Гіпермаркет Знань>>Інформатика >>Інформатика 9 клас>> Інформатика:Типова архітектура персонального комп'ютера. Класифікація та основні характеристики ПК.

Презентація до предмету Інформатика 9 клас.

Тема «Компьютер изнутри».

Компьютер изнутри

1.Основные принципы
2.Персональный компьютер
3.Хранение целых чисел
4.Битовые операции
5.Вещественные числа

Тема 1. Основные принципы

Определения

Компьютер (computer) – это программируемое электронное устройство для обработки числовых и символьных данных.
аналоговые компьютеры – складывают и умножают аналоговые (непрерывные) сигналы
цифровые компьютеры – работают с цифровыми (дискретными) данными.
Hardware – аппаратное обеспечение, «железо».
Software – программное обеспечение, «софт».

Программа – это последовательность команд, которые должен выполнить компьютер.
Команда – это описание операции (1…4 байта):
код команды
операнды – исходные данные (числа) или их адреса
результат (куда записать).
Типы команд:
безадресные (1 байт)               – увеличить регистр AX на 1�   регистр – ячейка быстродействующей памяти,  �                       расположенная в процессоре
одноадресные (2 байта)                   AX  AX + 2
двухадресные (3 байта)                                           X  X + 2    
трехадресные (4 байта)                                                            Y  X + 2

Структура памяти

Память состоит из нумерованных ячеек.
Линейная структура (адрес ячейки – одно число).
Байт – это наименьшая ячейка памяти, имеющая �             собственный адрес (4, 6, 7, 8, 12 бит).
    На современных компьютерах 1 байт = 8 бит.

rfhn

Архитектура компьютера

Архитектура – принципы действия и взаимосвязи основных устройств компьютера (процессора, ОЗУ, внешних устройств).
Принстонская архитектура (фон Неймана):

rfhn

Принципы фон Неймана

«Предварительный доклад о машине EDVAC» (1945)

1.Принцип двоичного кодирования: вся�    информация кодируется в двоичном виде.
2. Принцип программного управления: �    программа состоит из набора команд,�    которые выполняются процессором�    автоматически друг за другом в�    определенной последовательности.
3. Принцип однородности памяти: �    программы и данные хранятся в одной и�    той же памяти.
4. Принцип адресности: �     память состоит из пронумерованных ячеек; �     процессору в любой момент времени доступна �     любая ячейка.

Выполнение программы

Счетчик команд (IP = Instruction Pointer) – регистр, в котором хранится адрес следующей команды.

rfhn
           IP
Команда, расположенная  по этому адресу, передается в УУ. Если это не команда перехода, регистр IP увеличивается на длину команды.
УУ расшифровывает адреса операндов.
Операнды загружаются в АЛУ.
УУ дает команду АЛУ на выполнение операции.
Результат записывается по нужному адресу.
Шаги 1-5 повторяются до получения команды «стоп».

Архитектуры компьютеров

rfhn

Тема 2. Персональный компьютер

ПК – это компьютер, предназначенный для личного использования (доступная цена, размеры, характеристики).

Принцип открытой архитектуры

на материнской плате расположены только узлы, которые обрабатывают информацию (процессор и вспомогательные микросхемы, память)
схемы, управляющие другими устройствами (монитором и т.д.) – это отдельные платы, которые вставляются в слоты расширения
схема стыковки новых устройств с компьютером общедоступна (стандарт)

конкуренция, удешевление устройств
производители могут изготавливать новые совместимые устройства
пользователь может собирать ПК «из кубиков»

Взаимосвязь блоков ПК

rfhn

Шина – многожильная линия связи, доступ к которой имеют несколько устройств.
Контроллер – электронная схема, управляющая внешним устройством по сигналам процессора.

Тема 3. Хранение целых чисел

Целые беззнаковые числа

Беззнаковые данные – не могут быть отрицательными.
Байт (символ)
    память: 1 байт = 8 бит
  диапазон значений 0…255,         0…FF16 = 28 - 1
    Си: unsigned char        Паскаль: byte

rfhn


Целые беззнаковые числа

rfhn

Целые числа со знаком

Сколько места требуется для хранения знака?

Старший (знаковый) бит числа определяет его знак. Если он равен 0, число положительное, если 1, то отрицательное.

rfhn

Двоичный дополнительный код

Задача: представить отрицательное число (–a) в двоичном дополнительном коде.
Решение:
Перевести число a–1 в двоичную систему.
Записать результат в разрядную сетку с нужным числом разрядов.
Заменить все «0» на «1» и наоборот (инверсия).
Пример: (– a) = – 78, сетка 8 бит
 a – 1 = 77 = 10011012

rfh

Двоичный дополнительный код

rfhn

 Целые числа со знаком

rfhn

Целые числа со знаком

rfhn

Ошибки

Переполнение разрядной сетки: в результате сложения больших положительных чисел получается отрицательное (перенос в знаковый бит).

rfhn

Перенос: при сложении больших (по модулю) отрицательных  чисел получается положительное (перенос за границы разрядной сетки).

rfhn

Тема 4. Битовые операции

Инверсия (операция НЕ)

Инверсия – это замена всех «0» на «1» и наоборот.

rfhn

Операция И

rfhn

Операция И – обнуление битов

Маска: обнуляются все биты, которые в маске равны «0».
Задача: обнулить 1, 3 и 5 биты числа, оставив остальные без изменения.

rfhn

Операция И – проверка битов

Задача: проверить, верно ли, что все биты 2…5 – нулевые.

rfhn

Операция ИЛИ

Обозначения:  �ИЛИ,  ,  | (Си), or (Паскаль)

rfhn

Операция ИЛИ – установка битов в 1

Задача: установить все биты 2…5 равными 1, не меняя остальные.

rfhn

Операция «исключающее ИЛИ»

rfhn

Исключающее ИЛИ» – инверсия битов

Задача: выполнить инверсию для битов 2…5, не меняя остальные.

rfhn

«Исключающее ИЛИ» – шифровка

rfhn

  «Исключающее ИЛИ» – обратимая операция.

Шифровка:  �выполнить для каждого байта текста операцию XOR с байтом-шифром.
Расшифровка: сделать то же самое с тем же шифром.

Логический сдвиг

rfhn

Арифметический сдвиг

rfhn

Тема 5. Вещественные числа

Нормализация двоичных чисел

rfhn

Нормализованные числа в памяти

rfhn

Вещественные числа в памяти

rfhn

Арифметические операции

rfhn

rfhn

rfhn

rfhn

Перейти до презентації можна клікнувши на текст "Презентація" і встановивши Microsoft PowerPoint

Надіслав викладач інформатики Манжула Анна Михайлівна.

_{Календарно-тематичне планування з інформатики, відео з інформатики онлайн, Інформатика в школі скачати}