- •Физические и цифровые основы информатики.
- •1 История развития вычислительной техники. 4
- •2 Введение в теорию автоматов. 7
- •3 Кодирование информации. 17
- •4 Логические основы эвм. 30
- •5 Общее устройство компьютера и принцип его работы. 38
- •6 Микропроцессор, материнская плата, платы расширения. 44
- •7 Оперативная память 69
- •8 Устройства хранения информации 74
- •9 Устройства ввода-вывода 85
- •1История развития вычислительной техники.
- •Период механических устройств – от начала XVII в. До конца XIX в.
- •Период электромеханических машин — с конца XIX в. До середины XX в.
- •Период электронных вычислительных машин — с середины 40-х годов XX в. До настоящего времени.
- •2Введение в теорию автоматов.
- •2.1Понятие и формы представления информации.
- •2.2Цифровой автомат.
- •2.2.1Общая информация
- •2.2.2Описание работы ца
- •2.3Алгоритм. Машины Тьюринга.
- •2.3.1Интуитивное понятие алгоритма
- •2.3.2Машина Тьюринга
- •2.4Программное управление в ца.
- •2.4.1Принцип программного управления
- •2.4.2Принцип хранимой в памяти программы.
- •2.4.3Принцип использования команд с переменной адресностью
- •3Кодирование информации.
- •3.1Системы счисления
- •3.1.1Позиционные системы счисления
- •3.1.2Арифметика целых чисел в позиционных сс
- •3.1.2.1Двоичная арифметика
- •3.1.2.2Четвертичная арифметика
- •3.1.3Алгоритмы перевода целых чисел из одной сс в другую
- •3.1.3.1Схема Горнера
- •3.1.3.2Метод выделения целых и дробных частей
- •3.1.4Дроби и смешанные числа в позиционных сс
- •3.1.5Алгоритм перевода дробных чисел из одной сс в другую
- •3.1.6Особенности двоичной сс и ее связь с сс, имеющими основанием различные степени двойки.
- •3.1.7Нерассмотренные сс
- •3.2Представление информации в эвм
- •3.2.1Единицы информации
- •3.2.2Представление отрицательных чисел
- •3.2.2.1Представление отрицательных чисел в дополнительном коде
- •3.2.2.1.1Сущность дополнительного кода.
- •3.2.2.1.2Особенности арифметики в дополнительном коде
- •3.2.2.2Другие представления отрицательных чисел
- •3.2.2.2.1Представление прямым кодом
- •3.2.2.2.2Представление смещенным кодом
- •3.2.3Числа с фиксированной запятой (точкой)
- •3.2.4Числа с плавающей запятой (точкой)
- •3.2.4.1Представление чисел с плавающей запятой (точкой)
- •3.2.4.2Особенности арифметика чисел с плавающей запятой
- •3.2.4.3Стандарт ieee 754.
- •3.2.5Представление символьной информации
- •4Логические основы эвм.
- •4.1Булева алгебра и логические элементы
- •4.1.1Общая информация
- •4.1.2Функции алгебры логики
- •4.1.3Законы алгебры логики
- •4.1.4Реализация функций формулами
- •4.2Логические элементы
- •4.2.1Основные логические элементы
- •4.2.2Схемотехническая реализация лэ
- •4.2.3Полная система логических функций. Понятие о базисе
- •4.2.4Минимизация логических функций
- •4.2.5Синтез комбинационных схем
- •4.3Электронные устройства
- •4.3.1Принцип работы вентилей. Ттл- и кмоп-логика
- •4.3.2Основные электронные устройства
- •5Общее устройство компьютера и принцип его работы.
- •5.1Понятие и классификация эвм
- •5.2Структура и принцип работы классической эвм
- •5.3Многоуровневая организация современных эвм
- •5.4Программное обеспечение
- •5.4.1Типы по
- •5.4.2Порядок загрузки по
- •Тестирование оборудования
- •Чтение загрузочного сектора
- •Чтение начального загрузчика ос
- •Загрузка операционной системы
- •Запуск остального по
- •6Микропроцессор, материнская плата, платы расширения.
- •6.1Процессор
- •6.1.1Общая информация
- •6.1.2Устройство cpu
- •6.1.3Принцип работы cpu
- •6.1.3.1Краткая иллюстрация принципа работы cpu
- •6.1.3.2Подробная иллюстрация принципа работы cpu
- •6.1.3.3Cisc- и risc-архитектура
- •6.1.3.4Организация системы прерываний
- •6.1.4Характеристики процессора
- •6.1.4.1Быстродействие
- •6.1.4.2Разрядность процессора
- •6.1.4.2.1Шина данных
- •6.1.4.2.2Шина адреса
- •2) Сократить время вычислений.
- •6.1.5.1…Чтобы шли быстрее
- •6.1.5.2…Сократить время вычислений
- •6.1.5.3Конвейер команд
- •6.1.5.4Кэш-память
- •6.2Материнская плата
- •6.2.1Общие сведения
- •6.2.2Устройство мп
- •6.2.2.1Первый пример мп
- •6.2.2.2Второй пример мп
- •6.2.2.3Третий пример мп
- •6.2.2.4Четвертый пример мп
- •6.2.2.5Гнезда для процессоров
- •6.2.2.6Наборы микросхем системной логики (чипсет)
- •6.2.2.7Шина
- •6.2.2.7.1Системная шина (fsb)
- •6.2.2.7.2Шина памяти
- •6.2.2.7.3Шина pci
- •6.2.2.7.5Шина agp
- •6.2.2.7.6Шина usb
- •6.2.2.8Разъемы (слоты) для подключения внутренних устройств
- •6.2.2.9Разъемы (порты) для подключения внешних устройств
- •6.3Платы расширения
- •6.3.1Видеокарта
- •6.3.2Звуковая карта
- •7Оперативная память
- •7.1Технические характеристики озу
- •7.2Типы модулей озу
- •7.3Типы озу
- •7.4Организация памяти в пк
- •7.4.1Основные понятия
- •7.4.2Виртуальная память
- •7.4.2.1Предпосылки возникновения
- •7.4.2.2Принцип работы
- •8.2.1.2Устройство винчестера
- •8.2.1.3Основные характеристики
- •8.2.2Флоппи-диск
- •8.3Накопители на оптических дисках
- •8.3.1Привод cd-rom
- •8.3.2Компакт-диски (cd-rom)
- •8.3.3Диски cd-r
- •8.3.4Диски cd-rw
- •8.3.5Диски dvd
- •9Устройства ввода-вывода
- •9.1Устройства ввода
- •9.1.1Клавиатура
- •9.1.2Мышь
- •9.1.3Сканер
- •9.1.3.1Виды
- •9.1.3.2Устройство и принцип работы планшетного сканера
- •9.2.1.1.2Черно-белые кинескопы (более подробное устройство)
- •9.2.1.1.3Цветные кинескопы
- •9.2.1.1.4Основные характеристики
- •9.2.1.2Жидкокристаллические мониторы
- •9.2.1.2.1Краткое устройство
- •9.2.1.2.2Подробное устройство
- •9.2.1.2.3Основные характеристи
- •9.2.2Принтер
- •9.2.2.1Матричные принтеры
- •9.2.2.2Струйные принтеры
- •9.2.2.3Лазерные принтеры
- •9.2.2.3.1Краткое устройство
- •9.2.2.3.2Подробное устройство
- •9.2.2.3.2.1Принцип работы лазерного принтера
- •9.2.2.3.2.2Принцип лазерной печати
- •9.2.2.4 Цветные принтеры
3.2.2.2Другие представления отрицательных чисел
3.2.2.2.1Представление прямым кодом
Представление прямым кодом (в форме «знак-величина»). Оно соответствует привычной человеку форме записи чисел. Как и для дополнительного кода, первый бит - разрядного слова знаковый. Остальные битов представляют величину (модуль) числа в двоичной системе счисления. Для выполнения арифметических операций с такими кодами нужны специальные программы, реализующие хорошо известные каждому человеку алгоритмы. Так, для операции сложения нужно проверить знаки обоих операндов. Если они одинаковы, то вычисляется сумма операндов и ей присваивается тот же знак. Если знаки противоположны, то из большего по модулю числа нужно вычесть меньшее и результату присвоить знак уменьшаемого. Тем не менее соответствующие этим алгоритмам программы не так уж просты. Знаковый бит должен анализироваться ими отдельно, а сами арифметические действия производиться только над остальными битами чисел. Это требует применения специальных команд. В сложении дополнительных кодов знаковый бит фигурирует наравне со всеми остальными битами, что приводит к более эффективной работе ЭВМ.
В системе прямых кодов есть интересная особенность, заключающаяся в существовании двух различных представлений нуля: 00…0 и 10…0, называемых положительным и отрицательным нулем. Нетрудно убедиться, что оба приведенных представления равноправны. Однако эта особенность является источником ошибок при составлении программ. Так, если приходится проверять результат каких-то вычислений на равенство нулю, то сравнение должно проводиться как с положительным, так и с отрицательным нулем, о чем легко забыть.
Важное достоинство представления целых чисел в форме «знак-величина» — простота операций кодирования и декодирования.
Диапазон чисел, представленных прямым кодом, лежит в пределах от до .
3.2.2.2.2Представление смещенным кодом
Представление смещенным кодом (с избытком ). Диапазон представления чисел в этой системе , т. е. такой же, как и в системе дополнительных кодов. Алгоритм кодирования основан на том, что число может быть представлено натуральным - разрядным двоичным кодом . Число называется смещением. Для декодирования можно вычесть смещение из кода по правилам обычной арифметики. Интересно, что такая система идентична системе дополнительных кодов с точностью до инверсии старшего бита: в системе со смещением 0 означает отрицательное число, а 1 – положительное. На основании этой связи легко получить правила определения переполнения.
В таблице 3.1 приведена интерпретация четырехразрядных двоичных кодов в различных системах представления целых чисел.
Двоичный код |
Числа в различных представлениях |
|||
Нат. числа |
Доп. кодиров. |
Прямое кодиров. |
Кодиров. со смещ. |
|
0000 |
0 |
0 |
+0 |
-8 |
0001 |
1 |
1 |
1 |
-7 |
0010 |
2 |
2 |
2 |
-6 |
0011 |
3 |
3 |
3 |
-5 |
0100 |
4 |
4 |
4 |
-4 |
0101 |
5 |
5 |
5 |
-3 |
0110 |
6 |
6 |
6 |
-2 |
0111 |
7 |
7 |
7 |
-1 |
1000 |
8 |
-8 |
-0 |
0 |
1001 |
9 |
-7 |
-1 |
1 |
1010 |
10 |
-6 |
-2 |
2 |
1011 |
11 |
-5 |
-3 |
3 |
1100 |
12 |
-4 |
-4 |
4 |
1101 |
13 |
-3 |
-5 |
5 |
1110 |
14 |
-2 |
-6 |
6 |
1111 |
15 |
-1 |
-7 |
7 |