Логические основы построения ЭВМ. Элементарные логические операции. Законы алгебры логики.

Функция в алгебре логики –это алгебраическое выражение, содержащее элементы алгебры логики, связанные между собой операциями, определенными в этой алгебре.Логическая функция может быть задана таблицей истинностиили посредствомбулевых выражений.Одним их этих способов представлены комбинационные логические схемы.

Схемы любых вычислительных устройств можно разбить на три группы: исполнительные, информационные, управляющие.

Элементарные логические схемы, используемые при создании средств цифровой вычислительной техники, называются вентилями.

Логическое выражение –простое или сложное высказывание. Сложное высказывание строится из простых с помощью логических операций:

1. дизъюнкция (сложение) Ú, или.Значение такого выражения будет ИСТИНА, если хотя бы значение одного из операндов истинно.

2. конъюнкция (умножение) ^, и, &.Значение будет ЛОЖЬ, если хотя бы значение одного из операндов ложно.

3. Отрицание не, Ø,

4. Импликация А àВ. Выполнение условия «если А, то В»

5. ЭквиваленцияА ßàВ. Выполняется условие «Тогда и только тогда»

Логическая формула – формула, содержащая лишь логические величины и знаки логических операций.

Последовательность выполнения операций: Отрицание à конъюнкция à дизъюнкция

В булевой алгебре выполняются законы:

Сочетательный (a+b)+c=a+(b+c)

Переместительный a+b=b+a

Распределительный a*(b+c)=a*b+a*c

Справедливы также следующие соотношения:

Для инверсии: не 0=1; не 1=0; a+не а=1;а* не а=0; не не а=а

Идемпотенции: а+а=а; а*а=а

Поглощения: а+а*b=а; а+ не а *b = а+b; а*(не а+b)=a*b

Де Моргана: не (a+b)=не а*не b; не(а*b)=не а + не b

Классификация ЭВМ.Принципы построения ЭВМ. Понятие архитектуры и конфигурации ЭВМ. Структура формальной ЭВМ. Принципы фон-Неймана.

Классификация по назначению:

· Супер –ЭВМ (суперкомпьютеры) (к ним относятся: “Cray” и “IBM SP2” (США)). это самые мощные по быстродействию и производительности вычислительные машины

· Большие – ЭВМ. Очень мощные компьютеры. Их применяют для обслуживания очень крупных организаций и даже целых отраслей народного хозяйства.

· Средние – ЭВМ. широкого назначения используются для управления сложными технологическими производственными процессами.

· Мини - ЭВМ. часто применяют для управления производственными процессами.

· Микро- ЭВМ.

Персональные компьютеры (ПК)

такой компьютер предназначен для обслуживания одного рабочего места. До последнего времени модели персональных компьютеров условно рассматривали в двух категориях: бытовые ПК и профессиональные ПК,

Классификация по уровню специализации.

· Универсальные, на базе которых можно собирать вычислительные системы произвольного состава

· Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач.

Классификация по типоразмерам.

· Настольные модели - распространены наиболее широко. Они являются принадлежностью рабочего места.

· Портативные модели - удобны для транспортировки. Их используют бизнесмены, коммерсанты, руководители предприятий и организаций, проводящие много времени в командировках и переездах.

· Карманные модели - выполняют функции «интеллектуальных записных книжек». Они позволяют хранить оперативные данные и получать к ним быстрый доступ.

· Мобильные вычислительные устройства - сочетают в себе функции карманных моделей компьютеров и средств мобильной связи

Классификация по совместимости.

· Аппаратная совместимость - По аппаратной совместимости различают так называемые аппаратные платформы. В области персональных компьютеров сегодня наиболее широко распространены две аппаратные платформы — IBM PC и Apple Macintosh.

· На уровне операционной системы

· Программная

· На уровне данных

Процессор — основной компонент любого компьютера. В электронно-вычислительных машинах это специальный блок, а в персональных компьютерах — специальная микросхема, которая выполняет все вычисления в компьютере. Даже если компьютеры принадлежат одной аппаратной платформе, они могут различаться по типу используемого процессора.

Принципы построения ЭВМ

Основным принципом построения ЭВМ является программное управление, в основе которого лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений.

Алгоритм – это конечный набор предписаний, определяющий решения задачи посредством конечного количества операций .

Программа – это упорядоченное последовательность команд, подлежащих обработки.

Принцип программного управления может быть осуществлен разными способами.

Архитектура ЭВМ— абстрактное определение машины в терминах основных функциональных модулей, языка, структур данных. 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.

Конфигурация ЭВМ, под которым понимается компоновка вычислительного устройства с четким определением характера, количества, взаимосвязей и основных характеристик его функциональных элементов.

Принципы фон Неймана

1) основными блоками данной машины являются блок управления, арифметико-логическое устройство, память и устройство ввода-вывода;

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;

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.