КОНЬЯКОВ.ру

Разработка и поддержка веб-сайтов на 1C-Bitrix. E-commerce компетенции. Опыт с 2007 года.

Category: Полезные заметки(Страница 12 из 15)

21 Управляющие конструкции алгоритмы языка. Основные структуры алгоритмов

Скачать ZIP архив | Скачать RAR архив

Большинство алгоритмических языков относится к так называемым процедурным языкам в которых основной единицей является оператор. Оператор представляет собой команду на выполнение некоторого действия. Язык таким образом состоит в основном из фраз в повелительном наклонении. Альтернативной оператоам яввляются описания, определяющие объекты или типы объектов и их взаимосвязи.

Всякий алгоритм предназначен исполнителю, который однозначно понимает команды алгоритма.

Строки алгоритма представляют собой фразы в повелительном наклонении, которые предназначены исполнителю алгоритма.

Строки алгоритма вполняются последовательно (считается, что исполнитель алгоритма способен не задумываясь выполнить каждую его команду).

Большинство алгоритмов не сводится, однако, к последовательному выполнению команд, в них присутствуют ветвления и циклы. При ветвлении в зависимости от условия выполняется одна из ветвей программы; для этого используется оператор «если… то… иначе… конец если»

Второй важнейший конструкцией алгоритмического языка является конструкция «цикл пока». Заголовок цикла состоит из ключевых слов «цикл пока», за которыми следует некоторое условие в заголовке тела цикла. Если условие истинно, то выполняется тело цикла. Затем вновь проверяется условие в заголовке цикла, опять выполняется тело цикла, если условие истинно и так до бесконечности. Если же условие ложно с самого начала, или становится ложным в результате предыдущего выполнения тела цикла, то тело цикла не выполняется и цикл завершается.

Цикл пока — цикл с предусловием, поскольку условие продолжения цикла проверяется перед выполнением тела цикла, а не после него. Иногда используют циклы с постусловием (do … while), когда тело цикла высегда выполняется хотя бы 1 раз.

Запись алгоритма на неформальном языке представляет собой последовательность команд исполнителю алгоритма. Запись может также включать управляющие конструкции: ветвление, или условные ойператор, и цикл «пока».

— Если условие
— то последовательность действий 1
— иначе последовательность действий 2
— конец если

Основные структуры алгоритмов

Основные структуры алгоритмов — это ограниченный набор стандартных способов соединения отдельных блоков или структур для выполнения типичных последовательностей действий.

Структурный подход предполагает использование только нескольких основных структур, комбинация которых дает все многообразие алгоритмов и программ.

Следование — это последовательное размещение блоков и групп блоков, такая структура называется также линейной.

Если некоторая часть программы выполняется многократно и после проверки некоторого условия в какой-то момент осуществляется выход из нее, то такую часть называют циклом.

Если после проверки некоторого условия выбирается один из двух или более путей, вычислительного процесса и после выполнения любого из них вычислительный процесс опять сводится водно русло, то возникает разветвление.

Цикл до — применяется при необходимости выполнить какие-либо вычисления несколько раз до выполнеия некоторого условия. Особенность этого цикла в том, что он всегда выполняется хотя бы один раз, т.к. первая проверка условия выхода из цикла происходит после того, как тело цикла выполнено.

Тело цикла, — та последовательность действий, которая выполняется многократно, в цикле.

Цикл пока — отличается от цикла до тем, что проверка условия производится до выполенния тела цикла — такой цикл называется циплом по условию.

Обход — частный случай разветвления, когда одна ветвь не содержит никаких действий. Множественный выбор является обобщением разветвления, когда в зависимости от значения переменной выполняется ОДНО ИЗ нескольких действий.

20 Алгоритмизация вычислительных процессов. Способы представления и канонические структуры алгоритмов

Скачать ZIP архив | Скачать RAR архив

Алгоритм — это последовательность команд, предназначенная исполнителю в результате выполнения которой он должен решить поставленную задачу. Алгоритм записывается на формальном языке исключающем неоднозначность толкования.

Запись алгоритма на формальном языке называется программой. Алгоритм в большинстве — это идея программы. Программа — это запись алгоритма на опредленном языке программирования.

Свойства алгоритмов:
1) Дискретность — представление процесса рашения задачи как последовательное выполнение простых шагов. При этом для выполнения каждого шага алгоритма требуется некоторый конечный отрезок времени.

2) Определенность (детерминированность) — каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным. благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче

3) Результативность (конечность) — алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов.

4) Массовость — алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, т.е. он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся лишь исходными данными.

Чтобы разработать алгоритм, небходимо четко представлять себе ход решения задачи. При разработке алгоритмов часто используется язык схем.

Схема — наглядное графическое представление алгоритма, когда отдельные действия алгоритма изображаются при помощи различных геометрических фигур-блоков, а связи между этапами указываются при помощи линий соединяющих фигуры.

Прямоугольник — обработка(вычисление)
Косой прямоугольник — ввод-вывод
Ромб — проверка условия
Прямоугольник с скругленными углами. Конец/начало вычислительного процесса
Прямоугольник в прямоугольнике (по краям бордюрчик) — подпрограмма
Вертикальная линия со стрелочкой влево — объединение
Круг со стрелочкой сверху — соединитель
Три точки и рамочка вправо — Комментарий

Присваивание

Проверка условия

Вввод вывод

Подпрограммы

Соединительные линии, объединение

Точки связи или соединители

Комментарии

19 Принтеры и плоттеры: классификация, параметры и принципы работы

Скачать ZIP архив | Скачать RAR архив

Принтер — устройство для вывода текста или изображения на бумагу или пленку.
Плоттер — для вывода изображения, — не печатает а вычерчивает (для чертежей)

Принтеры
-Ударные
— литерные; — точечно матричные

-Безударные
— струйные; — термографические; —магнитографические
— электрографические — электрофотографические; — электростатические; — электрочувствительные

Наибольшее распространение — лазерные, струйные и матричные

ТОЧЕЧНО-МАТРИЧНЫЕ
Головка устанавливается на ракетке и движется вдоль печатаемой строки. При этом иголки в нужный момент ударяют через красящую ленту по бумаге. При этом орбеспечивается формирование на бумаге символов или изображения.

СТРУЙНЫЕ
изображение наносится на бумагу путем выстреливания под давлением красителя из крохотного сопла. одно или несколько сопел устанавливаются на печатающей головке, которая аналогично точечно-матричным принтерам в процессе работы устройства перемещается относительно бумаги.

ЛАЗЕРНЫЕ ПРИНТЕРЫ
содержит вращающийся барабан покрытый фоточувствительным материалом. в исходном состоянии поверхность барабана электрически нейтральна или имеет электрический заряд, равномерно по ней праспределенный.
при помощи сканирующего зеркала осуществляется расировая развертка луча от лазерного диода по поверхности барабана. после множества коротких вспышек этого диода выполняемых в соответствии с выводимым изображением, на барабане засвечиваются все требуемые участки и эл.заряд их изменяется. после засветки на барабан наносится проошок — тонер, частицы которого обладают заданным электрическим зарядом.
в результате эл.стат. взаимодействия чиастицы тонера прилипают к барабану только в тех местах, которые были освещены или не были освещены. затем рисунок переносится на бумагу путем ее прижима к барабану и последующего приложения электрического поля. тонер фиксируется на бумаге. с помощью паров растворителя.

ПЛОТТЕРЫ — графопостроитель
устройство которое чертит графики рисунки или диаграммы под управлением компьютера. формируют изображения с помоьтщью пера, и используются для получения сложных конструкторских чертежей, планов, карт, схем, итд.

18 Организация и устройство оперативной памяти в ПК

Скачать ZIP архив | Скачать RAR архив

Оперативная память (ОП) или ОЗУ — спциальная внутренняя память ЭВМ, позволяющая быстро записывать в нее и считывать из нее необходимую информацию. Однако информация в этой памяти хранится лишь до отключения питания компьютера, по этому ее иногда называют энергозависимой, временной памятью, или RAM (Random Access Memory — память произвольного доступа).

Обычно в ПК используется DRAM — динамическая память. При этом во время работы компьютера информация может постоянно обновляться. В ОЗУ находятся элементы текстов, числовые данные, программные коды и другая информация, необходимая для выполняющихся в данный моммент программ.

В настоящее время достаточно широко используется кеш-память. Она бывает внутренняя (встроенная в процессор) или внешняя. Внешняя — это сверхоперативная память, расположенная как будфер между процессором и ОЗУ и повышающая производительность ОП. Она служит для уменьшения количества тактов ожидания процессора при обращении к более медленной RAM.

Для доступа к памяти с целью записи или чтения отдельных элементов информации, будь то слова или байты, необходимы имена или адреса, определяющие их расположение в памяти. В качестве адресов традиционно используются числа из диапазона от 0 до 2(в степ. k)-1 со значением k, достаточным для адрессации всей памяти компьютера. Все 2(в степ. k) адресов составляют адресное пространство компьютера. Следовательно, память состоит из 2(в степ. k) адресуемых элементов.

Например 32-разрядным адресам соответствует адресное пространство из 2(в степ. 32) или 4 Гб элементов.

Существует 2 способа адрессации байтов в словах:
а) в прямом порядке (little-endian) — байты адресуются справа налево, так что наименьший адрес имеет самый младший байт слова (расположеный с правого ряда)
б) в обратном порядке (big-endian) — байты адресуются слева направо, так что самый старший байт слова (расположенный с левого края) имеет наименьший адрес.

Доступ к числам, символам и символьным строкам

Обычно число занимает целое слово. Поэтому для того чтобы ообратиться к нему в памяти, нужно указать адрес слова, по которому это число хранится. Точно так-же доступ к отдельно хранящемуся в памяти символу существляется по адресу его байта.

Во многих приложениях необхгодимо обрабатывать строки символов переменной длины. Для доступа к такой строке нужно указать адрес байта, в котором хранится ее первый символ.

Существует два способа определения длины строки. Первый из них заключается в использовании специального управляющего симовла, обозначающего конец строки и являющегося пе последним символом. Второй способ состоит в использовании отдельного слова памяти или регистра процессора, содержащего число, которое определяет длину строки в байтах.

Операции с памятью

И команды программ, и данные, являющиеся операндами этих команд, хранятся в памяти. Для выполнения команды управляющие схемы процессора должны инициировать пересылку содержащего ее слова или слов из памяти в процессор.

Операнды и результаты также должны пересылаться между памятью и процессором. Таким образом, для выполнения команды программы необходимо произвести 2 операции с памятью:
— Load (или Read или Fetch) — т.е. загрузка (или чтение, или выборка соответственнор)
— Store (или Write), т.е. сохранение (или запись)

Операция загрузки, пересылает в процессор копию содержимого памяти по заданному адресу. При этом содержимое памяти остается неизменным. Для того чтобы начать операцию загрузки, процессор отсылает в память адрес и запрашивает содержимое памяти по этому адресу. Из памяти считываются соответствующие данные и пересылаются в процессор.

Операция сохранения пересылает элемент информации из процессора в память по заданному адресу, уничтожая предыдущие данные, хранившиеся по этому адресу. Для выполнения такой операции процессор отсылает в память данные и адрес, по которому они должны быть записаны.

Информацию из одного слова или одного байта можно пересылать между процессором и памятью за одну операцию. Процессор содержит небольшое количество регистров, вмещающих по одному слову. Эти регистры служат либо источниками, либо приемниками данных, пересылаемых в память и из памяти. Пересылаемый байт обычно располагается в младшей (крайний справа) позиции в регистре.

Взаимодействие с памятью происходит через:
— шину чтения-записи;
— адресную шину;
— информационную шину;

По шине чтения-записи сообщается тип производимой операции (считывание из памяти или запись в нее). Сигналы подаваемые на адресную шину определяют область памяти из которой (в которую) ведется считываение (запись) а по информационной шине передается считаннаая (записанная) информация.

Система прямого доступа к памяти

Процессор способен считывать данные из негокоторого устройства и записывать их в память. Подобные действия может выполнять и система прямого доступа к памяти (DMA — Direct Memory Access) и таким образом освобождать процессор от этой работы.

Запоминающее устрйоство в каждый момент времени обрабатывает только один запрос. Однако система прямого доступа к памяти достаточно «интеллектуальна» и в состоянии задержать запрос процессора, пока сама реализует обращение. Таким образом, процессор и система прямого доступа к памяти поочередно работаютс запоминающим устройством, причем процессор время от времени находится в состоянии ожидания, пока освободиться память.

Режимы процессора

В зависимости от режима процессора изменяется схема управления памятью системы и задачами

Процессоры могут работать в 3х режимах:
— реальном
— защищенном
— виртуальном реальном режиме (реальном внутри защищенного)

Реальный режим

16ти-разрядный режим, в котором выполнялись команды процессоров i8086 и i80286 был назван реальным режимом. Все программы выполняющиеся в реальном режиме должны использовать только 16-ти-разрядные команды, 20-разрядные адреса и поддерижваться архитектурой памяти, расчитанной на емкость до 1 Мбайт.

(!!!)
Для программного обеспечения этого типа обычсно используется однозадачный режим, т.е. одновременно может выполняться только одна программа. Нет никакой встроенной защиты для предотвращения перезаписи ячеек памяти одной программы или даже операционной системы другой программой. Это означает, что при выполнении нескольких программ вполне могут быть испорчены данные или код одной из них, а это может привести всю систему к краху (или останову);

Защищенный режим

Новый метод адрессации памяти позволяет изолировать адресные пространства отдельных задач друг от друга. При этом прикладная программа работающая в среде ОС, использующей защищенный режим, не может случайно или намеренно разрушить целостность самйо ОС, она может записывать данные только в те области памяти, которые выделены ей ОС.

Размер ОП предоставляемой программам, ограничен размером свободного дискового пространства.

Виртуальный реальный режим

Этот режим реализуется в рамках защищенного режима (процессор может переключиться в виртуальный режим, только из защищенного режима). В виртуальном режиме процессор способен выполнять программы, находять с защищенном режиме и используя аппаратные средства защищенного режима: мультизадачность, изолирование адресных пространств отдельных задач друг от друга, страничная виртуальная память.

Устройство и принципы фукнционирования ОП

Память состоит из множества ячеек каждая из которых хранит всего один бит информации. на физическом уровне ячейки объединяются в прямоугольную матрицу, горизонтальные линейки которй называются строками, а вертикальные — столбцами или страницами.

Динамическая память представляет собой памяить разового действия — т.к. чтение ячейки разряжает конденсатор. По этому во избежание потери информации считанную строку приходится тут-же перезаписывать вновь.

Саморазряд конденсатора вызывает малое время хранения информации.

Для борьбы с забывчивостью памяти прибегают к ее регенерации — периодическому считыванию ячеек с последющей перезаписью.

Модули ОП

ОП стрится на базе относительно недорогой динамической памяти. В то же время на мощных компьютерах или серверах устанавливается более дорогая статическая память SRAM. Её основное отличие состоит в том, что в качестве ячейки здесь выступает статический триггер, что исключает стекание заряда, и соответственно необходимость в регенерации такой памяти отпадает.

DIMM — модуль памяти с двойным располозением выводов.

SDRAM — динамическое озу с синхронным интерфейсовм, — микросхемы памяти работают синхронно с контроллером, что гарантирует завершение цикла в строго заданный срок. номера строк и столбцов подаются одновременно, для того, чтобы к приходу следующего тактового импульса сигналы уже успели стабилизироваться и были готовы к считыванию.

SDRAM II — DDR SDRAM — позволяет увеличить частоту за счет работы на обеих границах тактового сигнала, т.е. на подъеме и спаде.

15 Устройство и параметры микропроцессоров. Понятие конвейеризации. Системы команд и прерываний. Современные модели микропроцессоров для ПК

Скачать ZIP архив | Скачать RAR архив

Процессор, или более точно микропроцессор (микросхема, + кеш-память), таакже часто называемый CPU, является центральным компонентом компьютера. Это мозг который управляет всем происходящим внутри ПК. Управление осуществляется посредством выполнения находящегося в памяти программного кода. Программный код представляет собой последовательность команд или инструкций. Каждая инструкция содержит в себе информацию о том, какие операции и как необходимо выполнить процессору.

Последовательность выполнения инструкций может быть нарушена под воздействием внутренних или внешних причин. К внутренним причинам относятся исключения, т.е. особые ситуации возникающие при выполнении инструкций. Внешними причинами являются аппаратные прерывания. Источниками аппаратных прерываний являются контроллеры и адаптеры периферийных устройств, системы управления питанием и другие подсистемы. Аппаратное прерывание представляет собой электрический сигнал, поступающий на вход процессора от соответтствующего устройства.

Прерывания используют и для переключения задач в многозадачных системах. По аппаратному прерыванию выполнение одного процесса приостанавливается, а его текущее состояние сохраняется в памяти. После этого запускается другой процесс. Через некоторое время по следующему прерыванию выполняется обратное переключение. При этом переключения задач выполняются с такой частотой, что у пользователя создается впечатление одновременности и непрерывности выполнения процессов.

Современные процессоры имеют встроенные средства многозадачности. В распоряжение каждой программы предоставляется виртуальная машина, в которой управление передается согласно программному коду, как будто она — единственный процесс.

—> Поддержка виртуальных машин, распределение ресурсов реального компьютера, повышение производительности определелии основные направления совершенствования процессоров.

В тех случаях, когда память и средства ввода/вывода размещаются на той же подложке интегральной схемы, что и микропроцессор, последний превращается в микрокомпьютер. Микроконтроллер является специальным микрокомпьютером, для управления различными устройствами.

Процессор полностью собирается на одном чипе из кремния. Электронные цепи создаются в несколько слоев, состоящих из различных веществ, например, диоксид кремния играет роль изолятора, а поликремний создает проводники.

Логическое устройство и организация системы команд процессора

В состав микропроцессора входят:
— устройство управления (УУ) — формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передет эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов УУ получает от генератора тактовых импульсов;
— арифметико-логическое устройство (АЛУ) — предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.
— микропроцессорная память (МПП) — служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины.
— регистры — быстродействующие ячейки памяти различной длины

АЛУ классифицируются следующим образом:
1 По способу действий над операндами
— АЛУ последовательного действия
— параллельного действия

2 По виду обрабатываемых чисел АЛУ могут производить операции над двоичными числами с фиксированной или плавающей запятой и над двоично-десятичными числами. В последнем случае каждая десятичная цифра записывается четырьмя разрядами двоичного кода:
например 1998 записывается так: 0001 1001 1001 1000
3 По организации действий над операндами
— блочные
— многофункциональные АЛУ

4 По структуре
— АЛУ с непосредственными связями
— многосвязные

Технические характеристики процессоров

Под архитектурой процессора понимается его программная модель, т.е. программно-видимые свойства. Все современные процессоры соответствуют архитектуре IA-64 (Intel Architecture 64bit) или немного архитектуры прошлого поколения IA-32 (Intel Architecture 32bit).

Под микроархитектурой процессора понимается внутренняя реализация этой программной модели. Именно микроархитектура определяет тип процессора. Также процессоры отличаются размерами слотов (socket), т.е. разъемами для креления процессора на материнской плате.

Тип процессора характеризуется следующими параметрами:
— производитель (Intel, AMD, IBM, VIA)
— технология производства (определяет размер наименьших деталей — транзисторов, например 40 нм)
— тактовая частота ядра (частота часов, определяющая скорость выполнения операций — количество тактов в секунду)
— тактовая частота системной шины (определяет максимально возможную скорость обмена данными между процессором и другими устройствами, главный образом оперативной памятью)
— разрядность (определяет максимальную длину одной единицы обрабатываемой информации в битах. первые процессоры были 8 разрядными, т.е. могли параллельно обрабатывать 8 битов информации. например 32 битные числа обрабатывались за несколько инструкций. современные 64 разрядные процессоры позволяют решить эту задачу в одну инструкцию. увеличивается адресуемая память и размер файлов)
— объем кеш-памяти первого и второго уровней (кеш-память обеспечивает промежуточное хранение данных между различными типами памяти. при обращении о оперативной памяти в кеш-память копируются запрошенные данные. при следующем запросе к памяти процессор сначала просматривает кеш-память и если нужных данных там не находит, обращается к оперативной памяти. кеш-память второго уровня является промежуточным хранилищем между оперативной памятью и кеш-памятью первого уровня, из которой данные поступают непосредственно в процессор. в современных моделях процессоров кеш-память первого и второго уровней работают с тактовой частотой ядра процессора)
— длина и количество конвейеров (механизм конвейеризации представляет собой способ распараллеливания выполнения последовательно расположенных инструкций. у устаревших процессоров выполнение одной инструкции занимало пять тактов: один для загрузки инструкции, один для ее декодирования, один для получения данных, один для выполнения и один для записи результата. раньше процессор мог обрабатывать только одну инструкцию одновременно. при конвейерной обработке каждый этап выполняется на своей ступени конвейера процессора. при выполнении инструкции продвигается по конвейеру по мере освобождения следующих ступеней. это значит, что в любой момент времени одна инструкция загружается, другая декодируется, доставляются данные для третьей, четвертая исполняется и записывается результат для пятой. Таким образом, выполнение одной инструкции занимает один такт вместо пяти, что существенно влияет на производительность процессора). у современных проессоров конвейеры (гиперконвейерная архитектура) имеют бОльшее число ступеней (20 ступеней) у Pentium IV. Скалярным называют процессор с единственным конвейером. Суперскалярный процессор способен обрабатывать инструкции параллельно.
— слот (определяет тип корпуса микросхемы, в котором размещен процессор. важно чтобы тип слота процессора соответствовал слоту на материнке, иначе процессор просто не удастся установить из-за несовпадения разъемов)

Intel, Celeron 2600, Socket 478, 400 Мгц, 128 Кбайт (BOX)
Производитель: Intel
Торговое название процессора: Celeron
тактовая частота ядра: 2600 Мгц
тип слота микропроцессора: Socket 478
тактовая частота системной шины: 400 Мгц
объем кеш-памяти второго уровня: 128 Кбайт
вид упаковки: box (в коробке, вентилятор входит в комплект)

Страница 12 из 15

© 2007–2026, konyakov.ru
☩