asyan.org
добавить свой файл
1




Основные термины и понятия цифровой вычислительной техники.

Приведем термины и понятия вычислительной техники, с которыми часто приходится встречаться [1].

1. Бит — это единица количества информации, посредством которого выделяется одно из двух альтернативных и равновероятных состояний. Бит — цифра в двоичной системе счисления (0 или 1).

2. Скорость передачи информации определяется количеством информации, передаваемой в единицу времени (обычно за секунду), измеряется в бодах (бод — единица скорости телеграфирования, равная количеству элементарных электрических сигналов, передаваемых в 1 секунду. Названа в честь Ж.Бодо. Жан Морис Эмиль Бодо (Baudot) (1845—1903), французский изобретатель. Создал первую практически пригодную систему многократного последовательного телеграфирования — аппарат Бодо — на основе пятизначного кода (код Бодо {в СССР — МТК-2 — международный телеграфный код (прим. Н.В.Пилипенко)}); введена в эксплуатацию в 1877 на линии Париж — Бордо [2].

3. Цифровым вычислительным устройствам свойственна дискретная форма представления информации (Дискретность — от лат. discretus — разделенный, прерывистый; напр., если величина изменяется во времени, то изменение происходит через некоторые промежутки времени [3].). Информация, представленная в виде последовательности символов некоторого алфавита, называется символьной информацией. Форма представления информации называется кодом.

4. Элементы символьной информации дискретных устройств называются структурными единицами информации. Для ЭВМ характерны следующие структурные единицы информации: бит, поле, байт, слово, массив и сегмент. Биту информации соответствует двоичная переменная со значениями 0 или 1.

Последовательность битов, имеющая определенный смысл, называется полем. Поле, состоящее из 8 битов, называется байтом. Обычно байт представляет код одного символа. Последовательность, состоящая из строго определенного числа битов (байтов) и имеющая некоторый смысл, называется словом. Машинное слово — последовательность, воспринимаемая устройством обработки данных как единое целое. Длина машинного слова — количество разрядов в слове. Последовательность полей, байтов или слов, имеющих одинаковый смысл, образует массив. Упорядоченная последовательность, сгруппированных вместе для наименования, называется сегментом. Количество битов, байтов или слов в структурной единице информации называется длиной единицы информации.

Структурные единицы информации используются в качестве меры при определении количества информации.

5. Способ преобразования информации, задаваемый с помощью конечной системы правил, называется алгоритмом. Точнее, алгоритм — совокупность предписаний, выполнение которых приводит к решению поставленной задачи. Последовательность величин, объединенных знаками операций, называется оператором, а величины, входящие в оператор, — операндами. Группа операторов, выполняемых многократно при одной реализации алгоритма, называется циклом.

Алгоритмы, реализуемые машиной, представляются на машинном языке.

Оператор машинного языка называется командой или, точнее, командой инструкцией, записанной в кодах вычислительной машины. Алгоритм, записанный с соблюдением всех ограничений, свойственных вычислительной машине, называется программой.

6. Все основные процессы по обработке информации протекают в устройстве центрального управления и арифметическом устройстве. Указанные устройства называются процессором. ЭВМ, ориентированная на решение ограниченного круга задач, называется специализированной. Предельное количество информации в битах, байтах или словах, размещаемой в памяти ЭВМ, называется емкостью памяти.

7. Надежность — свойство ЭВМ выполнять положенные на нее функции в течение заданного промежутка времени.

8. Быстродействие ЭВМ оценивается количеством операций, выполняемых машиной за 1 секунду. Список машинных операций достаточно разнообразен, и каждая операция характеризуется собственным временем выполнения.

Среднее быстродействие ЭВМ характеризуется значением:




(1)


где pi — процент операций i-го типа, выполняемых машиной в процессе реализации алгоритмов; Ti — среднее время выполнения операций i-го типа.

Значения pi зависят от класса алгоритмов, для которого подсчитывается среднее быстродействие. Время выполнения операции Ti связано с принципами построения схем машины и определяется в основном количеством оборудования ЭВМ.

9. Производительность ЭВМ — оценивается числом задач, решаемых на машине за достаточно большой промежуток времени. Время решения задачи определяется числом операций, выполняемых машиной, зависит от операционных ресурсов ЭВМ и емкости памяти.

10. ЭВМ применяются для выполнения расчетов и для управления реальными объектами (системами).

Задачи, связанные с выполнением расчетов, принято делить на следующие группы: а) научные и инженерно-технические вычисления; б) коммерческие задачи (обработка данных); в) нецифровые задачи. Примером нецифровой задачи является процесс трансляции перевода алгоритма с некоторого языка на машинный язык, а также задачи обработки текстов, математической лингвистики и т.п.

Принято различать системы управления реальными объектами и информационно-управляющие системы. При управлении реальными объектами ЭВМ включается в контур управления и называется цифровой управляющей машиной. Режим работы ЭВМ, характеризуемый наличием ограничений на время решения задач называется реальным масштабом времени. Условия работы в реальном масштабе времени и специфика сопряжения машины с реальной аппаратурой существенно влияют на операционные ресурсы и конструкцию машины.

Информационно-управляющие системы используются в качестве автоматизированных систем управления производством, АСУ связи, АСУ войсками и т.п. В этих системах ЭВМ применяются для обработки потоков информации, поступающих от внешних устройств (абонентов).

11. Критерий эффективности — это обобщенный показатель, характеризующий соответствие ЭВМ своему назначению.

Стоимость машинной операции

q=S(t)/N(t)[денежная единица/операция].

S(t) — затраты на амортизацию и эксплуатацию ЭВМ за время T, выраженные в денежных единицах; N(t) — количество эффективных операций, выполненных за это время.

Стоимость операции тем меньше, чем выше быстродействие ЭВМ. Максимальная эффективность достигается за счет наиболее рационального использования оборудования ЭВМ.

12. Режимы работы ЭВМ:

а) однопрограммный. В этом режиме в каждый момент времени работает только одно устройство ЭВМ, в то время как остальные простаивают в ожидании окончания начатого действия. Этот режим работы ЭВМ характеризуется низким коэффициентом использования оборудования ЭВМ, величина которого зависит от быстродействия процессора;

б) мультипрограммный. При таком режиме работы в памяти ЭВМ хранится несколько программ и выполнение одной программы может быть прервано для перехода к выполнению другой программы с последующим возвратом к прерванной программе. Для распределения ресурсов в мультипрограммной ЭВМ используется комплекс служебных программ, называемый супервизором. Такие ЭВМ называются мультипрограммными системами;

в) способ пакетной обработки данных используется для более эффективной загрузки ЭВМ, работающей в мультипрограммном режиме. Загрузка оборудования в системе будет тем больше, чем больше размер пакета. Режим пакетной обработки рекомендуется только для решения задач по установившимся и хорошо отлаженным программам;

г) потребность в оперативной связи между пользователем и машиной привела к разработке систем разделения времени. Основу системы составляет мультипрограммная ЭВМ, которая оснащается дополнительным комплектом внешних устройств — терминалов. Терминал — устройство ввода — вывода, предназначенное для обслуживания одного человека, решающего задачи на ЭВМ. Система предоставляет каждому активному терминалу квант времени, равный секундам или долям секунды.

На тот случай, когда пользователи не полностью загружают ЭВМ, предусматривается возможность решения системой задач в режиме пакетной обработки данных.

Терминология, применяемая пользователями ЭВМ.

Абсолютный адрес. Адресная часть инструкции, определяющая действительный адрес слова в памяти.

Автокод. Язык программирования, использующий символические адреса и мнемонические инструкции (мнемоника — греч. mnemonika — искусство запоминания; совокупность приемов и способов, облегчающих запоминание и увеличивающих объем памяти путем образования искусственных ассоциаций [4].).

Автоматизированное проектирование. Реализация процессов проектирования при помощи автоматических средств.

Адрес. Число или другое указание, определяющее место в памяти или в другом источнике данных вычислительной машины.

Адрес инструкции. Адрес ячейки памяти, где хранится слово инструкции.

Адресная часть. Часть инструкции, определяющая адрес полностью или частично.

Алгоритм. Точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от варьируемых начальных данных к искомому результату.

Алфавит. Конечная последовательность знаков, применяемая в системе алгоритмов или машинном языке.

Арифметическая операция. Операция, в которой операнды и результат являются числами.

Библиотека программ. Организованное собрание проверенных программ, имеющих общее применение.

Буква. Один из знаков алфавита.

Буквенно-цифровой код. Код, набор знаков которого содержит буквы и цифры.

Буквенный код. Код, набор знаков которого содержит только буквы.

Вход элемента. Точка, в которой происходит непосредственное воздействие внешнего сигнала на элемент.

Выход элемента. Точка, в которой возникает необходимая реакция элемента на воздействие внешних сигналов.

Двоичная система счисления. Система счисления с основанием два (2).

Двоичное число. Число, представленное в двоичной системе счисления.

Декодирование. Преобразование кодированных данных в исходную форму.

Десятичная система счисления. Система счисления с основанием десять (10).

Десятичное число. Число, представленное в десятичной системе счисления.

Диагностическая программа. Программа, предназначенная для определения местоположения или объяснения как неисправностей оборудования, так и ошибок в программе.

Длина слова. Количество разрядов в слове (машинном).

Зона памяти. Место в запоминающем устройстве, предназначенное для хранения группы машинных слов.

Идентификатор. Последовательность из букв и цифр.

Идентификатор сигнала. Наименование сигнала в сокращенном или символическом виде с применением условных обозначений, принятых при разработке изделия.

Инструкция. Набор знаков, определяющий частично или полностью операцию или часть процесса.

Интерпретатор. Программа, занимающаяся выполнением другой программы, транслируя каждую инструкцию входного языка в последовательность машинных инструкций.

Интерфейс ввода—вывода. Унифицированные средства сопряжения и управления различными устройствами периферийного оборудования.

Интерфейс электропитания. Совокупность электрических линий, электрических сигналов и механических средств, позволяющих соединить между собой функциональные части системы электропитания с целью обеспечения устройства электропитанием.

Канал. Устройство, с помощью которого производится обмен данными между процессором и периферийным оборудованием.

Код. Согласованный набор однозначных правил, используемых для определения способа представления данных знаками из некоторого набора знаков.

Код инструкции вычислительной машины. Код, используемый для представления инструкций вычислительной машины в машинном языке.

Код операции. Код, используемый для представления операций вычислительной машины.

Кодирование. Преобразование данных путем применения кода.

Команда. Инструкция, записанная в кодах вычислительной машины.

Компилятор. Программа, предназначенная для преобразования программ, представленных на одном языке, в эквивалентные программы, представленные на машинном языке или языке, ему подобном.

Конструктивный адрес неполный. Часть полного конструктивного адреса, в которой отсутствуют сведения о контактах и могут отсутствовать сведения об элементах электрического подключения.

Конструктивный адрес неполный, сокращенный. Часть сокращенного конструктивного адреса, в которой отсутствуют сведения о контактах и могут отсутствовать сведения об элементах электрического подключения.

Конструктивный адрес полный. Запись, которая устанавливает место расположения адресуемого уровня и принадлежащего ему контакта для электрического подключения в пределах устройства или модели ЭВМ.

Конструктивный адрес сокращенный. Запись полного конструктивного адреса, в которой часть адреса, общая для конкретно рассматриваемого множества адресуемых уровней одного порядка, не сопровождает каждый адрес, а выделяется в виде заголовка, о чем в конструкторской документации должны быть сделаны соответствующие сообщения.

Косвенный адрес. Адресная часть инструкции, определяющая ячейку памяти, в которой находится требуемый адрес.

Логическая операция. Операция, в которой операнды в результате являются одиночными цифрами.

Логическое проектирование. Этап проектирования, на котором алгоритм выполнения операций реализуются в виде функциональных схем.

Маркер. Символ, используемый для указания начала или конца некоторого набора данных.

Маска. Машинное слово, используемое для извлечения частей других машинных слов.

Моделирование. Представление определенных свойств поведения одной системы посредством действий другой, например, представление физического явления действиями вычислительных машин.

Моделирующая программа. Интерпретатор, способный выполнять программу, написанную для одной вычислительной машины, на другой машине.

Модификация адреса. Модификация, при которой изменяется только адресная часть инструкции.

Модуль памяти. Часть памяти, состоящая из некоторого числа ячеек и имеющая незаконченное конструктивное оформление.

Мультиплексный канал. Канал, в котором связь с различными абонентами происходит одновременно в режиме разделения времени.

Мультипроцессор. Система автоматической обработки данных, которая попеременно выполняет инструкции, относящиеся к различным последовательностям, причем за один шаг может выполняться более одной инструкции.

Нуль (машинный). Последовательность знаков, воспринимаемая вычислительной машиной, как нуль.

Образец (модель) ЭВМ. Совокупность устройств, функционально объединенных между собой в вычислительную машину совместимых ЭВМ, разрабатываемых по единым техническим требованиям.

Оператор (языка). Единица действия в языке.

Операционная система. Часть математического обеспечения, предназначенная для планирования и организации процесса обработки, ввода—вывода и управления данными, распределения ресурсов, подготовки и отладки программы и других вспомогательных операций обслуживания.

Операция. Действие, определенное инструкцией вычислительной машины для обработки данных.

Относительный адрес. Адрес, являющийся номером слова в некотором массиве слов.

Плата. Средство конструктивного и электрического объединения интегральных схем в плоский модуль более высокого уровня.

Позиционная система счисления. Система счисления, при которой значение каждой цифры определяется местом ее расположения в последовательности цифр, составляющих число.

Программа. Алгоритм решения задачи, заданной на каком-либо формализованном языке.

Программирование. Составление программы. Программирование также может включать в себя: анализ задачи, составление схемы алгоритмов, подготовку, проверку и запись подпрограмм, определение форматов входных и выходных данных.

Программные средства. Совокупность методов, позволяющих управлять устройством обработки данных.

Проектирование программных средств системы. Этап проектирования, на котором часть формального описания системы реализуется в виде программы.

Разряд. Каждое из положений внутри слова, которое может быть занято знаком.

Селекторный канал. Канал, работающий только в монопольном режиме.

Символ. Один из нескольких знаков, используемых для условного представления объектов.

Символический адрес. Адрес, который выбирается с точки зрения удобства программирования.

Система автоматического ведения документации. Комплекс технических программных и регламентирующих (организационных) средств, предназначенных для автоматизации учета, хранения, изменения и обращения документации.

Система счисления. Совокупность методов записи чисел.

Системное проектирование. Этап проектирования, на котором разрабатывается концепция системы.

Слово (машинное). Последовательность, воспринимаемая устройством обработки данных как единое целое.

Слог. Группа знаков, представляющих часть машинного слова.

Структурное проектирование. Этап проектирования, на котором выбираются схемные и конструктивные решения на уровне структуры.

Структурный алгоритм. Формальное описание функционирования некоторой структуры.

Супервизор. Программа, предназначенная для организации и управления ходом работы вычислительной машины.

Схема алгоритма. Изображение программы, процесса или функционирования системы, представленное в условных графических изображениях.

Схемный алгоритм. Формальное описание функционирования схемы.

Тест. Упорядоченная совокупность входных воздействий, позволяющая обнаруживать или определять неисправность.

Тест диагностический. Тест, позволяющий определить характер и место неисправности.

Тест проверяющий. Тест, позволяющий обнаружить неисправность.

Тестовый набор. Совокупность одновременных входных воздействий, являющаяся частью теста.

Технические средства. Физические устройства вычислительной машины.

Техническое проектирование. Этап проектирования (исходной информацией для которого является формальное описание логической структуры и конструктивно-технические характеристики проектируемого изделия), предусматривающий выпуск конструкторской эксплуатационной и технологической документации.

Транслятор. Программа для перевода программ с одного языка на другой.

Трассировка соединений. Процесс получения геометрических конфигураций электрических связей.

Узел. Совокупность функционально связанных между собой элементов.

Узел конструктивный. Сборочная единица, представляющая собой конструктивно законченное изделие.

Уровень моделирования. Степень детализации описания моделируемого объекта.

Устройство. Сборочная единица, представляющая собой функционально и конструктивно законченное изделие и имеющая самостоятельное эксплуатационное назначение.

Файл. Совокупность (набор) данных, объединенных общим признаком.

Центральный процессор. Основная часть вычислительной машины (арифметическое устройство, устройство управления и оперативная память) без внешнего оборудования.

Цифра. Одиночный знак, представляющий целое число.

Цифровой код. Код, набор знаков которого содержит только цифры.

Элемент. Условная единица, которая используется при проектировании вычислительного устройства, имеет самостоятельное графическое изображение и выполняет одну или несколько функций от некоторого количества внешних сигналов.

Язык программирования. Язык, используемый программистом для представления программ.

Язык проектирования. Язык представления исходной информации для проектирования.
Список литературы.

1. Майоров С.А., Крутовских С.А., Смирнов А.А. Электронные вычислительные машины (справочник по конструированию). Под ред. С.А.Майорова. — М.: Сов. радио, 1975. — С. 9—15.

2. Советский энциклопедический словарь/Научно-редакционный совет: А.М.Прохоров (пред.). — М.: "Советская энциклопедия", 1981. — С. 152.

3. там же, — С. 400.

4. там же, — С. 826.