103

Физические и цифровые основы информатики.

1 История развития вычислительной техники. 4

2 Введение в теорию автоматов. 7

2.1 Понятие и формы представления информации. 7

2.2 Цифровой автомат. 7

2.2.1 Общая информация 7

2.2.2 Описание работы ЦА 8

2.3 Алгоритм. Машины Тьюринга. 9

2.3.1 Интуитивное понятие алгоритма 9

2.3.2 Машина Тьюринга 10

2.4 Программное управление в ЦА. 12

2.4.1 Принцип программного управления 12

2.4.2 Принцип хранимой в памяти программы. 13

2.4.3 Принцип использования команд с переменной адресностью 14

3 Кодирование информации. 17

3.1 Системы счисления 17

3.1.1 Позиционные системы счисления 17

3.1.2 Арифметика целых чисел в позиционных СС 17

3.1.2.1 Двоичная арифметика 17

3.1.2.2 Четвертичная арифметика 18

3.1.3 Алгоритмы перевода целых чисел из одной СС в другую 18

3.1.3.1 Схема Горнера 18

3.1.3.2 Метод выделения целых и дробных частей 19

3.1.4 Дроби и смешанные числа в позиционных СС 19

3.1.5 Алгоритм перевода дробных чисел из одной СС в другую 19

3.1.6 Особенности двоичной СС и ее связь с СС, имеющими основанием различные степени двойки. 20

3.1.7 Нерассмотренные СС 20

3.2 Представление информации в ЭВМ 21

3.2.1 Единицы информации 21

3.2.2 Представление отрицательных чисел 21

3.2.2.1 Представление отрицательных чисел в дополнительном коде 21

3.2.2.1.1 Сущность дополнительного кода. 21

3.2.2.1.2 Особенности арифметики в дополнительном коде 22

3.2.2.2 Другие представления отрицательных чисел 23

3.2.2.2.1 Представление прямым кодом 23

3.2.2.2.2 Представление смещенным кодом 23

3.2.3 Числа с фиксированной запятой (точкой) 24

3.2.4 Числа с плавающей запятой (точкой) 24

3.2.4.1 Представление чисел с плавающей запятой (точкой) 24

3.2.4.2 Особенности арифметика чисел с плавающей запятой 26

3.2.4.3 Стандарт IEEE 754. 27

3.2.5 Представление символьной информации 29

4 Логические основы эвм. 30

4.1 Булева алгебра и логические элементы 30

4.1.1 Общая информация 30

4.1.2 Функции алгебры логики 30

4.1.3 Законы алгебры логики 30

4.1.4 Реализация функций формулами 31

4.2 Логические элементы 31

4.2.1 Основные логические элементы 32

4.2.2 Схемотехническая реализация ЛЭ 33

4.2.3 Полная система логических функций. Понятие о базисе 34

4.2.4 Минимизация логических функций 35

4.2.5 Синтез комбинационных схем 35

4.3 Электронные устройства 36

4.3.1 Принцип работы вентилей. ТТЛ- и КМОП-логика 36

4.3.2 Основные электронные устройства 37

5 Общее устройство компьютера и принцип его работы. 38

5.1 Понятие и классификация ЭВМ 38

5.2 Структура и принцип работы классической ЭВМ 39

5.3 Многоуровневая организация современных ЭВМ 40

5.4 Программное обеспечение 42

5.4.1 Типы ПО 42

5.4.2 Порядок загрузки ПО 43

6 Микропроцессор, материнская плата, платы расширения. 44

6.1 Процессор 44

6.1.1 Общая информация 44

6.1.2 Устройство CPU 44

6.1.3 Принцип работы CPU 45

6.1.3.1 Краткая иллюстрация принципа работы CPU 46

6.1.3.2 Подробная иллюстрация принципа работы CPU 47

6.1.3.3 CISC- и RISC-архитектура 47

6.1.3.4 Организация системы прерываний 48

6.1.4 Характеристики процессора 49

6.1.4.1 Быстродействие 49

6.1.4.2 Разрядность процессора 50

6.1.4.2.1 Шина данных 51

6.1.4.2.2 Шина адреса 51

6.1.4.2.3 Регистры 51

6.1.4.3 Технология изготовления 51

6.1.4.4 Тип разъема 51

6.1.5 Пути повышения производительности 51

6.1.5.1 …чтобы шли быстрее 53

6.1.5.2 …сократить время вычислений 53

6.1.5.3 Конвейер команд 53

6.1.5.4 КЭШ-память 55

6.2 Материнская плата 56

6.2.1 Общие сведения 56

6.2.2 Устройство МП 57

6.2.2.1 Первый пример МП 58

6.2.2.2 Второй пример МП 58

6.2.2.3 Третий пример МП 59

6.2.2.4 Четвертый пример МП 61

6.2.2.5 Гнезда для процессоров 61

6.2.2.6 Наборы микросхем системной логики (чипсет) 61

6.2.2.7 Шина 63

6.2.2.7.1 Системная шина (FSB) 63

6.2.2.7.2 Шина памяти 64

6.2.2.7.3 Шина PCI 64

6.2.2.7.4 PCI Express 65

6.2.2.7.5 Шина AGP 65

6.2.2.7.6 Шина USB 66

6.2.2.8 Разъемы (слоты) для подключения внутренних устройств 66

6.2.2.9 Разъемы (порты) для подключения внешних устройств 66

6.3 Платы расширения 67

6.3.1 Видеокарта 67

6.3.2 Звуковая карта 68