Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.
2. Какие основные классы компьютеров Вам известны?
Существует два основных класса компьютеров:
цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде двоичных кодов;
аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т.д.), которые являются аналогами вычисляемых величин.
3. В чём состоит принцип действия компьютеров?
Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, чётко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.
4. Из каких простейших элементов состоит программа?
Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Тип Простейшие. Биология 7 класс. Амеба, инфузория. Одноклеточные организмы. Животные. Эукариоты ЕГЭ
5. Что такое система команд компьютера?
Система команд — Совокупность операций, выполняемых некоторым компьютером.
6. Перечислите главные устройства компьютера.
Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:
память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек;
процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);
устройство ввода;
устройство вывода.
Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.
7. Опишите функции памяти и функции процессора.
Функции памяти:
приём информации из других устройств;
запоминание информации;
выдача информации по запросу в другие устройства машины.
Функции процессора:
обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
программное управление работой устройств компьютера.
8. Назовите две основные части процессора. Каково их назначение?
Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется устройством управления (УУ).
9. Что такое регистры? Назовите некоторые важные регистры и опишите их функции.
В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.
Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции.
Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определённым образом общей системой управления.
Я Создал Свой Компьютер с Нуля! Он Работает!
Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:
сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;
счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.
Источник: studfile.net
Элементы программы
Элементы программы — это минимальные неделимые ее части, еще несущие в себе определенную значимость для компилятора. К элементам относятся:
- зарезервированные слова;
- идентификаторы;
- типы;
- константы;
- переменные;
- метки;
- подпрограммы;
- комментарии.
Зарезервированные слова это английские слова, указывающие компилятору на необходимость выполнения определенных действий. Зарезервированные слова не могут использоваться в программе ни для каких иных целей кроме тех, для которых они предназначены. Например, зарезервированное слово begin означает для компилятора начало составного оператора. Программист не может создать в программе переменную с именем begin, константу begin, метку begin или вообще какой бы то ни было другой элемент программы с именем begin.
Идентификаторы — это слова, которыми программист обозначает любой другой элемент программы, кроме зарезервированного слова, идентификатора или комментария. Идентификаторы в Object Pascal могут состоять из латинских букв, арабских цифр и знака подчеркивания. Никакие другие символы или специальные знаки не могут входить в идентификатор. Из этого простого правила следует, что идентификаторы не могут состоять из нескольких слов (нельзя использовать пробел) или включать в себя символы кириллицы (русского алфавита).
Типы — это специальные конструкции языка, которые рассматриваются компилятором как образцы для создания других элементов программы, таких как переменные, константы и функции. Любой тип определяет две важные для компилятора вещи: объем памяти, выделяемый для размещения элемента (константы, переменной или результата, возвращаемого функцией), и набор допустимых действий, которые программист может совершать над элементами данного типа. Замечу, что любой определяемый программистом идентификатор должен быть описан в разделе описаний (перед началом исполняемых операторов). Это означает, что компилятор должен знать тот тип (образец), по которому создается определяемый идентификатором элемент.
Константы определяют области памяти, которые не могут изменять своего значения в ходе работы программы. Как и любые другие элементы программы, константы могут иметь свои собственные имена. Объявлению имен констант должно предшествовать зарезервированное слово const (от англ. constants — константы). Например, мы можем определить константы const
чтобы вместо длинных чисел
1048576 (1024*1024) и 1073741824
(1024*1024*1024) писать, соответственно, Mbyte и Gbyte. Тип константы определяется способом ее записи и легко распознается компилятором в тексте программы, поэтому программист может не использовать именованные константы (т. е. не объявлять их в программе явно).
Переменные связаны с изменяемыми областями памяти, т. е. с такими ее участками, содержимое которых будет меняться в ходе работы программы. В отличие от констант переменные всегда объявляются в программе. Для этого после идентификатора переменной ставится двоеточие и имя типа, по образу которого должна строиться переменная. Разделу объявления переменной (переменных) должно предшествовать слово var. Например:
var
inValue: Integer;
Здесь идентификатор inValue объявляется как переменная типа integer, а идентификатор byValue — как переменная типа Byte. Стандартный (т. е. заранее определенный в Object Pascal) тип integer определяет четырехбайтный участок памяти, содержимое которого рассматривается как целое число в диапазоне от -2 147 483 648 до+2 147 483 647, а стандартный тип Byte — участок памяти длиной 1 байт, в котором размещается беззнаковое целое число в диапазоне от 0 до 255 4.[ Все приводимые в книге сведения относительно диапазона возможных значений и объема памяти стандартных типов относятся к Delphi 32. Для 16-разрядной версии 1 эти величины имеют другие значения, например, тип Integer в версии 1 занимает 2 банта и имеет диапазон значении от -32 768 до+32 767. ]
Метки — это имена операторов программы. Метки используются очень редко и только для того, чтобы программист смог указать компилятору, какой оператор программы должен выполнятся следующим. Метки, как и переменные, всегда объявляются в программе. Разделу объявлений меток предшествует зарезервированное слово label (метка). Например:
label
Loop;
begin
Goto Loop;
// Программист требует передать управление
// оператору, помеченному меткой Loop.
// Эти операторы будут пропущены
Loор:
// Оператору, идущему за этой меткой,
.
// будет передано управление
end;
Подпрограммы — это специальным образом оформленные фрагменты программы. Замечательной особенностью подпрограмм является их значительная независимость от остального текста программы. Говорят, что свойства подпрограммы локализуются в ее теле.
Это означает, что, если программист что-либо изменит в подпрограмме, ему, как правило, не понадобится в связи с этим изменять что-либо вне подпрограммы. Таким образом, подпрограммы являются средством структурирования программ, т. е. расчленения программ на ряд во многом независимых фрагментов. Структурирование неизбежно для крупных программных проектов, поэтому подпрограммы используются в Delphi-программах очень часто.
В Object Pascal есть два сорта подпрограмм: процедуры и функции. Функция отличается от процедуры только тем, что ее идентификатор можно наряду с константами и переменными использовать в выражениях, т. к. функция имеет выходной результат определенного типа. Если, например, определена функция
Function MyFunction: Integer;
и переменная var
то возможен такой оператор присваивания:
Имя процедуры нельзя использовать в выражении, т. к. процедура не имеет связанного с нею результата:
X:= 2*MyProcedure-l; // Ошибка!
Типы
Типы в Object Pascal играют огромную роль. Связано это с тем, что лежащий в его основе язык Pascal был специально придуман как средство обучения студентов программированию.
Поскольку начинающий программист легко может допустить ошибку или неточно описать свои действия, компилятор Pascal должен был иметь средства контроля за действиями программиста, чтобы вовремя предостеречь его от последствий неверных действий. Первоначально типы как раз и предназначались для того, чтобы программист явно указывал компилятору, какого размера память нужна ему в программе и что он собирается делать с этой памятью. Практика применения типов показала их высокую эффективность для защиты программы от случайных ошибок, так что практически все современные языки программирования в той или иной степени реализуют механизм типов. В Object Pascal значение типов возросло в еще большей степени, т. к. с их помощью определяются классы — основной инструмент программиста.
Строковый и символьный типы
Свое знакомство с типами мы начнем со строкового типа String. Этот тип определяет участок памяти переменной длины, каждый байт которого содержит один символ. Для символов в Object Pascal используется тип Char, таким образом, String — это цепочка следующих друг за другом символов Char. Каждый символ в String пронумерован, причем первый символ имеет номер 1. Программист может обращаться к любому символу строки, указывая его порядковый номер в квадратных скобках сразу за именем переменной:
var // Начало раздела описания переменных
S: String;
// Объявление переменной строкового типа
begin
// Начало раздела исполняемых операторов
S:= ‘ Строка символов’;
// Переменная S содержит
// значение «Строка символов»
S[6]:= ‘и’; // Теперь переменная содержит значение
// «Строки символов»
end;
// Конец раздела исполняемых операторов
Наличие комментариев избавляет меня от необходимости подробного описания назначения каждой строки текста. Напомню, что программист обязан объявить любой вводимый им идентификатор. Идентификатор s неизвестен Delphi — он введен нами для переменной строкового типа. После его объявления в разделе переменных Delphi выделит для него начальную область памяти минимальной длины и будет контролировать использование этого идентификатора в разделе исполняемых операторов. Например, если в этом разделе встретится выражение
компилятор сразу забьет тревогу, так как строка не может быть участником математических вычислений: она предназначена для хранения символов, а не чисел.
В первом операторе присваивания в переменную s будет помещено значение строковой константы строка символов’. Строковые константы содержат произвольные символы, заключенные в обрамляющие апострофы, причем сами апострофы не входят в значение константы, поэтому после присваивания переменная примет значение Строка символов без апострофов (если понадобится включить в текстовую константу апостроф, он удваивается: ‘ символ ‘ ‘ — апостроф’). После первого присваивания s будет занимать участок памяти длиной 15 байт — по одному байту на каждый символ значения [ На самом деле переменная строкового типа всегда имеет длину 4 байта, которые используются для указания на область памяти, в которой помещается сама строка символов. Подробнее о механизме использования памяти строковыми переменными см. п. 6.3.1. ]. Переменность размера области памяти, выделяемой для размещения строки символов, — характерная особенность типа string. Если бы, например, во втором операторе мы обратились не к 6-му по счету символу, а ко всей строке в целом:
эта переменная стала бы занимать 1 байт, а следующие за ним 14 байтов оказались бы свободными. Длина строковой переменной в программе меняется автоматически при каждом присваивании переменной нового значения и может составлять от 0 до 2 Гбайт [ Для версии Delphi 1 тип String соответствует ‘короткой’ строке, длина которой не может превышать 255 байт. ]. Над строковым типом определена операция сцепления (+):
S:= ‘Object’+’ Pascal’;// S содержит ‘Object Pascal’
Кроме того, строки можно сравнивать с помощью таких операций отношения:
| Операция | Смысл |
| = | Равно |
| <> | Не равно |
| > | Больше |
| >= | Больше или равно |
| Меньше | |
| Меньше или равно |
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Основной класс компьютеров, обрабатывающий данные в виде числовых двоичных кодов
Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру, отражающую состав ПК, так и программно – математическое обеспечение. Структура ЭВМ — совокупность элементов и связей между ними. Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление.
Основы учения об архитектуре вычислительных машин были заложены Джон фон Нейманом. Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ.
Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, представленную на рисунке.
Положения Джон Фон Неймана:
- Компьютер состоит из нескольких основных устройств (арифметико-логическое устройство, управляющее устройство, память, внешняя память, устройства ввода и вывода).
- Арифметико-логическое устройство – выполняет логические и арифметические действия, необходимые для переработки информации, хранящейся в памяти.
- Управляющее устройство – обеспечивает управление и контроль всех устройств компьютера (управляющие сигналы указаны пунктирными стрелками).
- Данные, которые хранятся в запоминающем устройстве, представлены в двоичной форме
- Программа, которая задает работу компьютера, и данные хранятся в одном и том же запоминающем устройстве.
- Для ввода и вывода информации используются устройства ввода и вывода.
Один из важнейших принципов – принцип хранимой программы – требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация.
Арифметико-логическое устройство и устройство управления в современных компьютерах образуют процессор ЭВМ. Процессор, который состоит из одной или нескольких больших интегральных схем называется микропроцессором или микропроцессорным комплектом.
Процессор – функциональная часть ЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Процессор является преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств.
Запоминающие устройства обеспечивают хранение исходных и промежуточных данных, результатов вычислений, а также программ. Они включают: оперативные (ОЗУ), сверхоперативные СОЗУ), постоянные (ПЗУ) и внешние (ВЗУ) запоминающие устройства.
Оперативные ЗУ хранят информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (резидентная часть операционной системы, прикладная программа, обрабатываемые данные). В СОЗУ хранится наиболее часто используемые процессором данные. Только та информация, которая хранится в СОЗУ и ОЗУ, непосредственно доступна процессору.
Внешние запоминающие устройства (накопители на магнитных дисках, например, жесткий диск или винчестер) с емкостью намного больше, чем ОЗУ, но с существенно более медленным доступом, используются для длительного хранения больших объемов информации. Например, операционная система (ОС) хранится на жестком диске, но при запуске компьютера резидентная часть ОС загружается в ОЗУ и находится там до завершения сеанса работы ПК.
ПЗУ (постоянные запоминающие устройства) и ППЗУ (перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства) предназначены для постоянного хранения информации, которая записывается туда при ее изготовлении, например, ППЗУ для BIOS.
В качестве устройства ввода информации служит, например, клавиатура. В качестве устройства вывода – дисплей, принтер и т.д.
В построенной по схеме фон Неймана ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством – счетчиком команд в устройстве управления.
Задание на СРС:
1. Изучить теоретический материал.
Форма контроля – рефераты, 10 стр. Сроки сдачи – на следующей неделе.
Задание на СРСП:
1. Представление информации в компьютере.
2. Кодирование сообщения в двоичном коде.
Контроль выполненного задания состоится на занятиях СРСП (по расписанию занятий).
Контрольные вопросы:
А. Для письменного контроля:
1. Какие основные классы компьютеров вам известны?
2. В чем состоит принцип действия компьютеров?
3. Из каких простейших элементов состоит программа?
4. Перечислите главные устройства компьютера?
5. Опишите функции памяти и функции процессора.
6. Назовите две основные части процессора. Каково их назначение?
7. Что такое регистры?
8. Сформулируйте общие принципы построения компьютеров.
9. Какие архитектуры называются фон-неймановскими?
10. Что такое команда? Что описывает команда?
11. Приведите примеры команд одноадресных, двухадресных, трехадресных.
12. Перечислите распространенные компьютерные архитектуры.
Б. Для компьютерного тестирования:
Основной класс компьютеров, обрабатывающий данные в виде числовых двоичных кодов
A) цифровой компьютер
B) цифро-аналоговый компьютер
С) аналоговый компьютер
Источник: poisk-ru.ru