Технические средства.
Назначение и структура ЭВМ. Взаимодействие устройств.
Структура компьютера– это совокупность его элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства – от основных логических узлов компьютера до простейших схем.
Архитектура компьютера может быть представлена как: программное обеспечение, аппаратное обеспечение, алгоритмическое обеспечение, специальное фирменное обеспечение.
Любая ЭВМ неймановской архитектуры содержит следующие основные устройства:
· арифметико-логическое устройство (АЛУ);
· устройство управления (УУ)
· запоминающее устройство (ЗУ);
· устройства ввода-вывода (УВВ);
· пульт управления (ПУ).
В современных ЭВМ АЛУ и УУ объединены в общее устройство, называемое центральным процессором.
Процессор, оперативная память. Назначение и технические характеристики.
Центральный процессор - это центральное устройство компьютера, которое обрабатывает данные и управляет периферийными устройствами компьютера.
В состав центрального процессора входят:
·устройство управления (УУ); (организует процесс выполнения программ и координирует взаимодействие всех устройств ЭВМ во время её работы. )
·арифметико-логическое устройство (АЛУ); (обрабатывает все виды информации)
·запоминающее устройство (ЗУ); (предназначено для хранения исходных данных, промежуточных величин и результатов обработки информации, а также самой программы обработки информации. Делится на ОЗУ (оперативное) и ПЗУ (постоянное))
·генератор тактовой частоты (ГТЧ). (создаёт электрические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера. В ритме ГТЧ работает центральный процессор)
К основным характеристикам процессора относятся:
·Быстродействие – это среднее число операций процессора в секунду.
·Тактовая частота. Тактовая частота равна количеству тактов в секунду. Такт-это промежуток времени между началом подачи текущего импульса ГТЧ и началом подачи следующего. Она характеризирует компьютер, поэтому по названию модели микропроцессора можно составить представление о том, к какому классу принадлежит компьютер. Увеличение частоты – одна из основных тенденций развития микропроцессоров.
·Разрядность процессора - это максимальное количество бит информации, которые могут обрабатываться и передаваться процессором одновременно.
Внутренняя предназначена для хранения программ и их данных в процессе работы ЭВМ. Внешняя память предназначена для долговременного и энергонезависимого хранения программ и данных.
Внутренняя память подразделяется на оперативную и постоянную.
Оперативная память служит для хранения программ и данных, с которыми работает процессор в данный момент.
Постоянная памятьслужит для хранения программ, которые должны быть доступны компьютеру сразу после включения, еще до загрузки операционной системы. В постоянной памяти хранится программа первоначального тестирования, BIOS (базовая система ввода-вывода) компьютера.
Основные технические характеристики памяти:
1)Емкость – максимальное количество единиц информации, которые одновременно могут храниться в памяти, (измеряется в байтах)
2)Время доступа – для ЗУ с произвольным доступом (от момента когда установлен адрес, до того, как данные станут доступны, для ЗУ с прямым (время для перевода в нужную позицию головки чтения-записи).
3)Длительность цикла обращения к памяти, характеризует ЗУ с произвольным доступом и измеряется минимальной длительностью временного интервала между последовательными обращениями к памяти, то есть время доступа плюс время выполнения дополнительных операций, связанных с подготовкой устройства к следующему обращению.
4) Скорость передачи характеризует интенсивность информационного потока между ЗУ и процессором.
Устройства обмена данными
·модем Предназначены для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи, принято называть модемом (модулятор + демодулятор). Наибольшее распространение в настоящее время получили ADSL-модемы, позволяющие передавать данные по кабельным сетям низких категорий (телефонные линии) на большие расстояния с большой скоростью.
Принцип программного управления ЭВМ.
Суть ППУ:
1) Все вычисления, предписанные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы.
2) Каждая команда содержит указания на конкретную выполняемую операцию, адрес операндов и ряд служебных признаков.
Операнды - это переменные, значения которых участвуют в операциях преобразования
данных. Список всех переменных (входных и данных, промежуточных значений и
результатов вычислений) является неотъемлемым элементом любой программы;
ППУ включает в себя несколько архитектурно - функциональных принципов.
Принцип условного перехода. В процессе вычислений в зависимости от полученных промежуточных результатов возможен автоматический переход на тот или иной участок программы.
Принцип хранимой программы. Команды в ЭВМ представляются в такой же кодируемой форме, как и любые данные и хранятся в таком оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ). Это значит, что если рассматривать содержимое памяти, то без какой-то команды невозможно различить данные и команды. Следовательно, любые команды можно принципиально обрабатывать как данные (информация в ЭВМ отличается не представлением, а способом ее использования). Для доступа к программам, командам и операндам используются их адреса. В качестве адресов выступают номера ячеек памяти ЭВМ, предназначенных для хранения объектов.
Принцип двоичного кодирования. Информация (команды и данные: числовая, текстовая, графическая и т.п.) кодируется двоичными числами 0 и 1. Каждый тип информации имеет форматы - структурные единицы информации, закодированные двоичными цифрами 0 и 1. (Обычно все форматы данных, используемые в ЭВМ, кратны байту, т.е. состоят из целого числа байтов).
Принцип иерархии запоминающих устройств (ЗУ).
Последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл, называется полем. Например, в каждой команде программы различают поле кода операций, поле адресов операндов. Применительно к числовой информации выделяют знаковые разряды, поле значащих разрядов чисел, старшие и младшие разряды.
Программное обеспечение.
Состав и назначение программного обеспечения.
Программное обеспечение — это совокупность программ, позволяющих осуществить на компьютере автоматизированную обработку информации. Программное обеспечение делится на системное (общее) и прикладное (специальное).
Системное программное обеспечениенаправлено:
• на координацию работы всех устройств компьютера;
• на распределение оперативной памяти подпрограмм;
• на распределение ресурсов;
• на автоматизированный процесс разработки программ;
• на управление файловой системой.
В состав прикладногопрограммного обеспечения входят различные программы, предназначенные для решения задач пользователя, например:
- текстовые редакторы
- гипертекстовые редакторы
- редакторы электронных таблиц
- графические редакторы
- экспертные системы
- издательские системы
- программы для бухгалтеров
- программы для банковских сотрудников
- программы для маркетологов
- программы для сотрудников страховых компаний и т.д.
Этапы обработки программ под управлением операционной системы.
Тестирование и отладка.
При тестировании серого ящика разработчик теста имеет доступ к исходному коду, но при непосредственном выполнении тестов доступ к коду, как правило, не требуется.
Методы поиска семантических ошибок.
Семантические ошибки заключаются в нарушении порядка операторов, параметров функций и употреблении выражений. Параметр, указывающий изменяемое поле должен идти первым. Семантические ошибки также обнаруживаются компилятором.
Ошибки данного типа можно обнаружить с помощью отладчика, пошагово выполняя код программы.
Алгоритм замещения(далее)
2)ручной перевод чисел из десятичной системы в другую;
-для перевода целых чисел используется алгоритм деления:
осуществляется последовательное деление исходного числа на 2 и собираются остатки(коэффициенты нового разложения), начиная с последнего. Деление длится до получения частного, меньшего основания системы.
Например:
25|2
- 24|-----
---| 12|2
1| -12|----- 25(10)=11001(2)
----| 6|2
0| -6|---
---| 3|2
0| -2|----
--| 1
1|
-для перевода правильных дробей осуществляется умножение дробной части на основание новой системы. В этой технике горизонтальная черта осуществляет исходное число, а вертикальная черта отделяет получающиеся целые части произведений, которые являются коэффициентами в разложении
Например:
0,|125*2
---|---------
0 | 250*2 0,125(10)=0,001(2)
0 |500*2
1 |000
(по аналогии и в остальных системах счисления)
*Перевод неправильных дробей осуществляется отдельно для целой и дробной части
Понятие о смешанных(промежуточных) системах исчисления(НАСТЯ)
Из десятичной в другие
1)Выберем систему счисления, в которую хотим перевести число(допустим р)
2)Найдем k и коэффициент α, так что умещалось в данное число.
3)Вычитаем из данного числа
4)Проделываем тоже самое для k-1,k-2…до тех пор пока данное число не станет равно 0.
5)Выписанные коэффициенты и есть данное число в выбранной системе счисления p.
II Промежуточные (смешанные) системы счисления.
В качестве смешанной системы счисления целесообразно использовать системы с основанием существенно упрощающий преобразование информации из системы в двоичную и наоборот.
Теорема
Если (где Q,P, k-целые),то запись любого числа в смешанной системе счисления (Q-P) тождественно совпадает с записью этого числа в системе счисления с основанием Q
Пример
Двоичная арифметика
Двоичное сложение
0+0=0
1+0=1
0+1=1
1+1=10
При сложении двух чисел в каждом разряде может производиться сложение двух цифр слагаемых или двух этих цифр и единицы,если имеется перенос.
Двоичное вычитание
0-0=0
1-0=1
1-1=0
10-1=1
При вычитании в данном разряде занимается единица из следующего разряда.Эта занятая единица равна двум единицам данного разряда.
Технические средства.
Назначение и структура ЭВМ. Взаимодействие устройств.
Структура компьютера– это совокупность его элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства – от основных логических узлов компьютера до простейших схем.
Архитектура компьютера может быть представлена как: программное обеспечение, аппаратное обеспечение, алгоритмическое обеспечение, специальное фирменное обеспечение.
Любая ЭВМ неймановской архитектуры содержит следующие основные устройства:
· арифметико-логическое устройство (АЛУ);
· устройство управления (УУ)
· запоминающее устройство (ЗУ);
· устройства ввода-вывода (УВВ);
· пульт управления (ПУ).
В современных ЭВМ АЛУ и УУ объединены в общее устройство, называемое центральным процессором.