Принцип работы и архитектура компьютера

Классификация вычислительной техники.

Понятие алгоритма. Способы описания и основные типы алгоритмов.

Алгоритм – совокупность четко определенных правил, указывающих как, в какой последовательности необходимо эти правила применять к первичным данным конкретной задачи, чтобы получить ее решение.

Способы описания алгоритмов:

· Словесный способ

Вычислительный процесс представляется в виде системы последовательности словесных указаний на естественном языка. Плюсы: Удобно использовать на начальном этапе составления алгоритма. Минусы: Громоздкость, неоднозначность толкования некоторых инструкций, при переходе к этапу программирования требуется формализация алгоритма (запись теми инструкциями, которые понятны компьютеру).

· Словесно-формульный способ

Вычислительный процесс представляется в виде системы последовательных словесных указаний с применением формульных выражений. Плюсы: Описание становится более лаконичным (меньше), повышается точность и однозначность инструкций, упрощается переход к составлению программы.

· Блок-схема

Алгоритм представляется последовательностью блоков выполняющих определенные функции и связи между ними, внутри блоков указывается информация, характеризующая выполняемое ими действие, блоки имеют сквозную нумерацию, конфигурация и размеры блоков, а так же правило выполнения блок-схем определяются по ГОСТ 19.701-90, который входит в ЕСПД. Плюсы: наглядность. Минусы: трудоемкость, громоздкость.

Линейный – алгоритм, в котором блоки выполняются последовательно друг за другом в порядке заданном блок-схемой.

Разветвляющийся – алгоритм, в котором в зависимости от выполнения некоторого логического условия вычислительный процесс осуществляется по одной или другой ветви.

Циклический – алгоритм, в котором многократно (циклически) выполняется некоторый набор вычислений или логических операций. Многократно повторяющаяся часть называется телом цикла. Переменная при каждом новом входе в цикл принимает новое значение и называется параметром цикла.

Компьютер (англ. computer — «вычислитель») — многозначный термин, наиболее часто употребляется в качестве обозначения программно управляемого электронного устройства обработки информации. Термин «компьютер» и аббревиатура «ЭВМ», принятая в русскоязычной научной литературе, являются синонимами.

Электронная вычислительная машина (ЭВМ ) — вычислительная машина, построенная с использованием в качестве функциональных элементов электронных устройств вместо механических. Термин употреблялся для отличия от исторического предшественника — механической вычислительной машины.

1) Типизация по назначению

ü Калькулятор

ü Миникомпьютер

ü Персональный компьютер

ü Планшетный ПК

ü Смартфон и т.д.

2) По системам счисления

ü Двоичные

ü Троичные

ü Четверичные

ü десятичные

3) Элементные основы

ü релейные

ü ламповые

ü ферритдиодные

ü транзисторные дискретные

ü транзисторные интегральные

4) Классификация по способностям

ü специализированные устройства, умеющие выполнять только одну функцию

ü устройства специального назначения, которые могут выполнять ограниченный диапазон функций

ü устройства общего назначения, используемые сегодня

5) Конструктивные особенности

ü Цифровой или аналоговый

ü Двоичный, троичный, четверичный или десятичный

ü Программируемый

ü Хранящий программы и данные

6) Физическая реализация

ü Квантовый компьютер

ü Механический компьютер

ü Пневматический компьютер

ü Гидравлический компьютер

ü Оптический компьютер

ü Электронный компьютер

ü Биологический компьютер

Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти.

Принстонская архитектура (фон Неймана):

АЛУ – для осуществления вычислений и логических операций. УУ – для организации процесса управления программы. ОЗУ – запоминающее устройство для хранения программ и информации

Внешние устройства для ввода и вывода информации:

Принципы фон Неймана:

· Принцип двоичного кодирования: вся информация кодируется в двоичном коде

· Принцип программного управления: программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности

· Принцип однородности памяти: программы и данные хранятся в одной и той же памяти

· Принцип адресности: память состоит из пронумерованных ячеек. Процессору в любой момент времени доступна любая ячейка.

Архитектуры компьютеров:

Многопроцессорная (части одной задачи по разным программам). Параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи. Имеет одну оперативную память и несколько процессоров.

Многомашинная (независимые задачи)

Архитектура с параллельными процессорами (части одной задачи по одной программе). Несколько АЛУ работает под управлением УУ. Множество данных может обрабатываться по одной программе.

Дата добавления: 2015-04-23