Файл: Вопросы к экзамену по информатике.docx

Рис. 2.11. Логическая схема ПК

Рис. 2.12. Физическая схема ПК

ЭВМ имеет процессор, основную память и внешние устройства.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) обеспечивает выполнение процедур преобразования данных.

Устройство управления (УУ) обеспечивает управление процессом обработки данных. УУ выбирает команды программы из основной памяти, интерпретирует тип команды и запускает нужную схему АЛУ.

Запоминающие устройства процессора обеспечивают промежуточное хранение обрабатываемых процессором данных. Основная память ЭВМ включает оперативную и постоянную память.

Оперативная память – устройство, обеспечивающее временное хранение команд и данных в процессе выполнения программы.

Постоянная память – устройство, обеспечивающее постоянное хранение и возможность считывания критически важной для функционирования ЭВМ информации.

Внешние устройства – устройства, обеспечивающие ввод и вывод данных из основных устройств ЭВМ (устройства ввода-вывода) и долговременное хранение информации, не обрабатываемой процессором в данный момент времени (внешние запоминающие устройства).

В одной ЭВМ может использоваться от единиц до нескольких сотен внешних устройств разных типов. Состав устройств ввода-вывода, как правило, переменный и определяется составом задач, решаемых на конкретной ЭВМ.

Производительность и эффективность использования ЭВМ определяется не только составом и характеристиками ее устройств, но также и способом организации их совместной работы. Связь между устройствами ЭВМ осуществляется с помощью сопряжений, которые в вычислительной технике называются интерфейсами.

Интерфейс представляет собой совокупность стандартизированных аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информацией между устройствами. В основе построения интерфейса лежат унификация и стандартизация (использование единых способов кодирования данных, форматов данных, стандартизация соединительных элементов – разъемов и т. д.). Наличие стандартных интерфейсов позволяет унифицировать передачу информации между устройствами независимо от их особенностей.

В ПК, как правило, используется структура с шинным интерфейсом.

В этом случае все устройства компьютера обмениваются информацией и управляющими сигналами через шину, которая представляет собой систему функционально объединенных проводов, обеспечивающих передачу трех потоков данных (рис. 2.7):

– непосредственно информации;

– адресов;

– управляющих сигналов.

Количество проводов в системной шине, предназначенных для передачи непосредственно информации, называется разрядностью шины. Разрядность шины определяет число битов информации, которые могут передаваться по шине одновременно. Количество проводов для передачи адресов, или адресных линий, определяет, какой объем оперативной памяти (ОП) может быть адресован.

8.Логические операции(сложение, умножение, отрицание)

В логике логическими операциями называют действия, вследствие которых порождаются новые понятия, возможно с использованием уже существующих. В более узком, формализованном смысле, понятие логической операции используется в математической логике и программировании.

Логические операции с понятиями — такие мыслительные действия, результатом которых является изменение содержания или объёма понятий, а также образование новых понятий.

К операциям, которые связаны преимущественно с изменением содержания понятий, относятся:

- отрицание;

- ограничение ;

- обобщение ;

- деление.

К операциям, которые связаны преимущественно с объёмами понятий, относятся:

- сложение;

- умножение;

- вычитание.

Данные операции могут быть записаны математически с помощью теории множеств.

Переход же к математической логике связан с понятием суждений и установлением операций над ними с целью получения сложных суждений.

Сложение (прибавление) — одна из основных операций (действий) в разных разделах математики, позволяющая объединить два объекта (в простейшем случае — два числа). Более строго сложение — бинарная операция, определённая на некотором множестве, элементы которого мы будем называть числами, при которой двум числовым аргументам (слагаемым) a и b сопоставляется итог (сумма), обычно обозначаемый с помощью знака «плюс»: a+b.

Определение сложения

[править]

Абстрактная алгебра

В общей алгебре сложением может называться любая бинарная, коммутативная и ассоциативная операция. В случае, если на этом множестве определено также умножение, то сложение предполагается дистрибутивным по отношению к нему.

Свойства сложения в арифметике

Сложение обладает следующими свойствами:

- коммутативностью (переместительный закон): a+b=b+a

- ассоциативностью (сочетательный закон): (a+b)+c=a+(b+c)

- дистрибутивностью относительно умножения (распределительный закон): a*(b+c)=a*b+a*c

В других системах (чисел, объектов) любое из этих свойств может не выполняться.

Обозначение операции

Первое появление знаков «плюс» и «минус».

Основная статья: История математических обозначений

Знак плюс для операции сложения (а также знак минуса) придумали в немецкой математической школе «коссистов» (то есть алгебраистов). Они используются в «Арифметике» Иоганна Видмана, изданной в 1489 году. До этого сложение обозначалось буквой p (plus) или латинским словом et (союз «и»), а вычитание — буквой m (minus). У Видмана символ плюса заменяет не только сложение, но и союз «и». Происхождение этих символов неясно, но, скорее всего, они ранее использовались в торговом деле как признаки прибыли и убытка. Оба символа вскоре получили общее распространение в Европе — за исключением Италии, которая ещё около века использовала старые обозначения.

Умножение — одно из четырёх основных арифметических действий, бинарная математическая операция, в которой один аргумент складывается столько раз, сколько показывает другой. В арифметике под умножением понимают краткую запись сложения указанного количества одинаковых слагаемых. Например, запись 5*3 обозначает «сложить три пятёрки», то есть 5+5+5 . Результат умножения называется произведением, а умножаемые числа — множителями или сомножителями. Первый множитель иногда называется «умножаемое». Существуют также таблицы умножения.

Умножение обозначается крестиком х, звёздочкой * или точкой · .

Свойства умножения в арифметике

Умножение обладает следующими свойствами:

- коммутативностью (переместительный закон): a*b=b*a

- ассоциативностью (сочетательный закон): (a*b)*c=a*(b*c)

- дистрибутивностью (распределительный закон):a*(b+c)=a*b+a*c

Отрица́ние в логике — унарная операция над суждениями, результатом которой является суждение (в известном смысле) «противоположное» исходному. Обозначается знаком ¬ перед или чертой -- над суждением. Синоним: логическое "НЕ".

Как в классической, так и в интуиционистской логике «двойное отрицание» ¬¬A является следствием суждения A, то есть имеет место тавтология: .

Обратное утверждение верно в классической логике (закон двойного отрицания), но не имеет места в интуиционистской. То есть, отрицание отрицания искомого утверждения не может служить интуиционистским доказательством, в отличие от классической логики. Это различие двух логических систем обычно полагается главным.

Основная статья: Логические элементы — отрицание

A B=A Мнемоническое правило для отрицания звучит так: На выходе будет:

0 1 "1" тогда и только тогда, когда на входе «0»,

1 0 "0" тогда и только тогда, когда на входе «1»

9.Аппаратная реализация логических схем

В каждом современном компьютере используется логическая система, основой которой

являются два логических значения:

1 — истина, 0 — ложь.

Был найден технический способ реализации логических операций посредством использования так называемых логических вентилей, которые строятся главным образом из транзисторов — переключательных устройств, способных либо проводить электрический ток (истина), либо препятствовать его прохождению (ложь). На вход каждого вентиля поступают электрические сигналы высокого и низкого уровней напряжения, которые он интерпретирует, в зависимости от своей функции, и выдает один выходной сигнал также либо высокого, либо низкого напряжения.

В вентиле НЕ транзисторы соединены таким образом, что реализуется операция инвертирования: принимая сигнал низкого уровня, вентиль вырабатывает сигнал высокого уровня и наоборот. На приведенном ниже рисунке схематически изображены выходные состояния вентиля ИЛИ при различных значениях сигналов, подающихся ему на вход.

Рис. 4.1. Состояния вентиля ИЛИ

Все остальные логические схемы компьютера, предназначенные для выполнения

различных операций (в том числе арифметических) над информацией, могут быть

построены путем соединения в различные комбинации вентилей трех типов: И,

ИЛИ, НЕ. Ниже показана схема полусумматора, который складывает два

одноразрядных двоичных числа и выдает один разряд их суммы и одноразрядный

перенос.

Рис. 4.2. Схема полусумматора

Имеются также полные сумматоры, учитывающие разряд переноса от предыдущего

сложения. Совокупность (каскад) таких сумматоров позволяет вычислять сумму

многоразрядных двоичных чисел. Остальные арифметические операции можно

выразить через сложение.

Такие схемы называют электронными. В первых электронных схемах каждый

компонент изготавливался отдельно, а затем они соединялись посредством пайки.

Совершенствование технологии изготовления транзисторов позволило уменьшить их

до микроскопических размеров, соответственно уменьшились и размеры

электронных схем. Это привело к созданию интегральных микросхем (ИС).

ИС — это кремниевая пластинка, в которой сформировано многослойное