Учебно-методический комплекс по дисциплине “Моделирование процессов бурения ” (стр. 8 )

Вторым важнейшим недостатком была трудоемкость составления программ. Как указывалось, компьютер работал (и работает поныне) на двоичных цифрах. Поэтому в двоичный код надо было перерабатывать всю информацию. Каждая десятичная цифра и каждая буква алфавита представляется набором двоичных цифр. Несложная программа занимала несколько страниц двоичных цифр. При малейшей и трудно распознаваемой ошибке в какой-то цифре программа не работала. Большие программы для производственных нужд писались коллективами программистов, которых с ростом объема использования компьютеров требовалось все больше. Существовала поговорка, что если дело пойдет так же и дальше, то через несколько лет одна половина человечества будет занята составлением программ, а вторая – ремонтом компьютеров.

Появление полупроводников и на их основе электронных реле радикальным образом решило вопрос о надежности компьютеров. Внутри полупроводникового транзистора при правильной эксплуатации нет ненадежных элементов. Началось изготовление компьютеров 2-го поколения – на полупроводниках.

Столь же эффективно был решен вопрос и с трудоемкостью программирования. Появилось так называемое автоматическое программирование, когда вводимая в машину программа состоит из обычных десятичных цифр и букв, которые переводит в двоичный код уже сама машина, используя составленные для этого стандартные программы – переводчики (трансляторы). Были предложены первые пользовательские языки автоматического программирования (АЛГОЛ, ФОРТРАН).

Если вначале объем каждого полупроводникового элемента составлял десятые доли см, то постепенно размер таких элементов, стали уменьшать и в конце концов появились так называемые интегральные схемы, когда на одном полупроводниковом кристалле стали изготовлять 20 и более необходимых для компьютера элементов. Это стало причиной появления компьютеров 3 - го поколения, с резким уменьшением занимаемой площади и многократным повышением объема памяти и быстродействия.

Появилась тенденция к созданию все более крупных и мощных компьютеров, работа которых шла в режиме разделения времени, т. е один компьютер обслуживал несколько пользователей одновременно, выделяя им по долям секунды работы поочереди (пользователям это было незаметно). Существовали машины обслуживающие пользователей нескольких разных городов. У каждого пользователя была своя линия связи с центральным компьютером и консоль с монитором и клавиатурой.

Компьютеры 4-го поколения возникли, когда в одном кристалле полупроводника научились изготовлять сотни и тысячи элементов. Все связывающие эти элементы соединения стали размещать внутри того же кристалла. В результате не только резко снизились необходимая площадь, мощность питания, объем и вес компьютера, но и предельно возросла его надежность. В итоге по сравнению с компьютерами 1-го поколения стоимость компьютера 4-го поколения упала в 10000 раз.

Компьютер стал доступен среднему американцу, а затем и среднему жителю других развитых стран. Ведущее место заняли РС – персональные компьютеры. Появилась международная сеть ИНТЕРНЕТ, способная в принципе объединить всех пользователей, что дало самые широкие возможности для обмена информацией.

Наконец основной узел компьютера – процессор, вследствие его крайнего удешевления стал широко применяться в технике и в быту (в автомобилях, стиральных машинах и т. п.), предельно упрощая возможности автоматизации любых процессов.

Основными признаками компьютера являются:

– Работа по заданной программе (главное отличие компьютера от

калькулятора)

– Использование двоичной системы счисления, обеспечивающей

безошибочность

– Использование электронных реле, обеспечивающих быстродействие

– Использование полупроводников, обеспечивающих надежность работы и

уменьшение геометрических размеров и стоимости

Рекомендуемая литература: Осн. 3 с. 3-5, 307-309

Контрольные вопросы:

1 Определение компьютера

2 Основные блоки компьютера

3 Виды памяти компьютера и их особенности

4 Блок компьютера, в котором происходит обработка информации

5 Что такое устройство управления и как оно функционирует

6 Особенности компьютеров нулевого поколения

7 Особенности компьютеров первого поколения

8 Особенности компьютеров второго поколения

9 Особенности компьютеров третьего поколения

10 Особенности компьютеров четвертого поколения

ЛЕКЦИЯ 6. Математические основы компьютера

Выше упоминалось, что компьютер производит любые операции только в 2-ичной системе счисления. Подобно всем известной десятичной системе (и в отличие, например от Римской системы) двоичная система принадлежит к позиционным системам счисления. Общая формула позиционной системы счисления:

, (6.1)

где – числовое значение, выраженное в данной системе счисления, – основание системы – целое положительное число, – цифра, …, 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2 – номера позиций, на которых стоят члены (в общем виде).

На каждой позиции основание системы возводится в степень, представляющую собой номер позиции. Цифра в позиционной системе счисления может принимать любые целые положительные значения от 0 до :

(6.2)

В формуле (6.1) индексы при цифрах означают, только то, что цифры с разными индексами различны, а с одинаковыми – одинаковы.

Возьмем для примера число = 84235.41, выраженное в 10 – ной системе счисления (это показано индексом 10 в конце числа). Основанием 10 –ичной системы является число = 10 . Согласно форм, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Выразим рассматриваемое число в соотве6тствии с формулой (6.1). Получим:

= 8 х 10+ 4 х 10 + 2 х 10+3 х 10+ 5 х 10 +4 х 10+ 1 х 10 или

= 80000 + 4000 + 200 + 30 + 5 + 0.4 + 0.01 = 84235.41.

Основной принцип позиционной системы счисления состоит в том, что в позиционном числе значение каждой цифры зависит от ее позиции. Так, в примере одна и та же цифра 4 встречается два раза, занимая 3-ю и –1-ю позиции. Соответственно, на 3-ей позиции эта цифра означает 4 тысячи, а на –1-ой – 4 десятых.

Применим теперь формулу (6.1) к двоичной системе счисления с основанием а = 2 . Из формулы (6.2) следует, что двоичная система имеет всего две цифры: 0, 1.

Возьмем для примера двоичное число =110101.011. Разложим его на составляющие слагаемые согласно формуле (6.1). Учтем, что нулевая позиция – это следующая позиция левее точки и что положительные позиции растут от нулевой справа-налево, а отрицательные – уменьшаются слева-направо. Не забудем, что любое число в нулевой степени равно единице:

= 1 х 2+ 1 х 2 + 0 х 2+1 х 2+ 0 х 2 +1 х 2+ 0 х 2+ 1 х 2 +1 х 2.

или = 32 + 16 + 0 + 4 + 0 + 1 + 0 + 0.25 + 0.125 = 53.375

Для перевода двоичных чисел в десятичные можно использовать таблицу 6.1. С ее же помощью выполняется и перевод десятичного числа в двоичное. Сделаем это, например, для числа 813. Разместим будущее двоичное число в таблице 6.2. Наибольшая степень двойки, способная полностью уместиться в числе 813, это – девятая, а именно число 512 (табл. 6.1). Поэтому под девятой позицией в таблице 6.2 ставим единицу. 512 – это и есть крайнее слева слагаемое. Все остальные слагаемые вместе составляют остаток, т. е. 813 – 512 = 301.