Подтема №1:базовые понятия и определения компьютерной арифметики и компьютерной системы

Компьютерная арифметика - совокупность принципов и форм представления числовой информации, методов и алгоритмов выполнения арифметических операций и вычисления элементарных функций, рассматриваемых на уровне внутренней структурной организации технических средств компьютерных систем (КС). Это часть вычислительной математики, ориентированной на логический уровень описания вычислительных структур и процессов в них.

Что такое информация вообще, в общем понимании? Термин информация происходит от латинского слова information, что означает:

- сведения;

- разъяснения;

- изложение.

Алгоритм — способ преобразования информации, который задается с помощью конечной системы правил. Информация представляется в виде совокупности цифр (чисел) в некоторой системе счисления, сами же цифры отображаются сигналами, имеющими конечное число уровней квантования.

Система счисления (СС) - совокупность приемов и правил для установления однозначного соответствия между любым числом и его представлением в виде некоторой совокупности знаков (символов).

Количественный эквивалент числа (КЭЧ) - некоторое количество, однозначно соответствующее числу. (На абстрактно-интуитивном уровне безотносительно к системам счисления и измерения). Каждой цифре в записи числа сопоставляется некоторое количество, выражаемое этой цифрой и называемое количественным эквивалентом цифры (КЭЦ).

Длина числа - количество позиций (разрядов) в записи числа. В техническом аспекте длина числа интерпретируется как длина разрядной сетки (ДРС). Для разных СС характерна различная ДРС, необходимая для записи одного и того же числа. Все операции в КС выполняются как последовательности в пространстве и во времени некоторых простейших, элементарных операций, называемых микрооперациями. К числу основных классов микроопераций относятся:

1) передача (прием, выдача) операнда;

2) сдвиг (арифметический, циклический, логический, модифици-рованный) операнда на заданное число разрядов вправо или влево;

3) прибавление к операнду или вычитание из него единицы (в более общем случае - некоторой постоянной величины);

4) сравнение операндов (по принципу "больше - меньше - равно");

5) поразрядные логические операции (дизъюнкции, конъюнкции, равнозначности, сложения по модулю 2);

6) арифметическое сложение двух операндов, соответствующих числам в одной и той же системе счисления;

7) преобразование кодов операндов (включая инверсию, дополнение, шифрацию, дешифрацию и др.).

В общем случае компьютерная система представляет собой набор электронных блоков и технических устройств, поддерживаемых системным и прикладным программным обеспечением, и предназначена для хранения, преобразования, управления и передачи данных.

Рис 1.1 - Структурная схема компьютерной системы фон Неймана

Машина фон Неймана состоит из оперативного запоминающего устройства и внешнего запоминающего устройства (памяти) - ОЗУ, арифметико-логического устройства - АЛУ, устройства управления – УУ, а также устройств ввода и вывода. И структура и функционирование компьютерной системы фон Неймана, в сущности, просты. Рисунок 1.2 описывает основные функции, которые компьютер может выполнять.

Рисунок 1.2 - -Базовые функции компьютерной системы

В общем случае этих функций только четыре: обработка данных; хранение данных; перемещение данных; управление. Основное назначение компьютера - обработка данных. Данные могут иметь большое разнообразие форм и широкий диапазон представления. Однако, имеются только несколько фундаментальных методов и типов обработки данных.Существенное место занимает и функция хранения данных. Даже если компьютер обрабатывает данные на ходу, т.е. по мере их поступления из операционной среды, причем результат также немедленно отправляется получателю, компьютер должен обладать способностью, хотя бы временно, хранить промежуточные результаты и фрагменты данных, которые обрабатываются в текущий момент времени. Таким образом, система должна выполнять функцию хранения данных хотя бы и на короткое время. Но в большинстве случаев этого недостаточно. От компьютера чаще всего требуется выполнение функции долговременного хранения файлов данных, которые могут обрабатываться или обновляться по мере необходимости.

Рис. 1.3 - Основные типы операций в компьютере: а — перемещения данных от одного абонента к другому; б — хранение данных; в, г — преобразование данных

Дата добавления: 2014-01-11