Введение. История развития вычислительной техники

Введение. История развития вычислительной техники

ЭВМ первого поколения появились в 50-х годах XX столетия, изготовлялись на основе вакуумных электроламп. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы и требовавшие сложнейшей системы охлаждения. Программы для ЭВМ первого поколения составлялись в машинных кодах – в виде длинных последовательностей двоичных чисел. Главным образом эти ЭВМ использовались для инженерных и научных расчетов.

ЭВМ второго поколения появились в 60х годах. В этих машинах логические элементы реализовывались на базе полупроводниковых приборов – транзисторов. Это позволило увеличить надежность машин, сократить их размеры и потребление электроэнергии. Тем самым открылся путь для серийного производства ЭВМ.

В составе ЭВМ второго поколения появились магнитные накопители для хранения информации (магнитные ленты). Диалог человека с машиной стал более естественным благодаря появлению языков программирования высокого уровня: Фортран, Алгол, Бейсик и др.

ЭВМ третьего поколения появились в 70-х годах. Их основу составляли большие интегральные схемы (БИС), содержавшие на одной полупроводниковой пластинке сотни или тысячи транзисторов; затем появились сверхбольшие схемы – СБИС. Благодаря этому уменьшились размеры, потребление электроэнергии и стоимость компьютеров. Происходят существенные изменения в архитектуре ЭВМ: появилась возможность выполнять одновременно несколько программ на одной машине. Такой режим работы называется мультипрограммным (многопрограммным) режимом.

В составе ЭВМ третьего поколения были включены удобные устройства ввода-вывода, дисплей на основе электронно-лучевых трубок, накопители информации на магнитных лентах и дисках, графопостроители, т.д. К работе с этими ЭВМ стали подключаться широкий круг специалистов, машины появились в институтах и университетах. Начали создаваться операционные системы, базы данных.

На рубеже 80-х годов были созданы и выпущены в массовое производство ЭВМ четвертого поколения. Элементарной базой этих ЭВМ стали микропроцессоры – сверхбольшие интегральные микросхемы, которые способны выполнять функции основного блока компьютера – процессора. Их можно сравнить с миниатюрным мозгом, работающего по программе заложенной в его памяти. Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода, внешней памяти, получили новый тип компьютера – микро-ЭВМ, габариты которых позволяют устанавливать их на любом рабочем месте. В составе этих ЭВМ включаются удобные средства накопления информации (магнитные и оптические), ввода и вывода информации: компактные печатающие устройства, мышь, джойстик, удобная клавиатура, цветные графические мониторы, т.д.

Наиболее яркими представителями ЭВМ четвертого поколения служат персональные компьютеры.

ЭВМ пятого поколения – это машина недалекого будущего. Основное их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень. Машины пятого поколения – это реализованный искусственный интеллект. В них будет возможным ввод с голоса, голосовое общение, машинное «зрение», машинное «осязание». Многое уже практически сделано в этом направлении. История вычислительной техники уникальна, прежде всего, фантастическими темпами развития аппаратных и программных средств. До сих пор работают некоторые программисты, начинавшие еще на ламповых ЭВМ, которые без преувеличения и без кавычек можно назвать древними. И никто не возьмется предсказать, какой будет информационная технология через 1000 лет.

Классификация ЭВМ.

Классификация ЭВМ по принципу действия.

Классификация ЭВМ по этапам создания.

Классификация ЭВМ по назначения.

Структура ЭВМ

Представление информации в ЭВМ

Системы счисления

Система счисле́ния — символический метод записи чисел, представление чисел с помощью письменных знаков.

Система счисления:

· даёт представления множества чисел (целых и/или вещественных);

· даёт каждому числу уникальное представление (или, по крайней мере, стандартное представление);

· отражает алгебраическую и арифметическую структуру чисел.

Системы счисления подразделяются на позиционные, непозиционные и смешанные.

Рис. 1.

Однако корректное использование математической модели цифровой системы невозможно, если неизвестно точное соответствие частей модели структурным единицам и блокам МПС. Обобщенная структурная схема МПС представлена на рис. 2.

Рис. 2.

На первый взгляд, соответствие структурной схемы (рис. 2) и математической модели (рис. 1) не просматривается. Попробуем его найти.

Рассмотрим частный случай цифровой САУ — цифровой электропривод (рис. 3):

Рис. 3.

Как видно, САУ состоит из микропроцессорной системы (микропроцессор, запоминающее устройство и 3-х УВВ) и непрерывной неизменяемой части (усилитель мощности, исполнительный двигатель, редуктор, нагрузка и датчик обратной связи). Выделим в этой системе четыре элемента:

1. Канал обратной связи (УВВ 1, ДОС и линии связи);

2. Канал управляющих сигналов (УВВ 2 и линии связи);

3. Канал входных сигналов (УВВ 3 и линии связи);

4. Цифровой фильтр (микропроцессор и запоминающее устройство).

Таким образом, МПСУ состоит из цифрового фильтра, трех каналов связи и непрерывной неизменяемой части.

Почему микропроцессор и запоминающее устройство названы цифровым фильтром? В технике принято называть фильтром любое устройство, если при прохождении через него синусоидального сигнала амплитуда этого сигнала меняется. Любое корректирующее устройство представляет собой фильтр. В запоминающем устройстве хранится программа, реализующая алгоритм управления, а следовательно – осуществляющая фильтрацию сигналов, проходящих через МПС. Эта фильтрация называется цифровой, поскольку микропроцессор выполняет команды за конечное время и работает с дискретными величинами. Имеет место квантование по времени и по уровню. Следовательно, микропроцессор работает как цифровой фильтр.

Рассмотрим более подробно структуру трех перечисленных каналов связи и попытаемся получить их математическое описание.

Канал обратных связей (КОС)

Согласно схеме, приведенной на рис. 3. КОС имеет следующую структуру (рис. 4):

Рис. 4.

Здесь Д— датчик обратной связи. Датчик может быть непрерывным и дискретным. Рассмотрим эти два варианта отдельно.

КОС с непрерывным датчиком

В этом случае датчик может быть представлен в виде усилительного звена с некоторым коэффициентом усиления, которое путем структурных преобразований может быть перенесено в прямую цепь контура САУ. В результате структура КОС оказывается следующей (рис. 5):

Рис. 5.

Здесь — сигнал обратной связи, приходящий с датчика, — данные, передаваемые по шине данных и представленные в числовом виде. Из-за ограниченности разрядной сетки число не может принимать любые значения в диапазоне своего изменения, имеет место квантование по уровню. Следовательно, КОС должен содержать устройство, обеспечивающее квантование сигнала по уровню. Такое устройство называется аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Блок-схема алгоритма управления для цифровой системы имеет вид (рис. 6):

Рис. 6.

Так как каждый шаг алгоритма состоит из набора команд микропроцессора и выполняется за конечное время, ввод сигнала производится в дискретные моменты времени, отстоящие друг от друга на величину , которая равна общей длительности выполнения одного цикла алгоритма управления. Следовательно, сигнал (см. рис. 5) квантован по времени. Поэтому в математической модели КОС должен присутствовать импульсный элемент, отражающий факт квантования сигнала по времени (рис. 7).

Рис. 7.

Здесь — сигнал, квантованный по уровню, — сигнал, квантованный по времени и уровню. Схема на рис. 7 представляет собой математическую модель канала обратной связи с непрерывным датчиком.

Следует обратить внимание, что физически импульсного элемента не существует. Присутствие его в математической модели лишь отражает факт квантования сигнала по времени. Физически это квантование осуществляет сам микропроцессор, выполняя ввод данных в дискретные моменты времени.

КОС с дискретным датчиком

В дискретном датчике преобразование непрерывного сигнала в дискретный и соответствующее квантование по уровню происходит внутри самого датчика, сигнал на его выходе представляется уже в цифровом виде. Поэтому мы можем рассматривать дискретный датчик как АЦП, понимая под АЦП здесь любое устройство, осуществляющее квантование по уровню. Следовательно, в случае дискретного датчика КОС также описывается схемой, представленной на рис. 7.

АЦП и его характеристики

Обычно АЦП рассматривают как статический элемент, то есть предполагают, что запаздывание сигналов, проходящих через него, очень мало. Однако в высокоскоростных системах приходится учитывать конечность времени преобразования в АЦП непрерывного сигнала в соответствующий цифровой код.

Реальный АЦП имеет следующую характеристику (рис. 8):

Рис. 8.

То есть он является нелинейным элементом. Горизонтальный размер ступеньки на характеристике называется ценой младшего разряда АЦП ( ). Чем меньше цена младшего разряда, тем большее число разрядов двоичного числа необходимо для представления преобразованного значения при одном и том же диапазоне его изменения. На практике цена младшего разряда выбирается исходя из максимально допустимой ошибки (они должны быть примерно равны): .

Наличие нелинейного элемента в цепи обратной связи будет приводить к возникновению автоколебаний, амплитуда которых сравнима с ценой младшего разряда АЦП. Однако колебания могут демпфироваться силами трения в опорах, которые играют роль нелинейного элемента с зоной нечувствительности. На практике, для того, чтобы уйти от эффекта автоколебаний, увеличивают разрядность АЦП на 2-3 разряда по сравнению с той, которая необходима для обеспечения требуемой точности системы. В расчетах часто используется линеаризованную статическую характеристику АЦП, представляя его усилительным звеном с коэффициентом усиления .

Подобная линеаризация оправдана при условии большого количества разрядов АЦП и малого значения .Влияние нелинейных факторов на работу скорректированной системы оценивается отдельно.

Канал входных сигналов

Если сигнал g подается на вход МПСУ в непрерывном (аналоговом) виде, структура канала входных сигналов (КВС) такая же, как и КОС (рис. 7).

Если же входной сигнал передается от другой МПС (ЭВМ), на первый взгляд он является сразу квантованным по уровню, и АЦП в канале не нужен. Но, принимая во внимание, что по своей физической сути сигнал – непрерывная величина (мы рассматриваем цифровой привод), можно сказать, что квантование по уровню все равно имело место (было выполнено в ЭВМ верхнего уровня), а, следовательно, математическая модель КВС должна содержать АЦП (хотя физически — как отдельного устройства — его нет).

Таким образом, КВС описывается следующей схемой (рис. 9):

Рис. 9.

Здесь — непрерывный входной сигнал, — входной сигнал, квантованный по уровню, — входной сигнал, квантованный по уровню и времени.

Канал управляющих сигналов

На входе этого канала (КУС) всегда находится сигнал, квантованный по уровню. На вход усилителя мощности необходимо подавать непрерывный сигнал. Следовательно, сигнал должен быть преобразован из квантованного по уровню в непрерывный. Для этого используется цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Под ЦАП будем понимать любое устройство, преобразующее квантованный по уровню сигнал в непрерывный.

Кроме этого, выдача сигнала происходит в дискретные моменты времени в соответствии с алгоритмом работы МПС (см. рис. 10).

Рис. 10.

Выдача сигнала на усилитель мощности в дискретные моменты времени может привести к появлению высокочастотных колебаний в приводе. Следовательно, выдаваемый сигнал должен присутствовать на выходе и в промежутках между выдачами рассчитанного значения. Для этой цели используется экстраполятор — устройство, преобразующее сигналы, дискретные по времени, в непрерывные. Наиболее часто применяются в МПС экстраполяторы нулевого порядка, заполняющие интервал постоянным значением (рис. 11):

Рис. 11.

Экстраполятор нулевого порядка технически может быть реализован в виде регистра, хранящего последнее рассчитанное значение.

Таким образом, канал управляющих сигналов может быть описан следующей структурной схемой:

Рис. 12.

Здесь — сигнал, квантованный по времени и уровню, — сигнал, квантованный по времени, — непрерывный сигнал на выходе канала.

ЦАП и его характеристики

Цифро-аналоговый преобразователь имеет нелинейную характеристику, аналогичную АЦП (рис. 8). Все рассуждения, проводившиеся для АЦП относительно возможности возникновения автоколебания и выборе цены младшего разряда, справедливы и для ЦАП. При расчетах он также условно представляется линейным элементом (усилительным звеном) с коэффициентом усиления .

Математическая модель МПСУ

Теперь, когда мы нашли описания всех каналов связи, представим их на единой структурной схеме, взяв за основу структурную схему МПСУ (рис. 13).

Рис. 13.

Операция вычисления ошибки реально выполняется микропроцессором (цифровым фильтром) в соответствии с алгоритмом управления. На приведенной выше схеме она вынесена за пределы ЦФ исключительно для удобства моделирования МПС (физически представленный на схеме сумматор не существует).

АЦП 1 и АЦП 2 имеют разрядности и соответственно. На практике, как правило, их разрядности совпадают, так как в противном случае при вычислении ошибки неизбежно будет возникать погрешность. Поэтому мы тоже можем допустить, что разрядности АЦП 1 и АЦП 2 совпадают.

Рассмотрим теперь работу во времени импульсных элементов в каналах ОС и ВС.

Времена их срабатывания соответствуют моментам ввода сигнала и сигнала (рис. 6). Если предположить, что время выполнения расчета намного больше, чем время ввода и (а так и бывает в большинстве случаев), можно считать, что импульсные элементы срабатывают одновременно (то есть работают синхронно и синфазно).

С учетом приведенных рассуждений, схема рис. 13 может быть преобразована к следующему виду (рис. 14):

Рис. 14.

Представим АЦП в виде усилительного звена с коэффициентом усиления , ЦАП — в виде усилительного звена с коэффициентом усиления . Тогда при условии, что в ЦФ реализуются линейные алгоритмы коррекции, схема рис. 14 может быть представлена в следующем виде (рис. 15):

Рис. 15.

Если пренебречь известным эффектом реализации линейных корректирующих устройств в МПС, когда дискретная реализация дает заведомо худшие показатели качества СУ, можно заменить ЦФ неким непрерывным корректирующим устройством, присоединенным к непрерывной части системы. С учетом того, что экстраполятор — то же самое, что и формирователь импульса, получим из рис. 15 следующую модель (рис. 16):

Рис. 16.

Таким образом, мы пришли к классической математической модели дискретной САУ (рис. 1).

Еще раз повторим тем допущения, которые были сделаны при нахождении математической модели МПСУ:

1. Разрядности АЦП в каналах ОС и ВС одинаковы.

2. Пренебрегаем нелинейностью характеристик ЦАП и АЦП, заменяя их линейными усилительными звеньями.

3. Ввод данных в микропроцессор происходит намного быстрее, чем расчет управляющего сигнала, поэтому срабатывание импульсных элементов в каналах ОС и ВС можно считать одновременным.

4. В цифровом фильтре реализованы линейные алгоритмы управления.

Реальный режим (RealMode)

В реальном режиме микропроцессор работает как очень быстрый 8086 с возможностью использования 32-битных расширений. Механизм адресации, размеры памяти и обработка прерываний (с их последовательными ограничениями) МП Intel386 в реальном режиме полностью совпадают с аналогичными функциями МП 8086. В отличие от 8086 микропроцессоры 286+ в определенных ситуациях генерируют исключения, например, при превышении предела сегмента, который для всех сегментов в реальном режиме - 0FFFFh.

Имеется две фиксированные области в памяти, которые резервируются в режиме реальной адресации:

• область инициализации системы
• область таблицы прерываний

Ячейки от 00000h до 003FFH резервируются для векторов прерываний. Каждое из 256 возможных прерываний имеет зарезервированный 4-байтовый адрес перехода. Ячейки от FFFFFFF0H до FFFFFFFFH резервируются для инициализации системы.

Переключение между режимами

После инициализации процессор находится в реальном режиме. Процессор может быть переведен в защищенный режим установкой бита 0 (ProtectEnable) в регистре CR0:

MOV EAX,00000001h MOV CR0,EAX

или

MOV AX,0001h LMSW AX

Второй вариант "достался в наследство" от 16-разрядной архитектуры 80286, для совместимости с которой ее регистр MSW (MachineStatusWord) отображается на младшее слово регистра CR0.

Вернуться в режим реального адреса процессор может по сигналу RESET или (в отличие от 80286) сбросив бит PE:

MOV EAX,00000000hMOV CR0,EAX

Для совместимости с 80286 инструкция LMSW бит PE не сбрасывает.

Режим системного управления изолирован от других режимов. Процессор переходит в этот режим только аппаратно: по низкому уровню на контакте SMI# или по команде с шины APIC (Pentium+). Никакой программный способ не предусмотрен для перехода в этот режим. Процессор возвращается из режима системного управления в тот режим, при работе в котором был получен сигнал SMI#. Возврат происходит по команде RSM. Эта команда работает только в режиме системного управления и в других режимах не распознается, генерирую исключение #6 (недействительный код операции).

Содержание понятия «архитектура ЭВМ». Основные характеристики, на нее влияющие.

2. Архитектура ЭВМ - общее описание структуры и функций ЭВМ, ее ресурсов. В это описание входит:
общая конфигурация основных устройств;
основные возможности и характеристики устройств;
способы взаимосвязи основных устройств компьютера.
Ресурсы ЭВМ - средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени. К ресурсам ЭВМ традиционно относят объем доступной памяти, процессорное время и др.
К центральным (системным) устройствам компьютера относят, прежде всего, центральный процессор, оперативную память, системную магистраль.
Периферийными устройствами компьютера являются: дисплей, клавиатура, манипуляторы - мышь, джойстик, световое перо и т.п., винчестер, дисководы для гибких и компакт-дисков, принтер, плоттер, сканер, модем и пр.
Порт - устройство, через которое периферийные устройства подключаются к системной магистрали.
При разработке принципов архитектуры компьютеров широко используется идея о разделении отдельных операций процесса решения задачи (процесса вычислений) между отдельными "специализированными" устройствами.
Когда Чарльз Бэббидж разрабатывал аналитическую счетную машину в 1830-х гг. он предположил, что для успешной работы необходимы как минимум следующие устройства (рис. 9):
устройство для обработки данных, в котором непосредственно осуществляются вычисления ("мельница);
устройство для хранения данных ("склад");
устройство для управления процессом вычислений ("контора").
"Контора" _sz
¦R>
Г
'Склад"
~z\— "Мельница"
Рис. 9 Архитектура аналитической счетной машины с точки зрения Ч. Бэббиджа
Разработке Бэббиджа не суждено было воплотиться в действующей модели, но идеи о разделении отдельных операций процесса вычислений между отдельными "специализированными "устройствами получили дальнейшее развитие в принципах архитектуры компьютеров, традиционно называемых принципами фон Неймана (1940-е гг.). Эти принципы таковы:

3. принцип программного управления. Все устройства работают под управлением программ. Программы состоят из отдельных шагов - команд. Последовательность команд и является программой;
принцип условного перехода. Существует возможность менять последовательность вычислений в зависимости от полученных промежуточных результатов;
принцип хранимой программы. Программы и данные к ним хранятся в одной той же памяти. Команды представляются в числовой форме и хранятся в том же ОЗУ, что и данные для вычислений. Таким образом, команды можно посылать в арифметическое устройство и преобразовывать как обычные числа. Это позволяет создавать программы, способные в процессе вычислений изменять сами себя;
принцип иерархичности запоминающих устройств - память делится на оперативную (быстрая, небольшого размера) и долговременную (большую, а потому медленную). Наиболее часто ис- пользуемые данные хранятся в быстром ЗУ сравнительно малой емкости, а более редко используемые - в медленном, но гораздо большей емкости;
- принцип двоичного кодирования - вся информация в компьютере хранится и обрабатывается в двоичном коде.
Начиная с первых ЭВМ (1940-е гг.), реализовывалась схема взаимодействия устройств компьютера, основанная на этих принципах, представленная на рис. 10. Память
(долговременная "медленная")
t I
Память
(оперативная, "быстрая") Процессор < ,, УУ <
> АЛУ ( Устройства ввода) (Устройства вывода)
Рис. 10 Схема взаимодействий устройств компьютера согласно архитектуре фон Неймана:
УУ - устройство управления; АЛУ - арифметико-логическое устройство
Что касается персональных компьютеров (конец 1970-х - начало 1980-х гг.), то их основу составляет находящаяся в системном блоке системная ("материнская") плата, на которой размещены сис-темные (центральные) устройства компьютера - процессор и память (оперативная и постоянная), соединенные между собой системной шиной (информационной магистралью), к которой подсоединяются контроллеры всех периферийных устройств, подключаемых к компьютеру (см. рис. 11). При этом периферийными считаются и клавиатура, и монитор, и винчестер, и дисководы, и модем, и манипуляторы, и сканер, и видеокамера, и т.д. Дополнительные устройства, позволяющие пользователю компьютера слушать музыку, смотреть видеоролики, работать в сети и т.д., подключаются через специальные платы расширения. Невозможна работа компьютера и без таких вспомогательных (с точки зрения процесса обработки информации) устройств, как блок питания, система охлаждения и

4. пр.
Системный блок компьютера

Системная (материнская) плата Центр альный ПРОЦЕССОР
М ат ем ают t с кий
сопроцессор Опера тивная ПЗУ — память Слоты —
расширения
Контроллер клавиатуры
XI
Жесткий диск (винчестер)
Системная магистраль (шина данных + адресная шина+шина управления) Адаптер портов
Контроллеры доп. устройств
Адаптер монитора
Контроллеры дисков
Дисководы для гибких дисков, компакт-дисков
Монитор
Клавиатура
Устройства, подключаемые через порты (принтер, мышь, джойстик и т.д.)
Доп. устройства (стриммер, модем, сканер и т.д.)
Рис. 11 Схема архитектуры персонального компьютера Примечание. Адаптер монитора (видеоадаптер) часто также располагается на системной плате.

VLIW –процессоры.

Организация памяти в ЭВМ.

Аппаратные средства ПК.

Свопинг.

Системы внешней памяти.

Периферийные устройства.

Рассмотрено на заседании ПЦК преподавателей профессионального цикла по направлению подготовки «Электро- и теплоэнергетика» «___» _____________2014г. Протокол №________ Председатель ______________________ Т.Н. Масленникова

УТВЕРЖДАЮ Зам.директора ______________________ П.А. Стифеева «___» ____________ 2014 г.

Перечень

практических заданий к экзаменационным билетам

по учебной дисциплине «Вычислительная техника»

для студентов групп ЭМ-12 и ЭМ-21

специальности 140448

Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического электрооборудования (по отраслям)

1. В кодировке Unicode на каждый символ отводится 2 байта. Определите информационный объем слова из двадцати четырех символов в этой кодировке.

2. Автоматическое устройство осуществило перекодировку информационного сообщения на русском языке, первоначально записанного в 16-битном коде Unicode, в 8-битную кодировку КОИ-8. При этом информационное сообщение уменьшилось на 480 бит. Какова длина сообщения в символах?

3. Объем информационного сообщения 12 288 битов. Выразите его объем в байтах.

4. Переведите числа из десятичной формы в двоичную и выполните арифметические операции с двоичными числами: 1) (23)₁₀+ (22)₁₀ = ? 2) (23)₁₀- (13)₁₀ = ? .

5. Переведите числа из десятичной формы в двоичную и выполните арифметические операции с двоичными числами: 1) (12)₁₀* (7)₁₀ = ? 2) (24)₁₀- (16)₁₀ = ? .

6. Перевести числа из шестнадцатеричной системы счисления в двоичную форму: (9A5F)₁₆ = (?)₂ ; (AB9)₁₆ = (?)_2.

7. Перевести числа из восьмеричной системы счисления в двоичную форму: (557)₈ = (?)₂ ; (364)₈ = (?)₈ .

8.

х1 х2 х3

Составить логическое выражение согласно логической схеме.

9. Составить таблицу истинности логической функции: .

10.

х1 х2 х3

Составить логическое выражение согласно логической схеме.

11. Составить логическую схему по заданной аналитической записиF(A,B,C) = .

12. Составить таблицу истинности логической функции: .

13. Составить логическую схему по заданной аналитической записиF(A,B,C) = .

14. Составить таблицу истинности логической функции: .

15. Составить логическую схему по заданной аналитической записиF(A,B,C) = .

16. Составить таблицу истинности логической функции: .

17. Составить логическую схему по заданной аналитической записиF(A,B,C) = .

18. Составить таблицу истинности логической функции: .

19. Составить логическое выражение согласно логической схеме.

х1 х2 х3

х1 х2 х3

20. Составить логическую схему по заданной аналитической записи: F(A,B,C) = (A & B &C) V (AV B&C).

21. Составить логическое выражение согласно логической схеме.

22. Составить логическую схему по заданной аналитической записи: .

23. Перевести числа из восьмеричной системы счисления в двоичную форму и найти их разность: (574 )₈ = (?)₂ ; (235)₈ = (?)₂.

24. Составить логическую схему по заданной аналитической записи:F(A,B,C) = (B V C & (A V B)).

25. Перевести числа из восьмеричной системы счисления в двоичную форму и найти их сумму: (574 )₈ = (?)₂ ; (235)₈ = (?)₂.

26. Составить логическую схему по заданной аналитической записи: F(A,B,C) = (A & B) V A & C.

27. Составить логическую схему по заданной аналитической записи: F(A,B,C) = (A V B & C) & (A V B&C).

28. Составить логическую схему по заданной аналитической записи: F(A,B,C) = (B & C) V A & B.

29. Перевести числа из восьмеричной системы счисления в двоичную форму: (574 )₈ = (?)₂ ; (235)₈ = (?)₂.

Преподаватель ___________ Т.Н. Масленникова

Введение. История развития вычислительной техники

ЭВМ первого поколения появились в 50-х годах XX столетия, изготовлялись на основе вакуумных электроламп. Эти ЭВМ размещались в нескольких больших металлических шкафах, занимавших целые залы и требовавшие сложнейшей системы охлаждения. Программы для ЭВМ первого поколения составлялись в машинных кодах – в виде длинных последовательностей двоичных чисел. Главным образом эти ЭВМ использовались для инженерных и научных расчетов.

ЭВМ второго поколения появились в 60х годах. В этих машинах логические элементы реализовывались на базе полупроводниковых приборов – транзисторов. Это позволило увеличить надежность машин, сократить их размеры и потребление электроэнергии. Тем самым открылся путь для серийного производства ЭВМ.

В составе ЭВМ второго поколения появились магнитные накопители для хранения информации (магнитные ленты). Диалог человека с машиной стал более естественным благодаря появлению языков программирования высокого уровня: Фортран, Алгол, Бейсик и др.

ЭВМ третьего поколения появились в 70-х годах. Их основу составляли большие интегральные схемы (БИС), содержавшие на одной полупроводниковой пластинке сотни или тысячи транзисторов; затем появились сверхбольшие схемы – СБИС. Благодаря этому уменьшились размеры, потребление электроэнергии и стоимость компьютеров. Происходят существенные изменения в архитектуре ЭВМ: появилась возможность выполнять одновременно несколько программ на одной машине. Такой режим работы называется мультипрограммным (многопрограммным) режимом.

В составе ЭВМ третьего поколения были включены удобные устройства ввода-вывода, дисплей на основе электронно-лучевых трубок, накопители информации на магнитных лентах и дисках, графопостроители, т.д. К работе с этими ЭВМ стали подключаться широкий круг специалистов, машины появились в институтах и университетах. Начали создаваться операционные системы, базы данных.

На рубеже 80-х годов были созданы и выпущены в массовое производство ЭВМ четвертого поколения. Элементарной базой этих ЭВМ стали микропроцессоры – сверхбольшие интегральные микросхемы, которые способны выполнять функции основного блока компьютера – процессора. Их можно сравнить с миниатюрным мозгом, работающего по программе заложенной в его памяти. Соединив микропроцессор с устройствами ввода-вывода, внешней памяти, получили новый тип компьютера – микро-ЭВМ, габариты которых позволяют устанавливать их на любом рабочем месте. В составе этих ЭВМ включаются удобные средства накопления информации (магнитные и оптические), ввода и вывода информации: компактные печатающие устройства, мышь, джойстик, удобная клавиатура, цветные графические мониторы, т.д.

Наиболее яркими представителями ЭВМ четвертого поколения служат персональные компьютеры.

ЭВМ пятого поколения – это машина недалекого будущего. Основное их качеством должен быть высокий интеллектуальный уровень. Машины пятого поколения – это реализованный искусственный интеллект. В них будет возможным ввод с голоса, голосовое общение, машинное «зрение», машинное «осязание». Многое уже практически сделано в этом направлении. История вычислительной техники уникальна, прежде всего, фантастическими темпами развития аппаратных и программных средств. До сих пор работают некоторые программисты, начинавшие еще на ламповых ЭВМ, которые без преувеличения и без кавычек можно назвать древними. И никто не возьмется предсказать, какой будет информационная технология через 1000 лет.

Классификация ЭВМ.

Классификация ЭВМ по принципу действия.

Классификация ЭВМ по этапам создания.

Классификация ЭВМ по назначения.

Структура ЭВМ