26. Обмен информацией между воспринимающей информацию системой и окружающей средой осуществляется посредством сигналов.

Сигнал можно определить как средство перенесения информации в пространстве и времени.

Типичный процесс обработки сигнала:

Исходный (первичный) сигнал с помощью специального устройства (датчика) преобразуется в эквивалентный ему электрический сигнал (электрический ток).

Вторичный (электрический) сигнал в некоторый выделенный момент времени оцифровывается специальным устройством — аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Структура АЦП:

Датчик преобразует сигнал в эквивалентный ему электрический сигнал

АЦП – аналогово-цифровой преобразователь, оцифровывает электрический сигнал

Регистр – устройство для хранения измеренной величины

В конечном счете, поступающая в ЭВМ информация представлена в виде цифрового кода двоичного числа.

27.

УПД – устройство подготовки данных

Модем – переносит спектр исходного сообщения в высокочастотную область, где обеспечивается наименьшее затухание сигнала

УПДс – устройство повышения достоверности

НКС – непрерывный канал связи

ДКС – дискретный канал связи

Понятие ДКС позволяет, отвлекаясь от физической природы процессов, происходящих в НКС, представлять совокупность НКС, модемах на его концах как некоторый «черный ящик», на вход которого подаётся последовательность кодовых символов – входное сообщение, и на выходе которого выходная последовательность кодовых символов – выходное сообщение.

28. В качестве простейшего способа повышения достоверности информации передачи информации может использоваться контроль на чётность. Суть этого способа заключается в следующем. На входе в канал связи УПД производит подсчёт числа «1» в в двоичной кодовой последовательности – входном сообщении. Если число «1» оказывается нечётным, в хвост передаваемого сообщения добавляется «1», а если нет, то «0». На принимающем конце канала связи УПД производят аналогичный подсчёт, и если контрольная сумма оказывается нечётной, то делается вывод о том, что при передачи произошло искажение информации, в противном случае принятая информация признаётся правильной.

29. В современных информационных системах обработка информации предполагает последовательно-параллельное во времени решение вычислительных задач. Это возможно при наличии определенной организации вычислительного процесса.

Организация вычислительного процесса предполагает определение последовательности решения задач и реализацию вычислений.

Структура вычислительной системы:

ИВЗ – информационно-вычислительная заявка

Д – диспетчер

О – очередь заявок на обслуживание

В вычислительной системе можно выделить систему диспетчирования (СД), которая определяет организацию вычислительного процесса, и ЭВМ (возможно и не одну), обеспечивающую обработку информации.

Последовательность решений задается, исходя из их информационной взаимосвязи, когда результаты решения одной задачи используются как исходные данные для решения другой.

Процесс решения определяется принятым вычислительным алгоритмом. Вычислительные алгоритмы должны объединяться в соответствии с требуемой технологической последовательностью решения задач в вычислительный граф системы

30. Централизованные формы существовали до массового использования ПЭВМ, предполагали сосредоточение в одном месте и организацию информационно-вычислительный центров индивидуального и коллективного пользования; Особенности формы: на ИВЦ использовалось несколько больших и средних ЭВМ; работал квалифицированный обслуживающий персонал; проводилась централизованная обработка информации, вычислительная система работала планомерно и эффективно; однако пользователь был оторван от технологического процесса обработки информации, доступ его к ЭВМ осуществлялся в пакетном режиме. Децентрализованные формы: вторая половина 80-х годов (возможность массового использования ПЭВМ); децентрализация предусматривает размещение ПЭВМ в местах возникновения и потребления информации, где создаются автономные пункты её обработки (к ним относятся абонентские пункты и автоматизированные рабочие места). Особенности формы: пользователь непосредственно взаимодействует с ЭВМ, в интерактивном режиме: диалоговом или запросном, которые основаны на работе ЭВМ в режиме реального времени и телообработки. Необходимое условие работы системы: постоянное хранение в памяти машины необходимой информации и программ.

(Смешанные формы (1)+(2) с помощью каналов связи в одну систему объединяются вычислительные ср-ва, программные и информационные ресурсы; при этом каждый пользователь имеет доступ не тольео к своим ресурсам, но и к ресурсам остальных абонентов.)

31. Режимы взаимодействия пользователя с выч системой: Пакетный режим (наиболее распространен в практике централизованного решения задач), интерактивный режим (предусматривает непосредственное взаимодействие пользователя с информац - выч системой), запросный режим (терминальный доступ к системе в режиме разделения времени), диалоговый режим ( непосредственное взаимодействие пользователя с ЭВМ в нужном темпе работы)

32. Вычислительные средства: Электронные вычислительные машины (ЭВМ); вычислительные системы (ВС); вычислительные сети (ВСт). понятие ЭВМ: само по себе название ЭВМ не отражает сущность концепции, слово «электронные» подразумевает электронные лампы в качестве элементарной базы (современные ЭВМ правильно было бы назвать микроэлектронными)

Слово «вычислительный» подразумевает, что устройтсво предназначено для проведения вычислений, однако, современные ЭВМ не более 15% времени тратят на чисто вычислит. Работу; основное время затрачивается на выполнение операций пересылки данных, сравнения, ввода-вывода и т.д.

Вычислительная машина - это совокупность технических средств, создающая возможность проведения обработки информации и получения результата в необходимой форме. Электронная вычислительная машина - это вычислительная машина, основные функциональные устройства которой выполнены на электронных компонентах. Архитектура ЭВМ: абстрактное определение машины в терминах основных функциональных модулей, языка, структур данных. Архитектура отображает аспекты структуры ЭВМ, которые являются видимыми для пользователя: систему команд, режимы адресации, форматы данных, набор программно-доступных регистров. (термин Архитектура используется для описания возможностей, предоставляемых ЭВМ)

33.

34. 1 Основными блоками фон-неймановской машины являются устройство управления, арифметико0логическое устройство, память и устройство ввода-вывода информации. 2 Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые словами. 3 Алгоритм представляется в виде последовательности управляющих слов, которые определяют смысл операций. Эти управляющие слова называются командами. Совокупность команд, представляющих алгоритм, называется командой. 4 Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Разнотипные слова различаются по способу использования, но не по способу кодирования. 5 УУ и АЛУ обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором. Они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти. Обработка информации, предписанная алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемой программой.

35. Шинная организация является простейшей формой организации ЭВМ. В соответствии с принципами фон-Неймана подобная ЭВМ имеет в своем составе 6 функц. Блоков. Центральный процессор - функциональный блок, выполняющий основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Это наиболее сложный компонент ЭВМ как с точки зрения электроники, так и с точки зрения функциональных возможностей.

==============================================================================

36. Системная шина: объединение функциональных блоков в ЭВМ осуществляется посредством след. системы шин: шина данных, по которой осущ. обмен информацией между блоками ЭВМ, шины адреса, используемой для передачи адресов (номеров ячеек памяти или портов ввода вывода, к которым производится обращение), и шины управления для передачи управляющих сигналов. Совокупность этих трех шин называется системной шиной, системной магистралью или системным интерфейсом. Общие закономерности в организации шин: 1 Шина состоит из отдельных проводников - линий. 2 Сигналы по линиям шины могут передаваться либо импульсами (наличие импульса - логическая 1, отсутствие - 0), либо уровнем напряжения (высокий уровень, низкий) 3 Шириной шины называется количество линий , входящих в состав шины. Ширина шины адреса определяет размер пространства ОП ЭВМ. Если кол-во линий адреса =20, то общее кол-во адресуемых ячеек ОП составит 2^20=1 048 576 ячеек. Ширина шины данных определяется разрядностью ЦП (длиной машинного слова). 4 Обычно в шине в любой момент можно выделить два активных устройства. Одно из них - задатчик (чаще всего это ЦП), который инициирует операцию обмена данными (формирует адреса и управляющие сигналы). Другое - исполнитель (Оперативная память), которое выполняет операцию (дешифрует адреса и управляющие сигналы и принимает или передает данные)

37. АЛУ состоит из блоков: Выполняемая операция, Регистр флагов, Регистровая память

1 АЛУ выполняет основную работу по переработке информации, хранимой в оперативной памяти (арифметич и логич операции)

2 вырабатывает управляющие сигналы, поволяющие автоматически выбирать путь вычислительного процесса в зависимости от получаемых реультатов. Блок Выполняемая операция: по двум входным переменным (операндами) формируется одна - выходная, выполняя заданную операцию. Выполняемая операция определяется микрокомандой, получаемой от УУ. Характеристика результата выполнения операции передается на Флаговый регистр. Регистр флагов: Предназначен для хранения характеристик результата выполнения операции АЛУ Регистровая память: Регистр - набор быстродействующих ячеек памяти различной длины. Регистры составляют основу архитектуры процессора, кол-во регистров и связей между ними оказывает существенное влияние на сложность и стоимость процессора. Обязательный набор регистров АЛУ: 1 регистр данных - служит для временного хранения премежуточных результатов при выполнении операций. 2 регистр аккумулятор - регистр временного хранения, который используется в процессе вычислений (напр.: в нем форм-ся результат команды умножения) 3 регистр указатель стека - используется при операциях со стеком. Стек используется для организации подпрограмм в программе. 4 индексные, указательные и базовые регистры - используются для хранения и вычисления адресов операндов в памяти. 5 регистры-счетчики - используются в организации циклических участков в программе. 6 Регистры общего назначения - могут использоваться для любых целей (определяются программистом) + внутренние системные регистры - используются во время внутр пересылок данных при выполнении команд.

38. Устройство управления - часть ЦП, которая вырабатывает распределенную во времени и пространстве последовательность внутренних и внешних управляющих сигналов, обеспечивающих выборку и выполнение команд программы. На этапе выборки команды УУ интерпретирует команду , выбранную из оперативной памяти. На этапе выполнения - УУ формирует микропрограмму, соотв. одной команде (простейшие низкоуровневые операции).

Состав УУ: 1 регистр команды, который содержит код команды во время ее выполнения 2 программный счетчик, в котором содержится адрес следующей, подлежащей выполнению команды 3 регистр адреса, в котором вычисляются адреса операндов, находящихся в оперативной памяти.

Пульт управления: позволяет выполнять такие действия, как сброс ЭВМ в начальное состояние, просмотр регистра или ячейки памяти, запись адреса в программный счетчик, пошаговое выполнение программы при ее отладке и т.д. Генератор тактовой частоты: формирует последовательность импульсов с целью синхронизации работы все устройств ЭВМ Память: устройство ЭВМ, предназначенное для запоминания, хранения и выборки программ Периферийные устройства: в их число входят устройства 2-х типов: устройства внешней памяти (для долговременного хранения данных и программ); коммутационные устройства (для связи ЭВМ с внешним миром), обмен данными осуществляется через порты ввода-вывода. Порты - ячейки памяти, которые используется для связи ЭВМ с периферийными устр-ми; порты имеют уникальные номера - адреса портов ввода-вывода.

39. Шаг 1 Программному счетчику присваивается начальное значение, равное адресу первой команды программы. Шаг 2 ЦП производит считывание первой команды программы из оперативной памяти. (в качестве адреса ячейки памяти используется содержимое программного счетчика) Шаг 3 Содержимое считанной ячейки памяти помещается в регистр команды УУ. Устр. управления приступает к интерпретации команды. Вычисленная длина команды прибавляется к исходному содержимому программного счетчика, и когда команда полностью прочитана, програм. счетчик будет хранить адрес след. команды. Шаг 4 По адресным полям команды устр-во определяет, имеет ли команда операнды в памяти. Если это так, то на основе указанных в адресных полях режимов адресации вычисляются адреса операндов и производятся операции чтения памяти для счит. операндов. Шаг 5 УУ + АЛУ выполняют операцию, указанную в поле кода операции команды. Во флаговом регистре процессора запоминаются признаки результатов операций (= 0 или нет, знак результата, наличие переполнения и т.д) Шаг 6 Если необходимо, УУ выполняет операцию записи для того, чтобы поместить результат выполненной команды в память. Шаг 7 Если последняя команда не была командой «Остановить процессор», то описанная последовательность действий с шага 1 до шага 6 (цикл процессора) повторяется.

40. 1 Операция обмена данными инициируется ЦП с помощью команды: начать ввод-вывод (start IO (M,N)) M - номер канала, N - номер устройства Команда передается во все каналы, но воспринимает ее только канал М. 2 ЦП может проверить состояние канала с помощью команды: опросить ввод-вывод (Test IO). Если канал занят, то он устанавливает соответствующее состояние своих регистров, и процессор по команде (Test IO) может выяснить, что запуск канальной программы для обмена данными не состоялся. Если канал свободен, то он: во-первых, выбирает из оперативной памяти из ячейки CAW в свой регистр адрес первой команды SIO (M, N). во-вторых, передает подключенным к нему устройствам, команду SIO (M, N). Эта команда запуска передается все устройствам, но воспринимает ее только устройство N. Если устройство занято или не готово, в регистрах канала устанавливается соотв. состояние, и ЦП по команде TIO узнает о том, чо операция обмена данными не состоялась. Если же устройство свободно и готово к обмену данными, оно устанавливает в интерфейсе сигнал ожидания.

ВУ: получив сигнал ожидания от ВУ, канал выбирает по адресу CAW адрес канальной команды и передает ее в контроллер внешнего устройства, где она выполняется. Канальные программы могут быть подготовительными или командами обмена данными. Подготовительные команды устанавливают режимы работы внешних устройств, осуществляют операции поиска. Обменные команды содержат коды операций и адреса опер. памяти. Обмен происходит по асинхронной схеме по инициативе ВУ. Данные извлекаются из опер. памяти в ВУ или помещаются в неё напрямую, из ВУ, без посредников.

41. Преимущества канальной организации: 1 В ЭВМ фон-Неймана с канальной организацией процессор практически полностью освобождается от рутиной работы по организации ввода-вывода. Управление контроллерами внешних устройств и обмен данными берет на себя канал. 2 Наличие нескольких каналов передачи данных снимает трудности, связанные с блокировкой единственного канала (системной шины), что повышает скорость обмена. 3.Все это дает возможность производить обмен данными с внешними устройствами параллельно с основной вычислительной работой центрального процессора. 4 В результате общая производительность системы существенно возрастает. Удорожание схемы окупается.

42. ЭВМ можно представить как совокупность узлов, соединенных каналом связи.

Узлы соединяют в себе функции хранения и преобразования информации. Некоторые узлы могут иметь специальную функцию ввода информации в систему и вывода из нее.

По каналам связи информация передается от узла к узлу.

Типовые схемы организации ЭВМ:

1. ЭВМ с шинной организацией;

2. ЭВМ с канальной организацией

3. ЭВМ с перекрестной коммутацией

4. ЭВМ с конвейерной организацией

5. ЭВМ с распределенными функциями (распределенный интеллект)

Узлы хранения имеют:

• вместимость — максимальную, среднюю или минимальную;

• скорость выборки;

• разрядность выборки.

Преобразующие узлы имеют скорость преобразования

43. Асинхронный обмен данными в ЭВМ на примере считывания ячейки памяти и записи в память в ЭВМ с шинной организацией. Какие другие виды обмена данными в ЭВМ Вам известны? Операция чтения: 1 Процессор переводит шину в состояние «занято», на адресную шину помещается адрес требуемой ячейки памяти, устанавливает на шине управления сигнал «чтение», выдает сигнал синхронизации задатчика. 2 Память принимает адрес, дешифрует его, находит нужную ячейку и помещает её в содержимое на шину данных. Далее память выдает сигнал синхронизации испольнителя. 3 Получив ответ от памяти, процессор считывает данные с шины данных, снимает свои управляющие сигналы и освобождает шину. Операция записи: 1 Процессор переводит шину в состояние «занято», на адресную шину помещает адрес требуемой ячейки памяти, на шину данных помещает данные, которые надо записать в эту ячейку, устанавливает на шине управления сигнал «запись», выдает сигнал синхронизации. 2 Память, получив сигнал синхронизации от ЦП, принимает адрес, дешифрует его, находит нужную ячейку и помещает в неё содержимое с шины днных. Далее память выдает сигнал синхронизации исполнителя. 3 Получив ответ от памяти, ЦП снимает свои управляющие сигналы и освобождает шину Виды программно-управляемой передачи данных: 1 Синхронный - простой, требует минимум технич.и программных средств: поскольку время выполнения операции внешним устройством точно известно. 2 Асинхронный - интервал между командами обмена задается внешним устройством программным путем. 3 Обмен по прерыванию - готовность ВУ к обмену данными проверяется не программным путем, а аппаратным, через контроллеры прерываний.

44.

45. Команды обработки данных:

• Данную группу команд с точки зрения выполняемых над данными операций можно подразделить на арифметические (сложить, вычесть, умножить, сравнить), логические (операции И, ИЛИ, НЕ и т.д.) и команды сдвига.

• Команды этого типа могут иметь один или два операнда. Операнды могут храниться к регистрах центрального процессора, в памяти или в самой команде.

• Результат операции формируется в регистре-приемнике или в специализированном регистре-аккумуляторе.

• Команды данной группы формируют также признаки результатов, устанавливаемые в регистре флагов процессора: перенос из старшего разряда, переполнение, нулевой результат и др.