Лекции по "Информатике"

Рис. 5.3

 

Таблица 5.3

X
0	1
1	0

 

С х е м а   И – НЕ

 

Схема И-НЕ состоит из элемента И и инвертора и осуществляет отрицание результата схемы И.

Связь между выходом z и входами x и y схемы записывают следующей формулой:    z = ,    где читается как "инверсия x и y".

Условное обозначение схемы И-НЕ представлено на рисунке 5.4.

Таблица истинности схемы И-НЕ — в табл. 5.4.

 

Рис. 5.4

 

Таблица 5.4

x	y
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

 

 

 

С х е м а   ИЛИ – НЕ

Схема ИЛИ-НЕ состоит из элемента ИЛИ и инвертора и осуществляет отрицание результата схемы ИЛИ.

Связь между выходом z и входами x и y схемы записывают следующим образом:   z = , где, читается как "инверсия x или y". Условное обозначение схемы ИЛИ-НЕ представлено на рис. 5.5.

Таблица истинности схемы ИЛИ-НЕ — в табл. 5.5.

 
Рис. 5.5

 

 

Таблица 5.5

x	y
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

 

 

6. Что такое триггер?

Триггер — это электронная схема, применяемая в регистрах компьютера для запоминания одного разряда двоичного кода. Триггер имеет два устойчивых состояния, одно из которых соответствует двоичной единице, а другое — двоичному нулю.

Термин триггер в схемах имеет название f lip-flop, что в переводе означает “хлопанье”. Самый распространённый тип триггера — так называемый RS-триггер  ( S и R, соответственно, от английских set — установка, и reset — сброс). Условное обозначение триггера в схемах — на рис. 5.6.

Рис. 5.6

Он имеет два симметричных входа S и R и два симметричных выхода Q и   ┐Q, причем выходной сигнал   ┐Q является логическим отрицанием сигнала Q.

На каждый из двух входов S и R могут подаваться входные сигналы в виде кратковременных импульсов .

Наличие импульса на входе будем считать единицей, а его отсутствие — нулем.

На рис. 5.7 показана реализация триггера с помощью двух вентилей ИЛИ-НЕ и соответствующая таблица истинности.

S	R	Q	ØQ
0	0	запрещено
0	1	1	0
1	0	0	1
1	1	обнуление  бита

 

Рис. 5.7

 

Проанализируем возможные комбинации значений входов R и S триггера, используя его схему и таблицу истинности схемы ИЛИ-НЕ (табл. 5.5).

1. Если на входы триггера подать S=“1”, R=“0”, то (независимо от начального состояния) на выходе Q верхнего вентиля появится “0”. После этого на входах нижнего вентиля окажется R= “0”, Q =“0” и выход станет равным “1”.

2. Точно так же при подаче “0” на вход S и “1” на вход R на выходе появится “0”, а на Q =“1”.

3. Если на входы R и S подана логическая “1”, то состояние Q и не меняется.

Подача на оба входа R и S логического “0” может привести к неоднозначному результату, поэтому такая комбинация для входных сигналов запрещена.

 

Поскольку один триггер может запомнить только один разряд двоичного кода, то для запоминания байта нужно 8 триггеров, для запоминания килобайта, соответственно, 8 • 210 = 8192 триггеров. Современные микросхемы памяти содержат миллионы триггеров.

 

7. Что такое сумматор?

Сумматор — это электронная логическая схема, выполняющая суммирование двоичных чисел.

Сумматор служит центральным узлом арифметико - логического устройства компьютера – АЛУ.

Многоразрядный двоичный сумматор предназначен для сложения многоразрядных двоичных чисел и представляет собой комбинацию одноразрядных сумматоров, с рассмотрения которых мы и начнём. Условное обозначение (в схемах)  одноразрядного сумматора на рис. 5.8.

Рис. 5.8

При сложении двух чисел a и b в одном i-ом разряде приходится иметь дело с тремя цифрами:

1. цифра ai первого слагаемого;

2. цифра bi второго слагаемого;

3. перенос цифры pi–1 из младшего разряда в старший разряд.

 

В результате сложения получаются две цифры c и   q :

1. цифра ci для суммы данного  i-го разряда;

2. цифра qi  - перенос цифры pi из данного разряда в старший i+1 разряд.

 

Таким образом, одноразрядный двоичный сумматор есть устройство с тремя входами и двумя выходами, работа которого может быть описана следующей таблицей истинности:

 

Входы			Выходы
Первое слагаемое	Второе слагаемое	Перенос       pi-1	Сумма         ci	Перенос       pi
0	0	0	0	0
0	0	1	1	0
0	1	0	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	0
1	0	1	0	1
1	1	0	0	1
1	1	1	1	1

 

Если требуется складывать двоичные числа длиной два и более бит, то можно использовать последовательное соединение таких сумматоров, причём для двух соседних сумматоров выход переноса одного сумматора является входом для другого.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 6. Программное обеспечение компьютеров

1. Что такое программное обеспечение?

Под программным обеспечением (т.н. software) понимается совокупность программ, предназначенных для вычислительной системы.

К программному обеспечению (ПО) относят также процесс проектирования и разработки ПО, а именно :

• технология проектирования программ (т.н. нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.);
• методы тестирования программ ;
• методы доказательства правильности программ;
• анализ качества работы программ;
• документирование программ;
• разработка и использование программных сред, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и т.п.

Программное обеспечение является неотъемлемой частью компьютерной системы и органическим продолжением технических средств.

Сам компьютер не обладает знаниями. Все знания находятся в компьютерных программах и хранящихся в них данных.

 

 

2. Классификация программного обеспечения.

В первом приближении, грубо все программы, работающие на компьютере, можно условно разделить на три ОСНОВНЫЕ категории:

1. системные программы, выполняющие различные инструментальные функции, например:
• управление ресурсами компьютера;
• создание копий используемой информации;
• проверка работоспособности устройств компьютера;
• выдача справочной информации о компьютере и др.;
2. инструментальные программные системы, предназначенные для создания новых программ для компьютера.
3. прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям конкретных задач.

На сегодняшний день сложились следующие группы программного обеспечения:

• операционные системы и оболочки;
• системы программирования (трансляторы, библиотеки подпрограмм,

                    отладчики и другие средства);

• инструментальные системы;
• интегрированные пакеты программ;
• динамические электронные таблицы;
• системы машинной графики;
• системы управления базами данных (СУБД);
• прикладное программное обеспечение.

3. Системные программы

Системные программы выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера — центральным процессором, памятью, вводом-выводом данных.

Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять любые прикладные программы.

Cреди множества системных программ особое место занимают ОС  - операционные системы, которые обеспечивают управление ресурсами компьютера с целью их эффективного использования. Например, операционная система WINDOWS.

Важными классами системных программ являются программы вспомогательного назначения — утилиты. Они либо расширяют и дополняют  возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи.

К программам – утилитам относятся:

• программы контроля, тестирования и диагностики компьютера, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности;
• программы-драйверы, которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т.д.;

с помощью драйверов происходит подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;

• программы-упаковщики (или архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл;
• антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и их уничтожение;

Компьютерный вирус — это написанная злонамеренно небольшая программа, которая выполняет какие-либо вредные действия — портит файлы на диске, "засоряет" оперативную память и т.д.

• программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;
• программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;
• коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами;
• программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;
• программы для записи на CD-ROM, CD-R и многие другие.

Часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует независимо от нее.

4. Операционная система.