Слайд 2
Архитектура фон Неймана
Первые компьютерные системы имели заданный набор
программ
Изменение встроенной программы требовало практически полной их переделки, что
требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации и перестройки блоков и устройств и т. п.
Слайд 3
Архитектура фон Неймана
В 1946 г. Был предложен принцип
совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. При
этом память физически отделялась от процессора.
Слайд 4
Архитектура фон Неймана
Принципы фон Неймана:
Принцип двоичного кодирования.
Принцип
однородности памяти.
Принцип адресуемости памяти.
Принцип последовательного программного управления.
Принцип жесткости архитектуры
Слайд 5
Архитектура фон Неймана
Принцип двоичного кодирования.
Для представления данных и
команд используется двоичная система счисления.
Этим обеспечивалась простота технической реализации,
простота выполнения арифметических и логических операций
Слайд 6
Архитектура фон Неймана
Принцип однородности памяти.
Программы и данные хранятся
в одной и той же памяти. Над командами можно
выполнять такие же действия, как и над данными.
Это позволяет легко изменять программы для ЭВМ.
Слайд 7
Архитектура фон Неймана
Принцип адресуемости памяти.
Структурно основная память состоит
из пронумерованных ячеек, процессору в произвольный момент времени доступна
любая ячейка.
Слайд 8
Архитектура фон Неймана
Принцип последовательного программного управления.
Все команды располагаются
в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой,
в последовательности, определяемой программой.
В зависимости от результатов работы предыдущей команды линейность может нарушаться (команды условного перехода).
Слайд 9
Архитектура фон Неймана
Принцип последовательного программного управления.
Слайд 10
Архитектура фон Неймана
Принцип жесткости архитектуры
Неизменяемость в процессе работы
топологии, архитектуры, списка команд.
Позволяет повторное использование программ, использование одних
и тех же программ на разных ЭВМ.
Слайд 11
Системы счисления
Десятичная – наиболее удобна для понимания человеком.
Двоичная
– наиболее просто реализуется в ЭВМ.
Восьмеричная – удобна, если
используются числа, имеющие количество двоичных разрядов, кратное трем.
Шестнадцатиричная – кратное четырем.
Слайд 12
Системы счисления
Пример:
Права на файл в ОС UNIX
1-й бит
– чтение
2-й бит – запись
3-й бит – выполнение
7(111) –
все права
5(101) – чтение и выполнение
4(100) – чтение
0(000) – нет прав
Слайд 13
Системы счисления
Пример:
Адреса памяти в ОС Windows
10010010011110001111000011101010 (2)
9278F0EA (16)
2457399530
(10)
Слайд 14
Представление данных
Целые беззнаковые типы
Все разряды ячейки отводятся для
представления числа
1 байт=8 бит – 0..255
2 байта=16 бит –
0..65535
4 байта=32 бита – 0.. 4294967295
300 - 00000001 00101100
1000000 - 00000000 00001111 01000010 01000000
Слайд 15
Представление данных
Целые со знаком
Прямой код числа. Старший (левый)
бит отводится под знак.
1 байт – -127..127
2 байта –
-32767.. 32767
4 байта – -2147483647.. 2147483647
-3 10000011
+3 00000011
Слайд 16
Представление данных
Прямой код в ЭВМ не используется из-за
громоздкости операции сложения/вычитания
10011111
01000101
+ ===? -
01000101 00011111
Слайд 17
Представление данных
Целые со знаком
Дополнительный код.
1 байт – -128..127
2
байта – -32768.. 32767
4 байта – -2147483648.. 2147483647
Слайд 18
Представление данных
Целые со знаком
Алгоритм преобразования в дополнительный код.
Положительное
число. Записывается так же, как в прямом коде.
00000101
00000011
128 0000000010000000
Слайд 19
Представление данных
Целые со знаком
Алгоритм преобразования в дополнительный код.
Отрицательное
число.
Записывается по модулю в прямом коде.
Все биты инвертируются –
нули заменяются единицами и наоборот.
К полученному прибавляется 1
Слайд 20
Представление данных
Целые со знаком
Алгоритм преобразования в дополнительный код.
Примеры:
-35 1)
00100011
2) 11011100
3) 11011101
Слайд 21
Представление данных
Целые со знаком
Алгоритм преобразования в дополнительный код.
Примеры:
-127 1)
01111111
2) 10000000
3) 10000001
Слайд 22
Представление данных
Целые со знаком
Алгоритм преобразования в дополнительный код.
Примеры:
-128 1)
10000000
2) 01111111
3) 10000000
Слайд 23
Представление данных
Целые со знаком
Алгоритм преобразования в дополнительный код.
Примеры:
-1 1)
00000001
2) 11111110
3) 11111111
Слайд 24
Представление данных
Целые со знаком
Сложение чисел в дополнительном коде.
35+(-1) 00100011
+
11111111
00100010
Слайд 25
Представление данных
Целые со знаком
Сложение чисел в дополнительном коде.
-35+(-35) 11011101
+
11011101
10111010
(-70 в доп. коде)
Слайд 26
Представление данных
Целые со знаком
Перенос и переполнение
Слайд 27
Представление данных
Целые со знаком
Сложение чисел в дополнительном коде.
127+1 01111111
+
00000001
10000000
(переполнение)