Физические основы вычислительных процессов

Однополупериодное выпрямление:

Это преобразование переменного тока в постоянный, при котором через выпрямитель ток проходит в течение одного полупериода, т.е. пропускается только одна "полуволна" переменного тока. Однополупериодное выпрямление дает малый к.п.д. и после него сглаживание пульсаций выпрямленного тока осуществить труднее, чем после двухполупериодного выпрямления.

Двухполупериодное выпрямление:

Используют диодный мост

На вход схемы подаётся переменное напряжение. В каждый из полупериодов ток проходит только через 2 диода, 2 других — заперты. В результате, на выходе получается постоянное напряжение.

Понятие ОС и обслуживающих программ (утилит).

Операционная система - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений.

Обслуживающие программы - компьютерная программа, расширяющая стандартные возможности оборудования и операционных систем, выполняющая узкий круг специфических задач.

Типовая структура и блок-схема ЭВМ

ЦП - предназначен для выполнения всех управленческих функций: выработка управленческих сигналов и производство вычислений. Состоит из: устройства управления (УУ); Арифметико-логическое устройство (АЛУ); блок связи с ОП.

ОП – предназначен для хранения информации непосредственно используемой для вычисления. Состоит: операнды - числа на которыми непосредственно выполняется действие; программа – состоит из команд, которые определяют что нужно сделать.

ОШ – служит для связи между устройствами. Состоит: Шина данных (ШД); шина адреса (ША); шина управления (ШУ).

Устройства в/вывода подразделяются на:

- устройства в/выв., которые всегда подключены через контролер (HDD, CD-ROM)

Устройства вывода – принтер, дисплей и тп.

Устройства ввода – клавиатура (вводит информацию в память)

Ввод - когда инф. с внешних носителей поступает на ОШ и далее в ОП

 

Элементы алгебры логики. Комбинационные схемы

Любое комбинационное устройство может быть представлено в виде чёрного ящика с n-входов и m-выходов.

Число выходов связанно с числом входов, следовательно, m=2^{2 в степени n}

m- Число выходов, n- количество входов.

При n=0, m=2 => При n =1=>

Дизъюнкция (логическое сложение) (или) - /\ - 1

И – логическое умножение &

НЕ – инверсия - 1

 

Триггер (принцип работы)

Триггер - это элемент памяти, у которого два стабильных состояния: 0 и 1.

В каждый определенный момент времени триггер может иметь только одно определенное состояние.

S – (set) установить в состояние на 1; Q – истинный выход (единичное плечо)

R – (reset) установить в состояние 0. неQ – инверсный выход (нулевое плечо)

При подаче кратковременного сигнала 1 на вход S триггер переходит в состояние 1 (или состояние 1 сохраняется). Даже, если сигнал управления на этом входе изменит свое состояние на 0, то триггер останется включенным.

При подаче кратковременного сигнала 1 на вход R триггер переходит в состояние 0 (или состояние 0 сохраняется).

Таким образом, триггер является элементом памяти, так как сохраняет свое состояние после прекращения действия сигнала управления.

Х1	Х2	У	Примечание
		y	хранение
			Установка 1
			Установка 0
		-	Запрещено

(При R = S = 0 триггер сохраняет состояние, в котором он находился до момента поступления на его входы нулевых сигналов. При Х1=Х2=1 на прямом и инверсном выходах устанавливается нулевой сигнал. Триггерное кольцо превращается в два независимых инвертора, и при переходе к хранению (R=S=0) триггер может устанавливаться в любое состояние. Поэтому такая комбинация входных сигналов запрещена.)

Транзистор (принцип работы)

Транзистор - это усилительный элемент. Он усиливает слабую энергию подаваемого на него сигнала за счет энергии дополнительного источника питания.

Между коллектором и эмиттером течет сильный ток, он называется коллекторный ток (Iк), между базой и эмиттером - слабый управляющий ток базы (Iб). Величина коллекторного тока зависит от величины тока базы. Причем, коллекторный ток всегда больше тока базы в определенное количество раз. Эта величина называется коэффициент усиления по току (hэ).

Коэффициент усиления по току - это отношение коллекторного тока к току базы:

hэ = Iк / Iб

Для того, чтобы вычислить коллекторный ток, нужно умножить ток базы на коэффициент усиления: Iк = Iб * hэ

Триггер со счётным входом

 

Счётчик

Счетчик - узел ЭВМ, позволяющий осуществлять подсчет поступающих на его вход сигналов и фиксацию результата в виде многоразрядного двоичного числа.

В основу построения любого счетчика положено свойство Т-триггеров изменять свое состояние при подаче очередного сигнала на счетный вход.

счетный вход

В ЭВМ счетчики используются для подсчета импульсов, сдвигов, формирования адресов и т.д.

P\Сч.вх	Нач.сост
2P
1P
0P

 

Сумматор

Сумматор - узел ЭВМ, в котором суммируются коды чисел.

X1	X2	Y	П