- •Введение
- •Организация кэш-памяти
- •1. Где может размещаться блок в кэш-памяти?
- •2. Как найти блок, находящийся в кэш-памяти?
- •3. Какой блок кэш-памяти должен быть замещен при промахе?
- •4. Что происходит во время записи?
- •Принципы организации основной памяти в современных компьютерах Общие положения
- •Увеличение разрядности основной памяти
- •Память с расслоением
- •Использование специфических свойств динамических зупв
- •Виртуальная память и организация защиты памяти Концепция виртуальной памяти
- •Страничная организация памяти
- •Сегментация памяти
- •Управление вводом-выводом
- •Физическая организация устройств ввода-вывода
- •Организация программного обеспечения ввода-вывода
- •Обработка прерываний
- •Драйверы устройств
- •Независимый от устройств слой операционной системы
- •Пользовательский слой программного обеспечения
- •Системы ввода вывода Организация ввода - вывода микропроцессорного устройства
- •Ввод вывод в режиме прямого доступа к памяти
- •Ввод вывод
- •Защищенный режим
- •Дескрипторы
- •Привилегии
- •Переключение задач
- •Страничное управление памятью
- •Режим виртуального 86 (v86)
- •Характеристика системы команд процессора
- •Простые типы данных. Операции над простыми данными.
- •Машинные форматы данных.
- •Слово. Полуслово. Двойное слово.
- •Числа с плавающей запятой
- •Представление простых типов данных языков программирования
- •Вместо заключения
- •2.2 Типы данных
- •Логическое устройство компьютеров
- •1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
- •3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
- •Основные принципы функционирования компьютеров
- •Принципы Неймана
- •Общее устройство компьютеров
- •Арифметические основы компьютера
- •Перевод чисел в десятичную систему счисления
- •Перевод чисел из десятичной системы в двоичную, восьмеричную и шестнадцатиричную
- •Перевод чисел из двоичной системы счисления в восьмеричную и шестнадцатиричную и обратно
- •Арифметические операции в позиционных системах счисления
- •Сложение
- •Вычитание
- •Триггер
- •Сумматор
- •Принципы организации основной памяти в современных компьютерах Общие положения
- •Увеличение разрядности основной памяти
- •Память с расслоением
- •Использование специфических свойств динамических зупв
- •Виртуальная память и организация защиты памяти Концепция виртуальной памяти
- •Страничная организация памяти
- •Сегментация памяти
- •Глава 5 Управление памятью
- •Глава 1. Общие принципы организации памяти эвм
Арифметические основы компьютера
Компьютер может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, звуковую и видео информацию. Возникает вопрос: "Как, каким образом компьютер обрабатывает столь различающиеся по восприятию человеком виды информации?"
Все эти виды информации кодируются в последовательности электрических импульсов: есть импульс (1), нет импульса (0), т.е. в последовательности нулей и единиц. Такое кодирование информации в компьютере называется двоичным кодированием, а логические последовательности нулей и единиц – машинным языком. Эти цифры можно рассматривать как два равновероятных состояния (события). При записи двоичной цифры реализуется выбор одного из двух возможных состояний (одной из двух цифр) и, следовательно, она несет количество информации, равное 1 биту.
Важно, что каждая цифра машинного двоичного кода несет информацию в 1 бит. Таким образом, две цифры несут информацию 2 бита, три разряда – 3 бита и т.д. Количество информации в битах равно количеству цифр двоичного машинного кода. Числа могут быть записаны в естественнойилиэкспоненциальной форме. Естественной формой называется привычная нам, обычная запись чисел, например, 3,14, 2001 и т.д.
Экспоненциальная форма чисел обычно используется для записи либо очень больших, либо очень маленьких чисел, которые в обычной естественной форме содержат большое количество незначащих нулей (например, 1000000 = 1 • 106,0,000001 = 0,1 • 10-5).
В языках программирования и в компьютерных приложениях при записи чисел в экспоненциальной форме вместо основания системы счисления 10 пишут букву Е, вместо запятой – точку и знак умножения не ставится (например, 1000000 = 1Е6,0,000001 = 0.1Е-5
Например, для кодирования одного символа требуется 1 байт информации. Если рассматривать символы как возможные события, то можно вычислить, какое количество различных символов можно закодировать:
N = 2I = 28 = 256.
Такое количество символов вполне достаточно для представления текстовой информации, включая прописные и заглавные буквы русского и латинского алфавита, цифры, знаки, графические символы и т.д.
Кодирование заключается в том, что каждому символу ставится в соответствие уникальный десятичный код от 0 до 255 или соответствующий ему двоичный код от 00000000 до 11111111. Таким образом, человек различает символы по их начертанию, а компьютер – по их коду.
При вводе в память компьютера текстовой информации происходит ее двоичное кодирование, символ преобразуется в его двоичный код. Пользователь нажимает на клавиатуре клавишу с символом и в память компьютера поступает последовательность из восьми электрических импульсов (двоичный код символа). Код символа хранится в оперативной памяти компьютера, где занимает одну ячейку.
Система счисления– это знаковая система, в которой числа записываются по определенным правилам с помощью символов некоторого алфавита, называемых цифрами.
В позиционных системахсчисления основание системы равно количеству цифр (знаков в ее алфавите) и определяет, во сколько раз различаются значения цифр соседних разрядов числа. В позиционных системах счисления количественное значение цифры зависит от ее позиции в числе.
Позиционные системы счисления | ||
Система счисления |
Основание |
Алфавит цифр |
Десятичная |
10 |
0, 1,2,3,4,5,6,7,8,9 |
Двоичная |
2 |
0, 1 |
Восьмеричная |
8 |
0, 1,2,3,4,5,6,7 |
Шестнадцатеричная |
16 |
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, А (10),В (11), C(12),D(13),E(14),F(15) |
Позиция цифры в числе называется разрядом. Разряд числа возрастает справа налево, от младших разрядов к старшим. Ниже приведён пример записи десятичного числа: справа приведенакраткая форма записи, а слева –полная:
555,5510 = 5•102 + 5•101 + 5•10°+ 5•10-1 + 5•10-2
Для двоичной системы:
101,012 =1•22 + 0•21 + 1•20 + 0•2-1 + 1•2-2
В восьмеричной системе основание равно восьми (q= 8), тогда записанное в краткой форме восьмеричное число А8= 673,28в полной форме будет иметь вид:
А8 = 6•82 + 7•81 + 3•80 + 2•8-1.
В шестнадцатеричной системе основание равно шестнадцати (q = 16), тогда записанное в краткой форме шестнадцатеричное число А16= 8A,F16в полной форме будет иметь вид:
А16 = 8•161 + А•160 + F•16-1.
Если выразить шестнадцатеричные цифры через их десятичные значения (А = 10, F = 15), то запись числа примет вид:
А16 = 8•161 + 10•160 + 15•16-1.