Структура с одним общим интерфейсом

Структура с одним общим интерфейсом предполагает наличие общей шины, к которой подсоединяются все модули, в совокупности образующие ЭВМ: процессор, оперативная и постоянная память и периферийные устройства. В каждый данный момент через общую шину может происходить обмен данными только между одной парой присоединенных к ней модулей. Таким образом, модули ЭВМ разделяют во времени один общий интерфейс, причем процессор выступает как один из модулей системы (рис. 8).БУ – блок управления

Периферийные устройства подсоединяются к общей шине с помощью блоковуправления периферийными устройствами (кон­троллеров), осуществляющих согласование форматов данных периферийных устройств с форматом, принятым для передачи по общей шине.

Если в периферийном устройстве операции ввода-вывода производятся для отдельных байтов или слов, то используется программно-управляемая передача данных через процессор и под его управлением. Конструкция контроллера при этом сильно упрощается.

Для периферийных устройств с поблочной передачей данных (ЗУ на дисках, лентах и др.) применяется прямой доступ к памяти (ПДП) и контроллеры ПДП.

При общем интерфейсе аппаратура управления вводом-выводом рассредоточена по отдельным модулям ЭВМ. Процессор при этом не полностью освобождается от управления операциями ввода-вывода. Более того, на все время операции передачи данных интерфейс оказывается занятым, а связь процессора с памятью блокированной

Интерфейсы характеризуются следующими параметрами:

1. Пропускная способность интерфейса - это количество информации, которое может быть передано через интерфейс в единицу времени (имеет диапазон от десятков байт до сотен мегабайт).

2. Максимальная частота передачи информационных сигналов через интерфейс лежит в диапазоне от десятков герц до тысяч мегагерц.

3. Максимально допустимое расстояние между соединяемыми устройствами имеет диапазон от десятков сантиметров до нескольких километров при использовании оптоволоконных линий.

4. Динамические параметры интерфейса – время передачи отдельного слова и блока данных с учетом продолжительности процедур подготовки и завершения передачи. Эти параметры особенно важны для систем реального времени.

5. Общее число линий (проводов) в интерфейсе.

6. Информационная ширина интерфейса - число бит данных, передаваемых параллельно через интерфейс. Различные интерфейсы имеют ширину 1, 8, 16, 32, 64, 128 или 256 бит.

7. Связность интерфейса: интерфейс может быть односвязным, когда существует лишь единственный путь передачи информации между парой устройств машины, и многосвязным, позволяющим устройствам обмениваться информацией по нескольким независимым путям. Многосвязность интерфейсов требует дополнительной аппаратуры, но повышает надежность и живучесть вычислительной машины, обеспе­чивает возможность автоматической реконфигурации вычислительного комплекса при выходе из строя отдельных устройств.

38 ПЕРИФЕРИЙНЫЙ УСТРОЙСТВА ПК

Существует множество видов периферийных устройств. Периферийное устройство – устройство, которое не относится к системе компьютер-дисплей-клавиатура, подключается через порт. Среди них можно выделить два больших класса: устройства ввода информации в ЭВМ и устройства вывода.

Устройства ввода предназначены для ввода данных и программ, а также для внесения исправлений в программу и данные, хранящиеся в памяти ЭВМ; подразделяются на неавтоматические (ручные) и автоматические. Автоматические характеризуются тем, что в них информация вводится автоматически: с перфолент, перфокарт, магнитных носителей, с напечатанных текстов и графиков. Их быстродействие выше, чем у ручных. Ручные устройства отличаются меньшим быстродействием, но позволяют корректировать информацию в процессе ввода. К ним относятся различные пульты управления.

Устройства вывода служат для вывода из ЭВМ информации, результатов обработки данных в текстовой, графической, мультимедийной или цифро-аналоговой форме. Они разделяются на следующие виды:

• устройства вывода на промежуточный или машинный носитель (магнитные носители);

• устройства для вывода и фиксации информации в виде текстов, графиков, таблиц (печатающее устройство, графопостроитель);

• устройства вывода информации во внешнюю среду (ЦАП, вывод на линию связи).

Наиболее распространенными устройствами вывода являются: принтеры; графопостроители; стриммеры.

К устройствам ввода относятся: мыши; трэкболлы; джойстики; световые перья; дигитайзеры; цифровые камеры; сканеры.

14 ФОРМЫ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЧИСЕЛ В ЭВМ

В математике широко используются две формы записи чисел: естественная и нормальная.

При естественной форме число записывается в естественном натуральном виде, например, 23745 - целое число, 0,0273 - правильная дробь, 3,429 - смешанное число.

При нормальной форме запись одного числа может быть различной в зависимости от ограничений, накладываемых на ее форму. Например, число 23745 может быть записано так: 23745 = 2,3745 х 104 = 0,23745 х 105 = 237450 х 10-1 и т.д.

При естественном представлении чисел в ЭВМ устанавливаются длины разрядной сетки, а также целой и дробной частей. При этом распределение разрядов между целой и дробной частями не изменяется и остается всегда постоянным независимо от величины числа. В связи с этим существует и другое название этой формы представления чисел - с фиксированной запятой. В современных вычислительных машинах эта форма используется преимущественно для представления целых чисел.

Так как числа бывают положительные и отрицательные, то в разрядной сетке при их машинном представлении один разряд отводится под знак числа, а остальные образуют поле числа. В знаковый разряд, который может располагаться как в начале, так и в конце числа, записывается информация о знаке числа. Принято соглашение, что знак положительного числа “+” изображается

символом 0, а знак отрицательного числа “” - символом 1. Если поле числа включает n разрядов, то диапазон представления целых чисел в этом случае ограничивается значениями -(2n-1) и +(2n-1).

Представление чисел в ЭВМ в нормальной форме - представление числа в форме с плавающей запятой, поскольку положение запятой в записи числа, как показывают приведенные примеры, в этом случае не являются однозначным.

В нормальной форме число записывается следующим образом:

A = mapqа (2.3)

где ma - мантисса числа A;

qa - порядок числа A (характеристика числа);

p - основание системы счисления.

Чтобы избежать неоднозначности представления чисел, используют так называемую нормализованную форму, для которой справедливо следующее условие:

p | ma |< 1. (2.4)

Так числа 23,745 х 103 и 0,0273 в нормализованном виде в соответствии с условием (2.4) должны быть записаны следующим образом: 0,23745 х 105 и 0,273 х 10 -1.

Коды чисел. Под кодом подразумевается изображение нормализованного числа, в котором слева от запятой стоит символ, отображающий знак этого числа. Принята следующая система кодирования: знак “минус” изображается цифрой 1, знак “плюс” - цифрой 0.

В цифровых вычислительных машинах используют прямой, обратныйи дополнительный коды. В запоминающем устройстве все числа хранятся в прямом коде. Коды изображают следующим образом: прямой - [X]пр, обратный - [X]обр, дополнительный - [X]доп.

Положительное число во всех кодах изображается одинаково, причем это изображение совпадает с изображением самого числа

X=[X]пр = [X]обр = [X]доп.

Изображение отрицательного числа в каждом коде имеет свои особенности.

Прямой код. Дробная часть числа остается без изменений, в знаковом разряде записывается единица.

Пример 19. X=-,101101; [X]пр = 1,101101.

Обратный код. В дробной части числа единицы заменяются нулями, а нули единицами (производится инверсия числа по разрядам). В знаковом разряде записывается единица.

Пример 20. X=-0,101101; [X]обр = 1,010010.

Дополнительный код. Образуется дополнением единицы к младшему разряду обратного кода отрицательного числа.

Пример 21. X=-0,101101; [X]обр = 1,010010; [X]доп = 1,010011.

При выполнении арифметических операций вычитания (в общем случае алгебраического сложения) числа представляются в обратном или дополнительном кодах. Затем коды чисел складываются, в результате чего получается обратный (дополнительный) код суммы. При необходимости записи результата в запоминающее устройство его переводят в прямой код. Получение обратного и дополнительного кодов из прямого, а также обратное преобразование не представляют больших трудностей.

Пусть необходимо сложить два числа

X1 = +0,0101 и X2 = -0,1001.

Напрямую было бы необходимо: произвести логические и арифметические операции: оценку модулей и знаков чисел, выбор большего модуля, вычитание меньшего, присвоение результату знака числа, имеющего больший модуль. Получим в итоге

X1 + X2 = 0,0101 - 0,1001 = -0,0100.

В случае применения обратного или дополнительного кодов операция алгебраического сложения сводится к простому сложению всех разрядов, включая знаковый

[X1]обр = 0,0101 [X1]доп = 0,0101

[X2]обр = 1,0110 [X2]доп = 1,0111

[X1 + X2]обр = 1,1011 [X1 + X2]доп = 1,1100

[X1 + X0]пр = 1,0100 [X1 + X2]обр = 1,1011

[X1 + X2]пр = 1,0100

X1 + X2 = -0,0100.

Если при сложении есть перенос единицы в знаковой разряд, то в обратном коде эта единица добавляется к младшему разряду суммы (циклический перенос), а в дополнительном коде отбрасывается.

Пример 22. Сложить два числа: X = -,0101 и X = +0,1001.

[X1]обр = 1,1010 [X1]доп = 1,1011

[X2]обр = 0,1001 [X2]доп = 0,1001

[X1 + X2]обр = 10,0011 [X1 + X2]доп = 10,0100

единицу в знаковом разряде

отбрасываем

[X1 + X2]обр = 0,0100 [X1 + X2]доп = 0,0100.

Так как получилось положительное число, то перевод в прямой код не требуется.

Таким образом, в цифровых вычислительных машинах все арифметические операции сводятся к операции сложения.

55 ХАРАКТЕРИСТИКА ЯЗЫКА ПРОГРАММИРОВАНИЯ ТУРБО ПАСКАЛЬ

Одним из наиболее популярных языков программирования является язык Паскаль. Первая версия языка программирования Паскаль была разработана на кафедре информатики Стэнфордского университета швейцарским ученым Никлаусом Виртом в 1968 году, и названа в честь французского ученого Блеза Паскаля. Прошло много времени с момента появления Паскаля на рынке программных продуктов, прежде чем он получил всеобщее признание вследствие разработки языка программирования Турбо Паскаль (ТП) – диалекта языка, созданного американской фирмой Борланд. Эта фирма объединила очень быстрый компилятор с редактором текста и добавила к стандартному Паскалю мощное расширение, что способствовало успеху первой версии этого языка. С тех пор Турбо Паскаль значительно расширился. Появились новые графические процедуры, возможность использования при написании программ языка программирования низкого уровня Ассемблер, возможность создавать объектно–ориентированные программы и многое другое. В лингвистической концепции Паскаля пропагандируется системный подход, выражающийся, в частности, в расчленении крупных проблем на меньшие по сложности и размеру задачи, легче поддающиеся решению Набор операторов стандартного Паскаля относительно мал и легко изучаем. Но это порождает проблему расширения языка в приложениях. В Турбо Паскале эта проблема решается за счет поставок большого количества библиотек разнообразных процедур, готовых к употреблению в прикладных программах. Влияние Паскаля ощущается в настоящее время в разных языках программирования. Так, среди новых диалектов Бейсика есть Паскаль с символикой Бейсика

1. Идентификаторы языка Турбо Паскаль (ТП)

Идентификаторами ТП называют произвольный набор символов.

Требования к идентификаторам:

· Идентификатор состоит из латинских букв и цифр (заглавные и строчные буквы не различаются).

· Идентификатора должен начинаться обязательно с буквы {"а1", а не "1а"}.

· Идентификатор может состоять из любого количества символов, но распознаются только первые 63.

· Служебные слова запрещается использовать в качестве идентификаторов.

· При написании идентификатора нельзя использовать пробелы.

2. Общие понятия и правила программирования на языке Турбо Паскаль

· Программа составляется из операторов Турбо Паскаля, которые разделяются символом "; ".

· Для выделения группы операторов используют операторные скобки: begin…..end.

· Несколько операторов, заключенных в операторные скобки, называют составным оператором.

· В тексте программы фигурными скобками выделяются комментарии, которые игнорируются при выполнении программы. В тексте лекций будем также использовать фигурные скобки для комментирования.

57 СТРУКТУРА ТИПОВ ДАННЫХ В ЯЗЫКЕ ТУРБО

ПАСКАЛЬ ПРИМЕРЫ

Важнейший принцип Паскаля: все используемые в программе имена должны быть описаны до их употребления. Описать идентификатор – это значит указать тип связанного с ним объекта программы.

В каждом языке программирования имеются свои правила записи идентификаторов. Чаще всего это последовательность латинских букв и цифр, начинающаяся с буквы. В Турбо Паскале правила записи идентификаторов следующие:

– идентификатор может состоять из букв латинского алфавита, цифр, знака подчеркивания;– идентификатор не может начинаться с цифры;

– идентификатор не может совпадать ни с одним из зарезервированных слов;

– длина идентификатора может быть произвольной, но значащими считаются первые 63 символа.

Например:

A, B, M, N, SUMMA, Z1, Z2, Z3, PRIMA14, FIRST_VALUE.

В стандартном Паскале знак подчеркивания не используется

Простые типы

Численные типы: Символьные переменные - char Значениями символьного типа является множество всех символов ПК. Каждому символу приписывается целое число в диапазоне 0…255. Логические переменные - boolean Значениями логического типа может быть одна из предварительно объявленных констант (False – ложь, True – истина).

Сложные типы; Массивы- array. Тип данных Массив позволяет одному идентификатору задать несколько значений, которые отличаются порядковым номером. Номер элемента массива указывается после идентификатора в квадратных скобках {M[5] – пятый элемент массива М}. При описании массива указывается диапазон номеров элементов массива и тип, к которому относится каждый его элемент. Массивы могут быть одно-, двух- и многомерными.

Пример описания и заполнения элементов массива. 1 Var {описание массивов} 2 M: array [1..5] of integer; {одномерный массив М с номерами элементов от 1 до 5, состоящий из целых чисел} 3 M1: array [2..3,11..15] of char; {двумерный массив М1 с номерами строк от 2 до 3, с номерами столбцов от 11 до 15, состоящий из символов} 4 Begin {заполнение массива}5 М[2]:=100; {второму элементу численного массива М присвоено значение 100}6 М1[2,3]:=’d’; {элементу второй строки и третьего столбца символьного двухмерного массива М1 присвоено значение ’d’} 5 End.

Строковые переменные – string. Переменные строкового типа состоят из нескольких символов. Пример.1Var s:string; {описание идентификатора s как строковую переменную}2Begin3 s:=’Привет’; {задание значения строковой переменной}4 Writeln(s); {распечатка на экране слова "Привет"}5 end.

Var (Переменные) Все идентификаторы, используемые в программе, должны быть описаны. Описать идентификатор - указать тип данных, к которому он относится. Пример.1 Var 2x,y:real; {идентификаторы x,y - переменные реального типа} 3 i,j,k:integer; { идентификаторы i,j,k – переменные целого типа } 4 M:array [1..4] of char; { M - одномерный символьный массив из 4 элементов} 5 M1:array [1..3,1..4] of byte; { M1 двухмерный массив из 12 элементовцелого типа}6 Type 7 re=real; { описание нового типа: идентификатор re - реальный тип} 8 Var 9z:re; {идентификатор z – переменная типа re, то есть реального типа}

{Четыре последние строки примера можно заменить следующим

образом: Var z:real; }

67 ПРОЦЕДУРЫ.ОБРАЩЕНИЕ К ПРОЦЕДУРЕ.ФОРМАЛЬНЫЕ И ФАКТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ.ПРИМЕРЫ.

Формальные и фактические параметры

При описании подпрограмм и вызова их используются понятия формальных и фактических параметров.

Формальные параметры - это переменные, фиктивно (формально) присутствующие в процедуре и определяющие тип и место подстановки фактических параметров.

Фактические параметры - это реальные объекты программы, заменяющие в теле процедуры при ее вызове формальные параметр

Формальные параметры подпрограммы указывают, с какими параметрами следует обращаться к этой подпрограмме (количество параметров, их последовательность, типы). Они задаются в заголовке подпрограммы в виде списка формальных параметров, разбитого на группы, разделенные точками с запятыми. В группу формальных параметров включаются однотипные параметры одной категории.

Все формальные параметры можно разбить на четыре категории:

- параметры-значения (эти параметры подпрограмма может изменить в основной подпрограмме);- параметры-переменные (эти параметры подпрограмма может изменить в основной программе);- параметры-константы (только в версии 7.0);

- параметры-процедуры и параметры-функции (т.е. процедурного типа).

Для каждого формального параметра следует указать имя и, как правило, тип, а в случае параметра-переменной или параметра-константы - категорию. Имена параметров могут быть любыми, в том числе и совпадать с именами объектов программы.