Функциональная схема вычислительного устройства

Для упрощения процесса программирования в 1945 году был создан первый компьютер с устройством хранения информации – оперативной памятью. К работе был привлечён Джон Фон Нейман, сформулировавший принципы построения вычислительных устройств, согласно которым для работы необходимы:

1) арифметико-логическое устройство (процессор);

2) память (программ и данных);

3) устройство для ввода/вывода информации.

На рисунке изображена схема построения ВЧТ.

АЛУ – арифметико-логическое устройство;

П – память (ПП - память программ, ПД – память данных);

УВВ – устройство ввода-вывода;

Ш - шины (шины адресов, шины данных);

СУ - система управления.

Шина представляет собой набор из n (число разряда проводов), объединенных по функциональному назначению. По шине данных передаются только данные.

На шине адреса устанавливаются только номер ячейки памяти либо порта, с которым производится обмен данными.

По шине управления передаются служебные сигналы, сопрягающие процессы обмена данными и прочие процессы (запросы прерываний, работа схем прямого доступа к памяти и т.д.).

 

Формы представления данных в вычислительных системах

Шина данных – параллельное определённое включение проводов. Каждый из проводов может быть в одном из 2-х состояний.  Каждый разряд имеет свой вес, или показатель степени (2ⁿ), n – номер разряда.

bin – обозначение двоичного кода;

deс – обозначение десятичного кода;

hex – обозначение шестнадцатеричного кода.

Двоичная система

Двоичный код – активное значение в одном разряде может принимать только 2 значения: «0» или «1».

Максимальное число, которое может быть записано с помощью 1 байта = 256

Системы исчисления

Система исчисления — символический метод записи чисел, представление чисел с помощью письменных знаков. Системы исчисления подразделяются на позиционные, непозиционные и смешанные. В вычислительной технике нашли применение позиционные системы исчисления.

Позиционная система исчисления - система исчисления, в которой значение каждого числового знака (цифры) в записи числа зависит от его позиции (разряда).

Позиционная система счисления определяется целым числом D>1, называемым основанием системы счисления. Система счисления с основанием D также называется
D-ричной (в частности, двоичной, десятичной, шестнадцатеричной и т.п.).

В вычислительных устройствах для записи заданных значений применяют двоично-десятичное кодирование десятичных цифр (Binary-Coded Decimal), при этом для одной двоично-десятичной цифры отводится четыре двоичных разряда (двоичная тетрада). Также используется шестнадцатеричная система исчислений, в которой для записи одного значения аналогично используют 4 разряда. Если суммарное значение превышает 9, то используются буквы латинского алфавита A-F.

При объединении 4-х разрядов в один знак получим младший и старший разряд.

dec → bin, hex

При переводе числа из десятичной системы счисления в произвольную применяется метод последовательного деления deс-числа на основание произвольной системы. Остаток от деления записывается как младший бит, а частное (если оно не равно 0) вновь подвергается делению на основание произвольной системы. Каждый следующий остаток записывается в разряд нового числа в направлении от младшего разряда к старшему.

dec ← bin, hex

Для перевода числа в десятичную систему счисления из произвольной необходимо представить его в виде суммы произведений степеней основания произвольной системы счисления на соответствующие цифры в разрядах числа произвольной системы.

bin → hex

Для перевода многозначного двоичного числа в шестнадцатеричную систему нужно разбить его на тетрады справа налево и заменить каждую тетраду соответствующей шестнадцатеричной цифрой из вышеприведённой таблицы перевода.

Таблица и правила перевода чисел из одной системы исчисления в другую

Dec