Прикладная информатика в экономике Часть 2 Лекция 2

Прикладная информатика в экономике. Часть 2 Лекция 2. Преподаватель: Верзун Наталья Аркадьевна – к. т. н. , доцент кафедры Прикладная информатика и моделирование экономических процессов 1

Содержание. Темы: 10. Кодирование информации в ПК. (окончание) Тест по теме 10 11. Технические средства реализации информационных процессов 11. 1. Архитектура(классическая) компьютера 2

10. Кодирование информации 3

Кодирование информации - это представление информации в той или иной стандартной форме. n Кодирование информации – процесс преобразования сигналов или знаков одной знаковой системы в знаки другой знаковой системы, для использования, хранения, передачи или обработки. n Декодирование – это обратный процесс. Например, кодирование текстовой информации кодом ASCII: n повтор 4

Кодирование информации Алфавит - конечный упорядоченный набор знаков, используемых для передачи сообщений. Слово - последовательность символов алфавита. Каждый символ исходного алфавита при кодировании представляется последовательностью символов кодового алфавита, которая называется кодовым словом Код - правило отображения одного алфавита в другой, а сама процедура - перекодировкой сообщения (или системой кодирования). Пример: Двоичный алфавит – {0, 1}. Каждый символ двоичного алфавита называется битом. Последовательность из 0 и 1 называется двоичным кодом - 00110101 повтор 5

Коды бывают: Равномерные – кодовые слова одинаковой длины. Неравномерные – кодовые слова разной длины Например: Код ASCII – для всех букв используются кодовые слова одинаковой длины – 8 бит (или 1 байт) Например: Код Морзе состоит из трех символов: тире – длинный сигнал, точка – короткий сигнал, пауза – отсутствие сигнала(разделяет буквы) Для буквы А кодовое слово: 08(16)=0000 1000(2) Для буквы Я кодовое слово: F 9(16)=1111 1001(2) Для буквы А длина кодового слова = 2 ( · – ) Для буквы З длина кодового слова =4 (− − · · ) повтор 6

Виды информации, обрабатываемой в компьютере Числовая Символьная Графическая Непрерывная информация Звуковая Видео Каждый из этих видов информации кодируется в компьютере повтор 7

Кодирование текста(символов) n n n При кодировании любых данных, представимых с помощью ограниченного набора символов – алфавита, достаточно пронумеровать все знаки этого алфавита и затем записывать в память компьютера (и, естественно, обрабатывать) соответствующие номера. При кодировании текста для каждого его символа отводится, обычно, по 1 байту. Это позволяет использовать в двоичных кодах 28=256 различных символов. Практически все использующиеся сейчас таблицы основаны на "американском стандартном коде обмена информацией" ASCII (American Standard Code for Information Interchange). повтор 8

Кодирование символов текста 1 символ = 1 байт Американский стандартный код обмена информацией American Standard Code for Information Interchange(ASCII) В таблице(см. след. слайд) столбец является первой позицией, а строка – второй позицией шестнадцатеричного представления кода символа, находящегося на их пересечении. повтор 9

Кодирование текста. Таблица кодов ASCII Например: буква Н будет иметь код D 8(16) повтор 10

Другие кодировки q CP 866 (DOS-альтернативная) q CP 1251 (RFC 1489) (Windows-1251) q KOI-8 R (ISO-IR-111; ГОСТ 19768 -74) q Macintosh Cyrillic q ISO-8859 q Unicode (двухбайтная кодировка) повтор 11

В ПК используются следующие формы представления чисел естественная форма или форма с фиксированной запятой +00721, 35500; +00000, 00328; -10301, 20260 нормальная форма или форма с плавающей запятой +0, 721355 х103; +0, 328 х10 -2; -0, 103012026 х105 12

Примеры использования: Целые числа – хранятся в форме с фиксированной запятой: Для хранения целого неотрицательного числа отводится 8 бит (1 байт). Например: 38(10)= 00100110(2) Храниться в памяти будет т. о. : 0 0 1 1 0 В этом случае – запятая(фиксированная) справа от младшего разряда. Вопрос – какой диапазон целых положительных чисел может храниться в памяти ПК подобным образом? естественная форма 13

Примеры использования: Для представления целого числа со знаком самый старший (левый) бит отводится под знак числа, остальные разряды - под само число. Если число положительное, то в знаковый разряд помещается 0, если отрицательное - 1. Например: -38(10)= 10100110(2) 1 0 0 1 1 0 Запятая(фиксированная) справа от младшего разряда. Вопрос – какой диапазон целых чисел со знаком может храниться в памяти ПК подобным образом? естественная форма 14

Для представления целых чисел в ПК Может отводиться: - 1 байт - 2 байта - 4 байта Представление числа в привычной форме "знак""величина“: 1 . . . 0 0 1 1 0 знак запись числа в двоичной системе когда старший разряд отводится под знак, а остальные - под запись числа в двоичной системе, называется прямым кодом двоичного числа. естественная форма 15

Дополнительный код Положительные целые числа в ЭВМ всегда представляются с помощью прямого кода. Прямой код целого числа полностью совпадает с записью самого числа в ячейке машины. Отрицательные целые числа не представляются в ЭВМ с помощью прямого кода, для их представления используется дополнительный код. Т. к. использование дополнительного кода упрощает работу процессора(упрощает выполнение арифметических операций) и увеличивает его быстродействие http: //uchebnik 1. narod. ru/chislo. html естественная форма 16

Дополнительный код положительного числа равен прямому коду этого числа. Дополнительный код отрицательного числа А равен: 2 k-|А|, Модуль числа А где k - количество разрядов в ячейке. Алгоритм получения дополнительного k-разрядного кода отрицательного числа: - модуль отрицательного числа представить прямым кодом в k двоичных разрядах; - значение всех бит инвертировать: все нули заменить на единицы, а единицы на нули (таким образом, получается kразрядный обратный код исходного числа); - к полученному обратному коду прибавить единицу. естественная форма 17

Пример нахождения дополнительного кода: Получим 8 -разрядный дополнительный код числа “-38” 00100110 - число |-38|=38 в прямом коде 11011001 - число -38 в обратном коде 11011010 - число -38 в дополнительном коде Представление целого числа не очень удобно изображать в двоичной системе, поэтому часто используют шестнадцатеричное представление: 1101 1010 D А естественная форма 18

Представление вещественных чисел в ПК Принят способ представления чисел в формате с плавающей запятой. В данном случае формат чисел базируется на экспоненциальной(нормализованной) форме записи: A=m*qn, где m – мантисса числа; q – основание системы счисления; n – порядок числа. Мантисса отвечает условию: 1/n<=|m|<1. что означает, что мантисса должна быть правильной дробью и иметь после запятой цифру отличную от 0. нормальная форма 19

Примеры использования нормализованной формы записи числа: 3, 1415926 = 0, 31415926 * 101; 1000=0, 1 * 104; 0, 123456789 = 0, 123456789 * 100; 0, 00001078 = 0, 1078 * 8 -4; (порядок(8) записан в 10 -й системе) 1000, 00012 = 0, 100000012 * 24. нормализованная запись нуля в 10 -й системе будет такой: 0 = 0, 0 * 100. нормальная форма 20

Представление чисел с плавающей запятой Вещественные числа в компьютерах различных типов записываются поразному. При этом компьютер обычно предоставляет программисту возможность выбора из нескольких числовых форматов наиболее подходящего для конкретной задачи: с использованием 4, 6, 8 или 10 байтов Порядок числа n Мантисса числа m часть разрядов ячейки отводится остальные разряды - для записи мантиссы. для записи порядка числа По одному разряду в каждой группе отводится для изображения знака порядка и знака мантиссы. Чем больше разрядов отводится под запись мантиссы, тем выше точность представления числа. Чем больше разрядов занимает порядок, тем шире диапазон от наименьшего отличного от нуля числа 21 до наибольшего числа, представимого в машине при заданном формате.

Представление чисел с плавающей запятой Порядок числа n Мантисса числа m Для того, чтобы не хранить знак порядка, был придуман так называемый смещённый порядок(еще называют машинный порядок), который рассчитывается по формуле: 2 a-1+ИП, где a - количество разрядов, отводимых под порядок, ИП – истинный порядок числа Например: если истинный порядок (ИП) = - 6 , а = 8, то СП(смещенный порядок)= 28 -1 -6=128 -6=122 нормальная форма 22

Пример(для 4 байт): Порядок 1 байт числа Знак числа: 0 – “+” 1 – “–” 2 байт 3 байт 4 байт Мантисса Порядок числа (смещенный порядок) Вопрос – какой диапазон вещественных чисел может храниться в памяти ПК подобным образом? нормальная форма 23

Алгоритм представления числа с плавающей запятой 1. Перевести двоичную; число из p-ичной системы счисления в 2. Представить двоичное число в нормализованной экспоненциальной форме; 3. Рассчитать смещённый порядок числа; 4. Разместить знак, порядок и мантиссу в соответствующие разряды сетки. нормальная форма 24

Пример: Представим число -25, 324 в форме с плавающей точкой. 1. Переведем его из десятичной СС в двоичную СС*: 25, 32410= 11001, 01010010111100011012 2. Представим его в нормализованной форме( с плавающей точкой): 0, 110010101001011110001101*10101 Здесь мантисса, основание СС (210=102) и порядок - ИП (510=1012) записаны в двоичной системе. 3. Рассчитаем смещенный порядок числа. (2 a-1+ИП)10 =(28 -1+5)10=(128+5)10 =13310=10001012 4. Запишем представление числа в соответствующие ячейки памяти – см. д * - подробнее для дробной части см. в справке на следующей стр. нормальная форма 25

Справка Как перевести дробную часть десятичного числа в двоичную СС? Переведем: 0, 324(10) = ? (2) 0, 324*2=0, 648 - “ 0” 0, 776*2=1, 552 - “ 1” 0, 648*2=1, 296 - “ 1” 0, 552*2=1, 104 - “ 1” 0, 296*2=0, 592 - “ 0” 0, 104*2=0, 208 - “ 0” 0, 592*2=1, 184 - “ 1” 0, 208*2=0, 416 - “ 0” 0, 184*2=0, 368 - “ 0” 0, 416*2=0, 832 - “ 0” 0, 368*2=0, 736 - “ 0” 0, 832*2=1, 664 - “ 1” 0, 736*2=1, 472 - “ 1 0, 664*2=1, 328 - “ 1” 0, 472*2=0, 944 - “ 0 0, 328*2=0, 656 - “ 0” 0, 944*2=1, 888 - “ 1” 0, 656*2=1, 312 - “ 1” 0, 888*2=1, 776 - “ 1” и т. д. до нужной точности Результат: 0, 324(10)=0, 0101001011110001101(2) 26

Результат “– 25, 324” будет записана в отведенные ячейки (4 байта) следующим образом: 1 байт 2 байт 1 1 0 0 0 1 Знак: 1 - “–” 3 байт 4 байт 1100 1010 1001 0111 1000 1101 Порядок числа (смещенный порядок) Мантисса В более компактной шестнадцатеричной форме результат будет выглядеть следующим образом: С 5 СА 97 8 D(16) нормальная форма 27

http: //uchebnik 1. narod. ru/chislo. html 28

Представление чисел Представление целых чисел в компьютере Со знаком Без знака Представление вещественных чисел в компьютере (положительные и (положительные) отрицательные) m * 2 p М - двоичная мантисса, Р - двоичный целый порядок Диапазон: [0, 2 N] [-2 N-1, 2 N-1 - 1] где N – число разрядов Диапазон ограничен максимальными значениями M и P Формат с фиксированной запятой естественная форма http: //uchebnik 1. narod. ru/chislo. html Формат с плавающей запятой нормальная форма 29

Два вида компьютерной графики Все известные форматы представления изображений (как неподвижных, так и движущихся) можно разделить на: РАСТРОВЫЕ изображение строится из точек ВЕКТОРНЫЕ изображение строится из графических примитивов: простейших геометрических фигур (линий, прямоугольников, окружностей, дуг и пр. ) 30

Кодирование изображения Пиксель – маленькая цветная "точка" Пиксель pixel – Picture Element, (элемент картинки) Разрешение – характеристика Разрешение устройства вывода, показывающая плотность расположения пикселей dpi – Dot Per Inch (точек на дюйм) Параметры растрового изображения: - Разрешение - Глубина цвета 31

Разрешение различных устройств монитор около 90 dpi; матричный принтер струйный принтер лазерный принтер фотонаборный аппарат, сканер около 150 dpi (в режиме повышенного качества); 300 dpi и более; 300 dpi, 600 dpi и более; 1200 dpi и более. Для черно-белой печати достаточно: 300 dpi или 600 dpi 32

Кодирование цветовой палитры на мониторе Тип Требуемое кол-во бит на 1 пиксель (растр) глубина цвета Черно-белая 1 бит 256 цветов 1 байт True Color 3 байта Red-Green-Blue*(ниже) 2563=224 16 млн. оттен. 2 байта (по 5 бит/цвет) 216 = 32768 оттенков High Color Indexed Color 1 байт 33

Черно-белое растровое изображение Для черно-белого растрового изображения глубина цвета 1 бит 34

Аддитивная цветовая модель RGB(Red, Green, Blue — красный, зелёный, синий). В модели RGB работают мониторы и бытовые телевизоры. Любой цвет считается состоящим из трех основных компонентов: Red, Green и Blue. Эти цвета называются основными/первичными. (от 0 - 255 – 1 байт) При попарном смешивании первичных цветов образуются вторичные цвета: голубой (Cyan), пурпурный (Magenta) и желтый (Yellow). Первичные и вторичные цвета относятся к базовым цветам. 35

Аддитивная цветовая модель RGB Вопрос: Какое кодовое слово соответствует 1 пикселю голубого цвета? 36

37

Сайт Артемия Лебедева 38

Кодирование цветовой палитры на принтере Цветовая модель RGB используется в цветных кинескопах и видеоадаптерах, CMYG - в цветной полиграфии. Модели RGB и CMYK связаны между собой. глубина цвета: 4 байт Кол-во оттенков: 232= 429 4967 296 CMYK – Cyan-Magenta-Yellow-blac. K(Key Color) голубая сиреневая желтая черная http: //hronofag. ru/2010/11/cmyk/ http: //www. artlebedev. ru/kovodstvo/sections/40/ 39

Растровый графический редактор n n Такие редакторы, в основном, предназначены для того, чтобы с их помощью обрабатывать изображения. Применяются в дизайне, фотографии, при разработке электронных и полиграфических изданий и пр. Изображения в таких редакторах представлены в виде большого количества точек. На сегодняшний момент эти редакторы являются наиболее популярными. http: //dmitriylebed. com/vidy-graficheskix-redaktorov/

Растровый графический редактор n n n n Основной элемент – пиксель Изображение – совокупность точек Форматы – bmp, gif, jpeg, png, tiff Не поддерживается группировка/разгруппировка Легко распечатывается на принтере Большой объем файлов Характеристики изображения: q количество пикселей (размер) q количество используемых цветов или глубина цвета q цветовое пространство (цветовая модель*) RGB, CMYK, XYZ, YCb. Cr и др. q разрешение — справочная величина, говорящая о рекомендуемом размере пикселя изображения * - Цветовая модель — матмодель описания представления цветов в виде набора чисел (обычно из трёх, реже - четырёх) значений, называемых цветовыми компонентами или цветовыми координатами. Цветовая модель обычно используется для хранения и обработки цветов в дискретном виде, при представлении ее в вычислительных устройствах(ЭВМ).

Примеры растровых редакторов: n n Paint Adobe Photoshop 42

Достоинства растровых редакторов n n Если размеры пикселей достаточно малы (приближаются к размерам видеопикселей ), то растровое изображение выглядит не хуже фотографии. Таким образом, растровая графика эффективно представляет изображения фотографического качества. Компьютер легко управляет устройствами вывода, которые используют точки для представления отдельных пикселей. Поэтому растровые рисунки могут быть легко распечатаны на принтерах. Недостатки растровых редакторов n n В файле растрового изображения запоминается информация о цвете каждого видеопикселя в виде комбинации битов. Для хранения растровых изображений требуется большой объём памяти. Изображения фотографического качества часто требуют несколько мегабайт. Растровое изображение после масштабирования или вращения может потерять свою привлекательность. Например, области однотонной закраски могут приобрести странный ( «муаровый» ) узор; кривые и прямые линии, которые выглядели гладкими, могут неожиданно стать пилообразными.

Сжатие растровых изображений: Формат JPEG – (Joint Photographic Experts Group) Объединённая группа фото-экспертов Изображение без мелких деталей (сжатие JPEG эффективно) Мелкодетальное изображение (сжатие JPEG малоэффективно)

Векторный графический редактор n n n В векторной графике изображения строятся из простых объектов — прямых линий, дуг, окружностей, эллипсов, прямоугольников, областей однотонного или изменяющегося цвета (заполнителей) и т. п. , называемых примитивами. Из простых векторных объектов создаются различные рисунки Применяются для создания и редактирования эмблем, логотипов, чертежей, схем, плакатов, графиков и пр.

Векторный графический редактор n n n n Основной элемент – геометрический объект. В качестве объекта принимаются простые геометрические фигуры (так называемые примитивы – прямоугольник, окружность, эллипс, линия), составные фигуры или фигуры, построенные из примитивов, цветовые заливки, в том числе градиенты. Изображение – совокупность объектов Форматы – CDR, VSD, WMF или SVG. Поддерживается группировка/разгруппировка Иногда не распечатываются на принтере или при распечатке выглядят не так Относительно небольшой объем файлов Поддерживается масштабирование, вращение Векторную графику часто называют объектно–ориентированной графикой или чертежной графикой.

Примеры векторных графических редакторов: n n MS Visio Corel Draw 47

Достоинства векторных редакторов n n Векторные изображения занимают относительно небольшой объём памяти. (Векторные рисунки, состоящие из тысяч примитивов, занимают память, объём которой не превышает нескольких сотен килобайт. Аналогичный растровый рисунок требует памяти в 10 -1000 раз больше. ) Векторные изображения могут быть легко масштабированы без потери качества. Недостатки растровых редакторов n Векторная графика не позволяет получать изображений фотографического качества. (Фотография — мозаика с очень сложным распределением цветов и яркостей пикселей и представление такой мозаики в виде совокупности векторных примитивов — достаточно сложная задача. ) n Векторные изображения иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы. (Векторные изображения описываются десятками, а иногда и тысячами команд. В процессе печати эти команды передаются устройству вывода н-р, лазерному принтеру. Возможно, что на бумаге изображение будет выглядеть совсем иначе, чем хотелось пользователю, или вообще не распечатается. Дело в том, что принтеры содержат свои собственные процессоры, которые интерпретируют переданные им команды. )

Сравнение растровой и векторной графики Критерий сравнения Растровая графика Растровое изображение Способ представления строится из множества изображения пикселей Векторная графика Векторное изображение описывается в виде последовательности команд Представление объектов реального мира Растровые рисунки эффективно используются для представления реальных образов Векторная графика не позволяет получать изображения фотографического качества Качество редактирования изображения При масштабировании и вращении растровых картинок возникают искажения Векторные изображения могут быть легко преобразованы без потери качества Особенности печати изображения Растровые рисунки могут быть легко распечатаны на принтерах Векторные рисунки иногда не печатаются или выглядят на бумаге не так, как хотелось бы http: //www. mkgt. ru/files/material-static/practicum/teoriya/t 1. htm

Гибридный графический редактор ЭТО редактор, где можно использовать для создания и редактирования изображений как растровые, так и векторные инструменты. Такие редакторы весьма сложны в использовании, в силу чего, очевидно, их популярность находится на относительно низком уровне. Гибридный редактор является идеальным средством решения задач, связанных с обработкой электронных чертежей, полученных с помощью сканирования, Он позволяет быстро вносить изменения непосредственно в растровую форму представления исходных чертежей. То есть цепочка операций при этом сокращается и выглядит следующим образом: "сканирование — растровый файл — редактирование растрового файла — чертеж". Примеры гибридных граф. редакторов: Spotlight, RASTERDEsk

Чертежи до и после обработки гибридным графическим редактором Электронное уч. пособие "Основы компьютерной графики" Вольхин К. А. http: //grafika. stu. ru/wolchin/umm/l_kg/kg/r 003/004_7. htm

Принципы кодирования непрерывной информации В компьютере вся информация в дискретном виде. Поэтому непрерывную информацию преобразуют в цифровой вид – осуществляют аналогово-цифровое преобразование. Впервые это применялось для телефонной речи – см. ниже. АЦП – аналогово-цифровой преобразователь ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь 52

Аналогово-цифровое преобразование n Теорема Котельникова гласит: Любой аналоговый сигнал с ограниченным спектром может быть полностью восстановлен по его дискретным отсчетам, взятым с частотой, по крайней мере, в два раза выше, чем верхняя частота спектра исходного аналогового сигнала. Владимир Александрович Котельников (1908 — 2005) — советский и российский учёный в области радиотехники, радиосвязи и радиолокации планет - академик Академии наук СССР (1953) и Российской академии наук, - дважды Герой Социалистического Труда (1969, 1978), - председатель Верховного совета РСФСР (1973— 1980). Один из основоположников советской секретной радио- и телефонной связи. 53

Порядок перевода НИ в двоичный код: порядок АЦП 1 - Квантование по времени (шаг квантования выбирается в соответствии с т. Котельникова) 2 - Квантование по уровню(чем больше уровней квантования тем выше качество) 3 - Кодирование (каждому отсчету(уровню) ставится в соответствие двоичный код) 54

Пример АЦП для речи (телефонной речи) 1 2 3 55

Например кодирование звука в ПК Вид звука Отсчеты Частота Записи на компакт- 16 -битные диски 44100 Гц Речь 8000 Гц Телефонные линии 8 -битные 3000 Гц 56

Примеры вопросов по теме 10: 57

1 Вопрос Изображение состоит из точек (пикселей). О каком типе компьютерной графики идет речь?

2 Вопрос Сколько(min) необходимо использовать бит для представления растрового черно-белого изображения размером 10 х10 пикселей?

3 и 4 Вопросы: n Цветовая модель _____ используется в цветных кинескопах и видеоадаптерах. n Цветовая модель _____ используется в цветной полиграфии. 60

5 Вопрос Преобразование непрерывного сигнала в дискретный осуществляется с использованием …. 61

6 Вопрос В соответствии с Американским стандартным кодом обмена информацией (ASCII) каждому символу текста соответствует _____ байт

7 Вопрос В аддитивной цветовой модели RGB каждый пиксель представляется _____ битами

8 Вопрос При масштабировании и вращении изображений в этом редакторе возникают искажения 64

9 Вопрос …………………графика не позволяет получать изображений фотографического качества 65

10 Вопрос Целые числа в компьютере представляются в …. . 66

11 Вопрос Вещественные числа в компьютере представляются в …. . 67

12 Вопрос Какое максимальное количество цветов может быть закодировано при глубине цвета 5 битов? 68

13 Вопрос Изображение строится из графических примитивов: простейших геометрических фигур (линий, прямоугольников, окружностей, дуг и пр. ) О каком типе компьютерной графики идет речь?

14 Вопрос Пример растрового графического редактора? 70

15 Вопрос Для черно-белого растрового изображения глубина цвета = 71

16 Вопрос Эти графические редакторы применяются в дизайне, фотографии, при разработке электронных и полиграфических изданий и пр. 72

17 Вопрос Напишите двоичное число: 10000100(2) в нормализованной форме: 73

18 Вопрос Пример векторного графического редактора 74

19 Вопрос При использовании равномерных кодов используются кодовые слова ……. . длины. 75

20 Вопрос Представьте целое положительное число 45(10) в естественной форме (форме с фиксированной запятой), под хранение числа отводится 1 байт. 76

11. Технические средства реализации информационных процессов 77

Состав ПК: Компьютер - это программируемая электронная система, Компьютер предназначенная для приема, передачи, хранения и обработки информации. Аппаратная часть (Hardware): n системный блок; n клавиатура и мышь; n монитор; n дополнительные устройства (принтер, сканер). Программное обеспечение (Software) Совокупность используемых в ПК программ. ПО создает на компьютере определенную среду для работы и включает в себя инструментарий, дающий возможность создавать любые компьютерные объекты. ПО делят на три класса: n системное, n прикладное, n инструментарий программирования (системы программирования). http: //book. kbsu. ru/theory/chapter 6/1_6. htm

11. 1. Архитектура компьютера 79

Архитектурой компьютера (в широком смысле) называется его описание на некотором общем уровне Включает описание n пользовательских возможностей n системы команд n системы адресации n организации памяти и пр. Определяет n принципы действия; n информационные связи; n взаимное соединение основных логических узлов компьютера 80

Классическая (неймановская) архитектура компьютера Предложена математиком Джон фон Нейманом (США) в 1945 г. n Компьютер представляет собой целостную физическую структуру и может эффективно выполнять любые вычисления без изменения аппаратного обеспечения. Эта идея получила дальнейшее развитие в виде хранимых в памяти компьютера программ. 81

Принципы классической (неймановской) архитектуры ЭВМ 1. Основные компоненты ЭВМ 5 компонент: Устройство ввода (УВв) Устройство вывода (УВыв) Устройство управления (УУ) Запоминающее устройство (ЗУ) Арифметикологическое устройство (АЛУ) 82

Принципы классической (неймановской) архитектуры ЭВМ 2. Хранение данных и команд в памяти (реализован наличием ЗУ) n Адресность памяти – память состоит из пронумерованных ячеек, каждая из которых имеет уникальный адрес; n Для чтения и записи данных в память надо указать адрес; n Однородность памяти – данные и команды хранятся в памяти на равноправных началах. 83

Принципы классической (неймановской) архитектуры ЭВМ 3. Принцип программного управления Программа - совокупность команд определяющих последовательность действий компьютера Команда (машинная) – элементарная инструкция, выполняемая автоматически Трехадресная КОМАНДА: КОП А 1 А 2 А 3 84

Принципы классической (неймановской) архитектуры ЭВМ Функция устройства управления – • прочесть очередную команду, • расшифровать ее • подключить необходимые цепи и устройства для ее выполнения. формирование адреса очередной адрес команды первой команды чтение очередной выполнение команды из памяти команды и расшифровка ее содержания; 85

Принципы классической (неймановской) архитектуры ЭВМ Управляющие сигналы и потоки информации Запоминающее устройство Устройство ввода Устройство управления Устройство вывода потоки информации Арифметикологическое устройство Управляющие сигналы 86

Принципы классической (неймановской) архитектуры ЭВМ 4. Последовательное выполнение операций 5. Двоичное кодирование 6. Использование электронных элементов и электрических схем 7. Принцип хранимой программы (продолжение 2 принципа) Подавляющее большинство вычислительных машин на сегодняшний день – ”фон-неймановские машины”. Т. е. базируются на тех же принципах, но имеют некоторые отличия, обусловленные развитием техники. 87