ЭВМ ответы
.docxПредставление инфо в вычислительных машинах
Числовая и-ия в компьютере характеризуется
-
Системой счисления (двоичная, десятичная и т.д.)
-
Видом числа (вещественная, комплексная, массивы)
-
Типом числа (целое, дробное, смешанное)
-
Формой представления числа
-
Разрядной сеткой и форматом числа
-
Диапазоном и точностью
-
Способом кодировки отрицательных чисел (прямым обратным и дополнительным кодами)
-
Алгоритмом выполнения арифметических операций
Алгебраическое представление чисел
Знак числа кодируется двоичной системой счисления (0 – «+», 1 – «-»)
Для алгебраического представления чисел, т.е. с учетом знака в ЭВМ используют специальные коды:
-
Прямой код – абсолютное значение числа (удобно для положительных чисел)
-
Обратный код – инвертация всех чисел
-
Дополнительный код
Операция вычитания.
Вычитаемое представляется в дополнительном коде и складывается с уменьшаемым.
Представление чисел с фиксированной и плавующей запятой.
Фиксированная запятая – естественная форма. Ограничен диапозон представления чисел
Плавующая запятая – нормальная форма. Каждое число представляется в виде мантиссы и порядка.
Системы счисления, перевод из одной системы чисел в другую
Система счисления – способ представления и изображения чисел.
-
Позиционная – количественное значение каждой цифры зависит от ее позиции в числе. Отдельные позиции в записи числа наз-ся разрядами, а номер позиции – номер разряда. Число разрядов в записи числа наз-ся его разрядностью и совпадают с длиной числа.
-
Непозиционная – значение каждой цифры не зависит от ее позиции (Римская система счисления)
Логические основы построения ЭВМ.
Логика ЭВМ основана на булевой алгебре.
Аксиомы:
X=1, x≠0; x=0, x≠1
1+1=1 0+0=0 0+1=1 0*0=0 1*1=1 0*1=0
Переместительный закон:
X+y=y+x x*y=y*x
Сочетательный закон:
X*(y*z)=(x*y)*z x+(y+z)=(x+y)+z
Распределительный закон:
X*(y+z)=x*y+x*z x+y*z=(x+y)*(x+z)
Закон повторения:
X+x=x x*x=x
Закон обращения:
X=y, _x=_y _(_x)=x
X*1=x x+1=1 x*_x=0 x+_x=1 x*0=0 x+0=x x+x*y=x x*y+x*_y=x (x+y)*(x+_y)=x
Логическая схема – физическое утр-во, которое реализует какую-либо логическую ф-ию.
И
x |
y |
Q |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
ИЛИ
x |
y |
Q |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
НЕ
x |
Q |
0 |
1 |
1 |
0 |
Эл-ты и узлы ЭВМ. Триггеры, регистры.
Триггер – устройство, обладающее 2-мя устойчивыми состояниями (Q=1 и Q=0) и способные находится в одном из них сколь угодно долго и переходить из одного состояния в другое под воздействиями внешних сигналов.
RS-триггер
Асинхронный
S |
R |
Q |
Q+1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
X |
0 |
1 |
0 |
X |
1 |
1 |
1 |
X |
X |
Синхронный
C |
R |
S |
Q |
Q+1 |
0 |
X |
X |
0 |
0 |
0 |
X |
X |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
X |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
0 |
1 |
1 |
1 |
X |
X |
JK-триггер
J=S, K=R
C |
K |
J |
Q |
Q+1 |
0 |
X |
X |
0 |
0 |
0 |
X |
X |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
X |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
D-триггер
C |
D |
Q |
Q+1 |
0 |
X |
0 |
0 |
0 |
X |
1 |
1 |
1 |
0 |
X |
0 |
1 |
1 |
X |
1 |
T-триггер
T |
C |
Q |
Q+1 |
0 |
X |
0 |
0 |
0 |
X |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
Регистры – совокупность триггеров с определенными связями между ними, при которых они работают как единое устройство.
Последовательное – выход предыдущего соединен со входом следующего.
Параллельное – запись и чтение осуществляется одновременно.
Эл-ты и узлы ЭВМ. Счетчики.
Счетчики – устройство, подсчитывающее число импульсов, поступающих на вход. Счетчик состоит из n последовательно соединенных счетных триггеров, причем выход одного счетного триггер соединен с тактовым входом следующего триггера.
Суммирующий
Вычитающий
Реверсный
Кольцевой
Эл-ты и узлы ЭВМ. Шифратор, дешифратор.
Шифратор – кодовый преобразователь, имеющий n входов и k выходов (n=2^k). Номер входа на котором 1.
x3 |
x2 |
x1 |
x0 |
y1 |
y0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
Дешифратор – логическая схема, имеющая n информационных входов и 2^n выходов. Подает 1 на выход, номер которого подан на вход
x1 |
x0 |
y3 |
y2 |
y1 |
y0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Эл-ты и узлы ЭВМ. Приоритетный шифратор.
Определяет крайнюю левую единицу в числе, поступившего на вход. На выходе номер крайнего левого разряда, в котором стоит 1.
x3 |
x2 |
x1 |
x0 |
y1 |
y0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
X |
0 |
1 |
0 |
1 |
X |
X |
1 |
0 |
1 |
X |
X |
X |
1 |
1 |
Эл-ты и узлы ЭВМ. Мультиплексор, демультиплексор.
Мультиплексор – функциональный узел, предназначенный для поочередной коммутации информации от одного из n входов на общий выход.
x3 |
x2 |
x1 |
x0 |
a1 |
a0 |
y |
X |
X |
X |
1 |
0 |
0 |
1 |
X |
X |
1 |
X |
0 |
1 |
1 |
X |
1 |
X |
X |
1 |
0 |
1 |
1 |
X |
X |
X |
1 |
1 |
1 |
Демультиплексор – функциональный узел, который обеспечивает передачу цифровой информации по одной входной линии на несколько выходных линий.
a1 |
a0 |
x |
y3 |
y2 |
y1 |
y0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
Эл-ты и узлы ЭВМ. Регистры с логическими обратными связями.
Случайная последовательность – последовательность из 0 и 1, в которой каждый эл-т появляется в последовательности независимо от предыдущих символов.
Тесты на случайность.
-
Уравновешенность – число 0 и 1 равны.
-
Корреляция – при почленном сравнении случайной последовательности с любым ее циклическим сдвигом число совпадающих символов равно числу несовпадающих.
Случайная последовательность не имеет ни начала ни конца, а псевдо случайная последовательность конечна.
Регистр с логической обратной связью описывается характеристическим многочленом
-
Число триггеров в регистре сдвига равно степени многочлена.
-
Число элементов обратной связи равно числу ненулевых слагаемых многочленов минус 2
-
Номера разрядов регистра, выходы которых подаются на входы сумматоров по модулю 2, определяются из сопряженного многочлена.
Эл-ты и узлы ЭВМ. Арифметический сумматор.
Арифметический сумматор – функциональный узел, предназначенный для сложения двух n-разрядных слов. Состоит из полусумматора и n-1 полных сумматоров.
Полусумматор
a |
b |
S |
P |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
Полный сумматор
P-1 |
a |
b |
S |
P |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
Типовая структура управляющей микро ЭВМ.
Блок ЦП – центральное устройство управления и обработки информации.
ГТИ – генератор тактовых импульсов.
СК – системный контроллер. Умощняет выходы ЦП и формирует управляющие сигналы.
КПДП – контроллер прямого доступа памяти.
ШФ – шинный формирователь. Усилитель сигналов.
Блок памяти – центральное устройство хранения программ и данных
Эл-ты памяти:
-
Энергозависимая память ОЗУ
-
Статическая
-
Динамическая
-
-
Энергонезависимая память ПЗУ
-
Масочная (программируется на заводе, дешевая и быстрая)
-
С плавающими перемычками (однократно программируемые)
-
Многократно программируемые с ультрафиолетовым стиранием.
-
С электрическим стиранием
-
Блок переферийных устройств – преобразование кодов и сигналов магистралей в коды и сигналы управляемого оборудования и наоборот.
Микропроцессор К580ВМ80. Назначение, структурная схема.
АЛУ – арифметическое логическое устройство
A, B, C, D, E, H, L, M – регистры общего назначения
PBXD – регистр временного хранения информации
СПИУ – схема приращения и уменьшения на 1
АЛУ – обработка данных. Один операнд хранится в аккумуляторе, второй – в регистре временного хранения информации. Результат заносится в аккумулятор.
РОН – восемь восьмиразрядных регистров, которые расширяют возможности АЛУ. Служат внутренней памятью МП и для временного хранения операндов.
Регистр M – виртуальный регистр, в качестве которого может использоваться любая ячейка памяти, адрес которой должен быть предварительно записан в пару регистров H и L.
A – основной регистр. Аккумулятор.
Регистр PC – счетчик команд (адрес ячейки памяти, в которой помещен код выполняемой программы)
Регистр SP – указатель стека (хранит адрес последней занятой ячейки стека).
Регистр PSW состоит из регистров Z и W и содержит слово состояния процессора, содержащего содержимое регистров A и F (аккумулятор и регистр флагов).
Флаговый регистр состоит из 5 триггеров.
Флаг S – признак отрицательного результата.
Флаг Z – признак нулевого результата.
Флаг C – признак переноса из старшего разряда аккумулятора.
Флаг P – признак четности.
Флаг AC – признак переноса между полубайтами результата.
Дешифратор команд и формирователь машинных циклов – определяет код команды и по этому коду формирует последовательность циклов для выполнения дешифрованной команды.
Буферный регистр данных – временное хранение выбранного из памяти слова.
Буферный регистр адреса – адрес выполняемой команды.
Выполнение команды:
-
Пересылка байта данных от устройства ввода
-
Пересылка байта данных к устройству вывода
-
Считывание байта данных из блока памяти или запись данных в блок памяти
-
Передача в шину данных специального байта, называемого управляющим словом, предназначенного для установления правильного схемного соединения.
Способы адресации процессора К580
-
Непосредственная – наиболее экономичный способ хранения и поиска информации, т.к. необходимые данные содержатся в самой команде.
-
Прямая – довольно простой способ хранения и поиска информации
-
Регистровая – код команд содержит указания на регистр или пару регистров, в которых содержатся данные
-
Косвенная – в регистровой паре содержится 16-разрядный адрес ячейки памяти, в которой хранятся данные
Аналогово-цифровые преобразователи
АЦП – устройства предназначенные для преобразования электрических величин в цифровой код.
Операции преобразования:
-
Дискретизация. Непрерывная ф-я u(t) преобразуется в последовательность ее отсчетов u(tn), взятых через определенный промежуток времени.
-
Квантование. Мгновенные значения ф-и u(t) ограничиваются только определенными уровнями, которые называются уровнями квантования. Операция округления аналоговой непрерывной величины до ближайшего целового значения.
-
Кодирование. Последовательность цифр, подчиненных определенному закону в виде двоичной последовательности из 1 и 0.
Основные характеристики АЦП:
-
Число n разрядов выходного сигнала
-
Разрешающая способность h (или значение вх.напряжения, за которое выходной код изменится на единицу младшего разряда)
-
Нелинейность максимальное отклонение выходного кода от расчетного значения во всех диапазонах шкалы.
-
Абсолютная погрешность – наибольшое отклонение выходного кода от расчетного значения в конечной точке шкалы.
-
Время преобразования – интервал времени от момента начала преобразования до появления на выходе установившегося кода.
-
Диапазон и полярность входного напряжения, число источников питания и т.д.