Презентация на тему Компьютер Изнутри

обработки данных.
аналоговые компьютеры – складывают и умножают аналоговые (непрерывные)

Программа – это последовательность команд, которые должен выполнить компьютер.
Команда – это описание операции:
код операции
операнды – исходные данные (числа) или их адреса
результат (куда записать).

процессора.
Процессор – микросхема, которая обрабатывает информацию и управляет всеми

АЛУ – арифметико-логическое устройство
УУ – устройство управления

ячейки – одно число).
Байт – это наименьшая ячейка памяти,

Слово = 2 байта

Двойное слово = 4 байта

устройств компьютера (процессора, ОЗУ, внешних устройств).
Принстонская архитектура (фон Неймана):
процессор
ОЗУ (программа

устройства вывода

устройства ввода

прямой доступ к памяти

Гарвардская архитектура – программы и данные хранятся в разных областях памяти.

прямой доступ к памяти

скорость (одновременно читаем команду и данные)

нужно больше контактов у процессора

«Предварительный доклад о машине EDVAC» (1945)
Принцип двоичного кодирования: вся информация

регистр, в котором хранится адрес следующей команды.
IP
Команда,

AB3D16

по адресу AB3D16

программам)
параллельные процессоры (части одной задачи, по одной программе)

компьютер

личного использования (доступная цена, размеры, характеристики).
1977 Apple-II
1981 IBM PC

ЕС-1841

узлы, которые обрабатывают информацию (процессор и вспомогательные микросхемы, память)
схемы,

конкуренция, удешевление устройств
производители могут изготавливать новые совместимые устройства
пользователь может собирать ПК «из кубиков»

к которой имеют несколько устройств.
Контроллер – электронная схема, управляющая

контроллеры

чисел

отрицательными.
Байт (символ)
память: 1 байт = 8 бит
диапазон значений

биты

младший

старший

старший полубайт
старшая цифра

младший полубайт
младшая цифра

416

E16

10011102 = 4E16 = ‘N’

16 бит диапазон значений 0…65535, 0…FFFF16 = 216-1
Си:

биты

старший байт

младший байт

4D16

7A16

1001101011110102 = 4D7A16

Длинное целое без знака
память: 4 байта = 32 бита диапазон значений 0…FFFFFFFF16 = 232-1
Си: unsigned int Паскаль: dword, longword

с 1 даст 0.
1 байт: FF16 +

Целые числа со знаком

Старший (знаковый) бит числа определяет его знак. Если он равен 0, число положительное, если 1, то отрицательное.

не помещается в 1 байт!

-1

-1

двоичном дополнительном коде.
Решение:
Перевести число a–1 в двоичную систему.
Записать результат

= – 78

знаковый бит

?
– 78 =
78 =
+

123 =

байт = 8 бит диапазон значений:
max
min

можно работать с отрицательными числами

уменьшился диапазон положительных чисел

127

– 128

= 16 бит
диапазон значений
– 32768 …

чисел получается отрицательное (перенос в знаковый бит).
+
64
64
– 128

получается положительное (перенос за границы разрядной сетки).
+
– 128
0
–

1

в специальный бит переноса

на «1» и наоборот.

Си:
Паскаль:
int n;
n = ~n;
var n: integer;
n

and (Паскаль)




&
маска
5B16 & CC16 = 4816
x & 0 =

0

x

которые в маске равны «0».
Задача: обнулить 1, 3 и

маска

D16

516

Си:

Паскаль:

int n;
n = n & 0xD5;

var n: integer;
n := n and $D5;

что все биты 2…5 – нулевые.
маска
316
С16
Си:
Паскаль:
if ( n &

if (n and $3C) = 0
writeln ('Биты 2-5 нулевые.')
else writeln ('В битах 2-5 есть ненулевые.');

| CC16 = DF16
x ИЛИ 0 =
x

1

x

все биты 2…5 равными 1, не меняя остальные.
маска
316
С16
Си:
Паскаль:
n =

n := n or $3C;

xor (Паскаль)




XOR
маска
5B16 ^ CC16 = 9716
x XOR 0 =

НЕ x

x

битов 2…5, не меняя остальные.
маска
316
С16
Си:
Паскаль:
n = n ^ 0x3C;
n

=
(1 xor 0) xor 0 =
0
1
(0 xor 1) xor

(1 xor 1) xor 1 =

0

1

(X xor Y) xor Y = X

код (шифр)

Шифровка: выполнить для каждого байта текста операцию XOR с байтом-шифром.
Расшифровка: сделать то же самое с тем же шифром.

1;
n = n >> 1;
n := n shl 1;
n

в бит
переноса

shift left

shift right

способ умножения (деления без остатка) на 2.
1011012
10110102
сдвиг влево
сдвиг вправо
45
90

меняется!):
Си:
Паскаль: –
n = -6;
n = n >> 1;
–

– 3

информация о цвете пикселя в RGB:
Выделить в переменные R,

Си:

G = (n & 0xFF00) >> 8;

Паскаль:

G := (n and $FF00) shr 8;

в младший байт.
Обнулить все биты, кроме G. Маска для

Си:

G = (n >> 8) & 0xFF;

Паскаль:

G := (n shr 8) and $FF;

=
× 2
101,0112
2 1 0 -1 -2

разряды

= 1·22 + 1·20 + 1·2-2 + 1·2-3
= 4 + 1 + 0,25 + 0,125 = 5,375

,750

0

0,75
× 2

,50

1

0,5
× 2

,0

1

0,7 = ?

0,7 = 0,101100110…
= 0,1(0110)2

Многие дробные числа нельзя представить в виде конечных двоичных дробей.

Для их точного хранения требуется бесконечное число разрядов.

Большинство дробных чисел хранится в памяти с ошибкой.

0,0112

2e
s – знак (1 или -1)
M – мантисса,
e –

M = 0 или 1 ≤ M < 2

15,625 =

1111,1012 =

1⋅1,1111012 ⋅23

знак

порядок

мантисса

3,375 =

Пример:

Arithmetic (IEEE 754)
15,625 = 1⋅1,1111012 ⋅23
s = 1

Знаковый бит:
0, если s = 1
1, если s = – 1

Порядок со сдвигом:
p = e + E (сдвиг)

Дробная часть мантиссы:
m = M – 1

Паскаль

= 32 бита
p = e+127 = 130

m = M – 1 = 0,1111012

3,375 =

3 = 1,12 ⋅21 = 0,112 ⋅22
Мантиссы складываются

5,5 + 3 = 101,12 + 112 = 8,5 = 1000,12

= 1,01012 ⋅22 = 0,101012 ⋅23
Мантиссы вычитаются

10,75 – 5,25 = 1010,112 – 101,012 = 101,12 = 5,5

22

7 ⋅ 3 = 1112 ⋅ 112 = 21 = 101012

3 = 1,12 ⋅ 21

17,25 : 3 = 10001,012 : 112 = 5,75 = 101,112