Таблица 2.1. Сравнительные характеристики серий ЛЭ
Формы задания Булевой функции
Контрольные вопросы
Кафедра информационных систем
Институт компьютерных систем
Одесский национальный политехнический университет
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЁЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
Кафедра информационных систем
Институт компьютерных систем
Одесский национальный политехнический университет
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЁЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
Системы поддержки бизнеса
К системам поддержки бизнеса относятся:
· системы автоматизации документооборота
· правовые информационные системы
· маркетинговые системы
· системы финансового анализа и обоснования инвестиционных проектов
· системы машинного перевода
Прослушать
MINISTERSTVO OSVITY I NAUKY , MOLODI TA SPORTU UKRAÏNY Odesʹkyy̆ natsionalʹnyy̆ politekhnichnyy̆ universytet Instytut komp'yuternykh system Kafedra informatsiy̆nykh system
Словарь - Открыть словарную статью
Компьютерная схемотехника и архитектура компьютеров
Конспект лекций
для иностранных студентов института компьютерных систем (направление подготовки 6.050101 «Компьютерные науки »)
Одесса
ОНПУ
Прослушать
MINISTERSTVO OSVITY I NAUKY , MOLODI TA SPORTU UKRAÏNY Odesʹkyy̆ natsionalʹnyy̆ politekhnichnyy̆ universytet Instytut komp'yuternykh system Kafedra informatsiy̆nykh system
Словарь - Открыть словарную статью
Компьютерная схемотехника и архитектура компьютеров
Конспект лекций
для иностранных студентов института компьютерных систем (направление подготовки 6.050101 «Компьютерные науки »)
Утверждено на заседании кафедры информационных систем Протокол № 1 від 30.08.2011
Одесса
ОНПУ
Конспект лекций по дисциплине "Компьютерная схемотехника и архитектура компьютеров " разработанный для иностранных студентов института компьютерных систем уровня подготовки - бакалавр, направление подготовки 6.050101 «Компьютерные науки ». /
О. Н. Галчёнков - Одесса: ОНПУ, 2011. - 451с. . .
Разработчик: О. Н. Галчёнков, к. т. н., старший
преподаватель.
Прослушать
Konspekt lektsiy̆ z dystsypliny "Arkhitektura komp'yuteriv "rozroblenyy̆ dlya studentiv instytutu komp'yuternykh system rivnya pidhotovky - bakalavr , napryam pidhotovky 6.0804 «Komp'yuterni nauky » . / O. M. Halchenko - Odesa : ONPU , 2011 . - s.
Rozrobnyky : O. M. Halchenko , k. t. n . , starshyy̆ vykladach.
Словарь - Открыть словарную статью
Содержание
Тема1. Формы представления информации. 10
Лекция 1. Основные понятия. 10
Тема 2. Логические основы построения элементов. 16
Лекция 2. 16
2.1. Основные понятия, определения и законы Булевой алгебры.. 16
2.2. Простейшие модели логических элементов и система их параметров. 21
27.5. Альтернативная технология построения многоядерных систем на кристалле — ATAC. 442
27.6. Контрольные вопросы.. 450
Список литературы.. 451
Тема1. Формы представления информации
Лекция 1. Основные понятия
В общем случае, информация является абстрактным понятием, значение которого зависит от контекста, в котором оно используется. Наиболее общее определение информации имеет место в философии, где под информацией понимается один из атрибутов материи, отражающий её структуру. В рамках данного курса под информацией будем понимать все сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования. В свою очередь, сведения – это знания, выраженные в сигналах, сообщениях, известиях, уведомлениях и т.д.
Информация может быть выражена в самых разнообразных формах. По типу восприятия среди них можно выделить следующие, наиболее употребительные, формы представления информации:
- графическая или изобразительная – картины, фотографии, чертежи,
голограммы, различные виды реального мира, например, северное сияние,
географические карты и т.п.,
- звуковая – мир полон звуков, которые мы можем воспринимать либо
своими органами чувств, либо с помощью приборов, это речь, музыка,
инфранизкие звуки от землетрясений и ультразвуки в технике, и многое
другое,
- текстовая – закодированная специальными знаками речь человека,
- числовая– количественная мера объектов и их свойств, закодированная
специальными знаками аналогично текстовой,
- видеоинформация – форма представления информации в виде
последовательности кадров ( графическая форма), следующих друг за
другом с некоторой частотой,
- тактильная – форма представления информации, воспринимаемая
человеком при касании, либо с помощью датчиков,
- органолептическая – передаваемая через запахи, вкусы и другие органы
чувств человека, а также с помощью датчиков,
- техническая – форма представления информации посредством показаний
самых разнообразных датчиков, например, датчики напряжённости
магнитного поля, рентгеновские установки, андронные коллайдеры и т.п.
Все эти формы могут быть разделены ещё на разные виды по характеру представления параметров:
- статические ( не зависящие от времени) и динамические ( переменные во
времени),
- непрерывные и дискретные во времени,
- непрерывные и дискретные по величине.
В технике с понятием информации тесно связаны такие понятия, как сигнал, сообщение и данные.
Сигнал – это любой процесс, несущий информацию ( электрический сигнал в проводах, радиосигнал в эфире, свет, воспринимаемый телескопом и т.д.).
Сообщение– это информация, представленная в определённой форме и предназначенная для передачи.
Данные – это информация, представленная в формализованном виде и предназначенная для обработки.
Сигнал называется непрерывным во времени, если его параметр в заданных пределах может изменяться в любой момент времени. Сигнал называется дискретным во времени, если его параметр в заданных пределах может изменяться только в фиксированные моменты времени.
Сигнал называется аналоговым, если его параметр в заданных пределах может принимать любые промежуточные значения в любой момент времени. Сигнал называется дискретным по величине и непрерывным во времени, если его параметр в заданных пределах может принимать только отдельные фиксированные значения, но в любой момент времени.
Сигнал называется дискретным по величине и во времени, если его параметр в заданных пределах может принимать только отдельные фиксированные значения, и изменения могут происходить только в фиксированные моменты времени.
На рисунке 1.1 в виде графиков изображены:
а) аналоговый (непрерывный по уровню и во времени) сигнал Хнн;
6) дискретный по уровню и непрерывный во времени сигнал Хдн;
в) непрерывный по уровню и дискретный во времени сигнал Хнд ;
г) дискретный по уровню и во времени сигнал Хдд.
а
б
в
г
Рис.1.1. Разные виды представления сигналов
Форма представления информации очень важна при ее передаче и восприятии, поскольку в зависимости от цели, которую Вы перед собой поставили, одна и та же информация может быть представлена в различных формах.
Поскольку под информацией понимаются все сведения, являющиеся объектом хранения, передачи и преобразования, для однозначности при реализации этих процессов используют языки.
Основу любого языка составляет алфавит — набор однозначно определенных знаков (символов), с помощью которых представляется информация.
Языки делятся на естественные (разговорные) и формальные. Алфавит естественных языков зависит от национальных традиций. Формальные языки встречаются в специальных областях человеческой деятельности (математике, физике, химии, вычислительной технике и т. д.).
Представление информации с помощью формального языка называют кодированием.
Код — набор символов (условных обозначений) дли представления информации. Кодирование — процесс представления информации в виде кода или, другими словами, процесс преобразования информации из одной формы в другую. Декодирование – процесс, обратный кодированию.
Способ представления информации с помощью языка, содержащего всего два символа алфавита — 0 и 1, предложил еще в XVII веке знаменитый немецкий ученый Готфрид Вильгельм Лейбниц «Вычисление с помощью двоек... является для науки основным и порождает новые открытия... при сведении чисел к простейшим началам, каковы 0 и 1, везде появляется чудесный порядок».
Сегодня такой способ представления информации, широко используется в технических устройствах, в том числе и в компьютере. Эти два символа 0 и 1 принято называть двоичными цифрами или битами (от англ. bit — Binary Digit - двоичный знак). Техническая реализация такого алфавита оказалась наиболее простой:
- в электронных устройствах 0 обычно представляется низким напряжением,
1 – высоким ( позитивная логика) или наоборот ( негативная логика),
- в запоминающих устройствах используются бистабильные ячейки, одно
состояние которых принимается за ноль, второе – за единицу,
- в волоконно-оптических линиях связи 0- отсутствие светового сигнала,
1- наличие светового сигнала. Более крупной единицей измерения объема информации принято считать 1 байт, который состоит из 8 бит.
Принято также использовать и более крупные единицы измерения объема информации. Число 1024 (210) является множителем при переходе к более высокой единице измерения.
Килобит,
Кбит = 1024 бит ,
Мегабит,
1 Мбит = 1024 Кбит ,
Гигабит,
Гбит = 1024 Мбит ,
Килобайт,
1 Кбайт = 1024 байт ,
Мегабайт,
1 Мбайт = 1024 Кбайт ,
Гигабайт,
1 Гбайт = 1024 Мбайт .
В общем случае, применительно к двоичной системе, объём информации определяется формулой К.Шеннона
H=log2N ,
где Н – количество информации, несущей представление о состоянии, в котором находится объект,
N – количество равновероятных альтернативных состояний объекта.
Рассмотрим способы представления информации в ЭВМ.
Представление целых чисел.
В ЭВМ возможны разные способы представления целых чисел. Наиболее распространённым является формат с фиксированной запятой. Если это число без знака, то все биты ячейки памяти участвуют в указании количественного значения числа. При размере ячейки памяти в 1 байт имеется возможность представить все числа в диапазоне от 00000000 до 11111111 ( в двоичной системе) или от 0 до 255 ( в десятичной системе). Больший размер ячейки памяти позволяет закодировать больший диапазон чисел. Если необходимо закодировать числа со знаком, то знак числа кодируется в старшем бите ячейки памяти, а модуль числа кодируется оставшимися битами.
Представление вещественных чисел.
Вещественные числа в ЭВМ представляются как в формате с фиксированной запятой, так и в формате с плавающей запятой. Формат с фиксированной запятой предполагает, что старший бит хранит знак числа, одна часть оставшихся бит хранит целую часть числа, а другая часть – дробную часть числа. Причём, соотношение бит для хранения целой и дробной частей фиксировано. В формате с плавающей запятой биты ячейки памяти разбиты на следующие группы : знак числа, мантисса, знак порядка, модуль порядка. Например, при длине ячейки памяти в 32 бита, 1 разряд занимает знак числа, 24 разряда занимает мантисса числа, 1 разряд занимает знак порядка числа и 7 разрядов – модуль порядка.
Представление текстовой информации.
Текстовая информация представляется в виде последовательности знаков алфавита и служебных символов. Каждому знаку и символу сопоставляется двоичное число в соответствии с таблицей кодировок. Существуют различные стандарты кодирования текстовой информации, например, КОИ-7, ASCII, UCS-2, UCS-4. Часто используемая таблица кодировок ASCII позволяет 256 знаков алфавита и служебных символов закодировать 8-битными кодами. Для вывода на дисплей текстовая информация подвергается декодированию. Вместо цифрового кода на экран дисплея выводится изображение символа.Полный набор изображений символов для различных алфавитов и типов шрифтов хранится в специальной области памяти – знакогенераторе.
Представление графической информации.
Кодирование графических изображений разделяется на два направления – растровая и векторная графика. Растровое изображение представляет собой решётку точек, называемых пикселами ( pixel, от английских слов picture element). Чем больше пикселей, тем более детально представлено изображение. Для каждого пикселя в памяти хранится код цвета. Наиболее распространённой является RGB кодировка ( Red, Green, Blue – красный, зелёный, синий). При длине кода цвета в 24 бита 8 бит используется для задания интенсивности красного цвета, 8 бит – зелёного и ещё 8 бит – синего цвета. Таким образом, каждый цвет имеет 256 уровней интенсивности. Смешивание этих цветов в различных соотношениях даёт 224 различных цветов. В таком виде графическая информация хранится в файлах с расширением BMP. Для уменьшения размеров хранимых файлов применяют дополнительные методы кодирования – сжатие. Получающиеся при этом файлы имеют расширение JPEG, GIF и т.п.
При векторном представлении графической информации вместо решётки точек имеется набор слоёв. В каждом слое размещается свой элемент векторного изображения – отрезок, кривая линия или фигура, которые описываются с помощью специального языка ( математических уравнений).
Например, для построение такого графического примитива, как окружность радиуса r, необходимо и достаточно следующих исходных данных:
- координаты центра окружности,
- значение радиуса r,
- цвет заполнения, если окружность не прозрачная,
- цвет и толщина контура в случае наличия контура.
Сложные графические объекты представляются в виде совокупности элементарных графических объектов (графических примитивов). Результирующее изображение получается путём совмещения слоёв, которые его описывают. В качестве примеров графических редакторов, создающих растровые изображения можно привести CorelDRAU, Microsoft Visio и Adobe Flash.
Основное отличие растровой графики от векторной состоит в том, что можно легко производить перемещение, масштабирование, вращение, заполнение векторного изображения без потери качества так как оно фактически задано в виде уравнений, в то время как растровое изображение уже задано с конечной дискретностью ( ограниченное количество пикселей) и его увеличение приводит к возрастанию зернистости.
В то же время, не каждый объект может быть легко представлен в векторной форме. Для сложных объектов может понадобиться слишком большое количество графических примитивов и очень большое время для расчёта изображения при выводе на растровый дисплей. В частности, перевод растровых изображений в векторную форму, как правило, требует очень большого объёма вычислений и не всегда обеспечивает высокое качество векторного рисунка.
а
б
в
г