Ограниченность области применения персональных компьютеров

Несмотря то, что область применения персональных компьютеров очень широка, имеются задачи, которые лучше решать на более мощных ЭВМ.

Наиболее часто проявляющиеся ограничения - по объему обрабатываемой информации и по скорости вычислений. во многих случаях требуется обрабатывать большие объемы информации и делать это быстро. К таким областям относятся банковское дело, системы резервирования авиа и железнодорожных билетов и т.д. Например, на персональном компьютере легко можно создать базу данных индивидуального пользования с названиями и характеристиками журналов, по какой либо предметной области. Но для создания базы данных, в которой хранились бы рефераты статей из этих журналов или даже сами тексты статей, к которой одновременно могли бы обращаться сотни пользователей, потребуются уже большие ЭВМ.

При обработке больших объемов информации часто оказывается наиболее целесообразным совместное использование компьютеров разного уровня, где на каждом уровне решаются те задачи, которые соответствуют его возможностям.

Например, в крупном коммерческом банке обработка информации о клиентах и расчетах, скорее всего потребует большую ЭВМ, а ввод данных и анализ результатов может осуществляться и на персональных компьютерах.

Интенсивные вычисления. Во многих задачах оказывается недостаточной вычислительная мощность персональных компьютеров. Например, расчет механической прочности конструкции из нескольких сотен элементов можно сделать и на персональном компьютере, но если надо рассчитать прочность конструкции из со­тен тысяч элементов, то потребуется уже большая ЭВМ или даже суперЭВМ. Другим примером является компьютерное производство видеофильмов.

Основы цифровой электроники

В настоящее время цифровой способ обработки информации преобладает над аналоговым. Основными преимуществами цифровых систем обработки информации являются:

1. меньшее потребление тока;

2. большая помехоустойчивость;

3. меньшая зависимость от температуры окружающей среды;

4. относительная простота технической реализации;

5. наличие эффективных способов обработки информации, представленной в цифровом виде.

В основе большинства современных цифровых схем лежит двоичная система счисления, в которой квантование сигнала осуществляется на 2 логических уровня: уровень логического нуля и уровень логической единицы. Как правило, логическому нулю соответствует 0В, а логической единице - 5В.

Система счисления - это принятый способ записи чисел и сопоставления этим записям реальных значений чисел. Все системы счисления можно разделить на два класса: позиционные (двоичная, десятичная, шестнадцатеричная) и непозиционные (римские цифры). Для записи чисел в различных системах счисления используется некоторое количество отличных друг от друга знаков. Число таких знаков в позиционной системе счисления называется основанием системы счисления.

 

Числа, используемые в цифровой электронике. Двоичная система счисления

Перевод чисел из десятичной системы счисления в двоичную и

Обратно

Вспомним перевод чисел из двоичной системы в десятичную и обратно в десятичной системе счисления число

8542=8·10³+5·10²+4·10¹+2·10⁰.

Как видим основанием степени в десятичной системе счисления является число 10, аналогично в Двоичной системе число 2 является основанием степени: 101010=1·2⁵+0·2⁴+1·2³+0·2²+1·2¹+0·2⁰=32+0+8+0+2+0=42.

Обратный перевод осуществляется последовательным делением на 2 и записью остатков от деления в обратном порядке Обратный перевод числа 42 из десятичной системы счисления в двоичную поясняет рис.1.

Рисунок 2.1 - Перевод числа 42 из десятичной системы в двоичную (стрелкой показано направление записи результата)

 

Двоичная арифметика

Рассмотрим операции сложения, вычитания и умножения двоичных цифр (одноразрядных двоичных чисел):

сложение: 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1+1=0 + перенос.

вычитание: 0-0=0 1-0=1 0-1=1 +заем 1-1=0

умножение: 0·0=0 1·0=0 0·1=0 1·1=1

 

На основании приведенных выше примеров рассмотрим операции сложения вычитания и умножения для многоразрядных двоичных чисел

Пример на сложение:

Рисунок 2.2 - Сложение

В десятичной системе этому примеру соответствует 170+60=230. Стрелочками показаны соответствующие переносы.

Пример на вычитание:

Рисунок 2.3 - Вычитание

В десятичной системе этому примеру соответствует 134-60=74. Стрелочками показаны заёмы в старших разрядах.

Пример на умножение:

Рисунок 2.4 - Умножение

В десятичной системе этому примеру соответствует 11·5=55.