Представление текстовой и графической информации в электронном виде (стр. 1 из 7)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ В.Г. БЕЛИНСКОГО
Кафедра «Вычислительных систем и моделирования»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации»
Тема: «Представление текстовой и графической информации в электронном виде»
Выполнил: студентка гр. ПЭ-31 А-1
Васькова Е.О.,
студентка гр. ПЭ-31 А-1
Гусева Д.И
Проверил: к.т.н., доцент Коннов Н.Н.
2007
Для выполнения работы в текстовом редакторе был набран текст лекций по курсу «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации». Все изображения были созданы в графическом редакторе MicrosoftOfficeVisio.
На основе подготовленных документов создан электронный учебник, который можно просмотреть на прилагаемом диске. Некоторые фрагменты учебника представлены в приложении.
Вычислительная система
Вычислительная система - комплекс аппаратных систем, решающих задачи на основе программы.
Вычислительные устройства по принципам решения задач и представления информации делятся на:
1) Аналоговые
Обрабатываемая информация представляется в виде непрерывно изменяющихся физических параметров. Обработка информации представляет собой воспроизведение сигналов, параметры которых изменяются в соответствии с определенным законом.
2) Цифровые
Манипулируют символами (цифрами). Необходимо иметь физические устройства, позволяющие различать устойчивые состояния (например, замкнутая и незамкнутая цепь).
1) Предтеча современных компьютеров - «аналитическая машина», над созданием которой в 1830-е годы работал Чарльз Бэббидж, считывала программы с бумажных носителей – перфокарт. Данные хранились на специальном механическом устройстве.
2) В конце 19 веке появились арифмометры, разработанные на основе колеса Однера, которое имело переменное количество зубцов и 10 устойчивых состояний.
3) В начале 20 в. (период Первой Мировой войны) были разработаны электронно-вычислительные системы
Полный промышленный цикл обработки перфокарт реализовал Герман Холлерит – создатель одной из фирм прародителей корпорации IBM.
4) Во время Второй Мировой войны Генрих Цузер разработал машину Ц-3 на основе электромагнитного реле.
5) Современный этап
Первое поколение (1949-1958)
Основным активным элементом ЭВМ первого поколения является электронная лампа.
Для построения оперативной памяти применялись ферритовые сердечники. В качестве устройств ввода/вывода (УВВ) сначала использовалось стандартная телеграфная аппаратура, а затем специально для ЭВМ были разработаны электромеханические УВВ на перфокартах и перфолентах. Машины этого поколения характеризуются огромными размерами, малым быстродействием, малой емкостью оперативной памяти (ОП), невысокой надежностью; недостаточно развитым программным обеспечением (ПО). Первой настоящей ЭВМ считается ENIAC.
Американский математик Джон фон Нейман сформулировал основные принципы программного управления:
- Информация, обрабатываемая машиной ( данные и команды), должна представляться двоичным кодом
- Каждая команда задает вид операции и адреса операндов в памяти.
- Команды и данные располагаются в ячейках памяти. Память машины имеет линейную структуру.
- Программа - упорядоченная последовательность команд, при этом реализуется естественный порядок выполнения команд (в порядке возрастания адресов ячеек памяти). Для нарушения этого порядка применяются специальные команды передачи управления.
Второе поколение (1959-1963)
Основной активный элемент - транзистор. По сравнению с первым поколением уменьшены размеры, стоимость, масса и потребляемая мощность, повышена надежность и быстродействие, увеличен объём памяти. Отличительные черты: специализация, появление алгоритмических языков, многопрограммных ЭВМ, применение УВВ на магнитных носителях.
Третье поколение (1964-1976)
Характеризуется широким применением интегральных схем (ИС). ИС (кристалл) - это законченный функциональный блок, соответствующий сложной транзисторной схеме, вытравленной на поверхности кремниевого кристалла. Позднее стали применяться ИС малой (10-100 компонентов на кристалл) и средней (100-1000 компонентов на кристалл) степени интеграции. Отличительные черты: увеличение количества используемых УВВ, дальнейшее развитие ПО, особенно операционных систем, возможность удаленного доступа пользователей к ЭВМ, виртуальное использование ЭВМ в режиме разделения времени, применение методов автоматического проектирования; унификация ЭВМ.
Четвёртое поколение (1977-1990г.г.)
Характеризуется применением больших интегральных схем (БИС) и сверхбольших интегральных схем (СБИС). Отличительные черты: тенденция к унификации ЭВМ и развитию мини- и микроЭВМ, использование быстродействующих систем памяти и Моп-технологий, создание машин, представляющих единую систему (ЕС ЭВМ), появление первых персональных компьютеров и рабочих станций, основной носитель информации - гибкий магнитный диск.
Пятое поколение (настоящее время)
ЭВМ пятого поколения (кроме высокой производительности и надежности при более низкой стоимости) должны удовлетворять следующим функциональным требованиям:
- обеспечить простоту применения ЭВМ путем реализации систем ввода/вывода информации голосом, диалоговой обработки информации с использованием естественных языков;
- возможности обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов;
- упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ по спецификациям исходных требований на естественных языках;
- улучшить основные характеристики и эксплуатационные качества ВТ для удовлетворения различных социальных задач,
- улучшить соотношения затрат и результатов, быстродействия, легкости, компактности ЭВМ;
- обеспечить их разнообразие, высокую адаптируемость к приложениям и надежность в эксплуатации.
Структура современной машины
Обобщенная структура простейшей фон-неймановской ЭВМ
А – адресная шина
Д – шина данных
РК – регистр команд
ЗПР – запросы прерывания
СОЗУ – сверхоперативная память
УУ – устройство управления
Любая ВМ может быть разделена на три части:
- обрабатывающая часть – процессор (ЦП);
- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
- периферийные устройства (ПУ).
В состав ЦП входят:
- арифметико-логическое устройство (АЛУ), обрабатывающее данные;
- внутренняя память процессора (сверхоперативная память - СОЗУ), которая используется для хранения операндов, адресов, в том числе и очередной команды на специальном регистре СК (счётчик команд). Делится на программно доступную (регистры, которые видны программисту) и скрытую;
- устройство управления (УУ), которое выделяет последовательность сигналов контролирующих передачу информации между остальными устройствами в соответствии с содержимым регистра команд (РК), на который принимается очередная команда.
Разрядность процессора – максимальная разрядность данных, обрабатываемых одной командой.
Адресное пространство процессора – максимальное количество ячеек ОП, которые могут им адресоваться. Если rA- разрядность, то адресное пространство 2rA.
Ширина выборки – количество данных, которые могут считываться одновременно в ЦП из ОП.
Производительность – количество задач, решаемых в единицу времени.
Быстродействие – время выполнения одной операции.
Выполнение операции включает в себя следующие фазы:
ВК (выборка команды): процессор вычисляет адрес ячейки памяти, где хранится команда(этот адрес он берет из СК), обращается к памяти, считывает команду, помешает на внутренний регистр памяти, вычисляет адрес следующей команды(модифицирует СК).
ДК (дешифрация команды): по значению кода определяется раскладка полей (формат) команды, в соответствии с чем настраиваются устройства.
ВО1, ВО2, …(выборка операнда):вычисление адресов операндов и обращение к ним, помещение операндов из ОП в регистры СОЗУ.
ИК (исполнение команды): действия над операндами.
ЗР (запись результата): полученный результат записывается в регистр памяти.
Фазы ВК, ДК и ИК являются обязательными. После ЗР выполняются фазы следующей команды или фаза прерывания.
Структура команды:
Структурная схема микропроцессора intel8086
Первые процессоры, появившиеся в персональных ЭВМ были 16-разрядные. Процессор, стоявший в компьютере IBM PC, был изготовлен фирмой Intel, назывался i8086 и работал на тактовой частоте 4,77 МГц. Процессоры следующего поколения, 80186, 80188, 80286, тоже были 16-ти разрядными, хотя имели более высокую тактовую частоту и возможность работы с памятью выше 1 Мбайта в защищенном режиме .
Коротко 16-ти битные процессоры можно описать:
· Разрядность ядра - 16 бит
· Число регистров - 14
· Разрядность шины данных : внутренняя - 16 или 8 бит, внешняя - 16 бит
· Адресная шина - 20 бит (память до 1 Мбайта)
· Внутренняя кэш-память - отсутствует
· Внешняя шина для подключения устройств ввода/вывода - ISA (Industry Standard Architecture), 16 бит, 8 МГц
На рисунке представлена структурная схема микропроцессора 8086, в состав которого входят: устройство управления, арифметико-логическое устройство, блок преобразования адресов и регистры.
Устройство управления дешифрирует коды команд и формирует необходимые управляющие сигналы.
Арифметико-логическое устройство осуществляет необходимые арифметические и логические преобразования данных. Выполнение арифметических операций фиксируется флагом: