМ компьютеры этой группы отличаются уменьшенными разме­рами и, соответственно, меньшей производительностью и стоимостью. Такие ком­пьютеры используются крупными предприятиями, научными учреждениями, бан­ками и некоторыми высшими учебными заведениями, сочетающими учебную деятельность с научной.

Микро-ЭВМ

Компьютеры данного класса доступны многим предприятиям. Организации, исполь­зующие микро-ЭВМ, обычно не создают вычислительные центры. Для обслужи­вания такого компьютера им достаточно небольшой вычислительной лаборатории в составе нескольких человек.

Несмотря на относительно невысокую производительность по сравнению с боль­шими ЭВМ, микро-ЭВМ находят применение и в крупных вычислительных цент­рах. Там им поручают вспомогательные операции, для которых нет смысла исполь­зовать дорогие суперкомпьютеры.

Персональные компьютеры (ПК)

Эта категория компьютеров получила особо бурное развитие в течение последних двадцати лет. Такой компьютер предназначен для обслу­живания одного рабочего места. Как правило, с персональным компьютером рабо­тает один человек Несмотря на свои небольшие размеры и относительно невы­сокую стоимость, современные персональные компьютеры обладают немалой производительностью.

 

Уровень 0

Цифровой логический уровень, это аппаратное обеспечение машины, состоящий из вентилей. См. также Логические элементы (защелки), триггеры, регистры

Уровень 1

Микроархитектурный уровень, интерпретация (микропрограммы) или непосредственное выполнение. Электронные схемы исполняют машинно-зависимые программы. Совокупность регистров процессора формирует локальную память. См. также арифметико-логическое устройство.

Уровень 2

Уровень архитектуры системы команд, трансляция (ассемблер).

Уровень 3

Уровень операционной системы, трансляция (ассемблер). Это гибридный уровень: одна часть команд интерпретируется операционной системой, а другая — микропрограммой. См. также виртуальная память, файлы.

Уровень 4

Уровень языка ассемблера, трансляция (компилятор). Четвертый уровень и выше используется для написания прикладных программ, с первого по третий — системных программ. Программы в удобном для человека виде транслируются на язык уровней 1-3.

Уровень 5

Язык высокого уровня. Программы на языках высокого уровня транслируются обычно на уровни 3 и 4.

 

Характеристики процессора

Процессор состоит из 3-х основных частей – АЛУ, УУ и регистров (RG - являются сверхоперативным запоминающим устройством - памятью СОЗУ и служат для хранения исходных данных и внутренних промежуточных результатов; БР1,БР – буферные регистры, используются для ввода данных-операндов в АЛУ и регистр-аккумулятор, который получает результат из АЛУ и хранит его).

 АЛУ соединено с регистром Сч.К – счётчиком команд, содержимое которого автоматически увеличивается на 1 после считывания предыдущей команды. ОЗУ не входит в состав МП. Пр. Сложить операнды, расположенные в ячейках 0011 и 0100, результат поместить в яч. 0111. Команда Сложить записана в яч. 0000.

Рис. 2. Устройство микропроцессора

Команды в процессоре выполняются следующим образом: УУ с помощью ШУ подключается к адресной шине ША и из первой ячейки ОЗУ (0000) считывает команду Сложить, содержимое счётчика команд Сч.К увеличивается на 1, т.е. указывает адрес следующей команды. Согласно команде, УУ через ШУ подключает шину данных ШД к ячейке ОЗУ 0011 и к буферному регистру БР1, содержимое ячейки ОЗУ (т.е. первый операнд) по ШД переписывается в БР1. Далее, согласно команде, УУ аналогично подключает ШД к ячейке 0100 и к БР2 и второй операнд переписывается в буферный регистр БР2.На этом подцикл Выборка завершается. Затем УУ пересылает по ШУ в АЛУ код команды Сложить и содержимое БР1 и БР2 складывается в АЛУ в двоичном коде, результат автоматически передаётся в регистр-аккумулятор А. УУ по ШУ соединяет ШД с регистром А и ячейкой ОЗУ 0111 и результат выполнения команды (арифметическая сумма в двоичном коде) переписывается в яч. 0111 – подцикл Выполнение завершён.

Регистр Сч.К уже содержит адрес следующей команды (яч. 0001 ОЗУ), УУ по ША активизирует её, считывает новую команду и цикл повторяется.

 

14. Системный блок. Корпуса. Блок питания. Кабели и разъемы. Проводники.

Системный блок содержит материнскую плату, в которую вставляются все основные платы блока (процессор, ОЗУ, видеокарта, звуковая карта и др.), дисководы для дискет и компакт-дисков, винчестеры. К системному блоку через контроллеры (согласующие устройства) подсоединяются клавиатура, дисплей, мышь, принтер, сканер, модем, джойстик, телевизионный тюнер и др. Конструктивно системный блок может быть выполнен в горизонтальном (модель "Baby") и в вертикальном (модель "Tower") исполнениях.

Кабели и разъемы.

С помощью кабелей практически все устройства в компьютере подсоединяются к системному блоку, а сам системный блок — к розетке электропитания. Любой кабель включает в себя соединители (разъемы), находящиеся на концах кабеля, и изолированные друг от друга проводники, тем или иным образом соединяющие эти разъемы. Провода могут быть заключены в металлическую оболочку (экран), а кабель может быть покрыт пластиковой защитной оболочкой. Все кабели можно разделить на две большие группы: сигнальные кабели, предназначенные в основном для передачи информационных сигналов, и кабели питания (power cord), обеспечивающие только электропитание соответствующего устройства.

Соединители (разъемы) бывают двух видов: розетки (female) и вилки (male). Контактные выводы вилок выполнены обычно в виде штырьков, которые при соединении с однотипным разъемом (но уже розеткой) входят в соответствующие пазы ответных контактов. Контакты в розетке и в вилке могут быть также выполнены в виде плоских пружинных пластин.

Большинство используемых разъемов сконструированы так, чтобы исключить возможность неправильного подключения. В тех случаях, когда возможны несколько вариантов подключения, контакты на разъемах обычно пронумерованы и подписаны. В плоских шлейфах провод, ведущий к обозначенному первым номером контакту, обычно выделен другим цветом (характерно для шлейфов IDE, FDD, SCSI).

 

Системная плата и чипсет.

Материнская или системная плата(англ. motherboard, MB; также mainboard, сленг. мама, материнка, мать) – это многослойная печатная плата, являющаяся основой ЭВМ, определяющая ее архитектуру, производительность и осуществляющая связь между всеми подключенными к ней элементами и координацию их работы.

На материнской плате размещаются все основные элементы ЭВМ, такие как:

- набор системной логики или чипсет [1] – основной компонент материнской платы, определяющий какой тип процессора, тип ОЗУ, тип системной шины можно использовать;

Обычно современные материнские платы имеют шесть слоев: три сигнальных слоя, слой заземления и две пластины питания. Сигнальные слои содержат шины для передачи сигналов, по слоям питания поступают рабочие напряжения для персональный компьютер, пластина заземления подключена к корпусу персональный компьютер и 0-выводу розетки.

- слот [2] (разъём) для установки процессора. Определяет, какой именно тип процессоров можно подсоединить к материнской плате. В процессорах могут использоваться различные интерфейсы системной шины (например, FSB, DMI, QPI и т.д.), какие то процессоры могут иметь встроенную графическую систему или контроллер памяти, может отличаться количество "ножек" и так далее. Соответственно для каждого типа процессора необходимо использовать свой слот для установки.

- центральный процессор – основное устройство ЭВМ, выполняющее математические, логические операции и операции управления всеми остальными элементами ЭВМ. Устанавливается на материнской плате в процессорный сокет[3].;

- контроллер ОЗУ (оперативно запоминающее устройство). Раньше контроллер ОЗУ встраивали в чипсет, но сейчас большинство процессоров имеют встроенный контроллер ОЗУ, что позволяет увеличить общую производительность и разгрузить чипсет.

- ОЗУ – набор микросхем для временного хранения данных. В современных материнских платах имеется возможность подключения одновременно нескольких микросхем ОЗУ, обычно четырех или более.

- ППЗУ ( BIOS ), содержит программное обеспечение, осуществляющее тестирование основных компонентов ЭВМ и настройку материнской платы и память CMOS, хранящую настройки работы BIOS. Часто устанавливают несколько микросхем памяти CMOS для возможности быстрого восстановления работоспособности ЭВМ в экстренном случае, например, при неудачной попытки разгона;

- аккумулятор или батарейка, питающая память CMOS;

- контроллеры каналов ввода-вывода: USB, COM, LPT, ATA, SATA, SCSI, FireWire, Ethernet и др. Какие именно каналы ввода-вывода будут поддерживаться,

определяется типом используемой материнской платы. В случае необходимости, дополнительные контроллеры ввода-вывода можно устанавливать в виде плат расширения;

- кварцевый генератор, вырабатывающий сигналы, по которым синхронизируется работа всех элементов ЭВМ;

- таймеры;

-