Видео принципы обработки информации компьютером
Компьютер или ЭВМ (электронно-вычислительная машина)- это универсальное техническое средство для автоматической обработки информации.
Аппаратное обеспечение компьютера- это все устройства, входящие в его состав и обеспечивающие его исправную работу.
Несмотря на разнообразие компьютеров в современном мире, все они строятся по единой принципиальной схеме, основанной на фундаменте идеи программного управления Чарльза Бэббиджа (середина XIX в). Эта идея была реализована при создании первой ЭВМ ENIAC в 1946 году коллективом учёных и инженеров под руководством известного американского математика Джона фон Неймана , сформулировавшего концепцию ЭВМ с вводимыми в память программами и числами - программный принцип .
Главные элементы концепции:
- двоичное кодирование информации;
- программное управление;
- принцип хранимой программы;
- принцип параллельной организации вычислений, согласно которому операции над числом проводятся по всем его разрядам одновременно.
Алгоритмы и способы их описания.
Компьютер как исполнитель команд. Программный принцип работы компьютера.
Алгебра логики (булева алгебра) – это раздел математики, возникший в XIX веке благодаря усилиям английского математика Дж. Буля. Поначалу булева алгебра не имела никакого практического значения. Однако уже в XX веке ее положения нашли применение в разработке различных электронных схем. Законы и аппарат алгебры логики стали использоваться при проектировании различных частей компьютеров (память, процессор).
Алгебра логики оперирует с высказываниями. Под высказыванием понимают повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно. Над высказываниями можно производить определенные логические операции, в результате которых получаются новые высказывания. Наиболее часто используются логические операции, выражаемые словами «не», «и», «или».
Логические операции удобно описывать так называемыми таблицами истинности, в которых отражают результаты вычислений сложных высказываний при различных значениях исходных простых высказываний. Простые высказывания обозначаются переменными (например, A и B).
Конъюнкция (логическое умножение). Сложное высказывание А & В истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания. Истинность такого высказывания задается следующей таблицей:
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Лукояновский педагогический колледж им. А.М. Горького» ТЕМА: Принципы обработки информации компьютером. Арифметические и логические основы работы компьютера. Компьютер как исполнитель команд. Программный принцип работы компьютера. Преподаватель: Костин А.В.
Алгебра логики Алгебра логики (булева алгебра) – это раздел математики, возникший в XIX веке благодаря усилиям английского математика Дж. Буля. Под высказыванием понимают повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно. Над высказываниями можно производить определенные логические операции, в результате которых получаются новые высказывания. Наиболее часто используются логические операции, выражаемые словами «не», «и», «или».
Таблицы истинности Логические операции удобно описывать так называемыми таблицами истинности, в которых отражают результаты вычислений сложных высказываний при различных значениях исходных простых высказываний. Простые высказывания обозначаются переменными (например, A и B). Для определения истинности высказываний будем использовать следующие обозначения: 0 – ложь 1 – истина
Таблицы истинности Конъюнкция (логическое умножение). Сложное высказывание А ˄ В истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания. А В А˄В 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1
Таблицы истинности Дизъюнкция (логическое сложение). Сложное высказывание A В истинно, если истинно хотя бы одно из входящих в него высказываний. А В А В 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1
Таблицы истинности Инверсия (логическое отрицание). Присоединение частицы НЕ (NOT) к данному высказыванию называется операцией отрицания (инверсии). Она обозначается Ā (или ¬А)и читается не А . Если высказывание А истинно, то В ложно, и наоборот. А Ā 0 1 1 0
Программный принцип работы компьютера Компьютер или ЭВМ (электронно-вычислительная машина) – это универсальное техническое средство для автоматической обработки информации. Аппаратное обеспечение компьютера – это все устройства, входящие в его состав и обеспечивающие его исправную работу.
Принципы фон Неймана 1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. 2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. 3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Видеолекции для
профессионалов
- Свидетельства для портфолио
- Вечный доступ за 120 рублей
- 311 видеолекции для каждого
Лекция № 2.3. Принципы обработки информации при помощи компьютера Арифметические и логические основы работы компьютера
Лекция № 2.3. Принципы обработки информации при помощи компьютера. Арифметические и логические основы работы компьютера.
I. Принципы обработки информации при помощи компьютера
II. Арифметические и логические основы работы компьютера
III. Примеры работы сумматоров
I. Принципы обработки информации при помощи компьютера
Очень важен принцип программного управления компьютером. Он заключается в том, что компьютер работает под управлением программ, представляющих собой последовательность команд (инструкций, операций), каждая из которых «понятна» компьютеру.
В современных компьютерах и программа, и данные находятся в одной оперативной памяти. Этот принцип восходит к самым первым ЭВМ и называется неймановским принципом, по имени американского ученого Джона фон Неймана, сформулировавшего его.
Несмотря на разнообразие компьютеров в современном мире, все они строятся по единой принципиальной схеме, основанной на фундаменте идеи программного управления Чарльза Бэббиджа (середина XIX в). Эта идея была реализована при создании первой ЭВМ ENIAC в 1946 году коллективом учѐных и инженеров под руководством известного американского математика Джона фон Неймана, сформулировавшего концепцию ЭВМ с вводимыми в память программами и числами - программный принцип.
Главные элементы концепции:
- двоичное кодирование информации;
- принцип хранимой программы;
- принцип параллельной организации вычислений, согласно которому операции над числом проводятся по всем его разрядам одновременно.
Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ — заранее заданных, четко определѐнных последовательностей арифметических, логических и других операций.
Программа – это указание на последовательность действий (команд), которую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации
Команда — компьютер
это описание элементарной операции, которую должен
Программный принцип работы компьютера, состоит в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе.
Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера.
II. Арифметические и логические основы работы компьютера
В жизни мы часто используем логические зависимости.
Первый пример: Мы говорим: «Чтобы приготовить это блюдо, мне необходимо обязательно иметь мясо, соус, соль и зелень». Перефразируя, можно сказать:
«И мясо, И соус, И соль, И зелень»
То есть при отсутствии чего-либо, мы не сможем приготовить блюдо.
Второй пример: направляясь в магазин, вы знаете, что можете доехать до него
ИЛИ на трамвае, ИЛИ на автобусе, ИЛИ на троллейбусе.
Третий пример: собираясь в поход, вы предполагаете: «Надену любую обувь, только НЕ эти кроссовки, поскольку они неудобны».
Привычная алгебра оперирует числами, а алгебра логики (алгеброй высказываний) – событиями.
Любая формальная математическая система состоит из множеств:
- операндов (данных для обработки, т.е. информации);
- операций (операторов или действий над информацией);
- постулатов (законов, правил, теорем, аксиом, формул)
В алгебре логики возьмем в качестве множества только «0» и «1». Это константы алгебры логики.
«1» - ИСТИНА (логическая единица)
«0» - ЛОЖЬ (логический ноль)
Условимся, что если некоторое событие А произошло, то это записывается:
А = 1 Если событие А не произошло, то:
Наиболее распространенные логические операции
1. Логическое умножение (конъюнкция) или операция И
(обозначают символами «&» или «*»)
Пример 1. Елочная гирлянда из 10 лампочек, которые включены последовательно.
Если хотя бы одна лампочка перегорит, то ток прекратится и гирлянда гореть не будет.
Пример 2. При каких условиях состоится урок информатики? Пусть событие S – урок состоялся (1) или не состоялся (0) событие А – присутствие (1) или отсутствие (0) преподавателя событие В – присутствие (1) или отсутствие (0) студентов группы, тогда
Компьютер (англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами
Существует два основных класса компьютеров:
цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде двоичных кодов;
аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т.д.), которые являются аналогами вычисляемых величин.
Поскольку в настоящее время подавляющее большинство компьютеров являются цифровыми, далее будем рассматривать только этот класс компьютеров и слово "компьютер" употреблять в значении "цифровой компьютер".
Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.
Любая компьютерная программа представляет собой последовательность отдельных команд.
Команда — это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат.
Например, у команды "сложить два числа" операндами являются слагаемые, а результатом — их сумма. А у команды "стоп" операндов нет, а результатом является прекращение работы программы.
Результат команды вырабатывается по точно определенным для данной команды правилам, заложенным в конструкцию компьютера.
Совокупность команд, выполняемых данным компьютером, называется системой команд этого компьютера.
Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:
память(запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных ячеек;
процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство(АЛУ);
устройство ввода;
устройство вывода.
Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация. Основные устройства компьютера и связи между ними представлены на схеме (рис. 2.1). Жирными стрелками показаны пути и направления движения информации, а простыми стрелками — пути и направления передачи управляющих сигналов.
Рис. 2.1. Общая схема компьютера
Функции памяти:
приём информации из других устройств;
запоминание информации;
выдача информации по запросу в другие устройства машины.
Функции процессора:
обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
программное управление работой устройств компьютера.
Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством(АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, называется устройством управления(УУ).
Обычно эти два устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделены.
В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.
Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров специальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, "вырезать" отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами.
Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд двоичного кода). Логическая схема триггера описана в разделе 5.7.
Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определённым образом общей системой управления.
Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:
сумматор— регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;
счетчик команд— регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
регистр команд— регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.
Компьютер или ЭВМ (электронно-вычислительная машина)- это универсальное техническое средство для автоматической обработки информации.
Аппаратное обеспечение — компьютера- это все устройства, входящие в его состав и обеспечивающие его исправную работу.
Несмотря на разнообразие компьютеров в современном мире, все они строятся по единой принципиальной схеме, основанной на фундаменте идеи программного управления Чарльза Бэббиджа (середина XIX в). Эта идея была реализована при создании первой ЭВМ ENIAC в 1946 году коллективом учёных и инженеров под руководством известного американского математика Джона фон Неймана, сформулировавшего концепцию ЭВМ с вводимыми в память программами и числами -программный принцип.
Главные элементы концепции:
двоичное кодирование информации;
принцип хранимой программы;
принцип параллельной организации вычислений, согласно которому операции над числом проводятся по всем его разрядам одновременно.
Алгоритмы и способы их описания.
Компьютер как исполнитель команд. Программный принцип работы компьютера.
Алгебра логики (булева алгебра) – это раздел математики, возникший в XIX веке благодаря усилиям английского математика Дж. Буля. Поначалу булева алгебра не имела никакого практического значения. Однако уже в XX веке ее положения нашли применение в разработке различных электронных схем. Законы и аппарат алгебры логики стали использоваться при проектировании различных частей компьютеров (память, процессор).
Алгебра логики оперирует с высказываниями. Под высказыванием понимают повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно. Над высказываниями можно производить определенные логические операции, в результате которых получаются новые высказывания. Наиболее часто используются логические операции, выражаемые словами «не», «и», «или».
Логические операции удобно описывать так называемыми таблицами истинности, в которых отражают результаты вычислений сложных высказываний при различных значениях исходных простых высказываний. Простые высказывания обозначаются переменными (например, A и B).
Конъюнкция (логическое умножение). Сложное высказывание А & В истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания. Истинность такого высказывания задается следующей таблицей:
Читайте также: