Принцип программного управления

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

В основу построения подавляющего большинства современных компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.

1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд. Этот регистр процессора последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти.

Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд номер ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп”.

Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Это открывает целый ряд возможностей. Например, программа в процессе своего выполнения также может подвергаться переработке, что позволяет задавать в самой программе правила получения некоторых ее частей (так в программе организуется выполнение циклов и подпрограмм). Более того, команды одной программы могут быть получены как результаты исполнения другой программы. На этом принципе основаны методы трансляции — перевода текста программы с языка программирования высокого уровня на язык конкретной машины.

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

Лекция 9

Функциональная и структурная организация компьютера

Архитектурой компьютера называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного запоминающего устройства (ЗУ), внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.

Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.

Наиболее распространены следующие архитектурные решения:

- классическая архитектура (архитектура фон Неймана)

- многопроцессорная архитектура

- многомашинная вычислительная система

- архитектура с параллельными процессорами

Лекция 10

Сетевые технологии обработки данных

Современные сетевые технологии обработки данных представляют собой распределенную обработку данных на основе различных моделей архитектуры.

Модели архитектуры «клиент-сервер». В таблице указано расположение компонент (интерфейса, обрабатывающей программы или приложения, менеджера информационных ресурсов или системы управления базами данных (СУБД), базы данных (БД)) на рабочей станции (клиенте) или управляющем компьютере (сервере). В последней модели добавляется еще одно звено – сервер приложений.

Таблица

Модель вычислений	Интерфейс	Приложение	СУБД	БД
Файловый сервер	клиент	клиент	клиент	сервер
Доступ к удаленным данным	клиент	клиент	сервер	сервер
Сервер БД	клиент	сервер	сервер	сервер
Сервер приложений	клиент	сервер-приложений	сервер	сервер

Интернет-архитектура – обработка запросов клиентов, расположенных по всему миру, на основе мигрирующих программ:

- Java-аплетов;

- программ, написанных на языке сценариев (скриптов);

- программных компонент ActiveX.

COM-технология (компонентная модель объектов) позволяет одной части программного обеспечения использовать функции (службы) другой части независимо от того, функционируют ли эти части на одном или на разных компьютерах.

CORBA-технология (общая архитектура с посредником обработки запросов объектов) аналогична COM-технологии.

Лекция 11

Передача сигналов

9.1. Виды и характеристики носителей и сигналов

9.2. Спектры сигналов

9.3. Модуляция и кодирование

Виды и характеристики носителей и сигналов

Сигнал - изменяющаяся физическая величина, обеспечивающая передачу информации по линии связи. В семиотике (наука о знаках и знаковых системах) рассматривается следующая классификация сигналов в зависимости от способов отображения:

1. Сигналы-индексы (проявление естественных свойств предметов и объектов - улыбка, слезы...),

2. Сигналы-копии (воспроизводят внешнюю форму отраженных объектов - фото, следы животных, отпечатки пальцев),

3. Условные знаки, сигналы.

Виды носителей сигналов

Если обозначить параметры носителя через , то носитель как функция времени может быть представлен в виде:

Модулированный импульс (сигнал) можно описать в виде:

где - переменная составляющая параметра носителя, несущая информацию, или модулирующая функция. Последняя обычно связана с информационной (управляющей) функцией x линейной зависимостью:

где K - коэффициент пропорциональности.

Первый тип носителя - постоянное состояние, например, постоянное напряжение имеет только один информационный параметр; это в данном случае - значение напряжения, причем модуляция сводится к такому изменению напряжения, чтобы оно в определенном масштабе представило передаваемые данные. При этом может изменяться и полярность напряжения.

Второй тип носителя - колебания, например переменное напряжение содержит три таких параметра: амплитуду U, фазу φ, частоту ω (или период T=2π /ω ).

Третий тип носителя - последовательность импульсов - предоставляет собой еще большие возможности. Здесь параметрами модуляции могут быть: амплитуда импульсов U, фаза импульсов φ, частота импульсов f, длительность импульсов или пауз τ, число импульсов n и комбинация импульсов и пауз, определяющая код k. В последнем случае имеет место так называемая кодово-импульсная модуляция.

Характеристики сигналов

К основным характеристикам сигналов в информационных системах относятся:

1. Скорость создания информации Н - энтропия источника, отнесенная к единице времени.

2. Скорость передачи информации R - количество информации, передаваемое по каналу связи в единицу времени (например, для речи R=20 бит/с).

3. Избыточность - свойство сигналов, состоящее в том, что каждый элемент сигнала несет информации меньше, чем может нести потенциально, например, символ текста.

При отсутствии помех избыточность вредна, она снижает скорость передачи по каналу связи, увеличивает требуемый объем памяти при запоминании, увеличивает число операций при обработке и пр.).

4. Пропускная способность канала связи С - максимальная скорость передачи информации:

С = mах R.

Для зрения и слуха человека С~5 бит/с.

⇐ Предыдущая 123 4 5 Следующая ⇒