Перевод дробной части числа.

Для перевода дробной части числа необходимо дробную часть числа, а также дробные части получающихся произведений, последовательно умножать на основание q новой системы счисления. Целые части получающихся произведений, записанные в порядке получения в новой системе счисления, дадут искомую часть числа. Процесс умножения выполняется до получения необходимого количества разрядов результата.

При умножении основание новой системы счисления записывается в исходной системе счисления.

Основная литература

1. Симонович С. Информатика. Учебный курс. - Санкт-Петербург: Питер, 2001 г.

2. Алексеев В.А.. Информатика- 2002. – М.: Высшая школа, 2001 год

3. Айтхожаева Е.Ж. Информатика. - Алматы: КазНТУ, 1998г.

Дополнительная литература

4. Тынымбаев С.Т. Вычислительные машины, системы, комплексы и сети. - Алма-Ата: Рауан, 1997,1996,1995 гг.

5. Брябрин В.М. и др. “Программное обеспечение персональных ЭВМ”, - М.: Наука, 1988.

Контрольные вопросы.

1. Что такое сообщение?

2. Какие источники информации Вы знаете? Чем они отличаются?

3. Чем отличаются аналоговые вычислительные машины от электронных цифровых вычислительных машин?

4. Что такое бит, байт, килобайт, мегабайт, гигабайт информации?

5. Чему равна пропускная способность канала?

6. Какие коды позволяют исправлять одиночные ошибки и обнаруживать двойные?

7. Что называют системой счисления?

8. Чем отличаются позиционные и непозиционные системы счисления?

9. Что определяет основание системы счисления?

10. Как представить смешанное число Х в виде полинома?

11. Наиболее распространенные в вычислительной технике системы счисления?

12. Правила перевода чисел из одной системы счисления в другую по таблице эквивалентов?

Тема 3. Основные понятия архитектуры эвм. Лекция № 6. Аппаратное и программное обеспечение (1 час) Аппаратные средства эвм

Современная ЭВМ – это сложная система, представляющая собой совокупность аппаратных и программных средств. К аппаратным средствам относят все технические устройства, образующие аппаратную конфигурацию, необходимую для исполнения конкретных видов работ.

Набор устройств, обязательных для ЭВМ и взаимосвязь между ними образуют структуру ЭВМ. На рисунке 3.1 представлена структурная схема современной ЭВМ.

Рис. 3.1 Структурная схема современной ЭВМ.

В обобщенном виде любую вычислительную машину или систему можно рассматривать как совокупность следующих основных устройств: арифметико-логическое устройство, устройство управления, память, устройства ввода-вывода, системный интерфейс. Эти устройства внутри себя могут иметь подразделения – разновидности, некоторые из которых являются обязательным компонентом вычислительной машины. К обязательным компонентам вычислительной машины относятся те компоненты, без которых работа вычислительной машины будет невозможна.

Основным блоком любой ЭВМ является центральный процессор (CPU), содержащий два основных устройства: арифметико-логического устройство (АЛУ) и устройство управления (УУ). Наличие процессорного устройства в ЭВМ является обязательным.

АЛУ предназначено для выполнения арифметических, логических операций, операций сдвига и операций обработки символьной информации. В развитых вычислительных структурах возможно наличие нескольких АЛУ, входящих каждое в свое процессорное устройство. Например, Pentium-ы в зависимости от модели могут иметь от двух до восьми процессорных устройств, с распределением функций обработки между ними. Однако и в этом случае один из процессоров будет центральным. Соответственно и его устройство управления будет для данной вычислительной машины центральным устройством управления (ЦУУ).

УУ предназначено вырабатывает управляющие сигналы для управления работой всех остальных устройств. Объединение АЛУ и УУ в единый конструктивный блок связано с тем, что основное количество управляющих сигналов УУ вырабатывает для АЛУ. В современных вычислительных машинах функции управления обычно являются распределенными. Устройство управления, входящее в состав процессора вырабатывает в полном объеме управляющие сигналы только для управления работой АЛУ. Все остальные устройства имеют блоки местного управления и устройство управления, входящее в состав процессора, вырабатывает для них управляющие сигналы, инициализирующие работу этих блоков. Дальнейшее управление работой этих устройств осуществляют блоки местного управления. УУ процессора в это время может инициализировать управление работой других устройств.

Кроме АЛУ и УУ процессор содержит небольшую обычно регистровую память – так называемые регистры общего назначения (РОН) и буферную память (КЭШ).

Память – устройство, предназначенное для записи, хранения и считывания информации, обрабатываемой вычислительной машиной. В современных ЭВМ память разделяется на несколько разновидностей, в зависимости от её назначения: оперативная память (RAM), постоянная память (ROM), внешняя память, буферная память.

Оперативная память является обязательным компонентом вычислительной машины. Она предназначена для хранения программ и данных на время решения задачи на ЭВМ. В современных вычислительных машинах оперативная память выполняется по полупроводниковой технологии. Использование полупроводниковых структур позволило получить более быстродействующую память по сравнению с ранее существующий – магнитной. Однако использование полупроводниковой оперативной памяти приводит к потере всей хранящейся в ней информации после выключения питания. Что, в свою очередь, привело к необходимости режима сохранения (автосохранения) информации через определенные промежутки времени. Конфигурация современных вычислительных машин позволяет иметь несколько блоков (линеек) оперативной памяти, объединенных операционной системой в единое целое.

Постоянная память – ROM - предназначена только для считывания информации. Наиболее известная на настоящий момент постоянная память на компакт-дисках (CD ROM) не является наиболее важным видом постоянной памяти. Внутри любой ЭВМ имеется постоянная память, предназначенная для хранения микропрограммного управления и всевозможных констант. Этот вид постоянной памяти является обязательным компонентом вычислительной машины. Так как эта память для данной модели вычислительной машины изменяться не может, то в литературе она обычно не упоминается (специального названия не имеет).

Внешняя память – внешние запоминающие устройства (ВЗУ) - предназначена для долговременного хранения информации в отсутствие источника питания. К внешней памяти относятся всевозможные накопители на магнитных или оптоэлектронных носителях: внешнее запоминающее устройство на жестком магнитном диске (HDD- винчестер), внешнее запоминающее устройство на гибком магнитном диске (FDD), внешнее запоминающее устройство на магнитной ленте (стример), внешнее запоминающее устройство на оптоэлектронном компакт-диске (CDRW, DVD). В зависимости от конфигурации вычислительной машины в ее состав могут входить несколько внешних запоминающих устройств одного типа. Например, несколько винчестеров, FDD и т.д. Из всех видов внешней памяти обязательным является только память на жестком и гибком магнитных дисках.

Буферная память – предназначена для согласования работы разно скоростных устройств. Играет роль накопителя для устройства с более высокой скоростью работы. В современных вычислительных машинах буферные запоминающие устройства стоят между процессором и другими устройствами: оперативной памятью (КЭШ), портами ввода-вывода, внешними запоминающими устройствами.

Устройства ввода/вывода (УВВ) – предназначены для организации ввода/вывода информации в ЭВМ, а также преобразования информации из входного алфавита УВВ во внутренний алфавит ЭВМ или, наоборот, из внутреннего алфавита ЭВМ в алфавит УВВ.

Среди устройств ввода/вывода различают устройства, выполняющие и ввод, и вывод информации, а также устройства, предназначенные только для ввода или только для вывода информации. К устройствам, выполняющим и ввод, и вывод информации относятся устройства речевого обмена информацией. К этому же классу устройств можно отнести и внешние запоминающие устройства (кроме CD ROM-во). К устройствам ввода информации относятся:

• клавиатура, предназначенная для ввода программ и данных, а также для ответа на полученные от системы запросы,

• манипулятор "мышь", предназначен для ввода управляющей информации,

• устройства ввода графических изображений – сканеры, видеокамеры, цифровые фотоаппараты.

К устройствам вывода информации относятся:

• печатающие (принтеры), предназначены для вывода информации на твердый носитель (бумага, специальные пленки и т.д.),

• устройства графического вывода (плоттеры, различные графопостроители), предназначены для вывода на твердые носители графических изображений,

• отображающие (дисплеи), предназначены для вывода на электронно-лучевую трубку информации.

УВВ работают обычно под управлением контроллеров ввода/вывода, а при отсутствии контроллера ввода/вывода – под управлением самого процессора.

УВВ и внешние запоминающие устройства подключаются к ЭВМ с помощью портов ввода/вывода. Порты бывают входными, выходными и универсальными (ввод-вывод), а также последовательными и параллельными. К входным портам подключаются устройства, осуществляющие только ввод информации (клавиатура, "мышь", сканеры, видеокамеры, цифровые фотоаппараты). К выходным портам подключаются устройства, осуществляющие только вывод информации (принтеры, устройства графического вывода, дисплеи). Обязательные устройства ввода/вывода (клавиатура, дисплей, "мышь"), наличие которых в стандартной конфигурации компьютера обязательно, имеют специальные порты ввода/вывода, предназначенные только для каждого из них.

Остальные порты ввода/вывода, к каждому из которых могут подключаться различные устройства, подразделяются на последовательные и параллельные порты ввода/вывода. Последовательный порт ведет побитный, а параллельный – побайтный обмен информацией между УВВ и процессором или оперативной памятью. Параллельные порты ввода/вывода являются более быстродействующими, поэтому к ним обычно подключаются более быстродействующие из УВВ (принтер). К последовательным портам подключаются устройства, обладающие более низким быстродействием (модем). Большинство ПК имеет один параллельный и два последовательных порта УВВ. В последнее к компьютеру все чаще подключается дополнительный USB порт. USB порт относится к последовательным портам, но за счет повышения степени интеграции микросхем котроллера обладает более высоким быстродействием по сравнению с обычными последовательными портами.

УВВ подключаются к вычислительной машине с помощью плат, слотов, портов, разъемов.

Все устройства системной платы связаны системным интерфейсом (СИ) типа «общая шина». Он представляет собой систему линий передачи адресов, данных и управляющих сигналов различного типа и назначения.

Устройства ЭВМ состоят из узлов ЭВМ. Узел ЭВМ – совокупность элементов ЭВМ, обеспечивающих выполнение элементарных действий над словами. К основным узам ЭВМ относятся:

1. Регистр – узел ЭВМ, предназначенный для приема, хранения и передачи n-разрядного слова информации. В современных машинах регистр хранит информацию только на время работы ЭВМ.

2. Счетчик – узел ЭВМ, предназначенный для приема, регистрации и выдачи числа сигналов, поступивших на его вход.

3. Сумматор – узел ЭВМ, предназначенный для сложения двух n-разрядных входных чисел.

4. Дешифратор – узел ЭВМ, предназначенный для преобразования n-разрядного двоичного кода в один из 2ⁿ выходов. Используется при определении адреса запоминающего устройства.

5. Мультиплексор – узел ЭВМ, предназначенный для коммутации n-разрядного входного сигнала, поступающего с одного из k-каналов на один n-разрядный выходной канал.

В свою очередь все узлы ЭВМ состоят из элементов ЭВМ. Элемент ЭВМ – наименьшая составляющая вычислительной машины. По номенклатуре число элементов ЭВМ невелико. Количество элементов определенного класса может составлять млн. штук. Все элементы ЭВМ делятся на три класса:

• логические элементы – выполняют одну из операций алгебры логики, применяются при построении схем, выполняющих любое преобразование информации,

• запоминающие элементы – элементы памяти - хранят один двоичный разряд информации, используются при организации запоминающих устройств,

• вспомогательные элементы – используются для преобразования, согласования и формирования сигналов от разных устройств, а также в устройствах, предназначенных для организации удобного сервиса пользователя.

Для увеличения возможностей вычислительных машин и обеспечения дополнительных удобств пользователей, вычислительные машины часто объединяются в вычислительные системы и сети.