1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
|
\documentclass[a4paper,oneside]{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[russian]{babel}
\usepackage{hyperref}
\usepackage{underscore}
\usepackage{setspace}
\usepackage{indentfirst}
\usepackage{mathtools}
\usepackage{amsfonts}
\usepackage{enumitem}
% \usepackage[standard]{ntheorem}
\usepackage{amsthm}
\usepackage{cancel}
\usepackage[left=1.4cm,right=1.4cm,
top=2.3cm,bottom=2.3cm,bindingoffset=0cm]{geometry}
\singlespacing
\usepackage{graphicx}
\graphicspath{ {./images/} }
\usepackage{fancyhdr}
\pagestyle{fancy}
\usepackage{tikz}
\begin{document}
Система -- это совокупность взаимосвязанных элементов, которые взаимодействуют по определённым правилам.
Сложная система -- это система, удовлетворяющая следующим условиям:
\begin{enumerate}
\item Большое число разнообразных элементов
\item Наличие иерархической структуры
\item Наличие контура обратной связи
\item Наличие сильной связи между элементами как одного уровня, так и разных уровней
\item Наличие большого количества функций
\item Наличие контуров компенсации воздействий окружающей среды
\end{enumerate}
\begin{enumerate}
\item Электрические элементы
\item Логические элементы
\item Операционные элементы
\item Структурные элементы
\item ЭВМ
\end{enumerate}
На каждом уровней существует свой язык описания сложной системы.
Пять основных принципов фон Неймана
\begin{enumerate}
\item Использование двоичной системы счисления
\item
Программное управление ЭВМ. Машина контролируется программой,
программа состоит из команд, каждая команда исполняется последовательно.
\item
Память компьютера используется не только для хранения данных, но и для хранения программ,
поэтому при определённых обстоятельствах над командами можно производить те же операции,
что и над данными.
\item
Ячейки памяти ЭВМ имеют адреса, ячейки последовательно пронумерованы, номера
интерпретируются как адреса. Всегда можно обратиться к ячейке по адресу.
\item Возможность условного переходат в процессе выполнения программы
\end{enumerate}
\textbf{*рисунки*}
Как работает машина фон Неймана:
\begin{enumerate}
\item Программы вводятся в память из устройств ввода через АЛУ.
\item Все команды программы записываются в соседние ячейки.
\item Данные программы могут находиться в произвольных ячейках.
\item Любая программа должна завершаться командой завершения работы.
\item \dots
\item АЛУ выполняет указанные команды.
\item Результат выводится на устройство вывода, либо записывается.
\item
УУ -- это устройство управления всеми частями компьютера.
От него ко всем остальным частям устройства раздаётся сигнал "что далать".
От них получает сигнал с состоянием устройства.
\item УУ содержит регистр, который называется "счётчик команд".
\item После загрузки программы и данных счётчик команд содержит адрес первой команды.
\item УУ считывает адрес и помещает его в регистр команд.
\item УУ определяет операцию команды, помещает в памяти данные и начинает контролировать выполнение команды.
\item
АЛУ выполняется арифметическая и логическая обработка данных.
Данные представляются в виде переменных.
\item В результате получается выходная переменная.
\item
В результате выполнения любой команды счётчик команд изменяется на
единицу и будет указывать на следующую команду.
\end{enumerate}
При описании иерархической структуры каждый уровень описывается на своём языке
\begin{itemize}
\item Электрические элементы -- на языке дифференциальных уравнений.
\item Логические элементы -- на языке алгебры логики.
\item Операционные элементы -- на языке микрокоманд.
\end{itemize}
Примерами структурных элементов являются регистры, сумматоры, шифраторы, дешифраторы.
Если выйти за рамки этой пирамиды, то ЭВМ не является верхним уровнем, а становится
первым уровнем в другой системе.
\begin{enumerate}
\item ЭВМ
\item Вычислительный комплекс
\item Вычислительная система
\item Сети
\end{enumerate}
Принцип декомпозиции Глушкова
Каждый сложный элемент состоит из более простых элементов. Этим простым элементам
не присущи свойства сложного элемента. Этот принцип работает на уровнях
электрических и логических элементов.
Процессор. \textbf{*рисунок*}
ИФП - интерфейс процессора.
Элементы и узлы устройства ЭВМ.
Элемент -- это наименьшая функциональная часть, на которую разбита ЭВМ
По функциональному назначению элементы бывают трёх типов:
\begin{itemize}
\item логические (реализуют функцию алгебры логики)
\item запоминающие (принятие и хранение двоичного числа)
\item вспомогательные (таймеры, индикаторы, усилители)
\end{itemize}
По типу сигнала:
\begin{itemize}
\item аналоговые
\item цифровые
\end{itemize}
По способу представления входных и выходных сигналов:
\begin{itemize}
\item потенциальные
\item импульсные
\item потенциально-импульсные
\end{itemize}
При импульсном подходе единичному разряду сопоставляется импульс.
Нулевому значению соответсвует отсутствие импульса.
При потенциальном подходе единица характеризуется повышенным уровнем напряжения,
ноль характеризуется пониженным напряжением.
Узел -- это совокупность элементов, которые реализуют выполнение одной из машинных операций.
Различают два типа узлов:
\begin{itemize}
\item комбинационные (называются комбинационными схемами)
\item схемами с памятью
\end{itemize}
Рассмотрим комбинационную схему.
Комбинационная схема -- это схема, у которой выходные сигналы
полностью определены совокупностью входных сигналов.
Главным достоинством комбинационных схем является их быстродействие и
возможность описать преобразование информации с помощью некоторой
логической функции $y = f(x)$.
Регулярные структуры предполагают построение схемы таким образом, что
каждый из её выходов строится по аналонии с предыдущим.
В нерегулярных структурах такое построение отсутствует.
Наиболее распространёнными среди регулярных структур являются
шифраторы и дешифраторы, схемы сравнения, сумматоры.
Дешифратор (DC) -- это комбинационная схема с $n$ входами и $2^n$ выходами.
\textbf{*рисунок*}
Единичный сигнал формирующийся на одном из $m$ выходов однозначно
соответсвует некоторой комбинации входных сигналов.
\end{document}
|
