Принципы обработки информации компьютером. Арифметические и логические основы работы компьютера

Принципы обработки информации компьютером. Арифметические и логические основы работы компьютера.

ГБОУ СПО ЛНР «Луганский колледж автосервиса им.А.А.Гизая»

Компьютер и его функциональное устройство Компьютер – это техническое средство преобразования информации, в основу работы которого заложены те же принципы обработки электрических сигналов, что и в любом электронном устройстве: Компьютер – это техническое средство преобразования информации, в основу работы которого заложены те же принципы обработки электрических сигналов, что и в любом электронном устройстве: 1. Входная информация, представленная различными физическими процессами, как электрической, так и неэлектрической природы (буквами, цифрами, звуковыми сигналами и т.д.), преобразуется в электрический сигнал; 2. Сигналы обрабатываются в блоке обработки; 3. С помощью преобразователя выходных сигналов обработанные сигналы преобразуются в неэлектрические сигналы (изображения на экране). С позиции функционального назначения компьютер – это система, состоящая из 4-х основных устройств, выполняющих определенные функции: запоминающего устройства или памяти, которая разделяется на оперативную и постоянную, арифметико-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ) и устройства ввода-вывода (УВВ). С позиции функционального назначения компьютер – это система, состоящая из 4-х основных устройств, выполняющих определенные функции: запоминающего устройства или памяти, которая разделяется на оперативную и постоянную, арифметико-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ) и устройства ввода-вывода (УВВ). Запоминающее устройство (память) предназначается для хранения информации и команд программы в ЭВМ. Информация, которая хранится в памяти, представляет собой закодированные с помощью 0 и 1 числа, символы, слова, команды, адреса и т.д. Запоминающее устройство (память) предназначается для хранения информации и команд программы в ЭВМ. Информация, которая хранится в памяти, представляет собой закодированные с помощью 0 и 1 числа, символы, слова, команды, адреса и т.д.

Характеристики памяти :

1) емкость памяти – максимальное количество хранимой информации в байтах;

2) быстродействие памяти – время обращения к памяти, определяемое временем считывания или временем записи информации.

Виды памяти

Внутренняя

ОЗУ

ПЗУ

Внешняя

Диски

Флешки

Дискеты

Магнитные ленты

Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Производит арифметические и логические действия. Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Производит арифметические и логические действия. Следует отметить, что любую арифметическую операцию можно реализовать с использованием операции сложения. Сложная логическая задача раскладывается на более простые задачи, где достаточно анализировать только два уровня: ДА и НЕТ. Устройство управления (УУ) управляет всем ходом вычислительного и логического процесса в компьютере, т.е. выполняет функции "регулировщика движения" информации. УУ читает команду, расшифровывает ее и подключает необходимые цепи для ее выполнения. Считывание следующей команды происходит автоматически. Устройство управления (УУ) управляет всем ходом вычислительного и логического процесса в компьютере, т.е. выполняет функции "регулировщика движения" информации. УУ читает команду, расшифровывает ее и подключает необходимые цепи для ее выполнения. Считывание следующей команды происходит автоматически. Фактически УУ выполняет следующий цикл действий: 1. формирование адреса очередной команды; 2. чтение команды из памяти и ее расшифровка; 3. выполнение команды. В современных компьютерах функции УУ и АЛУ выполняет одно устройство, называемое центральным процессором.

• В современных компьютерах функции УУ и АЛУ выполняет одно устройство, называемое центральным процессором.

Устройства ввода и вывода  - устройства взаимодействия компьютера с внешним  миром: с пользователями или другими компьютерами. Устройства ввода и вывода  - устройства взаимодействия компьютера с внешним  миром: с пользователями или другими компьютерами. Устройства ввода позволяют вводить информацию в компьютер для дальнейшего хранения и обработки. Устройства вывода - получать информацию из компьютера. Задание 1.

• Из данных блоков составьте Функциональную схему компьютера

Решение АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ ЭВМ Правила выполнения арифметических действий над двоичными числами задаются таблицами сложения, вычитания и умножения. Правила выполнения арифметических действий над двоичными числами задаются таблицами сложения, вычитания и умножения.

Сложение	Вычитание	Умножение
0+0 = 0	0 – 0 = 0	0 х 0 = 0
0+1 = 1	1 – 0 = 1	0 х 1 = 0
1+0 = 1	1 – 1 = 0	1 х 0 = 0
1+1 = 10	10 – 1 = 1	1 х 1 = 1

С целью упрощения реализации арифметических операций применяют специальные коды: прямой, обратный, дополнительный. С целью упрощения реализации арифметических операций применяют специальные коды: прямой, обратный, дополнительный. Прямой код Прямой код складывается из знакового разряда (старшего) и собственно числа. Знаковый разряд имеет значение 0 – для положительных чисел; 1 – для отрицательных чисел. Например: прямой код для чисел –4 и 5: -4 410=1002 1_100 5 510=1012 0_101 Обратный код Обратный код образуется из прямого кода заменой нулей - единицами, а единиц - нулями, кроме цифр знакового разряда. Для положительных чисел обратный код совпадает с прямым. Используется как промежуточное звено для получения дополнительного кода. Например: Прямой код 1_100 1_101 Обратный код 1_011 1_010 Дополнительный код Дополнительный код образуется из обратного кода добавлением 1 к младшему разряду. Например: найти дополнительный код -710 -710=1112 Прямой код 1_111 Обратный код 1_000 Дополнительный код :1_001 (1_000+1) Правило сложения двоичных чисел: При алгебраическом сложении двоичных чисел с использованием дополнительного кода положительные слагаемые представляют в прямом коде, а отрицательные – в дополнительном коде. Затем производят суммирование этих кодов, включая знаковые разряды, которые при этом рассматриваются как старшие разряды. При возникновении переноса из знакового разряда единицу переноса отбрасывают. В результате получают алгебраическую сумму в прямом коде, если эта сумма положительная, и в дополнительном коде, если сумма отрицательная. Задание 2.

• Найдите дополнительный код для числа
-12.

Решения -12 = 1100 Прямой код: 1_1100 Обратный код: 1_0011 Дополнительный код: 1_0111 ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ ЭВМ Алгебра логики Булева алгебра оперирует логическими переменными, которые могут принимать только два значения: истина или ложь (true или false), обозначаемые соответственно 1и 0.

Для описания логики функционирования аппаратных и программных средств ЭВМ используется  или, как ее часто называют, булева алгебра (по имени основоположника этого раздела математики – Дж. Буля).

Логической функцией называется функция, которая может принимать только 2 значения – истина или ложь (1 или 0). Любая логическая функция может быть задана с помощью таблицы истинности. В левой ее части записываются возможные наборы аргументов, а в правой – соответствующие им значения функции. Логической функцией называется функция, которая может принимать только 2 значения – истина или ложь (1 или 0). Любая логическая функция может быть задана с помощью таблицы истинности. В левой ее части записываются возможные наборы аргументов, а в правой – соответствующие им значения функции.