Лекции по информатике 1 курс

• передачи данных
• арифметические операции
• логические операции
• двоичного сдвига
• ввода/вывода
• управления

каждая команда имеет свой формат, количество операндов (величины, участвующие в команде), длину. Каждый тип МП имеет свою систему команд. Машинные команды понятны МП в двоичных кодах, но непонятны человеку.

      Программа - определенная последовательность команд.

      Общий вид команды:

КОП операнды

 
 

9. Обработка прерываний

 

   Важную роль в работе МП играют прерывания, они нарушают естественный ход выполнения программы для осуществления неотложных действий, связанных с реакцией на щелчок мыши или сбой  в электропитании.

   Основные виды прерывание: внутрипроцессорные и от внешних устройств (выбор команды по несуществующему адресу, неправильная работа внешнего устройства). В общем случае прерывания обрабатываются следующим образом:

• запоминается состояние прерванной программы в регистре состояния процессора
• распознается источник прерывания
• вызывается и выполняется системная программа обработки прерываний
• восстанавливается состояние прерванной программы и продолжается ее выполнение. Для запоминания значения регистра состояния процессора используется стек.

 

10. Основная память ПК

 

Основная память содержит оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM), ППЗУ - Flash-память.

ОЗУ - энергозависимая память, для хранения данных и программ участвующих в вычислительном процессе. Строится на триггерах.

ПЗУ - энергонезависимая память, для хранения неизменяемой информации программы Ос, некоторые драйверы BIOS. Строится на ферромагнитных сердечниках.

ППЗУ - Flash-память - энергонезависимая запоминающее устройство.

Основная память состоит из ячеек, которые имеют адрес, объем ячейки 1 байт.

Младшие адреса - ячейки ПЗУ, затем ОЗУ, ППЗУ.

 

11. Регистровая КЭШ-память

 

   Высокоскоростная память, небольшой емкости, является буфером между ОП и процессором, хранит данные, которые будут использоваться в ближайших тактах работы МП.

 

12. Периферийные устройства персонального компьютера

 

    Устройства ввода данных:

      Специальные клавиатуры - эргономические клавиатуры, беспроводные клавиатуры.

      Специальные манипуляторы -

• трекбол - в портативных ПК, это шарик установленный стационарно, приводится в движение -ладонью руки.
• Пенмаус - аналог шариковой ручки.
• Инфракрасная мышь - беспроводная мышь.
• Джойстик, джойпады, и т.д.
• Сканеры - разрешающая способность, производительность, размер
• Графические планшеты - специальное перо и планшет.
• Цифровые фотокамеры -

 

    Устройства вывода данных:

• Принтеры - матричные, струйные, термопринтеры, лазерные
• Плоттеры - для вывода чертежей и рисунков.
• Синтезаторы звука - для прослушивания звука: динамик

      Устройства хранения данных

      Стримеры и др

 

      Устройства обмена данными

      Модем

 
 

Лекция 8

Тема: Логические основы функционирования ЭВМ

 

1. История возникновения математической логики

    Для составления логических выражений, используемых при решении задач на ЭВМ, используется специальный язык - язык математической логики. Его основоположником является немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646-1716), который изучая проблемы истины в философии попытался споры возникающие между людьми разрешить посредством вычислений. Продолжил работы в этом направлении ирландский математик Джордж Буль, создав новую науку - математическую логику, которая работает с высказываниями.

 

2. Логические высказывания, логические операции.

 

    Высказывание (логическое высказывание)- это любое утверждение, относительного можно сказать истинно оно или ложно, т.е. соответствует действительности или нет.

    По своей сути высказывания являются двоичными объектами: истинному значению ставят в соответствие - 1, ложному - 0. Запись А=1 - высказывание А истинно. 

Высказывания могут быть простыми и сложными.

Простые - соответствуют алгебраическим переменным,

Сложные - являются аналогом алгебраических функций.

    Операции И, ИЛИ, НЕ образуют полную систему логических операций, из которых можно построить сколь угодно сложное логическое выражение.

    Логическое выражение - это выражение, в котором используются логические операции или операции сравнения.

 

3. логическая операция НЕ - результат противоположен аргументу - инверсия

 

4. логическая операция ИЛИ - если хотя бы один из операндов истинен, то результат истина - дизъюнкция.

 

5. логическая операция И - если все операнды истинны, то результат истина - конъюнкция.

 

6. логическая операция XOR - если операнды не совпадают, то результат истина - исключающее ИЛИ.

 

7. применение логических элементов для построения узлов ЭВМ

 

    Обработка информации в ЭВМ происходит путем последовательного выполнения элементарных операций:

• установка - запись в операционный элемент двоичного кода,
• прием - передача(перезапись) кода из одного элемента в другой,
• сдвиг - изменение положения кода, преобразование - перекодирование,
• сложение - двоичных чисел.

    Набор команд ЭВМ реализуется через цепочки элементарных операций. Для выполнения операций сконструированы электронные узлы - это основные узлы ЦВМ - регистры, счетчики, сумматоры, преобразователи кодов и т.д.

Все эти узлы строятся на базе логических элементов.

      Триггер - основа устройств оперативного хранения информации

      Сумматор - служит для сложения двоичных чисел.

 

8. RS-триггер на 4 элементах И-НЕ

 

      Имеет два входа R и S и два выхода прямой и инверсный

Логическая схема триггера.

 

Логическая схема RS-триггер

 

 

 

 

Таблица истинности RS-триггер

S	R	НЕ-S	НЕ-R	Q	НЕ-Q	примечание
0 0 1 1	0 1 0 1	1 1 0 0	1 0 1 0	+ 0 1 -	+ 1 0 -	Хранение Запись 0 Запись 1 Запрещено

 

      Состояние триггера определяется его прямым выходом.

Вход R - появление на нем сигнала вызывает сброс триггера, установку в 0, от RESET.

Вход S - появление сигнала на этом входе переводит триггер в состояние 1.

   На основе триггеров изготавливают регистры для хранения и некоторых операций, счетчики импульсов, интегральные МС статического ОЗУ и т. д.

 

9. Сумматор

      Сумматор строится на более простых схемах - полусумматорах.

      Полусумматор реализует сложение двух одноразрядных двоичных чисел. Результатом является двухразрядное двоичное число. Старший разряд - разряд переноса - Со, младший разряд - S.

      Старший разряд формируется по правилу - если оба числа равны 1 то он равен 1:

С₀=А^В

      Младший разряд - если А=0 и В=1 или А=1 и В=0, то - 1.

      Если А=0 и В=0 или А=1 и В=1, то - 0

      Правило реализуется логической формулой

Таблица истинности полусумматора

А	В	S	Co
0 0 1 1	0 1 0 1	0 1 1 0	0 0 0 1

 
 
 
 
 
 
 
 

Логическая схема полусумматора

 

 
 
 

Сумматор удобно представить в виде двух полусумматоров.

 
 
 
 
 
 
 

Ci - бит переноса из старшего разряда, позволяет учитывать возможное наличие переноса из старшего разряда.

      Перейти к многоразрядным числам можно путем последовательного соединения соответствующего количества сумматоров.

 

10. Электронная реализация логического элемента И-НЕ (схема на npn-транзисторах).

 

      Через такой транзистор ток от коллектора к эмиттеру(от плюса к минусу) при положительном напряжении на базе(А, В). отсутствие напряжения на базе запирает этот ток.