ЛЕКЦИЯ № 1 (2 ч.)

В данной лекции рассматриваются следующие темы:

1. История развития вычислительной техники (ВТ). Информационно­логические основы построения ЭВМ.

2. Принципы Фон­Неймана. Классическая и канальная архитектура ЭВМ

3. Архитектура системной (материнской) платы

1. История развития ВТ и информационно­логические основы построения ЭВМ

§1. В данном параграфе рассматриваются период развития вычислительной техники, который условно можно назвать механическим периодом. В этот период создаются первые механические машины, которые значительной степени могли облегчить процесс вычислений. Первая описанная механическая вычислительная машина была описана В. Шиккардом в 1623 г. Эта машина была создана в единственном экземпляре и состояла из трех независимых устройств: суммирующего, множительного и устройства ввода. Машина Шиккарда выполняла все арифметические действия над 6­ти разрядными десятичными числами. Работа Шиккарда была малоизвестна, но в ней были заложены основные идеи, которые использовались при создании механических вычислительных машин.

Далее в этом параграфе рассказывается о машине Паскаля (1646 г.), которая была выпущена в количестве 50 экземпляров. Часть этих машин сохранилась до наших дней.

Первая вычислительная машина, которую можно назвать арифмометром, была машина Г.Лейбница. Машина Лейбница была уже более совершенное вычислительное устройство, значительно ускоряющее процесс вычислений, но из­за ряда недоработок эта машина не получила распространения. Далее рассматривается развитие вычислительных машин получивших название арифмометров, которые просуществовали практически до середины 20 века. Все эти механические устройства не являлись программируемыми. Первая попытка, хотя и не совсем удачная, создания вычислительной механической машины с программным управлением была предпринята Ч. Бэббиджэм. Согласно проекта Ч.Бэббиджа его аналитическая машина имела устройства:

1). Хранения данных­ исходных, промежуточных и результатов вычислений (ОЗУ).

2). Обработки чисел (АЛУ).

3). Блок управления последовательностью вычислений (УУ).

4). Устройства ввода исходных данных и печать полученных результатов (УВВ).

Естественно, создать надежную вычислительную машину при механической элементной базе, было практически невозможно, хотя в 1843 г. Адой Ловлейс была разработана программа, но эта машина никогда не была реализована.

§2. В этом параграфе рассматривается период от начала 20 века до (практически) настоящего времени. Проводится классификация поколений по элементной базе, логической архитектуре, программному обеспечению и быстродействию.

§3. В этом параграфе рассматриваются информационно­логические основы построения ЭВМ:

1). Позиционные системы счисления десятичная, 16­ричная и двоичная. Правила перехода из одной системы счисления в другую для целых и дробных частей числа.

2). Кодирование символьной информации ­ коды ASCII, национальные алфавиты, уникоды.

3). Кодирование целых чисел различных типов. Вводится понятие дополнительного кода и как дополнительный код может быть получен,а именно: для знаковых чисел длиною 1байт сумма положительного числа и его отрицательного аналога в сумме равна 2⁸ .

=256. Для знаковых чисел длиной 2 байта, сумма чисел одинаковых по модулю, и имеющих разные знаки, равна 216=65536, поэтому нахождения числа с противоположным знаком сводится к вычитанию данного числа из 28*n, где n число байт необходимых для кодировки чисел данного типа. Далее рассматривается более удобный способ получения дополнительного кода: инвертирование всех битов и прибавление единицы.

4). Кодирование вещественных чисел длиной 4 байта, 6 байт, 8 и 10 байт.

Для того, чтобы можно было самим определять кодировку вещественных, чисел была написана небольшая программа на алгоритмическом языке Паскаль. В данной программе по заданному вещественному числу находится двоичный код этого числа. Задавая числа ±1.0, 1.5, 1.75, 1.875

можно определить расположение знакового бита, мантиссы числа, границы характеристики, убедится, что один бит является скрытым.

Можно увидеть, что число 1.110 будет бесконечной дробью в двоичной системе счисления.

2. Принципы Фон­Неймана. Классическая и канальная архитектура ЭВМ

§1. В данном параграфе рассматриваются принципы используемые при создании первых ЭВМ ­ принципы Фон­Неймана:

1). Программы и данные хранятся в двоичном коде в общем запоминающем устройстве ­ оперативной памяти.

2). Управления вычислительным процессом осуществляется по программе, заключающееся в последовательном выполнения команд. Каждая команда руководит выполнением одной операции и передает управления следующей команде;

3). Память компьютера состоит из последовательности пронумерованных ячеек;

4). Для управления используется язык машинных команд, которым отвечают элементарные операции и которые последовательно выполняются над элементарными операндами.

Выполнения программы и управления основными узлами компьютера осуществляет

процессор (ЦП).

На основании вышесказанного, можно представить схему первых ЭВМ, которая состоит из ЦП, ОЗУ, устройства ввода и устройства вывода.

Поиск по сайту: