- •Москва, 2012
- •Основные понятия
- •Системы счисления
- •Двоичная, десятичная и шестнадцатеричная системы
- •Перевод целых чисел
- •Перевод дробных чисел
- •Логические основы эвм
- •Логические операции
- •Логические функции
- •Классификация эвм
- •По принципу действия
- •По назначению
- •По этапам создания
- •Лекция 2
- •Структурная схема эвм.
- •Микропроцессор
- •Системная шина
- •Постоянное и оперативное зу
- •Лекция 3
- •Внешние зу
- •Магнитные носители
- •Оптические носители
- •Флэш-память
- •Видеоподсистема эвм
- •Видеокарта
- •Монитор
- •Контроллеры портов ввода-вывода
- •Периферийные устройства
- •Клавиатура
- •Манипулятор типа «мышь»
- •Принтеры
- •Сканеры
- •Сетевой адаптер
- •Лекция 4
- •Программное обеспечение эвм
- •Классификация программного обеспечения
- •Операционные системы
- •Распределение ресурсов эвм между процессами
- •Поддержание файловой системы
- •Обеспечение интерфейса пользователя
- •Драйверы устройств
- •Лекция 5
- •Понятие алгоритма
- •Алгоритмизация
- •Словесная запись алгоритмов
- •Схемы алгоритмов
- •Технология разработки алгоритмов
- •Разработка программы
- •Отладка и тестирование программы
- •Лекция 6
- •Вычислительные сети
- •Модель взаимодействия открытых систем
- •Сетевые протоколы
- •Топологии вычислительных сетей
- •Виды коммутации
- •Способы адресации эвм в сети
- •Маршрутизация
- •Лекция 7
- •Глобальная сеть
- •Протоколы сети Интернет
- •Система адресации в Интернет
- •Службы сети Интернет
- •Электронная почта
- •Служба www
- •Служба передачи файлов
- •Лекция 8
- •Базы данных и субд
- •Свойства базы данных
- •Реляционная модель данных
- •Нормализация отношений
- •Типы связей
- •Операции над отношениями
- •Список дополнительной литературы
Логические функции
Логическая функция (функция алгебры высказываний) f(X1, X2, …, Xn) от n переменных – n-арная операция на множестве [0; 1]. В этой функции логические переменные X1, X2, …, Xn представляют собой высказывания и принимают значения 0 или 1.
Существует различных логических функций отn переменных.
Логические операции, рассмотренные в предыдущем разделе, можно рассматривать как логические функции от двух переменных.
Набор функций, с помощью которого можно представить (выразить) все логические функции, называется функционально-полным или базисом. Основными базисами являются:
1) булевый базис, состоящий из конъюнкции, дизъюнкции и отрицания;
2) базис NOR, состоящий из стрелки Пирса;
3) базис NAND, включающий штрих Шеффера.Рассмотрим некоторые способы представления логических функций.
Аналитический. Функция задается в виде алгебраического выражения, состоящего из функций одного или нескольких базисов, применяемых к логическим переменным.
Табличный. Функция задается в виде таблицы истинности (соответствия), которая содержит 2n строк (по числу наборов аргументов), n столбцов по числу переменных и один столбец значений функции. В такой таблице каждому набору аргументов соответствует значение функции.
Числовой. Функция задается в виде десятичных (восьмеричных, шестнадцатеричных) эквивалентов номеров тех наборов аргументов, на которых функция принимает значение 1. Нумерация наборов начинается с нуля. Аналогичным образом логическая функция может быть задана по нулевым значениям.
Классификация эвм
По принципу действия
В этом случае критерием является форма представления информации, с которой они работают. Цифровые ВМ – вычислительные машины дискретного действия; работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее в цифровой форме.
Аналоговые ВМ - вычислительные машины непрерывного действия; работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме.
По назначению
Универсальные, проблемно-ориентированные, специализированные.
По этапам создания
Разделение ЭВМ на поколения условно, так как поколения сменялись постепенно, поэтому временные границы между поколениями размыты. Поколения ЭВМ разделяют в зависимости от физических элементов или технологии их изготовления, используемые при построении ЭВМ. При сравнении быстродействия ЭВМ под операцией понимают операцию над числами с плавающей точкой.
Поколения ЭВМ
Поколение |
Элементная база процес-сора |
Макс. емкость ОЗУ, байт |
Макс. быстро-действие процес-сора, оп/с |
Основные языки програм-мирования |
Управление ЭВМ пользователем |
Первое 1951-1954 |
электронные лампы |
102 |
104 |
Машинный код |
Пульт управления и перфокарты |
Второе 1958-1960 |
транзисторы |
103 |
106 |
Ассемблер |
Перфокарты и перфоленты |
Третье 1965-1968 |
ИС |
104 |
107 |
Процедур-ные языки высокого уровня (ЯВУ) |
Алфавитно-цифровой терминал |
Четвертое 1976-1979 |
БИС |
105 |
108 |
Процедур-ные ЯВУ |
Монохромный или графический дисплей, клавиатура |
Четвертое с 1985 |
СБИС |
107 |
109 |
Процедур-ные ЯВУ |
Цветной графический дисплей, клавиатура, «мышь» и др. |
Пятое |
усовершенст-вованные СБИС |
108 |
1012 |
Языки логического программи-рования |
Цветной графический дисплей и устройства голосовой связи |
Первое поколение ЭВМ (1951-1954) строилось на электронных лампах, которые могли быстро переключаться из одного состояния в другое. Лампы имели большие размеры, поэтому ЭВМ первого поколения, состоящие из десятков тысяч ламп, занимали целые этажи и были энергоемки. Программы записывались в ЭВМ с помощью установки перемычек на особом машинном коде.
Второе поколение ЭВМ (1958-1960) строилось на транзисторах – полупроводниковых приборах, которые могли находиться в одном из двух состояний. По сравнению с лампами транзисторы имели малые размеры и потребляемую мощность. Увеличение производительности обеспечивалось за счет более высокой скорости переключения и использованием обрабатывающих устройств, работающих параллельно. Площадь, требующаяся для размещения ЭВМ, уменьшилась до нескольких квадратных метров. Программы записывались на перфокарты – картонные карточки, на которых были выбиты или не выбиты дырочки, кодирующие 0 и 1. Программирование осуществлялось на языке Ассемблер, команды которого затем переводились в машинный код.
Третье поколение ЭВМ (1965-1968) строилось на интегральных схемах (ИС). ИС представляет собой электрическую цепь определенного функционального назначения, которая размещается на кремниевой основе. ИС содержит сотни и тысячи транзисторных элементов, что позволило уменьшить размеры, потребляемую мощность, стоимость и увеличить надежность системы. Помимо Ассемблера, программирование осуществлялось на языках высокого уровня (ЯВУ), имевших большое количество операторов. Каждый оператор объединял несколько команд языка Ассемблер.
Четвертое поколение ЭВМ (1976-по сегодняшний день) строилось на больших интегральных схемах (БИС). БИС содержат не набор нескольких логических элементов, из которых строились затем функциональные узлы компьютера, а целиком функциональные узлы. Примером БИС является микропроцессор. БИС способствовали появлению персональных компьютеров. Увеличение количества транзисторов до миллионов привело к появлению сверхбольших ИС (СБИС).
Пятое поколение ЭВМ существует в теории. Основное требование к ЭВМ – машина должна сама по поставленной цели составить план действий и выполнить его. Такой способ решения задачи называется логическим программированием. Элементная база процессора – СБИС с использованием опто- и криоэлектроники. Оптоэлектроника – раздел электроники, связанный с эффектами взаимодействия оптического излучения с электронами в веществах (главным образом в твердых телах) и использованием этих эффектов для генерации, передачи, хранения, обработки и отображения информации. Криоэлектроника (криогенная электроника) – область науки и техники, занимающаяся применением явлений, имеющих место в твердых телах при температуре ниже 120 К (криогенных температурах) в присутствии электрических, магнитных или электромагнитных полей (явление сверхпроводимости), для создания электронных приборов и устройств.