Тенденции в развитии архитектуры эвм

• расширение набора внешних устройств ведет к усложнению системы связей между узлами;

• многопроцессорные системы, специализированные процессоры ведут к применению методов параллельных вычислений, а следовательно к изменению архитектуры;

• быстродействие требуется не только для вычислений, но и для логического анализа;

• высокая роль межкомпьютерных коммуникаций;

• актуальная проблема совместной обработки информации несколькими вычислительными машинами.

И как следствие, требуется изменение архитектуры.

Два пути совершенствования эвм:

1. На физическом уровне:

переход на новые физические принципы:

• оптоэлектроника (построение процессора и памяти на основе оптических свойств материала),

• криоэлектроника (использование сверхпроводимости материалов при низкой температуре).

2. На интеллектуальном уровне:

принципиально новые подходы к программированию (системы искусственного интеллекта, базы знаний, экспертные системы).

Тенденции развития :

1. совершенствование сетей ЭВМ;

2. сетевые технологии обработки информации;

3. сетевые структуры интегрируют в себя персональные компьютеры.

5. Системы счисления

Под системой счисления понимается средство представления любого числа при помощи некоторого алфавита символов, называемых цифрами.

Существуют различные системы счисления. От их особенностей зависят наглядность представления числа при помощи цифр и сложность выполнения арифметических операций.

Римская система счисления представляет пример исчисления с очень сложным способом записи чисел и громоздких правил выполнения арифметических операций.

Наглядность представления чисел и сравнительная простота выполнения арифметических операций характерны для позиционных систем счисления.

Система исчисления называется позиционной, если цифра имеет различный смысл, в зависимости от ее позиции в последовательности цифр, отображающих данное число. Позиционной является десятичная система, используемая в повседневной жизни. Кроме десятичной существуют другие позиционные системы некоторые из них нашли применение в вычислительной техника (двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная системы счисления).

Количество S различных цифр, входящих в позиционную систему, называются ее основанием. Эти цифры помечают S целых чисел, соответственно 0,1,. .., (S - 1). В десятичной системе используются десять цифр: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. Эта система имеет основанием число 10.

В двоичной системе (S = 2) используются две цифры: (0,1),

в восьмеричной (S =8) - восемь цифр (0,1,2,3,4,5,6,7),

в 16-ричной (S =16) - 16 цифр (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9, А, В, С, D, F).

В общем случае в позиционной системе с основанием S любое число х может быть выражено в виде полинома с основанием S:

где ai - целое число в диапазоне 0 до ( S-1). Последовательность образует целую часть х, а последовательность а-1, а-2,..., a0 составляет дробную часть х. Таким образом, n и р соответствуют количеству цифр в целой и дробных частях соответственно.

Например, двоичное число 101. 01 соответствует полиному

101.01 =12²+02¹+12⁰+02^-1+12^-2;

десятичное число 9042. 4 соответствует полиному

910³+0^. 10²+4^. 10¹+2^. 10⁰+4^. 10^-1 .

Важным вопросом является преобразование чисел из одной системы счисления в другую. Ограничимся только рассмотрением правил преобразования целых чисел из системы исчисления с основанием S в десятичную и из десятичной в систему счисления с основанием S.

Для преобразования целого числа х из системы счисления с основанием S в десятичную необходимо представить это число в вид полинома по степеням S и вычислить этот многочлен при помощи десятичной арифметики.

В качестве примера выполнимо преобразование двоичного числа 10110 в десятичную систему счисления

(10110)₂=12⁴+12²+12¹=(22)₁₀

Теперь опишем алгоритм преобразования десятичного целого числа Х в систему счисления с основанием S:

Шаг 1: і=0

Шаг 2: разделить число Х на S по правилам десятичной арифметики:

X/S=Ci+ti/S,

где С, t - частное и остаток от деления соответственно.

Шаг 3: проверяется условие Ci<S. Если это условие выполняется, то работа алгоритма прекращается и результатом перевода будет число (C_i t_i t_i-1... t₀).

В противном случае осуществляется переход на шаг 4.

Шаг 4: разделить частное от предыдущего деления Ci на S по правилам десятичной арифметики (i=i+1) и перейти на шаг 3.

В качестве примера выполнимо преобразование десятичного числа 758 в восьмиричную систему исчисления:

i=0 758/8= 94+6/8 , t₀=6;

i=1 94/8= 11+6/8 , t₁=6;

i=2 11/8= 1+3/8 , t₂=3, C₂=1;

(758)₁₀=(1366)₈

Перевести число 12 из десятеричной системы исчисления в двоичную.

12 2

12 6 2

0 6 3 2

0 2 1

1 12=1100

Перевести число 1100 из двоичной системы исчисления в.десятеричную

1100=0·2⁰+0·2¹+1·2²+1·2³=0+0+4+8=12

2³ 2² 2¹ 2⁰