ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

ОСНОВИ ФУНКЦІОНУВАННЯ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМП’ЮТЕРА (ПК)

123 4

Архітектура комп'ютера– це сукупність істотних для користувача властивостей, головним чином структурно-функціональна організація, тобто склад, призначення і принципи взаємодії компонентів.

Принципи фон Неймана

Під час розробки одного з перших комп'ютерів (ЕДВАК) до складу групи з 50 фахівців було включено експерта-математика, Джона фон Неймана. У 1945 р. він виступив з доповіддю, у якій йшлося про опис комп'ютера і його логічні властивості. У доповіді Нейман виділив і описав кілька ключових моментів того, що нині називають «архітектурою фон Неймана», або принципами фон Неймана:

1) принцип програмного керування комп'ютером;

2) наявність пам'яті для програм і даних;

3) використання двійкової системи числення.

За фон Нейманом, комп'ютер як універсальний і ефективний пристрій для обробки інформації, повинен складатися з таких частин:

§ арифметико-логічний пристрій (АЛП) для виконання арифметичних і логічних операцій;

§ керуючий пристрій (КП), що організує процес виконання програм;

§ запам'ятовуючий пристрій (ЗП) або пам'ять для збереження програм і даних;

§ пристрої для введення і виведення інформації.

Нейман відзначав, що система повинна працювати з двійковими числами, бути електронним, а не механічним пристроєм і виконувати операції послідовно, одну за одною. Пам'ять комп'ютера містить деяку кількість пронумерованих комірок, у кожній з яких можуть знаходитися оброблювані дані або інструкції програм. Зв'язки між пристроями відображаються у вигляді схеми (рис. 1):

Рис. 1. Схема фон Неймана

Принципи фон Неймана актуальні і в наш час. Для більшості сучасних комп'ютерів ця загальна схема залишається правильною, за винятком багатопроцесорних ЕОМ і наявності в сучасних процесорах системи переривань (див. с. 15)

Перш ніж переходити до деталізації архітектури, необхідно розглянути інформаційно-логічні основи побудови ПК:

1) подання інформації в ПК;

2) логічні основи побудови ПК;

3) принцип програмного керування.

Подання інформації в ПК

Інформація в ПК кодується в двійковій системі числення. Система числення –спосіб найменування й відображення чисел за допомогою символів, що мають визначені кількісні значення. Залежно від способу зображення чисел системи поділяються на позиційні і непозиційні. У позиційній системі числення кількісне значення кожної цифри залежить від її місця (позиції) у числі. У непозиційній системі числення цифри не змінюють кількісного значення при зміні розташування в числі (римські). Кількість (P) різних цифр, що використовується для зображення числа в позиційній системі, називається основою системи. Значення цифр лежать у межах від 0 до P-1. У загальному випадку запис будь-якого змішаного числа в системі числення з підставою P буде являти собою ряд виду:

А=a_m-1P^m-1+…+a₁P¹+a₀P⁰+a_-1P^-1+…+a_-sP^-s,

де нижні індекси визначають положення цифри в числі, позитивні – цілу частину, негативні – дробову. Максимальне ціле число, що може бути подане в m розрядах: Nmax=P^m-1. Мінімальне значуще число: Nmin=P^-s.

Крім десяткової широко використовуються системи з основою, що становить цілий ступінь числа 2, а саме:

· двійкова (використовуються цифри 0, 1);

· вісімкова (використовуються цифри 0, 1, ..., 7);

· шістнадцяткова (для перших цілих чисел від нуля до дев'яти використовуються цифри 0, 1, ..., 9, а для наступних чисел — від десяти до п'ятнадцяти – як цифри використовуються символи A, B, C, D, E, F).

Корисно запам'ятати запис у цих системах числення перших двох десятків цілих чисел (табл.1).

Таблиця 1

10 -а	2 - а	8 - а	16 - а	10 - а	2 - а	8 - а	16 - а
							A
							B
							C
							D
							E
							F

Із усіх систем числення особливо проста і тому цікава для технічної реалізації в комп'ютерах двійкова система числення. Вона має ряд переваг перед іншими системами:

· для її реалізації потрібні технічні пристрої з двома стійкими станами (є струм — немає струму, намагнічений — ненамагнічений і т.ін.), а не, наприклад, з десятьма, — як у десятковій;

· подання інформації за допомогою тільки двох станів — надійне і стійке щодо перешкод;

· можливе застосування апарата булевої алгебри для виконання логічних перетворень інформації;

· двійкова арифметика набагато простіша від десяткової.

Недолік двійкової системи — швидке зростання числа розрядів, необхідних для запису чисел.

Двійкова система, зручна для комп'ютерів, для людини не зручна через її громіздкість і незвичний запис.

Переведення чисел з десяткової системи у двійкову і навпаки виконує машина. Однак, щоб професійно використовувати комп'ютер, варто навчитися розуміти слово машини. Для цього і розроблені вісімкова і шістнадцятковасистеми.

Під час переведення цілого десяткового числа в систему з основою P його необхідно послідовно поділяти на P доти, поки не залишиться залишок, менший або рівний P–1. Число в системі з основою P записується як послідовність залишків від ділення, записаних у зворотному порядку, починаючи з останнього.

Приклад: Перевести число 75 з десяткової системи у двійкову, вісімкову і шістнадцяткову:

у двійкову у вісімкову у шістнадцяткову

Відповідь: 75₁₀ = 1 001 011₂ = 113₈ = 4B₁₆.

Двійкова система числення, маючи основу 2, використовує для подання інформації два символи: 0 і 1, таке число легше закодувати. Стани 1 і 0 означають більший або менший струм (напруга) в електричних ланцюгах комп'ютера, таким чином передається інформація всередині ЕОМ і тому двійковий розряд становить базову одиницю інформації в ПК, що називається біт. 8 біт складають байт.

1 Кбайт=1024 байт 2байти=машинне слово

1Мбайт=1024 Кбайт 1б= півслово

1Гбайт=1024 Мбайт 4б=подвійне слово

В обчислювальних машинах використовується 2 форми подання чисел:

1. Природна, або з фіксованою точкою: усі числа зображуються у вигляді послідовності цифр із постійним положенням коми, що відокремлює дробову частину. Це найбільш проста форма, але діапазон подання чисел невеликий і тому неприйнятний в обчисленнях.

2. Нормальна, або з плаваючою точкою: число зображується у вигляді мантиси |М| < 1 і порядку - цілого числа, що являє собою ступінь основи системи числення: N=±MPr. Нормальна форма має величезний діапазон подання чисел і розглядається як основна в сучасних ПК.

123 4