Сигналы и данные

Информатика

Вопрос 1

Понятие сигнала.Машина фон Неймана.Память произвольным доступом

Сигнал является материальным носителем информации, которая передается от источника к потребителю. Он может быть дискретным и непрерывным (аналоговым).

Дискретный сигнал слагается из счетного множества (т.е. такого множества, элементы которого можно пересчитать) элементов (говорят – информационных элементов).

Непрерывный сигнал – отражается некоторой физической величиной, изменяющейся в заданном интервале времени, например, тембром или силой звука.

Сигналы и данные

Из курсафизики мы знаем, что состояния абсолютного покоя не существует и физическиеобъекты находятся в состоянии непрерывного движении и изменения, котороесопровождается обменом энергией и ее переходом из одной формы в другую.Все виды энергообмена сопровождаются появлением сигналов, то есть все сигналыимеют в своей основе материальную энергетическую природу. При взаимодействиисигналов с физическими телами в последних возникают определенные изменениясвойств — это явление называется регистрацией сигналов. Такие изменения можнонаблюдать, измерять или фиксировать иными способами — при этом возникают ирегистрируются новые сигналы, то есть образуются данные.

Архитектура фон Неймана (англ. von Neumann architecture) — широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. Вычислительные системы такого рода часто обозначают термином «машина фон Неймана», однако, соответствие этих понятий не всегда однозначно. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных.

Наличие жёстко заданного набора исполняемых команд и программ было характерной чертой первых компьютерных систем. Сегодня подобный дизайн применяют с целью упрощения конструкции вычислительного устройства. Так, настольные калькуляторы, в принципе, являются устройствами с фиксированным набором выполняемых программ. Их можно использовать для математических расчётов, но невозможно применить для обработки текста и компьютерных игр, для просмотра графических изображений или видео. Изменение встроенной программы для такого рода устройств требует практически полной их переделки, и в большинстве случаев невозможно.

Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти.

Этапы цикла выполнения: Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса, и отдаёт памяти команду чтения; Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных, и сообщает о готовности; Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её; Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды; Снова выполняется п. 1.

Запоминающее устройство с произвольным доступом (сокращённо ЗУПД) — один из видов памяти компьютера, позволяющий единовременно получить доступ к любой ячейке (всегда за одно и то же время, вне зависимости от расположения) по её адресу на чтение или запись. ЗУПВ используются в качестве оперативной памяти персонального компьютера. Это отличает данный вид памяти от устройств памяти первых компьютеров (последовательных компьютеров), созданных в конце 1940-х — начале 1950-х годов, которые для хранения программы использовали разрядно-последовательную память [] на ртутных линиях задержки при которой разряды слова для последующей обработки в АЛУ поступали последовательно один за другим.