Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Два класи ЕОМ

Будь-яка форма людської діяльності, будь-який процес функціонування технічного об'єкта пов'язані з передачею й перетворенням інформації.

Одне з найважливіших положень кібернетики полягає в тому, що без інформації і її переробки неможливо організувати системи, якими є живі організми і штучню, створені людиною технічні системи.

Інформацією називають відомості про ті або інші явища природи, подіях у суспільному житті й процесах у технічних пристроях. Інформація, втілена й зафіксована в деякій матеріальній формі, називається повідомленням. Наприклад, при плануванні й керуванні виробництвом збираються й обробляються відомості (повідомлення) про потреби в тій або іншій продукції, ресурсах робочої сили, сировини й матеріалів, продуктивності верстатів і іншого встаткування й виробляються відповідні керуючі рішення.

Повідомлення можуть бути безперервними й дискретними (цифровими).

Безперервне (аналогове) повідомлення представляється деякою фізичною величиною (електричною напругою, струмом і ін.), зміни якої в часі відображають протікання розглянутого процесу, наприклад зміни температури в нагрівальній печі. Фізична величина, що передає безперервне повідомлення, може в певному інтервалі приймати будь-які значення й змінюватися в довільні моменти часу.

Для дискретних повідомлень характерна наявність фіксованого набору елементів, з яких у деякі моменти часу формуються різні послідовності. Важливим є не фізична природа елементів, а та обставина,що набір елементів кінцевий і тому будь-яке дискретне повідомлення кінцевої довжини передає кінцеве число значень деякої величини.

Елементи, з яких складається дискретне повідомлення, називають буквами або символами. Набір цих букв утворює алфавіт. Тут під буквами на відміну від звичайного подання розуміються будь-які знаки (звичайні букви, цифри, розділові знаки, математичні та інші знаки), використовувані для подання дискретних повідомлень.

При дискретній формі подання інформації окремим елементам її можуть бути привласнені числові (цифрові) значення. У таких випадках говорять про цифровий (числовий) інформації.

Передача й перетворення дискретної інформації будь-якої форми (наприклад, звичайного тексту, що містить звичайні букви й цифри) можуть бути зведені до еквівалентних передачі й перетворенням цифрової інформації. Більше того, можливо з будь-яким необхідним ступенем точності безперервні повідомлення заміняти' цифровими шляхом квантування безперервного повідомлення за рівнем і часом. Таким чином, будь-яке повідомлення може бути представлене в цифровій формі.

Електронні обчислювальні машини або комп'ютери є перетворювачами інформації. У них вихідні дані завдання перетворяться в результат її рішення. Відповідно до використовуваної форми подання інформації машини діляться на два класи: безперервної дії — аналогові й дискретні дії — цифрові.

У силу універсальності цифрової форми подання інформації цифрові електронні обчислювальні машини являють собою найбільш універсальний тип пристрою обробки інформації. Саме ці машини, надалі називані скорочено ЕОМ, становлять предмет вивчення в справжній книзі.

Властивості ЕОМ - автоматизація обчислювального процесу на основі програмного керування, величезна швидкість виконання арифметичних і логічних операцій, можливість зберігання великої кількості різних даних, можливість рішення широкого кола математичних завдань і завдань обробки даних - роблять ці машини потужним засобом науково-технічного прогресу.

Впровадження ЕОМ дуже вплинуло на багато галузей науки й техніки, викликало процес їхньої математизації й комп'ютеризації.

1.2. Принципи дії ЕОМ

Спрощена структура ЕОМ представлена на мал. 1.1. ЕОМ містить наступні основні пристрої: арифметическо-логи-ческое пристрій, пам'ять, керуючий пристрій, пристрій уведення даних у машину,, пристрій виводу з її результатів розрахунку й пульт ручного керування.

Арифметико-Логічний пристрій (АЛУ) робить арифметичні й логічні перетворення над введеними в нього машинними словами, тобто кодами певної довжини, що представляють собою числа або інший вид інформації. Кількість розрядів у машинному слові звичайно збігається з кількістю розрядів в основних регістрах АЛП.

Пам'ять зберігає інформацію, передану з інших пристроїв, у тому числі введену у машину ззовні через пристрій уведення, і видає в усі інші пристрої інформацію, необхідну для протікання обчислювального процесу. Пам'ять машини в більшості випадків складається із двох істотно, що відрізняються по своїх характеристиках частин: швидкодіючої основної або оперативної (внутрішньої) пам'яті (ОП) і порівняно повільно діючої, але здатної зберігати значно більший обсяг інформації зовнішньої пам'яті (ЗП).

Оперативна пам'ять містить деяке число комірок, кожна з яких служить для зберігання машинного слова або його частини. Комірки нумеруються, номер комірки називається адресою.

НАВЕСТи ПРИКЛАД АДРЕСАЦІЇ В КОМІРКАХ!!!!!!!!!!!!!!!!

У запам'ятовувальних пристроях, що реалізують в ЕОМ функцію пам'яті, виконуються операції зчитування збереженої інформації для передачі в інші пристрої й записи інформації, що надходить із інших пристроїв. При зчитуванні слова з комірки вміст останньої не міняється й при необхідності слово може бути знову взяте з тої комірки. При записі слово, що зберігалося в комірці, стирається і його місце займає нове.

Безпосередньо в обчислювальному процесі бере участь тільки ОП, і лише після закінчення окремих етапів обчислень із ЗП в ОП передається інформація, необхідна для наступного етапу рішення завдання.

Керуючий пристрій (КП) автоматично без участі людини керує обчислювальним процесом, посилаючи всім іншим пристроям сигнали, що пропонують їм ті або інші дії, зокрема включає АЛП на виконання потрібної операції.

Алгоритмом рішення завдання чисельним методом називають послідовність арифметичних і логічних операцій, які треба зробити над вихідними даними й проміжними результатами для одержання рішення завдання. Тому алгоритм можна задати завданнями, які варто зробити операції, у якому порядку й над якими словами. Опис алгоритму у формі, яку сприймає ЕОМ, називається програмою.

Програма складається з окремих команд. Кожна команда пропонує певну дію й вказує, над якими словами (операндами) ця дія виконується. Програма являє собою сукупність команд, записаних у певній послідовності, що забезпечує рішення завдання на ЕОМ.

Нехай, наприклад, потрібно обчислити

при заданих чисельних значеннях а, с, х. Програму обчислень F можна представити наступною послідовністю команд:

1) відняти із числа а число х;

2) помножити число а на число х\

3) додати до результату дії другої команди число c;

4) розділити результати дії першої команди на результат дії третьої команди. Щоб пристрій керування міг розпізнати команди вони повинні бути закодовані в цифровій формі.

Автоматичне керування процесом рішення завдання досягається на основі принципу програмного керування, що є основною особливістю ЕОМ.

Іншим найважливішим принципом є принцип збереженої в пам'яті програми. Відповідно до цього принципу команди програми, закодовані в цифровому виді, зберігаються в пам'яті нарівні із числами. У команді вказуються не самі числа, що беруть участь в операціях, а адреси комірок ОП, у яких вони перебувають, і адреса комірки, куди поміщається результат операції.

Оскільки програма зберігається в пам'яті, ті самі команди можуть потрібне число раз витягатися з пам'яті й виконуватися. Тому що команди представляються в машині у формі чисел, то над командами як над числами машина може робити операції («модифікації команд>).

Використання електронних схем, принципів програмного керування й збереженої в пам'яті програми дозволило досягти високої швидкодії й скоротити в багато разів число команд у програмах вирішення завдань, що містять обчислювальні цикли, у порівнянні із числом операцій, які робить машина при виконанні цих програм.

Команди виконуються в порядку, що відповідає їхньому розташуванню в послідовних комірках пам'яті, крім команд переходыв <=>, що змінюють цей порядок відповідно безумовно або тільки при виконанні деякої умови, равенства, що задається звичайно у вигляді, рівне нулю, позитивного або негативного результату попередньої команди або відносини типу >, =, < для чисел, що вказуються командою. Саме завдяки наявності команд умовного переходу ЕОМ може автоматично змінювати відповідним чином хід обчислювального процесу, вирішувати складні логічні завдання.

Перед рішенням завдання на ЕОМ програма й вихідні дані повинні бути поміщені в її пам'ять. Попередньо ця інформація наноситься на перфострічку, перфокарти у вигляді відповідних комбінацій отворів на них або на магнітну стрічку шляхом відповідного намагнічування ділянок її поверхні. Потім за допомогою пристрою уведення програма й вихідні дані зчитуються з перфокарт, перфострічки або магнітної стрічки й переносяться в ОП. Інформація, необхідна для рішення завдання, може вводитися в ОП безпосередньо із клавіатури дисплея або електрифікованої пишучої машини.

Пристрій виводу служить для видачі з машини результатівв розрахунку, наприклад, шляхом друкування їх на друкованих пристроях або відображення на дисплеї

За допомогою пульта керування оператор пускає й зупиняє машину, а при необхідності може втручатися в процес рішення завдання.

ЕОМ мають універсальність, вони придатні для рішення різноманітних завдань. Будь-яка необхідна точність обчислень може бути досягнута шляхом збільшення числа розрядів у поданні чисел в ЕОМ і відповідного збільшення кількості електронного устаткування без підвищення вимог до точності роботи самих електронних схем.

Представлена на мал. 1.1 структура (модель) обчислювальної машини, що одержала назву фоннейманівська , завдяки її витонченій простоті й великій гнучкості при керуванні обчислювальним процесом з найперших кроків електронної обчислювальної техніки й донині домінує при побудові різних ЕОМ.

Однак в останні роки конструктори ЕОМ, прагнучи досягти істотного підвищення їхньої продуктивності, у ряді випадків відходять від моделі фон Неймана

Приведемо один із прикладів. У фоннейманівської машині із загальною пам'яттю для даних і команд є всього одна шина (магістраль) для передачі з пам'яті в інші пристрої команд і даних, що веде до зниження швидкості роботи ЕОМ.

Можлива побудова машини з окремими пам'ятями й шинами для зберігання й передачі команд і даних, що допускає паралельне в часі добування їх з пам'яті й передачу по шинах. Така структура (модель) одержала назву гарвардської, тому що була реалізована вперше в 1944 р. в. Гарвардському університеті (США) у ранній релейній обчислювальній машині, що передувала появі електронних обчислювальних машин. Гарвардська модель реалізована, зокрема, у деяких мікропроцесорах.

1.3. Поняття про систему програмного (математичного) забезпечення ЕОМ. Поняття про архітектуру ЕОМ

Для додання ЕОМ певних властивостей використовують засоби двох видів: апаратурні й програмні. Останні називаються також засобами програмного (математичного) забезпечення

Частина властивостей ЕОМ здобуває завдяки наявності в її складі електронного або електромеханічного устаткування, спеціально призначеного для реалізації цих властивостей. Арифметико-Логічна будова машини являє приклад апаратурних засобів.

Ряд інших властивостей реалізується без спеціальних апаратурних засобів програмним шляхом, при цьому використовуються наявні апаратурні засоби машини, що працюють у запропонованому порядку відповідно до програми, що забезпечує виконання машиною даної функції. Машина може не мати, наприклад, аппаратно реалізованої операції добування квадратного кореня. Однак якщо є програма добування квадратного кореня, що використовує наявні апаратурні засобу машини, то з погляду користувача машина має властивість витягати квадратний корінь.

За допомогою апаратурних засобів відповідні функції виконуються значно швидше, ніж програмним шляхом. Тому та сама функція може реалізуватися в малих моделях ЕОМ за допомогою програмних засобів, а в більших, Для яких швидкодія є однієї з найважливіших характеристик,- апаратурними засобами.

Часто для додання ЕОМ тої або іншої властивості використовують комбінацію апаратурних і програмних засобів, що дозволяє при порівняно невеликих апаратурних витратах досягти високої ефективності й швидкодії при виконанні відповідної функції.

Засоби програмного забезпечення й апаратурних засобів є двома взаємозалежними компонентами сучасної обчислювальної техніки.

Система програмного (математичного) забезпечення ЕОМ являє собою комплекс програмних засобів, у якому можна виділити операційну систему, комплект програм технічного обслуговування й пакети прикладних програм (мал. 1.2).

Операційні системи є найважливішою й центральною
частиною програмного забезпечення ЕОМ, призначеної для
ефективного керування обчислювальним процесом, планиро
вания роботи й розподіли ресурсів ЕОМ, автоматизації
процесу підготовки програм і організації їхнього виконання
при різних режимах роботи машини, полегшення спілкування
оператора з машиною. ^ ^

Користувачі й оператори не мають прямого доступу до пристроїв ЕОМ. Зв'язок користувачів і операту(точніше, з її апаратурними засобами) можливий за

допомогою .операційної системи, що забезпечує певний рівень спілкування людини з машиною.

Рівень спілкування в першу чергу визначається рівнем мови, на якому воно відбувається. Сучасні операційні системи містять транслятори з мов різного рівня, таких, як АСЕМБЛЕР, ФОРТРАН, ПЛ-1, ПАСКАЛЬ, Си й ін.

Комплект програм технічного обслуговування, призначений для зменшення трудомісткості експлуатації ЕОМ, містить програми перевірки працездатності ЕОМ і окремих її пристроїв, визначення (діагностування) місць несправностей.

Пакети прикладних програм (ППП) являють собою структуровані комплекси програми (часто зі спеціалізованими язиковими засобами), призначені для решення певних досить широких класів завдань: технічних, планово-економічних і ін.), а такнеш для розширения функцій операційних систем .

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Два класи ЕОМ	\|	Виникнення етики.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.009 сек.