Презентация, доклад на тему Элективный курс: Аппаратные средства ЭВМ и вычислительных систем

описании архитектуры компьютера определяется состав входящих в него компонент, принципы их взаимодействия, а также их функции и характеристики.

оперативная память.
Периферийными устройствами ПК являются: дисплей, клавиатура, мышь, сканер, дисководы, принтер и пр.

Для того чтобы устройства работали в комплексе, нужны специальные программы управления устройством (для каждого устройства – своя). Такие программы называются драйверами.

сумме её стоимости и затрат на эксплуатацию за определенный период времени.
Надежность определяется частотой нарушений её работоспособности из-за отказов и сбоев с затратами времени на их устранение.
К частным характеристикам относятся:
Число разрядов в машинном слове (разрядность команд);
Скорость выполнения основных видов команд;
Ёмкость оперативной памяти.
ЭВМ не работает с отдельными битами, а только с группами по 8, 16, 32 … бит.

– 1945 г.),
а также принцип открытой архитектуры: к магистрали могут быть подключены дополнительные устройства, память м.б. увеличена, МП заменён.

Основное назначение:
предназначена для высоко- скоростного выполнения прикладных процессов и объемных вычислений Применяются в атомной энергетике, военной промышленности, космонавтике, в моделировании (например, составления и просчета математической
модели климата Земли)


Основные технические данные:
Сверхбыстродействующий, многопроцессорный, работающий на общую память и общие внешние устройства компьютер.
Современный суперкомпьютер, занимающий 20-е место в мире по производительности, находится в МГУ (27 трлн. оп/сек (27 Tflop/s - терафлопс)) – применяться для проведения фундаментальных исследований в областях нанотехнологий, моделирования новых материалов, биомедицины, моделирования деятельности мозга.
В национальном комитете управления исследованиями космического пространства NASA.
Совместная работа процессоров основывается на различных архитектурах. Один день работы такого компьютера – это несколько лет работы ПК.

данных. Такие машины имеют общую оперативную память и несколько процессоров.

ОЗУ

Архитектура с параллельными процессорами – несколько АЛУ работают под управлением одного УУ (данные обрабатываются по одной программе)

УУ

ОЗУ

АЛУ

АЛУ

АЛУ

АЛУ

внешней памяти. Он предназначен для задач, требующих сложных вычислительных операции.

Большие ЭВМ (мэйнфреймы)

Основные технические данные:
Многопроцессорная архитектура, позволяющая подключение нескольких сот рабочих мест (специализированные, т.е. ориентированные на решение определенного класса задач, машины для подготовки кино- и видеофильмов, рекламы)

На мэйнфреймах начали применяться первые сетевые технологии.

разветвленная система периферийных устройств.

имеющей специализированную систему периферийных устройств.

Основное назначение:
Системы автоматизированного проектирования, системы авто- матизации эксперимента, индустриальные процессы и др.

Основное назначение:
Индивидуальное обслуживание
пользователей.

Основные технические данные:
Центральный блок с одним или несколькими процессорами, монитор, акустическая система, клавиатура, электронное перо с планшетом, устройство ввода информации, принтеры, жесткие диски, гибкие диски, магнитные ленты, оптические диски и пр.

персонального компьютера.

Переносной ПК

Карманный компьютер «наладонник»

в ОЗУ, где запоминаются:
обрабатываемая информация,
программы по её обработке,
промежуточные данные,
результаты работы.

Руководит обработкой ПРОЦЕССОР, состоящий из АЛУ и УУ.

Перед обработкой информация структурируется и записывается в память компьютера.

разряд хранит один бит информации (0 или 1) .

Р А З Р Я Д Ы (биты)







Все ячейки пронумерованы, номер ячейки называется адресом (порядковым номером байта), уникальным для каждой ячейки.
Наличие адреса позволяет обращаться к любой ячейке для считывания или записи информации.

СВОЙСТВА ВНУТРЕННЕЙ ПАМЯТИ:
Дискретность; 2. Адресуемость

№ байтов

адреса

занимают либо 1, либо 2 байта (однобайтовый или двухбайтовый формат).
Диапазон в однобайтовом формате от 0 до 255.

Целые числа со знаком занимают от 1 до 4 байтов.
При этом «+» кодируется как 0,
«-» кодируется как 1
Знак занимает самый старший разряд (левый).

Например, представим число -18 в двухбайтовом формате.
-1810 = -100102

коды.

С помощью обратного и дополнительного кода арифметические операции заменяются операцией сложения.

Положительные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах выглядят одинаково, например, число 12710 =11111112


Знак «+»

Отрицательные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах имеют разное изображение. Например, число -12710 =-11111112
1) Прямой код: 2) Обратный код 3) Дополнительный код



Отрицательные числа при вводе в компьютер автоматически преобразуются в обратный или дополнительный коды и в таком виде участвуют в операциях.

прямом коде (ПК) с указанием знака числа.
2) Записать вычитаемое в прямом коде (ПК) с указанием знака числа.
3) Записать вычитаемое в обратном коде (ОК).
4) Записать вычитаемое в дополнительном коде
(ДК).
5) Сложить уменьшаемое в ПК и вычитаемое в
ДК. Если при сложении единица переходит за
знак числа, то ее отбрасывают.

- ПК уменьшаемого
1 0000110 - ПК вычитаемого
1 1111001 - ОК вычитаемого
1 1111010 - ДК вычитаемого
0 0001001
1 1111010
10 0000011 - +112

ПРОВЕРКА:

10012-1102=112

+

десятичные представления целых чисел со знаком, записанных в ОК:
11101000
10011111
10101011
10000000

Задание 4: найдите десятичные представления целых чисел со знаком, записанных в ДК:
11111000
10011011
11101001
10000000

можно представить в нормализованном виде:
N = ±m ∙ qp, где m – мантисса (0.1≤|m|<1)
q – основание системы счисления;
p – порядок числа, указывающий
положение запятой в числе .

Например, -12.25=-0.1225 ∙102=0.1225Е+2.
Переведем это число в двоичный код: -12.2510=-1100.012
Тогда N= - 0.110001 ∙ 2100 (m=-0.110001, q=2, p=100 (410=1002)). Данное число в 4-хбайтовом формате (32 бита) может быть представлено следующим образом:

Представление чисел в формате с плавающей запятой

При вычислениях лишние цифры в мантиссе отбрасываются, поэтому все вычисления с вещественными числами всегда выполняются приближенно

правил для обозначения и наименования чисел.

Алфавит с.с. – множество знаков (цифр), используемых в ней.
Основание с.с. – это количество знаков алфавита.
Основание является мощностью алфавита.
Основание с.с., к которой относится число, обозначается подстрочным индексом: 111012 , 3544810 , 368 и т.д.

Задание: Какие числа записаны с ошибками?
1567 , 100110 , 1022 , 16545

+ 1*20+ 1*2-1

Чтобы перевести число в десятичную систему счисления, надо записать его в развернутом виде и произвести вычисления:

1001,12 = 1* 23 + 0*22 + 0*21 + 1*20+ 1*2-1 =
=8 + 1 + 0,5 = 9,510

Задание: Перевести 7764,18 в 10-ю с.с.
3AF16 в 10-ю с.с.

Правило перевода чисел в 10-ю систему счисления

Последовательно выполнять деление исходного целого числа на основание той системы, в которую переводим, пока не получится частное меньшее делителя.
Записать полученные остатки в обратном порядке, начиная с последнего частного.
Просмотрим исполнение данного алгоритма на практике:

ПЕРЕВОД ЧИСЕЛ из десятичной системы

10 с.с.

2 с.с.

Правило перевода чисел из 10-ой с.с.

деление на основание: 2

Из 10-ой

в

в 2-ю

Ответ читаем по остаткам - наоборот!
Получили что 1310 = 11012

Задание: Переведите 17310 в 2-ю, 8-ю с.с., в 16-ю с.с.
778 в 2-ю, 10-ю, 16-ю с.с.

значение суммы в десятичной системе счисления:
102 +108 + 1016 = ?

Вычислите сумму чисел x и y, если x=11101012 ; y=10110112. Результат представьте в виде восьмеричного числа.

12 записывается в виде 110. Укажите это основание.

Укажите через запятую в порядке возрастания все основания систем счисления, в которых запись числа 17 оканчивается на 2.

Укажите через запятую в порядке возрастания все числа, не превосходящие 25, запись которых в двоичной системе счисления оканчивается на 101. Числа в ответе указать в десятичной системе счисления.

(3)

(3, 5, 15)

(5, 13, 21)

14 яблонь и 52 груши. В какой системе счисления посчитаны деревья?

Вычислить значение выражения. Ответ дать в системах счисления с основанием 2, 8, 10, 16:
5А16+21510+101111102-5708

Дано a=F016, b=5528. Определите число с, записанное в двоичной системе счисления, которое отвечает условию a

(6)

(11101112, 1678, 11910, 7716)

11 011 000 2) 1 111 100 3) 11 010 111 4) 11 111 001