Основы построения ЭВМ

Слайд 3

Принципы фон Неймана
Информация кодируется в двоичном формате и разделяется на единицы

(элементы) информации – слова. Слово обрабатывается как единое целое (машинный элемент информации).
Разнотипные слова хранятся в одной и той же памяти и различаются только по способу их использования (числа, команды и т.д.). Все слова по своей сути одинаковы и неразличимы. Такое «однообразие» слов позволяет использовать одни и те же операции для обработки слов различной природы.
3. Слова информации размещаются в ячейках памяти машины и идентифицируются номерами ячеек (адресами). Основная память состоит из пронумерованных ячеек. Адрес ячейки используется для чтения или записи слов.

Слайд 4

Принципы фон Неймана
4. Алгоритм представляется в виде последовательности управляющих слов (команд),

которые определяют наименование операции и слова информации, участвующие в этой операции.
Алгоритм, представленный в терминах машинных команд, называется программой.
Четырехадресная команда:
КОП – это Код Операции
5. Выполнение вычислений, предписанных алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой.

КОП

Адрес 1-го операнда

Адрес 2-го операнда

Адрес результата

Адрес следующей команды

Слайд 5

Обобщенная структура ЭВМ
Пять принципов фон Неймана предполагают, что основными составными частями

ЭВМ должны быть:
АЛУ – арифметико-логическое устройство – для выполнения арифметических и логических операций
УУ – устройство управления – для организации выполнения программы
ЗУ – запоминающее устройство – память
ВУ – внешнее устройство – устройство ввода-вывода

Слайд 6

Обобщенная структурная схема ЭВМ
программы
данные
память
У ввода
У вывода
процессор
ПП
АЛУ
УУ
ГТИ

Слайд 7

Архитектура и структура ЭВМ
Архитектура ЭВМ – это логическая организация вычислительного устройства,

состав и назначение ее функциональных средств, принципы кодирования и т.п., т.е. все, что определяет процесс обработки информации.
Архитектура, построенная на принципах фон Неймана – классическая архитектура.
Структура ЭВМ – это совокупность элементов компьютера и связей между ними.
Структура ЭВМ – это «железо», которое не будет «работать» без программ, задающих алгоритм обработки информации.
Необходимость программного обеспечения (ПО).

Слайд 8

Программное обеспечение

Слайд 9

Программное обеспечение ЭВМ
Программное обеспечение (ПО) делится на две группы:
Системное ПО (СПО)
Прикладное

ПО (ППО)
Системное ПО можно разделить на:
Базовое ПО (BIOS, OS, операционные оболочки)
Сервисное ПО (диагностическое, обслуживающее, антивирусное ….)
Прикладное ПО (ППО):
Пакеты прикладных программ
Подробности рассмотреть самостоятельно.

Слайд 10

Языки программирования

Слайд 11

Языки программирования
Команда в памяти ЭВМ записана в виде машинного слова
Для записи

программ используются языки программирования
Язык программирования (ЯП) – формализованный язык для описания алгоритмов решения задачи на вычислительной машине
ЯП можно разделить:
ЯП низкого уровня (машинные коды, машинно-ориентированные – ассемблеры)
ЯП высокого уровня - алгоритмические (Pascal, Basic, CИ)

Слайд 12

Языки программирования
Для перевода программ с языка высокого уровня в машинные коды

используются специальные программы – трансляторы.
Трансляторы бывают двух типов:
Компилляторы - преобразуют всю программу целиком в исполняемый файл в машинных кодах; недостаток – сложности при отладке
Интерпретаторы – преобразуют программу построчно и сразу выполняют; недостаток – более медленное исполнение
Объектно-ориентированные языки программирования (Visual Basic, Delphi, C++) – относятся к языкам высокого уровня, имеют свои особенности, используются для создания приложений.

Слайд 13

Языки программирования
Описание ЯП
Используемые символы – алфавит
Правила записи слов – синтаксис
Ограничения на

использование слов
Понятие переменной – задается именем (словом), изменяет свое значение по ходу выполнения программы
Свойства переменных определяются их типом:
Числа
Строки
Символы
…

С разным типом переменных можно производить различные действия

Слайд 14

Языки программирования
Типы переменных, занимаемый в памяти объем и операции с переменными

– рассмотреть самостоятельно.
Пример.
Если переменные А и В – числа, то
при А=3 В=4 S = A + B = 7
Если переменные А и В – текстовые, то
При А=3 В=4 S = A + B = 34

Слайд 15

Пример блок-схемы и программы
начало
Ввод a, b
с=(a+b)^2
Печать с
конец
Блок-схема Программа
Dim a, b, c

As Integer
Input a, b
с=(a+b)^2
Print c
End

Слайд 16

Операторы BASIC
Оператор объявления типа записывается в начале программы или процедуры в

разделе объявлений (Declarations).
Синтаксис записи:
Dim Имя_переменной1 [As тип1][,]…
После слова Dim через запятую можно записывать несколько таких конструкций:
Dim X As Single, ЧислоЭлементов As Integer,
Пи As Double, S As String
После String может стоять знак * и указано число символов в строке (длина строки).

Слайд 17

Переменные и действия с переменными
Задание переменных :
Dim X As Intetger
Dim E

As String
Dim A As Single
Операции с переменными :
- математические
“ + ”, “ - ”, “ * ”, “ / ”, “ ^ ”, “ () ”
- логические
“AND”, “OR”, “NOT”
операции отношений
“ = ”, “ > ”, “ < ”, “ >=”, “ <=”, “≠ ”

Слайд 18

Операторы BASIC
Оператор присваивания:
ИмяПеременной = ЗначениеПеременной
Совокупность данных одного типа, расположенных в

памяти последовательно, может образовывать массив.
Массив обозначается именем с указанием размерности и типа данных:
Dim ИмяМассива(размерность1, размерность2, ...) As тип.
Dim B(1, 9) As Integer.
Обращение к элементу массива осуществляется указанием его имени и индекса. По умолчанию индекс массива начинается с нуля. Для явного указания границ массива применяется служебное слово To:
Dim B(1To 2, 1To 10) As Integer
задан двумерный массив 2*10 (две строки, десять столбцов) с данными целого типа.

Слайд 19

Переменные и действия с переменными
Примеры задания переменных :
Dim X As Intetger
X

= 24 – «переменной Х присваивается значение 24»
A = X – «переменной А присваивается значение
переменной Х»
Массивы
Dim A(30) As Integer - одномерный массив
Dim A(30, 30) As Integer - двумерный массив
Константы
Const Pi As Single = 3.1428
В процессе вычислений константа изменяться не может

Слайд 20

Операторы условия
1. Однострочная форма :
If УсловноеВыражение Then Оператор1 [Else Оператор2]
2. Многострочная

форма :
If УсловноеВыражение Then
ПоследовательностьОператоров1
[Else
ПоследовательностьОператоров2]
End If
Примечание: операторы, заключенные в квадратные скобки, могут отсутствовать (не обязательны).

Слайд 21

Операторы условия
Dim a, b, c As Integer
Input a, b
c=b
If a>b

Then c=a
Print c
End

начало

Ввод a, b

c=a

Печать с

конец

нет

да

a> b

c=b

Использование однострочного оператора If

Слайд 22

Операторы условия (примеры)
Dim a, b, c As Integer
Input a, b
If

a>b Then
c=a
Else
c=b
End If
Print c
End

начало

Ввод a, b

c=a

Печать с

конец

нет

да

a> b

c=b

Использование многострочного оператора If

Слайд 23

Операторы условия
3. С вложенными операторами :
If УсловноеВыражение1 Then
Else
ПоследовательностьОператоров1
If

УсловноеВыражение2 Then
ПоследовательностьОператоров2
End If
End If

Слайд 24

Операторы условия (примеры)
Dim a As Integer
5 Input a
If a>5

OR a<2Then
GOTO 5
Else
If a>2 Then
Print «зачет»
Else
Print «не зачтено»
End If
End If
End

начало

Ввод a

«зачет»

конец

нет

да

a>2

a>5 OR a<2

«не зачтено»

да

нет

GOTO 5 – оператор безусловного перехода (к метке 5)

Слайд 25

Операторы условия
4. Использование оператора ElseIf позволяет использовать другую запись подобной конструкции

в программе, объединяя два операторных слова Else и If в одно и обойтись одним оператором End If вместо двух:
If УсловноеВыражение1 Then
ПоследовательностьОператоров1
ElseIf УсловноеВыражение2 Then
ПоследовательностьОператоров2
Else
ПоследовательностьОператоров3
End If

Слайд 26

Операторы условия (примеры)
Dim a As Integer
5 Input a
If a>5

OR a<2Then
GOTO 5
ElseIf a>2 Then
Print «зачет»
Else
Print «не зачтено»
End If
End

начало

Ввод a

«зачет»

конец

нет

да

a>2

a>5 OR a<2

«не зачтено»

да

нет

GOTO 5 – оператор безусловного перехода (к метке 5)

Слайд 27

Операторы условия (примеры)
начало
Ввод a
«неуд»
конец
нет
да
a=2
«удовл.»
да
нет
a=3
a=4
да
да
нет
нет
«хорошо»
«отлично»
a=5
«повторите ввод»

Слайд 28

Операторы условия
5. Оператор множественного выбора Select Case
удобнее применять, если требуется проверка

нескольких условий:
Select Case Переменная
Case Значение1
Последовательность операторов1
...
Case Значение(N–1)
Последовательность операторов(N–1)
[Case Else
Последовательность операторовN ]
End Select

Слайд 29

Операторы условия (примеры)
Dim a As Integer
5 Input a
Select Case a
Case

2
Print «неуд»
Case 3
Print «удовл.»
Case 4
Print «хорошо»
Case 5
Print «отлично»
Case Else
Print «повторите ввод»
GOTO 5
End Select
End

начало

Ввод a

«неуд»

конец

нет

да

a=2

«удовл.»

да

нет

a=3

a=4

да

нет

«хорошо»

«отлично»

a=5

«повторите ввод»

Слайд 30

Операторы условия
5. Оператор множественного выбора Select Case:
Select Case Переменная
Case Значение1
Последовательность операторов1
...
Последовательность

операторовN ]
End Select
В качестве «Значение» может быть указано:
число;
переменная;
выражение;
интервал: 1To 10
«Последовательность операторовN» - действия, которые следует выполнить, когда не верно ни одно из предыдущих условий

Слайд 31

Операторы циклов
Алгоритмические структуры циклов применяются в случае, если какие-либо операции

требуется применять определенное количество раз, или пока не выполнится некоторое условие.
Циклы бывают:
со счетчиком (типа For) –действия в цикле повторяются известное заранее количество раз;
с условием (типа Do) – выход по условию– выполняются до выполнения заранее заданного условия.
Повторяющиеся в цикле операции называются телом цикла.

Слайд 32

Цикл со счетчиком
Ввод значений одномерного массива
начало
Ввод N
конец
i=1,N,1
Ввод A(i)
Конец цикла i

i > N

i < N

i=i+1

i=1

Цикл со счетчиком
«Заголовок» цикла
«Тело» цикла

Слайд 33

Цикл со счетчиком
Ввод значений одномерного массива
начало
Ввод N
конец
i=1,N,1
Ввод A(i)
Конец цикла i

i > N

i < N

i=i+1

i=1

Dim N, A(1000) As Integer
Input N
For i=1 To N [Step 1]
Input A(i)
Next i
End

Слайд 34

Цикл со счетчиком
Синтаксис:
For Имя=значение1 To значение2 [Step значение3]
Операторы тела

цикла
Next Имя
Имя – имя переменной (счетчика)
значение1 – начальное значение счетчика (при первом входе в цикл)
значение2 – предельное значение счетчика
значение3 – значение шага изменения счетчика
В качестве «Значение1 (2,3)» может быть указано:
- число;
- переменная;
- выражение

Слайд 35

Цикл с условием
Сумма ряда 1/х
начало
Ввод E
конец
S=0
X=1
S=S+1/X
X=X+1
Конец цикла
1/X
да
нет
S
Цикл с условием
условие
«Тело» цикла
«конец»

цикла

Слайд 36

Цикл с условием
начало
Ввод E
конец
S=0
X=1
S=S+1/X
X=X+1
Конец цикла
1/X
да
нет
S
Dim X As Integer
Dim E,S As

Double
Input E
S=0
X=1
Do Until 1/x S=S+1/X
X=X+1
Loop
Print S
End

Слайд 37

Цикл с условием
Если число повторений не известно заранее, то организуются

циклы с условием.
Синтаксис цикла имеет две формы в зависимости от местоположения условий:
Форма 1:
Do Условие ОператорыТелаЦикла
ОператорыТелаЦикла могут быть не выполнены
Loop ни разу
Форма 2:
Do ОператорыТелаЦикла
ОператорыТелаЦикла всегда будут выполнены
Loop Условие хотя бы один раз

Слайд 38

Цикл с условием
Условие тоже бывает двух типов:
− С ключевым словом

While (условие продолжения цикла).
В этом случае ОператорыТелаЦикла выполняются, если значение УсловногоВыражения есть Истина (True), иначе цикл завершается.
Форма 1:
Do While УсловноеВыражение
ОператорыТелаЦикла
Loop
Форма 2:
Do
ОператорыТелаЦикла
Loop While УсловноеВыражение

Слайд 39

Цикл с условием
− С ключевым словом Until (условие завершения цикла).
В этом

случае ОператорыТелаЦикла выполняются, если значение УсловногоВыражения есть Ложь (False), иначе цикл завершается.
Форма 1:
Do Until УсловноеВыражение
ОператорыТелаЦикла
Loop
Форма 2:
Do
ОператорыТелаЦикла
Loop Until УсловноеВыражение

Слайд 40

Цикл с условием
начало
Ввод E
конец
S=0
X=1
S=S+1/X
X=X+1
Конец цикла
1/X>=E
да
нет
S
Dim X As Integer
Dim E,S As

Double
Input E
S=0
X=1
Do While 1/x>=E
S=S+1/X
X=X+1
Loop
Print S
End

Основы построения ЭВМ

Содержание