Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


јрифметические и логические основы Ё¬ћ




»зыскание средств и методов механизации и автоматизации работ Ч одна из основных задач технических дисциплин. јвтоматизаци€ работ с данными имеет свои особенности и отличи€ от автоматизации других типов работ. ƒл€ этого класса задач используют особые виды устройств, большинство из которых €вл€ютс€ электронными приборами. —овокупность устройств, предназначенных дл€ автоматической или автоматизированной обработки данных, называют вычислительной техникой.  онкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный дл€ обслуживани€ одного рабочего участка, называют вычислительной системой. ÷ентральным устройством большинства вычислительных систем €вл€етс€ компьютер.

 омпьютер Ч это электронной прибор, предназначенный дл€ автоматизации создани€, хранени€, обработки и транспортировки данных.

 

“ехнические средства реализации информационных процессов

¬ основу любого устройства, предназначенного дл€ преобразо≠вани€ или хранени€ информации, должен быть положен принцип ее представлени€, то есть ее физический носитель. ѕреимущество использовани€ элект≠ронных устройств обусловлено многими факторами, главными из которых €вл€ютс€ удобство преобразовани€ и передачи электричес≠ких сигналов, мала€ инерционность электронных устройств и, сле≠довательно, их высокое быстродействие.

ќсновны≠ми достоинствами компьютерных систем ( —) €вл€ютс€:

- гарантированна€ точность результата, завис€ща€ только от гра≠ниц представлени€ данных;

- универсальность, т.е способность обрабатывать данные любыми методами, представл€емыми последовательностью простых ариф≠метических и логических операций;

- возможность реализации большого числа известных численных математических методов решени€ задач.

 омпьютерные системы используют естественное представ≠ление чисел в позиционной системе счислени€, поэтому при пост≠роении базовых элементов очень большое значение имеет выбор ос≠новани€ системы счислени€. ƒл€ построени€ цифровых устройств была выбрана двоична€ систе≠ма счислени€. ќдним из преимуществ двоичного представлени€ €в≠л€лось и то, что дл€ проектировани€ устройств можно было исполь≠зовать мощный аппарат алгебры логики - булевых функций.

ѕервые электронные вычислительные машины (Ё¬ћ) по€вились немногим более полувека назад.

«а это врем€ микроэлектроника, вычислительна€ техника и вс€ индустри€ информатики стали одними из основных составл€ющих мирового научно-технического прогресса. ¬ли€ние вычислительной техники на все сферы де€тельности человека продолжает распростран€тьс€ вширь и вглубь.

¬ насто€щее врем€ Ё¬ћ используютс€ не только дл€ выполнени€ сложных расчетов, но и в управлении производственными процессами, в образовании, здравоохранении, экологии и т.д.

Ёто объ€сн€етс€ тем, что Ё¬ћ способны обрабатывать любые виды информации: числовую, текстовую, табличную, графическую, видео, звуковую.

 

»стори€ развити€ Ё¬ћ

ѕервое в мире автоматическое устройство дл€ выполнени€ операции сложени€ было создано на базе механических часов. ¬ 1623 году его разработал ¬ильгельм Ўикард, профессор кафедры восточных €зыков в университете “ьюбингена (√ермани€). ¬ наши дни рабоча€ модель устройства была воспроизведена по чертежам и подтвердила свою работоспособность. —ам изобретатель в письмах называл машину Ђсуммирующими часамиї.

¬ 1642 году французский механик Ѕлез ѕаскаль (1623-1662) разработал более компактное суммирующее устройство, которое стало первым в мире механическим калькул€тором, выпускавшимс€.

¬ 1673 году немецкий математик и философ √. ¬. Ћейбниц (1646-1717) создал механический калькул€тор, который мог выполн€ть операции умножени€ и делени€ путем многократного повторени€ операций сложени€ и вычитани€.

Ќа прот€жении XVIII века, известного как эпоха ѕросвещени€, по€вились новые, более совершенные модели, но принцип механического управлени€ вычислительными операци€ми оставалс€ тем же. »де€ программировани€ вычислительных операций пришла из той же часовой промышленности. —таринные монастырские башенные часы были настроены так, чтобы в заданное врем€ включать механизм, св€занный с системой колоколов. “акое программирование было жестким Ч одна и та же операци€ выполн€лась в одно и то же врем€. »де€ гибкого программировани€ механических устройств с помощью перфорированной бумажной ленты впервые была реализована в 1804 году в ткацком станке ∆аккарда, после чего оставалс€ только один шаг до программного управлени€ вычислительными операци€ми.

Ётот шаг был сделан выдающимс€ английским математиком и изобретателем „арльзом Ѕэббиджем (1792-1871) в его јналитической машине, котора€, к сожалению, так и не была до конца построена изобретателем при жизни, но была воспроизведена в наши дни по его чертежам, так что сегодн€ мы вправе говорить об јналитической машине, как о реально существующем устройстве. ќсобенностью јналитической машины стало то, что здесь впервые был реализован принцип разделени€ информации на команды и данные.

»сследователи творчества „арльза Ѕэббиджа непременно отмечают особую роль в разработке проекта јналитической машины графини ќгасты јды Ћавлейс (1815-1852), дочери известного поэта лорда Ѕайрона. »менно ей принадлежала иде€ использовани€ перфорированных карт дл€ программировани€ вычислительных операций (1843). Ћеди јду можно с полным основанием назвать самым первым в мире программистом. —егодн€ ее именем назван один из известных €зыков программировани€.

¬озможность представлени€ любых чисел (да и не только чисел) двоичными цифрами впервые была предложена √отфридом ¬ильгельмом Ћейбницем в 1666 году ќн пришел к двоичной системе счислени€, занима€сь исследовани€ми философской концепции единства и борьбы противоположностей. ѕопытка представить мироздание в виде непрерывного взаимодействи€ двух начал (Ђчерногої и Ђбелогої, мужского и женского, добра и зла) и применить к его изучению методы Ђчистойї математики подтолкнули Ћейбница к изучению свойств двоичного представлени€ данных с помощью нулей и единиц. Ќадо сказать, что Ћейбницу уже тогда приходила в голову мысль о возможности использовани€ двоичной системы в вычислительном устройстве, но, поскольку дл€ механических устройств в этом не было никакой необходимости, он не стал использовать в своем калькул€торе (1673 году) принципы двоичной системы.

√овор€ о творчестве ƒжорджа Ѕул€, исследователи истории вычислительной техники непременно подчеркивают, что этот выдающийс€ английский ученый первой половины XIX века был самоучкой. ¬озможно, именно благодар€ отсутствию Ђклассическогої (в понимании того времени) образовани€, ƒжордж Ѕуль внес в логику, как в науку, революционные изменени€.

«анима€сь исследованием законов мышлени€, он применил в логике систему формальных обозначений и правил, близкую к математической. ¬последствии эту систему назвали логической алгеброй или булевой алгеброй. ѕравила этой системы применимы к самым разнообразным объектам и их группам (множествам, по терминологии автора). ќсновное назначение системы, по замыслу ƒж. Ѕул€, состо€ло в том, чтобы кодировать логические высказывани€ и сводить структуры логических умозаключений к простым выражени€м, близким по форме к математическим формулам. –езультатом формального расчета логического выражени€ €вл€етс€ одно из двух логических значений: истина или ложь.

«начение логической алгебры долгое врем€ игнорировалось, поскольку ее приемы и методы не содержали практической пользы дл€ науки и техники того времени. ќднако, когда по€вилась принципиальна€ возможность создани€ средств вычислительной техники на электронной базе, операции, введенные Ѕулем, оказались весьма полезны. ќни изначально ориентированы на работу только с двум€ сущност€ми: истина и ложь. Ќетрудно пон€ть, как они пригодились дл€ работы с двоичным кодом, который в современных компьютерах тоже представл€етс€ всего двум€ сигналами: ноль и единица.

Ќе вс€ система ƒжорджа Ѕул€ (как и не все предложенные им логические операции) были использованы при создании электронных вычислительных машин, но четыре основные операции: » (пересечение), »Ћ» (объединение), Ќ≈ (обращение) и »— Ћё„јёў≈≈ »Ћ» Ч лежат в основе работы всех видов процессоров современных компьютеров.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-12; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 2558 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ќеосмысленна€ жизнь не стоит того, чтобы жить. © —ократ
==> читать все изречени€...

2017 - | 1771 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.013 с.