Главная

Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Кодирование чисел. Прямой, обратный и дополнительный код числа.


Прямой код числа это представление беззнакового двоичного числа. Если речь идет о машинной арифметике, то как правило на представление числа отводится определенное ограниченное число разрядов. Диапазон чисел, который можно представить числом разрядов n равен

Обратный код числа, или дополнение до единицы (one’s complement) это инвертирование прямого кода (поэтому его еще называют инверсный код). То есть все нули заменяются на единицы, а единицы на нули.

Дополнительный код числа, или дополнение до двойки (two’s complement) это обратный код, к младшему значащему разряду которого прибавлена единица

 

 

Прямой код

Представление числа в привычной форме "знак"-"величина", при которой старший разряд ячейки отводится под знак, а остальные - под запись числа в двоичной системе, называется прямым кодом двоичного числа. Например, прямой код двоичных чисел 1001 и -1001 для 8-разрядной ячейки равен 00001001 и 10001001 соответственно.

Положительные числа в ЭВМ всегда представляются с помощью прямого кода. Прямой код числа полностью совпадает с записью самого числа в ячейке машины. Вообще, положительные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах изображаются одинаково — двоичными кодами с цифрой 0 в знаковом разряде.

Например,

Прямой код отрицательного числа отличается от прямого кода соответствующего положительного числа лишь содержимым знакового разряда. Но отрицательные целые числа не представляются в ЭВМ с помощью прямого кода, для их представления используется так называемый дополнительный код.

Прямой код двоичного числа(а это либо мантисса, либо порядок) образуется по такому алгоритму:

1. Определить данное двоичное число - оно либо целое (порядок), либо правильная дробь (мантисса).

2. Если это дробь, то цифры после запятой можно рассматривать как целое число.

3. Если это целое и положительное двоичное число, то вместе с добавлением 0 в старший разряд число превращается в код. Для отрицательного двоичного числа перед ним ставится единица.

Например,

Обратный код

Обратный код положительного двоичного числа совпадает с прямым кодом.Для отрицательного числа все цифры числа заменяются на противоположные (1 на 0, 0 на 1), а в знаковый разряд заносится единица.

Например,

Дополнительный код

Дополнительный код положительного числа равен прямому коду этого числа. Дополнительный код отрицательного числа m равен 2k - |m|, где k - количество разрядов в ячейке.Также дополнительный код отрицательного числа образуется путём прибавления 1 к обратному коду.

При представлении целых чисел со знаком старший (левый) разряд отводится под знак числа, и под собственно число остаётся на один разряд меньше.

Алгоритм получения дополнительного кода отрицательного числа:

1. модуль отрицательного числа представить прямым кодом в k двоичных разрядах;

2. значение всех бит инвертировать:все нули заменить на единицы, а единицы на нули(таким образом, #получается k-разрядный обратный код исходного числа);

3. к полученному обратному коду прибавить единицу.

Дополнительный код используется для упрощения выполнения арифметических операций. Если бы вычислительная машина работала с прямыми кодами положительных и отрицательных чисел, то при выполнении арифметических операций следовало бы выполнять ряд дополнительных действий. Например, при сложении нужно было бы проверять знаки обоих операндов и определять знак результата. Если знаки одинаковые, то вычисляется сумма операндов и ей присваивается тот же знак. Если знаки разные, то из большего по абсолютной величине числа вычитается меньшее и результату присваивается знак большего числа. То есть при таком представлении чисел (в виде только прямого кода) операция сложения реализуется через достаточно сложный алгоритм. Если же отрицательные числа представлять в виде дополнительного кода, то операция сложения, в том числе и разного знака, сводится к из поразрядному сложению.

Для компьютерного представления целых чисел обычно используется один, два или четыре байта, то есть ячейка памяти будет состоять из восьми, шестнадцати или тридцати двух разрядов соответственно.

Например,

 

Вопрос 24: Архитектура Фон Неймана

Ответ:

Вопрос 25: Классификация ЭВМ.

Ответ:

· по принципу действия

1. аналоговые (АВМ) - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; скорость решения задач изменяется по желанию оператора , точность решения задач очень

2. цифровые (ЦВМ) - вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.

3. гибридные(ГВМ) - вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме;

· по назначению

1. универсальные (общего назначения) - предназначены для решения самых различных технических задач: экономических, математических, информационных и других задач

2. проблемно-ориентированные - служат для решения более узкого круга задач, связанных с управлением технологическими объектами

3. специализированные - используются для решения узкого крута задач или реализации строго определенной группы функций. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры

· Классификация по совместимости

Существует великое множество типов компьютеров, которые собираются из деталей, изготовленных разными производителями. Важным является совместимость обеспечения компьютера:

· аппаратная совместимость (платформа IBM PC и Apple Macintosh)

· совместимость на уровне операционной системы;

· программная совместимость;

· совместимость на уровне данных.

Вопрос 26: Магистрально-модульная структура ПК. Понятие открытой архитектуры. Назначение и функции системной шины.

Ответ:

· В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами.

Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор.

Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали.

 

 

 

· Открытая архитектура — архитектура компьютера, периферийного устройства или же программного обеспечения, на которую опубликованы спецификации, что позволяет другим производителям разрабатывать дополнительные устройства к системам с такой архитектурой.

· Назначение Системной шины процессора :предназначена для обмена информацией микропроцессора с любыми внутренними устройствами микропроцессорной системы.

Функции системной шины:

  • передача информации между платами "ЦП-память" и картами мостов PCI (PCIB);
  • передача информации между двумя платами "ЦП-память";
  • обнаружение и изоляция сбоев как самой шины, так и расположенных на ней плат.

Вопрос 27: Состав, назначение и взаимодействие основных устройств персонального компьютера.

Ответ:

 

Внутренние устройства системного блока

Материнская плата

Материнская плата — основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:

• процессор — основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических

операций;

• микропроцессорный комплект (чипсет

• оперативная память

• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство)

• разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

Жесткий диск

Жесткий диск — основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и

программ.

К основным параметрам жестких дисков относятся:

- емкость

- производительность.

Дисковод гибких дисков

Видеокарта (видеоадаптер)

Звуковая карта

Оперативная память

Оперативная память (RAM — Random Access Memory) — это массив кристаллических ячеек, способных

хранить данные.

- динамическую память (DRAM)

- статическую память (SRAM).

Вопрос 28:Микропроцессор. Устройства, входящие в состав микропроцессора и их назначение. Современные процессоры и их основные характеристики.

Ответ:

· Микропроцессор -- главный вычислительный элемент компьютера, его «сердце».

 

  1. Процессор, главное вычислительное устройство, состоящее из миллионов логических элементов -- транзисторов.

2. Сопроцессор-- специальный блок для операций с «плавающей точкой» (или запятой). Применяется для особо точных и сложных расчетов, а также для работы с рядом - графических программ.

3. Кэш-память первого уровня --небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений.

4. Кэш-память второго уровня --эта память чуть помедленнее, зато больше -- от 128 килобайт до 2 Мб.

5. Все эти устройства размещаются на кристалле площадью не более 4--6 квадратных сантиметров.

6. Арифметико-логическое устройство -часть процессора, которая выполняет команды.

7. Устройство управления - часть процессора, выполняющая функции управления устройствами.

 

· Основные характеристики

1. Тактовая частота.Определяет скорость работы процессора. Тактовая частота, измеряемая в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц),

2. РазрядностьпроцессораКоличество данных, обрабатываемых в единицу времени

3. Размер кэш-памяти.Вэту встроенную память процессор помещает все часто используемые данные, чтобы не обращаться каждый раз -- к более медленной оперативной памяти и жесткому диску.

4. Тип ядра и технология производства. Технология определяется толщиной минимальных элементов процессора. Переход на новую технологию, как правило, влечет за собой и смену процессорного «ядра»

5. Частота системной шины.Шиной называется та аппаратная магистраль, по которой перемещаются от устройства к устройству данные. Чем выше частота шины, тем больше данных поступает за единицу времени к процессору.

6. Устройства внутренней памяти и их назначение

Вопрос 29:Назначение и характеристика КЭШ памяти.

Ответ:

· Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память -- очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.

Кэш-памятью управляет специальное устройство -- контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору, и подкачивает их в кэш-память.

· Основные характеристики:

1. количество уровней

2. время доступа к каждому уровню

3. размер уровней

4.ассоциативность



Последнее изменение этой страницы: 2016-08-11

headinsider.info. Все права принадлежат авторам данных материалов.