Основные законы алгебры логики
В алгебре логики выполняются следующие основные законы, позволяющие производить тождественные преобразования логических выражений (см. Таблицу5.)
Таблица 5. Основные законы алгебры логики
Закон | Для ИЛИ | Для И | |
Переместительный | xÚy = yÚx | xÙy = yÙx | (3) |
Сочетательный | xÚ(yÚz) = (xÚy)Úz | xÙ(yÙz) = (xÙy)Ùz | (4) |
Распределительный | xÙ(yÚz) = xÙyÚ xÙz | xÚ yÙz = (xÚy) Ù (xÚz) | (5) |
Правила Де Моргана | ( xÚy)= xÙ(y) | (xÙy)= xÚ(y) | (6) |
Идемпотенции | xÚx=x | xÙx=x | (7) |
Поглощения | xÚxÙy=x | xÙ(xÚy)=x | (8) |
Склеивания | xÙyÚ(x)Ùy=y | (xÚy)Ù (xÚy)=y | (9) |
Операция с переменной с ее инверсией | xÚ(x)=1 | xÙ(x)=0 | (10) |
Операция с константами | xÚ1=x; xÚ0=х | xÙ1=x; xÙ0=0 | (11) |
Операция двойного отрицания | (x)=x | (12) |
Тема 6. Основные понятия архитектуры ЭВМ
Принципы фон-Неймана
Большинство современных ЭВМ строится на базе принципов, формулированных американским ученым, одним из «отцов» кибернетики Док. фон Нейманом. Впервые эти принципы были опубликованы фон Нейманом в 1945 г. в его предложениях по машине EDVAC. Эта ЭВМ была одной из первых I машин с хранимой программой, т.е. с программой, запомненной в I памяти машины, а не считываемой с перфокарты или другого подобного устройства. В целом эти принципы сводятся к следующему:
1) Основными блоками фон-неймановской машины являются блок управления, арифметико-логическое устройство, память и устройство ввода-вывода (рис.6.1).
2) Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на [единицы, называемые словами.
3) Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, которые определяют смысл операции. Эти управляющие слова называются командами. Совокупность команд, представляющая алгоритм, называется программой.
Рис. 2.1. Обобщенная структурная схема ЭВМ:
УПД — устройство подготовки данных; УВВ — устройство ввода информации; ОЗУ — оперативное запоминающее устройство; ВЗУ — внешнее запоминающее устройство; АЛУ — арифметико-логическое устройство; УУ— устройство управления; ПУ—пульт управления; УВыв — устройство вывода информации
4) Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Разнотипные слова различаются по способу использования, но не по способу кодирования.
5) Устройство управления и арифметическое устройство обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором. Они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти. Обработка информации, предписанная алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой.
Принципы фон-Неймана практически можно реализовать множеством различных способов. Здесь приведем два из них: ЭВМ с шинной и канальной организацией. Перед тем как описать принципы функционирования ЭВМ, введем несколько определений. Архитектура ЭВМ — абстрактное определение машины в терминах основных функциональных модулей, языка, структур данных. Архитектура не определяет особенности реализации аппаратной части ЭВМ, времени выполнения команд, степени параллелизма, ширины шин и других аналогичных характеристик. Архитектура отображает аспекты структуры ЭВМ, которые являются видимыми для пользователя: систему команд, режимы адресации, форматы данных, набор программно-доступных регистров. Одним словом, термин «архитектура» используется для описания возможностей, предоставляемых ЭВМ. Весьма часто употребляется термин конфигурация ЭВМ, под которым понимается компоновка вычислительного устройства с четким определением характера, количества, взаимосвязей и основных характеристик его функциональных элементов. Термин «организация ЭВМ» определяет, как реализованы возможности ЭВМ.
Команда - совокупность сведений, необходимых процессору для выполнения определенного действия при выполнении программы. Команда состоит из кода операции, содержащего указание на операцию, которую необходимо выполнить, и нескольких адресных полей, содержащих указание на места расположения операндов команды. Способ вычисления адреса по информации, содержащейся в адресном поле команды, называется режимом адресации. Множество команд, реализованных в данной ЭВМ образует ее систему команд.