Вопрос 7. Представление информации в ЭВМ. Организация памяти в ЭВМ

Информация – это какие-либо сведения о чем-то, совокупность данных об определенном объекте.

Бит – минимальная единица информации, эквивалентная двоичной цифре (т.е. может принимать значения 0 и 1). Минимальная единица информации, которую обычно обрабатывает ЭВМ, называется байтом, который состоит из девяти битов. Восемь битов для представления информации и бит проверки на четность. Это особый бит, добавляемый к каждому байту для проверки на ошибки в информации

Машинное слово. Последовательность битов, которую процессор может обрабатывать как единое целое, называют машинным словом. Длина машинного слова может быть разной — 8, 16, 32 бита и т. д. Адрес машинного слова в памяти компьютера равен адресу младшего байта, входящего в это слово. Занесение информации в память, а также извлечение ее памяти производится по адресам. Это свойство памяти называется адресуемостью.

Информация может быть представлена в аналоговой или дискретной форме.

При дискретном или цифровом представлении информации используемая в качестве ее носителя физическая величина принимает конечное число значений. Их удобно обозначать какими-то символами.

Если, например, электрическое напряжение или ток изменяются по тому же закону, что и другая физическая величина, то их называют электрическими аналогами физической величины. Аналоговая информация – это адаптация того или иного явления для более удобного восприятия или удобства работы с ним.

Термин буквенно-цифровая информация относится и к цифрам, и к буквам, и к специальным символам. Совокупность символов, используемая каким-либо устройством – набор символов или алфавит данного устройства (ASCII, Windows-1251, UTF-8).

Память, являясь хранилищем данных и программ, состоит из ячеек, каждой из которых может находиться одна единица информации – байт, бит или слово. Ячейка памяти имеет две характеристики: адрес – числовое значение, индивидуально определяющее местонахождения ячейки в памяти, и содержимое – число, хранимое в данной ячейке.

Регистры – это устройства, представляющие собой отдельные ячейки внутренней быстродействующей памяти микропроцессора. Они используются для временного хранения единицы информации при прохождении данных через блок микропроцессора. Количество и назначение регистров в реальных микропроцессорах различно, но есть те, которые встречаются практически всегда: регистры состояния, команд, адреса, счетчика команд, указателя стека, буферные регистры, аккумулятор и регистры общего назначения. Остальные семь регистров – регистры специального назначения. Основной особенностью регистров является то, что большинство из них может управляться программой, в отличие от других устройств микропроцессора.

Аккумулятор. Является промежуточной памятью при арифметических и логических операций в АЛУ. Любая из этих операций над двумя байтами предполагает размещение одного из них в аккумуляторе. Результат помещается туда же. При этом теряется предыдущее содержимое аккумулятора.

Буферы. Другой тип регистров, примыкающих к АЛУ, - буферные. АЛУ построено таким образом, что в нем отсутствует своя память. Поэтому, при поступлении с шины исходных данных, они сначала накапливаются в буферных регистрах, тем самым освобождая ее, а затем передаются АЛУ на обработку.

Регистр состояния. Без данного регистра невозможны были бы логические переходы, вызванные проверками результатов операций. Для функции контроля результата операции в регистре состояния устанавливаются в единицу определенные разряды.

Счетчик команд. Его содержимым является адрес ячейки памяти, где находится команда исполняемой программы, именно он указывает на следующую команду программы, а не на текущую. Состоит из: регистр младших разрядов и регистр старших разрядов.

Регистр команд. Выбранная из памяти команда поступает по шине данных в регистр команд РК, после чего начинается цикл выполнения команды, первым действием которого является дешифровка.

В отличие от остальных, РК только принимает данные, а посылать их на шину он не может. Число разрядов зависит от состава микропроцессора.

Регистр адреса. Для определения очередной команды из памяти, содержимое счетчика передается по шине в регистр адреса памяти РА. Выход этого регистра образует шину адреса, по которой числовое значение последнего поступает в блок памяти.

Указатель стека. Выполняет функции вызова подпрограмм и возврата в прерванную программу. Под стек освободится область памяти, в которой временно сохраняется информация, необходимая микропроцессору для осуществления возврата из подпрограмм. Она представляет собой текущее значение счетчика команд и загружается микропроцессором в стек по команде вызова подпрограммы. При возврате из подпрограммы микропроцессор восстанавливает из стека значение счетчика команд, и появляется возможность продолжения основной программы.

Регистры общего назначения. Служат для расширения возможностей по обработке данных.

Вопрос 8*. Понятие алгоритма. Способы представления алгоритмов.

Алгоритм – это последовательность математических, логических или вместе взятых операций, отличающихся детерминированностью, массовостью, направленностью и приводящая к решению всех задач данного класса за конечное число шагов.

Способы записи:

- словесная (записи на естественном языке)

- графическая (изображения из графических символов)

- псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.)

- программная (тексты на языках программирования)

Для графической (блок-схемы):

Процесс		Вычислительное действие или последовательность действий
Решение		Проверка условий
Модификация		Начало цикла
Предопределенный процесс		Вычисления по подпрограмме, стандартной подпрограмме
Ввод-вывод		Ввод-вывод в общем виде
Пуск-останов		Начало, конец алгоритма, вход и выход в подпрограмму
Документ		Вывод результатов на печать