Главная -> Книги

(0) (1) (2) (3) ( 4 ) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124) (4)

Специфической чертой проблемно-ориентированных ЭВМ является ограничение машинных ресурсов (аппаратных и программных средств) применительно к определенному кругу основных областей использования. В классе проблемно-ориентированных систем выделяют подклассы: мини-ЭВМ, микро-ЭВМ и электронные клавишные вычислительные машины (ЭКВМ).

Выделяются также специализированные ЭВМ, предназначенные, как правило, для реализации одного алгоритма (вычисления характеристик случайных процессов, реализации преобразования Фурье, управления системой наведения и т.д.). Узкая ориентация специализированных машин позволяет обеспечить высокие характеристики их производительности при сравнительно простой архитектуре и ограниченных возможностях элементной базы за счет наиболее полного соответствия структуры реализуемому алгоритму. Современные специализированные вычислительные машины реализуются, как правило, на основе микропроцессорных комплектов БИС и представляют собой функционально-ориентированные информационно-измерительные или информационно-управляющие системы.

Микропроцессорные системы, микро- и мини-ЭВМ"пред-ставляют собой результат сложной и долгой работы специалистов в области электроники и вычислительной техники на пути создания эффективных средств обработки информации и управления. В микропроцессорных информационно-управляющих системах осуществляется целесообразное сочетание многофункциональных (БИС микропроцессора, БИС оперативной памяти) и специализированных модулей (интерфейсных БИС, БИС постоянной памяти и специальных схем).

Развитие вычислительных систем идет непрерывно. Пользователей не удовлетворяют возможности универсальных, проблемно-ориентированных и специализированных машин. С целью повышения производительности универсальных и проблемно-ориентированных средств вычислительной техники создаются специализированные функциональные расширители, предназначенные для работы в составе вычислительного или управляющего комплекса. Функциональные расширители разгружают основной процессор от выполнения сложных, часто встречающихся операций. Создаются функциональные расширители для воспроизведения различных функций (тригонометрических, показательных, специальных), аппаратной реализации функций программного обеспечения, сопряжения с пери-



ферийным оборудованием и управляемой системой.

Анализ развития систем с позиций функционально-структурного подхода приводит к следующим выводам:

1. Структура системы определяется совокупностью реализуемых функций.

2. Между реализуемыми функциями и структурой системы не существует взаимно-однозначного соответствия. Один и тот же набор функций может быть реализован различными совокупностями многофункциональных и специализированных элементов,- объединенных в систему.

3. При изменении условий функционирования происходит изменение спектра реализуемых системой функций, приводящее к соответствующим изменениям в структуре системы. Таким образом осуществляется адаптация функционально-структурной организации системы к изменяющимся условиям существования.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Приведите примеры многофункционального использования устройств в ЭВМ.

2. Какие основные и дополнительные функции реализуются в вычислительных системах?

3. Какие средства описания функциональной организации вычислительных систем можно использовать?

4. В чем заключается функциональная и структурная организация систем?

ГЛАВА ВТОРАЯ

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ И СИСТЕМА КОМАНД

2-1. ФОРМАТЫ ДЛННЫХ

Основными типами данных, которые встречаются при обработке информации в мини- и микро-ЭВМ, являются числа, представленные в двоичной системе счисления, а также алфавитно-цифровые символы. Для кодирования символов используются специальные коды, наиболее распространенными из которых являются 7- и 8-битные двоичные коды. Некоторые малые ЭВМ также осуществляют обработку чисел, представленных в двоично-десятичной системе счисления. Для записи и индикации адресов и данных применяются удобные и компактные восьмеричная и щестнадцатиричная системы счисления.



Беззнаковое целое п-битное число X может принимать значения в диапазоне 0Х2"-1, где п для мини- и микро-ЭВМ равняется 8, 12, 16 битам. Для представления чисел с многократной точностью используется соответствующее число ячеек памяти, в каждой из которых хранится одно слово. Для выборки таких чисел из памяти необходимо задать адрес младшего слова, а остальные слова выбираются путем увеличения адреса текущей ячейки памяти на 1.

Дробное п-битное число X принимает значения в диапазоне 0<Х<1-2-п.

Для представления отрицательных чисел наибольшее распространение получил немодифицированный дополнительный код вследствие таких его достоинств, как однозначное представление отрицательного и положительного нуля, отсутствие циклического переноса, использование одного разряда для представления знака числа. При этом признаком переполнения, например, при сложении двух чисел в дополнительном коде является наличие переноса только в знаковый разряд из старшего разряда кода или только из знакового разряда кода.

Представление числа X с плавающей запятой в ЭВМ для достижения требуемой точности при выполнении арифметических операций осуществляется следующим образом: Х = М-2 , где М - мантисса, представленная в нормализованной форме, 0,5 IМI < 1; Е - порядок, представляющий собой целое со знаком.

В процессорах СМ с целью увеличения числа значащих цифр в мантиссе используется тот факт, что для нормализованной формы представления чисел в двоичной системе счисления старший бит мантиссы всегда равен 1, и это позволяет не представлять его в разрядной сетке мантиссы. Такой старший разряд мантиссы называют обычно скрытым разрядом, что обеспечивает разрядность мантиссы 24 бита (рис. 2-1). В некоторых малых ЭВМ используется короткий формат машин ЕС ЭВМ для расширения диапазона представления чисел с плавающей запятой: Х = М-16

14 7 6 0

Знак мантиссы

Характеристика

Старшие разряды мантиссы

1 -е слово

Младшие разряды мантиссы

2-е слово

Рис. 2-1. Формат данных процессора СМ с плавающей запятой



(0) (1) (2) (3) ( 4 ) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) (17) (18) (19) (20) (21) (22) (23) (24) (25) (26) (27) (28) (29) (30) (31) (32) (33) (34) (35) (36) (37) (38) (39) (40) (41) (42) (43) (44) (45) (46) (47) (48) (49) (50) (51) (52) (53) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (63) (64) (65) (66) (67) (68) (69) (70) (71) (72) (73) (74) (75) (76) (77) (78) (79) (80) (81) (82) (83) (84) (85) (86) (87) (88) (89) (90) (91) (92) (93) (94) (95) (96) (97) (98) (99) (100) (101) (102) (103) (104) (105) (106) (107) (108) (109) (110) (111) (112) (113) (114) (115) (116) (117) (118) (119) (120) (121) (122) (123) (124)