Аппаратное обеспечение компьютера

из 24
История создания вычислительных средств
Абак, V век до н.э.
Логарифмическая линейка , XVI век
Механический арифмометр, 1879 г.
Электронный компьютер ENIAC, 1946 г

из 24
Поколения ЭВМ
Первое поколение, на лампах, 1946 – 1955 гг
Второе поколение, на транзисторах, 1955-1965 гг
Третье поколение, интегральные микросхемы, 1965 – нач. 70-х
Четвертое поколение, микропроцессоры, ПК, 70-е – наши дни

из 24
Характеристики компьютеров разного поколения

из 24
Классификация современных ПК

из 24
Характеристики мониторов ПК

из 24
Типы принтеров

из 24
1. Принцип двоичности
Системы счисления
Позиционные и непозиционные
Непозиционная – римская
Позиционные:
Десятичная (цифры 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)‏
Двоичная (цифры 0 и 1)‏
Восьмеричная (0,… 7)‏
16-тиричная (0,1,…9,A,B,C,D,E,F)‏

из 24
Поразрядное представление чисел
10-я: 1 • 103 + 9 • 102 + 9 • 101 + 5 • 100 = 1995
2-я: 1011= 1 • 23 + 0 • 22 + 1 • 21 + 1 • 20 = 1110

из 24
Соответствие чисел для 10-й, 2-й и 16-ричной систем счисления

из 24
Перевод числа 363 из 10-й в 2-ю
Результат получается, если все остатки от деления записать в обратном порядке, снизу вверх: 36310 = 1011010112

из 24
Сложение двоичных чисел

из 24
Преобразование в 16-ричную
систему счисления
Из 10-й: путем последовательного деления и выписыванием остатков (в обр.пор.)‏
Из 2-ой: Разбиением двоичного числа на группы по четыре цифры (тетрады) и записыванием 16-ричных цифр

из 24
Примеры перевода из 2-й в 16-ричную
Например, 25510 = 111111112 .
Здесь имеем две тетрады: 1111 1111.
Значит, 25510 = 111111112 = FF16 .
Проверим правильность – переведем в десятичную систему из 16-ричной: FF16 = F*161 + F*160 = 15*16 + 15*1 = 240 + 15 = 25510 ,т.е. все верно.
Другой пример: 10 1111 1000 0101 1001.
Видно, что впереди необходимо добавить два нуля:
0010 1111 1000 0101 1001.
2 F 8 5 9
Тогда имеем: 10 1111 1000 0101 10012 = 2F85916 .
Проверим, пересчитав в 10-й системе:
10 1111 1000 0101 10012 = 217+215+214+213+212+211+26+24 +23 +1 = 19464910 .
2F85916 = 2*164 + F*163 + 8*162 +5*161 + 9 = 2*65536+15*4096+8*256+89 = 19464910 .
Видим, что все верно.

из 24
4. Принцип адресуемости памяти
Единицы измерения информации
Бит (bit, binary digit – двоичная цифра: 0 или 1)‏
Байт = 8 бит, max 111111112
1байт = 1 символ
1 Кбайт = 210 байт = 1024 байта
1 Мбайт = 220 байт = 1024 Кбайт
1 Гбайт = 230 байт = 1024 Мбайт
111 111 112 = (111 111 112 + 1) – 1 =
= 100 000 0002 – 1 = 28 – 1 = 255.

из 24
Разрядность процессоров
8-ми разрядные (обрабатывает разом только 1 байт)‏
16 –разрядные (2 байта = слово)‏
32-разрядные (4 байта –двойное слово)‏
64 -разрядные

из 24
Представление целых чисел
(16-разрядный процессор)‏
В 16–разрядных компьютерах для хранения и обработки целых чисел используется 2 байта памяти. Какие целые числа могут обрабатывать такие компьютеры? Вспомни, что целые числа могут быть положительными и отрицательными. Как закодировать знак числа? Для этого можно использовать один из 16 битов, например, самый левый бит. Если он равен 0, то будем считать число положительным, а если он равен 1 – отрицательным. Итак, запомни:
Для записи целого числа используется два байта (16 битов). Один бит используется для знака числа и 15 битов – для абсолютной величины числа.
По этой схеме целое число будет иметь наибольшую абсолютную величину, если все 15 битов будут равны 1:
(111 1111 1111 11112 + 1) – 1 =
= 1 000 0000 0000 00002 – 1 = 215 – 1 = 32767.
Наибольшее целое число, которое может обработать процессор 16–разрядного компьютера, равно 32767.

из 24
Представление вещественных чисел (16-разр.процессор)
Вещественные (дробные) числа обычно занимают в памяти компьютера 4 байта, а сами числа представляются в экспоненциальной форме. Например, число 184.525 = 0.184525Е+3. Здесь 184525 – это мантисса числа, а 3 – порядок числа (Е+3 означает "умножить на 103" ).
В ячейке из 4 байтов нужно хранить мантиссу числа со знаком и порядок числа тоже со знаком. Имеющиеся разряды (биты) распределены следующим образом: 7 битов для порядка числа (вместе с его знаком) и 25 битов для мантиссы числа (тоже со знаком).
Для записи вещественного числа используется четыре байта (32 бита). Семь битов используется для порядка числа и 25 битов – для мантиссы числа.
По этой схеме максимальная абсолютная величина порядка числа равна 26 – 1 = 63, а максимальная величина мантиссы равна 224 – 1 = 16 777 215. Итак, мантисса вещественного числа не может содержать больше 8 десятичных цифр. Компьютер при вычислениях отбрасывает лишние цифры в мантиссе, поэтому все вычисления с вещественными числами на компьютере всегда выполняются приближенно.

из 24
Представление целых чисел
(32-разрядный процессор)‏
В 32–разрядных компьютерах для хранения и обработки целых чисел используется 4 байта памяти. Какие целые числа могут обрабатывать такие компьютеры? Для знака “заберем” один бит из 32 (самый левый бит). Если он равен 0, то будем считать число положительным, а если он равен 1 – отрицательным. Итак, запомни:
Для записи целого числа на 32-разрядном процессоре используется четыре байта (32 бита). Один бит используется для знака числа и 31 бит – для абсолютной величины числа.
По этой схеме целое число будет иметь наибольшую абсолютную величину, если все 31 бит будут равны 1:
(111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 11112 + 1) – 1 =
= 1 000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 00002 – 1 = 231 – 1 = 2147483647 .
Наибольшее целое число, которое может обработать процессор 32–разрядного компьютера, равно 2147483647.

из 24
Обработка информации в компьютере
Сведение арифметических операций к простейшим логическим (которые реализуются аппаратно)‏
Логические функции: инверсия (НЕ), дизъюнкция (ИЛИ), конъюнкция (И)‏

из 24
Таблицы истинности основных логических функций
Функция "НЕ" Функция "ИЛИ" Функция " И "

из 24
Иллюстрация основных логических функций
Функция "НЕ" Функция "И" Функция " ИЛИ "

из 24
Реализация сложения двоичных цифр
Посмотрим, как реализуется на основе этих логических функций сложение двоичных цифр 0 и 1 :
0 + 0 = 00, 0 + 1 = 01, 1 + 0 = 01, 1 + 1 = 10
(для единой записи результаты написаны в виде двузначных чисел)‏
или в общем виде можно записать так:
A + B = C2C1.