Механические и электромеханические вычислительные машины

Типы ЭВМ

Создание ЭВМ имеет длительную историю от первых механических вычислительных машин (первая половина XVII в.) до современных ЭВМ. Развитие средств вычислительной техники связано с появлением элементов, становившихся базовыми. Соответственно этому возникали все новые типы ЭВМ, относившиеся к так называемым поколениям ЭВМ. Одним из наиболее важных изобретений XX века считается изобретение микропроцессора, которое сделало возможным возникновение и широкое распространение персональных ЭВМ (ПЭВМ).

В настоящее время существуют разнообразные ЭВМ, которые различаются по назначению, производительности, габаритным характеристикам. В связи с этим имеется определенная классификация ЭВМ от супер-ЭВМ, предназначенных для проведения сложных научных расчетов, до микро-ЭВМ (персональных ЭВМ), предназначенных для индивидуального использования. frame

                       1.1.1. Краткая история создания ЭВМ

Алан Кэй – американский ученый в области информатики. Разработал язык Smalltalk, в котором впервые был использован объектно-ориентированный подход. После выхода на рынок в 1983 г. язык приобрел широкую популярность. В 2003 г. за работу над объектно-ориентированным программированием стал лауреатом премии Тьюринга. Он изобретатель первой в мире клиент-серверной системы, технологии Ethernet, лазерного принтера и графического многооконного интерфейса.

                                     1.1.2. Архитектура ЭВМ

Часто говорят о семействах ЭВМ, то есть группах моделей, совместимых между собой. В пределах одного семейства основные принципы устройства и функционирования машин одинаковы, хотя отдельные модели могут существенно различаться по производительности, стоимости и другим параметрам.

Все машины одного семейства, независимо от их конкретного устройства и фирмы-производителя, должны быть способны выполнять одну и ту же программу (на практике чаще используется другой принцип совместимости снизу вверх: все программы данной модели выполнимы на последующих).

Термин архитектура используется для описания принципа действия, конфигурации и взаимного соединения основных узлов ЭВМ. К понятию архитектура относят то общее, что есть в строении ЭВМ. При этом учитывают не все сведения о построении ЭВМ, а только те, которые могут как-то использоваться при программировании и работе пользователя с ЭВМ.

К архитектуре, то есть наиболее общим принципам построения ЭВМ, относятся:

– структура памяти ЭВМ;

– способы доступа к памяти и внешним устройствам;

– возможность изменения конфигурации компьютера;

– система команд;

– форматы данных;

– организация интерфейса.

Схема устройства такой ЭВМ представлена на рисунке

 

 

Таким образом, архитектура – это наиболее общие принципы построения ЭВМ,реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов.

Фон Нейман предложил хранить программу в двоичном виде (как и данные), причем в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа.

Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил выдающийся американский математик Джон фон Нейман. Он подключился к созданию ЭВМ ENIAC в 1944 г., когда ее конструкция была уже определена. В 1946 г. фон Нейман сформулировал идеи принципиально новой ЭВМ:использование двоичной системы для представления чисел и выполнения арифметических и логических операций, принцип хранимой программы(Фон Нейман предложил хранить программу в двоичном виде (как и данные), причем в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа), структура ЭВМ. Совокупность принципов, предложенных фон Нейманом, были названы фон неймановской архитектурой.

Фон Нейман предложил включить в структуру ЭВМ:

– устройство управления (УУ),

– арифметико-логическое устройство (АЛУ);

– оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

– внешнее запоминающее устройство (ВЗУ);

– устройство ввода;

– устройство вывода

В современных компьютерах устройство управления и арифметико-логическое устройство объединяются в одном устройстве – процессоре.

В ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством – счетчиком команд в УУ. Его наличие тоже является одним из принципов архитектуры фон Неймана.

Позднее в связи с появлением многопроцессорных вычислительных систем были разработаны различные виды архитектур (например, фон неймановская архитектура предполагает общую память как для данных, так и для команд. В так называемой гарвардской архитектуре предусматривается разделение памяти между командами и данными, что позволяет распараллелить выборку данных из памяти), позволяющие выполнять операции параллельно разными процессорами.В частности, М. Флинном (M. Flynn) в начале 60-х годов ХХ в. была предложена классификация архитектур многопроцессорных вычислительных систем, основанная на обработке потоков данных потоками команд. В ее основу заложено два возможных вида параллелизма:

– независимость потоков заданий (команд, инструкций), существующих в системе, и

– независимость (несвязанность) данных, обрабатываемых в каждом потоке.

Относят то общее: Часто говорят о семействах ЭВМ (все машины одного семейства, независимо от их конкретного устройства и фирмы-производителя, должны быть способны выполнять одну и ту же программу (на практике чаще используется другой принцип совместимости снизу вверх: все программы данной модели выполнимы на последующих)), то есть группах моделей, совместимых между собой. В пределах одного семейства основные принципы устройства и функционирования машин одинаковы, хотя отдельные модели могут существенно различаться по производительности, стоимости и другим параметрам.

Наиб.общ.при.постр.ЭВМ: К архитектуре, то есть наиболее общим принципам построения ЭВМ, относятся:

– структура памяти ЭВМ;

– способы доступа к памяти и внешним устройствам;

– возможность изменения конфигурации компьютера;

– система команд;

– форматы данных;

– организация интерфейса.

Структура ЭВМ:

Фон Нейман предложил включить в структуру ЭВМ:

– устройство управления (УУ) В ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством – счетчиком команд в УУ. Его наличие тоже является одним из принципов архитектуры фон Неймана.

– арифметико-логическое устройство (АЛУ);

– оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);

– внешнее запоминающее устройство (ВЗУ);

– устройство ввода;

– устройство вывода

В современных компьютерах устройство управления и арифметико-логическое устройство объединяются в одном устройстве – процессоре.

Фон Неймановская арх.:

Схема устройства такой ЭВМ представлена на рисунке

 

Классификация архитектур:

Согласно данной классификации существуют четыре основные архитектуры вычислительных систем:

1) одиночный поток команд – одиночный поток данных (ОКОД)

Ванглийскойаббревиатуре – SISD (Single Instruction Single Data). В этот класс попадают все ЭВМ классической структуры.

2) одиночный поток команд – множественный поток данных (ОКМД)

Ванглийскойаббревиатуре – SIMD (Single Instruction Multiple Data). Предполагает многопроцессорную систему, в которой процессорные элементы, входящие в систему, идентичны и управляются одной и той же последовательностью команд, но каждый процессор обрабатывает свой поток данных.

3) множественный поток команд – одиночный поток данных (МКОД)

Ванглийскойаббревиатуре – MISD (Multiple Instruction Single Data). Предполагает построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по цепочке.

4) множественный поток команд – множественный поток данных (МКМД).

Ванглийскойаббревиатуре – MIMD (Multiple histruction Multiple Data). Предполагает, что все процессоры работают по своим программам с собственным потоком команд; в простейшем случае они могут быть автономны и независимы.

Например, фон неймановская архитектура предполагает общую память как для данных, так и для команд. В так называемой гарвардской архитектуре предусматривается разделение памяти между командами и данными, что позволяет распараллелить выборку данных из памяти.

Согласно данной классификации существуют четыре основные архитектуры вычислительных систем:

1) одиночный поток команд – одиночный поток данных (ОКОД),

2) одиночный поток команд – множественный поток данных (ОКМД),

3) множественный поток команд – одиночный поток данных (МКОД),

4) множественный поток команд – множественный поток данных (МКМД).

В английской аббревиатуре – SISD (Single Instruction Single Data). В этот класс попадают все ЭВМ классической структуры.

В английской аббревиатуре – SIMD (Single Instruction Multiple Data). Предполагает многопроцессорную систему, в которой процессорные элементы, входящие в систему, идентичны и управляются одной и той же последовательностью команд, но каждый процессор обрабатывает свой поток данных.

В английской аббревиатуре – MISD (Multiple Instruction Single Data). Предполагает построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по цепочке.

В английской аббревиатуре – MIMD (Multiple histruction Multiple Data). Предполагает, что все процессоры работают по своим программам с собственным потоком команд; в простейшем случае они могут быть автономны и независимы.

 

Адресная шина – 32-разрядная и предназначена для передачи 32-разрядного адреса ячейки оперативной памяти, из которой процессор считывает очередной блок данных в один из своих регистров. Эта шина определяет, откуда передаются данные.

Современные процессоры могут состоять из нескольких частей (ядер), каждая из которых может работать как отдельный процессор. Кроме этого, он включает в себя специальный электронный блок (устройство управления), которое включает в работу другие устройства. Именно ЦП обладает способностью выполнять команды. Через ЦП проходит вся обрабатываемая информация.

Характеризует скорость выполнения элементарных операций ЦП. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. В компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, расположенная на материнской плате. Чем выше частота тактов, поступающих в процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность.

Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая по исключительно физическим причинам не может работать с такими высокими частотами, как процессор. Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент 3, 3.5, 4, 4.5, 5 и более.

Кэш-память (cache-memory) предназначена для согласования высокой скорости обмена данными внутри процессора и в несколько раз меньшей скорости обмена с оперативной памятью. Представляет собой специальную область памяти, используемую для уменьшения количества обращений процессора к оперативной памяти. Это как бы “сверхоперативная память”. Она может быть первого уровня (объемом в десятки Кб), второго уровня (512 Кб и более) и даже третьего уровня (объемом несколько Мб). Наличие этой памяти существенно увеличивает производительность компьютера в целом.

Система команд любого процессора обязательно содержит следующие группы команд:

1) команды передачи данных, копирующие данные из одного места в другое;

2) арифметические операции;

3) логические операции и операции сравнения, анализ отдельных битов, их сброс и установка;

4) сдвиги двоичного кода влево и вправо;

5) команды ввода и вывода информации для обмена с внешними устройствами;

6) команды управления, реализующие ветвления в алгоритмах (условный и безусловный переход), а также обращение к подпрограмме (переход с возвратом).

В настоящее время конкурируют два направления в построении системы команд: CISC-процессоры (используются в универсальных компьютерах) и RISC-процессоры (обычно используются в специализированных компьютерах).

CISC-процессоры (Complex Instruction Set Computing) – процессоры с расширенным набором команд (например, система команд Intel Pentium насчитывает более тысячи команд). Обычно они используются в универсальных компьютерах.

Чем шире набор команд процессора, тем сложнее его архитектура, длиннее формальная запись команды, выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в тактах работы процессора. Однако при необходимости выполнения сложных разнообразных операций производительность выше, чем в RISC-процессорах, так как их выполнение реализуется аппаратно, а не программно.

В RISC-процессорах количество команд намного меньше, чем в CISC-процессорах, и выполняются они значительно быстрее. Однако при этом выполнение сложных операций приходится обеспечивать программно, что приводит к уменьшению общей производительности. Если такие операции редки, то в целом производительность высока.

Производительность процессора, то есть скорость выполнения операций (инструкций), зависит от нескольких параметров (разрядность, тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения частоты, количество ядер, размер кэш-памяти и др.) и измеряется в коротких (MIPS), длинных (FLOPS) и теоретических операциях в секунду (MTOPS).

MIPS (Million Instructions Per Second) – единица измерения быстродействия, равная одному миллиону инструкций в секунду. Если указано быстродействие в MIPS, то, как правило, оно показывает, сколько миллионов инструкций в секунду выполняет процессор в некотором тесте.

FLOPS (Floating point Operations Per Second) – флопс, величина, используемая для измерения производительности компьютеров, показывающая, сколько операций с дробными числами в секунду выполняет данная вычислительная система. Обычно имеются в виду операции с вещественными числами в формате с плавающей точкой размером 64 бита. 1 флопс равен 1 операции в секунду (оп/сек). Поскольку современные ЦП обладают высокой производительностью, более распространены производные величины от FLOPS – терафлопс (10¹² оп/сек), петафлопс (10¹⁵ оп/сек), эксафлопс (10¹⁸ оп/сек).

MTOPS (Millions of Theoretical Operations Per Second) – единица измерения производительности проектируемых процессоров и компьютеров, равная одному миллиону теоретических операций в секунду. Она характеризует максимально возможную производительность, выше которой в реальных условиях производительность быть не может. Ее называют теоретической, подчеркивая, что такое значение может быть достигнуто лишь в теории.

Центральный процессор (ЦП) совершает все арифметические и логические операции. Основными параметрами процессоров являются: рабочее напряжение (обеспечивает материнская плата), разрядность(показывает сколько бит данных может принять и обработать процессор за один такт, она определяется разрядностью шиной команд), рабочая тактовая частота(исполнение каждой командой занимает определенно количество тактов. В компе тактовое тактовые импульсы задает специальные микросхемы расположенные на материнской плате , чем выше частота тактов в нем, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность ), коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты(материнская плата по физическим причинам не может работать с такими высокими частотами как процессор. Для получения больших частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент «3» «3,5» «4» «4,5» «5»), размер кэш-памяти, система исполняемых команд и производительность. (смотреть в тетради расшифровку каждой )

Микросхему еще называют чипом (chip), а комплект микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций, – чипсетом (chip set).

В английском варианте – ROM (Read Only Memory, то есть память только для чтения). В большинстве современных компьютеров (точнее, материнских плат) микросхема ПЗУ представляет собой так называемую флэш-память, которая допускает перезапись информации. В ПЗУ находятся программы, которые доступны только для чтения и объединены в комплекс, который называется базовой системой ввода/вывода (BIOS – Basic Input/Output System). Эти программы не уничтожаются при отключении ПЭВМ. Другие программы работают на основе программ BIOS.

В BIOS находятся программы, которые обеспечивают начало работы компьютера, связь процессора с другими устройствами и проверку работоспособности основных частей ЭВМ. Кроме этого, BIOS содержит программы, в каждой из которых описаны особенности управления компонентами и ресурсами системной платы. Эти программы называются драйверами устройств (drive) или просто драйверами. Драйверы наиболее тесно работают с аппаратурой. Именно они обеспечивают детали работы аппаратуры, которые используют остальные программы.

Драйвер – это программа, в которой описаны все особенности управления конкретным аппаратным средством. Для каждого устройства (оперативной памяти, клавиатуры, монитора, принтера и т.д.) должна быть своя программа-драйвер. Драйверы для основных устройств ПЭВМ находятся в ПЗУ и являются компонентами BIOS, драйверы для других устройств (принтер, мышь и т.п.) находятся во внешней памяти.

В английском варианте – RAM (Random Access Memory – память с произвольным доступом, то есть как для чтения, так и для записи). Предназначена для хранения оперативной, часто изменяющейся информации. Эта память используется процессором. При отключении ПЭВМ информация из ОЗУ исчезает. Оперативная память ПЭВМ – это место размещения всей информации, которую обрабатывает процессор, и ее объем имеет существенное значение.

Внутренняя память состоит из нескольких устройств, каждое из которых представляет собой одну или несколько микросхем. Микросхемы также называют чипами, комплект микросхем чипсетом.Элементарной единицей памяти является ячейка памяти (регистр). Каждая ячейка состоит из последовательности элементовкаждый из которых может быть представлен в одном из двух состояний.одно из этих состояний сопостовляется нулю другую еденице. Передача информации из ячеек в какое либо устройство или другие ячейки наз-ся СЧИТЫВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ ИЗ ПАМЯТИ. Основными из них являются: постоянная память (постоянное запоминающее устройство, или ПЗУ), оперативная память (оперативное запоминающее устройство, или ОЗУ) и CMOS-память.(смотреть в тетради расшифровку каждой)

1.2.2. Периферийные устройства (устройства ввода/вывода)

Периферийные устройства (периферия) подключаются к центральному блоку и предназначены для ввода и вывода информации. Их еще называют внешними устройствами. Устройства внешней памяти также относятся к этой группе. Дисковые запоминающие устройства для удобства располагаются в центральном блоке.

К устройствам ввода, например, относятся:

– клавиатура (для ручного ввода данных);

– устройства координатного ввода (для управления работой указателя);

– сканер (для ввода изображений).

Мышь воспринимает своё перемещение на рабочей плоскости и передаёт эту информацию компьютеру. Программа в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения. В дополнение к детектору перемещения мышь имеет от одной до трёх и более кнопок, а также дополнительные элементы управления (колёса прокрутки и другие).

Трекбол устанавливается стационарно, его шарик приводится в движение ладонью. Широко применяется в портативных компьютерах. Это устройство аналогично мыши по принципу действия и по функциям. Трекбол функционально представляет собой перевернутую механическую (шариковую) мышь. Шар находится сверху или сбоку, и пользователь может вращать его ладонью или пальцами, не перемещая корпус устройства.

Джойстик – манипулятор рычажно-нажимного типа, посредством которого можно задавать экранные координаты графического объекта. Также может выполнять функции клавиатуры. Джойстик представляет собой ручку, наклоном которой, можно задавать направление в двумерной плоскости. На ручке, а также в платформе, на которой она крепится, обычно располагаются кнопки и переключатели различного назначения. Помимо координатных осей X и Y, возможно также изменение координаты Z за счет вращения рукояти вокруг оси, наличия второй ручки, дополнительного колёсика и т. п.

Клавиатура – основное устройство ввода числовой и текстовой информации. Устройства координатного ввода еще называют манипуляторами. К ним, например, относятся мышь, трекбол, джойстик.

Сканер – устройство ввода и преобразования в цифровую форму изображений и текстов.

Монитор – универсальное устройство визуального отображения всех видов информации, состоящее из дисплея и устройств, предназначенных для вывода текстовой, графической и видеоинформации на дисплей. В настоящее время чаще всего используются ЭЛТ-мониторы (CRT-мониторы) и ЖК-мониторы (LCD-мониторы).

Дисплей – это часть монитора, представляющая собой выходное электронное устройство, предназначенное для визуального отображения информации. Синонимом термина “дисплей”, но в более узком значении (как отображающая поверхность, а не все устройство) является “экран”.

Иностранное название – CRT-монитор (Cathode Ray Tube). ЭЛТ-монитор изготавливается на основе электронно-лучевой трубки и предназначен для преобразований информации, представленной в форме электрических или световых сигналов. В нем используются сфокусированные потоки электронов, управляемые по интенсивности и положению в пространстве.

ЖК-монитор – плоский дисплей, изготавливаемый на основе жидких кристаллов. Иностранное название LCD-монитор (Liquid Crystal Display).

К устройствам вывода, например, относятся:

– монитор;

Принтер – устройство для вывода информации в виде печатных копий текста или графики.

– принтер (печатающее устройство);

Плоттер (графопострои́тель) – устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге большого размера или кальке. Графопостроители рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока).

– плоттер (графопостроитель);

Аудиоколонка (звуковая колонка, линейный массив) – акустическая система, состоящая из одинаковых громкоговорителей. Вертикальная звуковая колонка позволяет добиться достаточно узкой диаграммы направленности в вертикальном направлении, что особенно необходимо для озвучивания открытых площадок.

– аудиоколонки.

Порт может быть параллельным или последовательным. Через параллельный порт информация передается сразу всеми битами, а через последовательный – блоками по несколько битов (например, COM-порт).

Последовательная передача данных реализуется двумя способами: синхронным и асинхронным. При использовании синхронного метода данные передаются блоками по несколько битов. При асинхронной передаче каждый бит передается отдельно (бит за битом).

COM-порт (Communication port) – последовательный двунаправленный интерфейс, предназначенный для обмена байтовой информацией.

Устройства ввода/вывода подключаются к компьютеру через интерфейсные устройства, которые называются портами.

На устройства внешней памяти можно записать информацию и впоследствии прочитать ее. При отключении информация на таких устройствах сохраняется, поэтому еще их называют долговременными запоминающими устройствами (ДЗУ).

 

Внешняя память

Информацией могут быть данные, программы, части программ и т.д. Для них применяется общий термин файл (file – папка). Когда ЭВМ использует файлы, она предварительно копирует (считывает) их в ОЗУ (полностью или частично). Размер дисков, как правило, 3.5” (НЖМД) или 5.25” (накопители на оптических дисках).

Вообще, под файлом понимается любая часть информации, которую пользователь желает отделить от другой информации. Это может быть текстовый документ, текст программы, набор данных, графическая информация и т.д.

Внешняя память – это место хранения не используемой в данный момент информации. В ПЭВМ в качестве устройств внешней памяти в основном используются накопители на дисках (эту память называют дисковой) и так называемая флэш-память (flash-memory). Функционально они служат для одной и той же цели – хранить информацию.

нжмд представляет собой единое устройство, в котором находятся дисковод и несколько дисков, установленных на одной оси. Диски выполнены из твердого сплава с магниточувствительным покрытием. Объем памяти и скорость чтения/записи таких накопителей значительно превосходят другие устройства, поэтому используются в текущей работе.

Быстрый доступ к любой точке поверхности диска НЖМД осуществляется на основе двух моментов: вращение диска и движение магнитной головки считывания/записи вдоль радиуса. Поэтому диски называются памятью прямого доступа, поскольку при обращении к любой части данных нет необходимости прохождения через всю последовательно записанную информацию.

Оптический диск представляет собой прозрачную поликарбонатную (вид стекла) пластину размером 5,25” или 3,5”. Поверхность диска покрыта тончайшей алюминиевой пленкой, играющей роль зеркального отражателя, поверх которой нанесен защитный слой лака. В настоящее время наиболее распространены:

– накопители на сменных оптических дисках CD (Compact Disk), объемом памяти дисков, обычно, 700 Мб;

– накопители на сменных оптических дисках DVD (Digital Versatile Disk – цифровой многоцелевой диск), диски вмещают до десятков Гб информации.

НОД на основе CD и DVD отличаются технологией записи и считывания информации. Различают оптические диски Read Only Memory (CD-ROM и DVD–ROM), Recordable (CD–R, DVD–R) и ReWritable (CD–RW, DVD–RW).

Увеличение емкости диска DVD и скорости чтения/записи удалось достичь благодаря уменьшению в два раза размера элемента данных (лунок) и расстояния между витками дорожки. Кроме этого, запись возможна на обе поверхности диска, причем в несколько слоев. Процесс чтения такой же, что и для CD, но используется лазер другого типа.

Предназначены только для чтения. На поверхности этих дисков информация представляется чередованием углублений (лунок) и их отсутствием вдоль траектории и наносится механическим путем с использованием матрицы. Считывание осуществляется оптическим способом с помощью лазерного луча, который по-разному отражается от углублений и других участков.

Диск ReWritable позволяет вести многократную перезапись. При этом применяется магнитооптический принцип: запись магнитная, а считывание оптическое (лазером). Считывание основано на различии в коэффициенте отражения для намагниченных и ненамагниченных участков.

Дисковая память состоит из устройства считывания/записи (дисковод) и носителя информации (диски). Это основное хранилище информации. Она бывает нескольких видов, из которых чаще всего применяются накопители на жестких несменных магнитных дисках (НЖМД, или винчестерские диски, HDD – HardDiskDrive), которые используются в текущей работе, и накопители на сменных оптических дисках (НОД, ODD – OpticalDiskDrive), используемые для длительного хранения важной информации большого объема.(в тетради про НЖМД, виды оптических дисков)

Первый коммерческий образец появился в конце 2000 года. Чаще всего, используется флэш-память, подключаемая к так называемому USB-разъему. USB флэш-память состоит из трех ключевых элементов:

– разъем USB;

– контроллер памяти осуществляет связь памяти с разъемом USB и руководит передачей данных в обе стороны;

– микросхема памяти.

Флэш-память EEROM (Electrically Erasable Programmable ROM – электрически программируемая система памяти) разработал в 1984 году Фудзио Масуоко (сотрудник Toshiba). Название “flash-memory” дал коллега разработчика, отметив, что процесс записи и стирания флэш-памяти происходит настолько быстро, что напоминает ему фотовспышку (flash – вспышка).

Первая USB флэш-карта имела объем 8 Мб и была хорошей альтернативой дискете. После внедрения стандарта USB 2.0 флэш-карты быстро наращивали свое присутствие на рынке и получили широкое распространение. Современные USB флэш-карты обладают объемом до 256 Гб.

Четырьмя битами можно представить 16 чисел (от 0 до 15). Поэтому 16-ричное представление удобно, поскольку любое данное, записанное в одном байте, представляется всего двумя 16-ричными цифрами, первая из которых соответствует первой четверке битов, а вторая цифра – второй четверке битов. В этом и состоит причина использования 16-ричной системы.

Базовые типы данных

Представление данных разных типов в компьютере производится с помощью целых положительных чисел. Основной единицей измерения объема информации является байт. Поскольку в байте 8 битов, то наибольшее число, которое можно представить одним байтом, равно 255. Следовательно, одним байтом (8 битами) можно представить 256 положительных чисел от 00000000 до 11111111 (соответствует десятичному числу 255). Такой тип данных называется однобайтовым целым без знака. Он позволяет работать с целыми положительными числами от 0 до 255.

Числа, превышающие 255, требуют более одного байта для своего представления. Для работы с ними используют типы двухбайтовый целый без знака, который обеспечивает представление 65536 целых положительных десятичных чисел (от 0 до 65535) и четырехбайтовый целый без знака, который позволяет представить более 4,2 млрд. целых положительных чисел (от 0 до 4 294 967 295).

 

 

Целые типы данных

Для работы с целыми числами, которые могут быть не только положительными, но и отрицательными, используются типы:

– однобайтовыйцелый со знаком (целый короткий);

– двухбайтовыйцелый со знаком (целый обычный);

– четырехбайтовыйцелый со знаком (целый длинный).

Они отличаются объемом памяти, которая отводится для хранения каждого числа. Для представления чисел, которые могут быть как положительными, так и отрицательными, используются разные способы. Основными из них являются:

– дополнительный код,

– смещение.

Для однобайтового представления общее количество таких кодов 256 (от 0 до 255), для двухбайтового – 65536 (от 0 до 65535), для четырехбайтового – более 4,2 млрд.

Дополнительный код. Общее количество числовых кодов, возможных для данного количества байтов, делится пополам. Первая половина используется для представления положительных чисел и нуля (прямым кодом), а другая – для представления отрицательных чисел. При этом отрицательные числа представляются как дополнение до общего количества числовых кодов (дополнительным кодом).

Например, если для представления числа используется один байт, то число –1 представляется числом 255 (256–1=255), –2 – числом 254 (256–2=254) и т.д. до 128, которое означает число –128.

Смещение. К числу перед записью его в память прибавляется положительное число, которое называется смещением. Смещение выбирается таким образом, чтобы минимальному числу соответствовал нуль. Метод смещения упрощает вычисления и сравнение чисел.

Например, для однобайтового представления смещение равно 128. Тогда минимальное число –128 представляется в памяти компьютера нулем (–128 + 128 = 0), –127 представляется числом