Информация — совокупность данных, зафиксированных на материальном носителе, сохранённых и распространённых во времени и пространстве.

Основные понятия

 

Микропроцессор - это программно управляемое устройство предназначенное для

обработки цифровой информации и управления процессами этой обработки,

выполненной в виде одной или нескольких интегральных схем с высокой степенью

интеграции электронных компонентов.

Микропроцессорный комплект - это набор микросхем необходимых для реализации

одного функционально завершённого вычислительного устройства.

Архитектура МП - это совокупность аппаратных, микропрограммных и программных

средств, определяющая технические, эксплутационные характеристики.

Микропроцессорная система - это управляемая и контрольно - измерительная

система, обрабатывающим элементом в которой является микропроцессор.*

В состав микропроцессорной системы входит микропроцессор (центральный

элемент), который может быть реализован в виде одной СБИС либо в виде одной

платы на которой микропроцессор будет собран из БИС, входящих в единый

микропроцессорный комплект. Микропроцессор МПС выполняет две функции:

1 - служит центральным устройством управления

2 - выполняет арифметико - логическое преобразование данных.

Память МПС имеет иерархическую структуру. Она делится на внутреннюю (ОЗУ, ПЗУ

и КЭШ-память) и внешнюю (накопители на магнитных носителях, на магнитных

лентах, жёсткие диски, флоппи диски).

Устройство ввода - для передачи информации из вне в регистры МП или память

(клавиатура, различные датчики)

Устройство вывода - принимающее информацию из регистра МП или памяти МПС.

Все устройства, входящие в состав МПС имеют стандартный интерфейс, через

который они подключаются к магистрали. Стандартный интерфейс во всех узлах

представлен следующими магистралями: МУ - магисталь управления, МА -

магистраль адреса, МД - магистраль данных.

 

2.Электрические сигналы. Свойства информации. Обработка цифровых сигналов.

1. Аналоговый сигнал — сигнал, принимающий бесконечное число сколь угодно близких значений из непрерывного множества значений. В отличие от дискретных сигналов, аналоговые сигналы описываются непрерывными функциями времени. Поэтому аналоговый сигнал иногда называют непрерывным сигналом

2. Цифровой сигнал — представляет собой последовательность нулей и единиц. Цифровой сигнал легче передавать на большие расстояния, чем аналоговый сигнал, так как нет проблем с усилением и в несколько раз легче бороться с помехами.

3. Релейный сигнал или элемент, минимальная совокупность деталей и связей между ними, имеющая релейную характеристику, т. е. скачкообразно изменяющая воздействие на выходе (выходах) при поступлении фиксированных воздействий на вход (входы). При построении дискретных управляющих устройств (например, релейных, см. Реле) Релейный элемент рассматривается как их наиболее простая составная часть.

4. Импульсный сигнал представляет собой сигнал с кратковременным изменением установившегося состояния, характеризующийся малым интервалом времени по сравнению с временными характеристиками установившегося процесса.

 

Информация — совокупность данных, зафиксированных на материальном носителе, сохранённых и распространённых во времени и пространстве.

Основные виды информации по ее форме представления, способам ее кодирования и хранения, что имеет наибольшее значение для информатики, это:

· графическая или изобразительная — первый вид, для которого был реализован способ хранения информации об окружающем мире в виде наскальных рисунков, а позднее в виде картин, фотографий, схем, чертежей на бумаге, холсте, мраморе и др. материалах, изображающих картины реального мира;

· звуковая — мир вокруг нас полон звуков и задача их хранения и тиражирования была решена с изобретение звукозаписывающих устройств в 1877 г. (см., например, историю звукозаписи на сайте — ее разновидностью является музыкальная информация — для этого вида был изобретен способ кодирования с использованием специальных символов, что делает возможным хранение ее аналогично графической информации;

· текстовая — способ кодирования речи человека специальными символами — буквами, причем разные народы имеют разные языки и используют различные наборы букв для отображения речи; особенно большое значение этот способ приобрел после изобретения бумаги и книгопечатания;

· числовая — количественная мера объектов и их свойств в окружающем мире; особенно большое значение приобрела с развитием торговли, экономики и денежного обмена; аналогично текстовой информации для ее отображения используется метод кодирования специальными символами — цифрами, причем системы кодирования (счисления) могут быть разными;

· видеоинформация — способ сохранения «живых» картин окружающего мира, появившийся с изобретением кино.

· Объективность информации. Объективный – существующий вне и независимо от человеческого сознания. Информация – это отражение внешнего объективного мира. Информация объективна, если она не зависит от методов ее фиксации, чьего-либо мнения, суждения.
Пример. Сообщение «На улице тепло» несет субъективную информацию, а сообщение «На улице 22°С» – объективную, но с точностью, зависящей от погрешности средства измерения.
Объективную информацию можно получить с помощью исправных датчиков, измерительных приборов. Отражаясь в сознании конкретного человека, информация перестает быть объективной, так как, преобразовывается (в большей или меньшей степени) в зависимости от мнения, суждения, опыта, знаний конкретного субъекта.

· Достоверность информации. Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Объективная информация всегда достоверна, но достоверная информация может быть как объективной, так и субъективной. Достоверная информация помогает принять нам правильное решение. Недостоверной информация может быть по следующим причинам:

o преднамеренное искажение (дезинформация) или непреднамеренное искажение субъективного свойства;

o искажение в результате воздействия помех («испорченный телефон») и недостаточно точных средств ее фиксации.

· Полнота информации. Информацию можно назвать полной, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Неполная информация может привести к ошибочному выводу или решению.

· Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п.

· Актуальность информации – важность для настоящего времени, злободневность, насущность. Только вовремя полученная информация может быть полезна.

· Полезность (ценность) информации. Полезность может быть оценена применительно к нуждам конкретных ее потребителей и оценивается по тем задачам, которые можно решить с ее помощью.

Цифрова́я обрабо́тка сигна́лов — преобразование сигналов, представленных в цифровой форме.

Обработка сигналов во временной области широко используется в современной электронной осциллографии и в цифровых осциллографах. А для представления сигналов в частотной области используются цифровые анализаторы спектра. Для изучния математических аспектов обработки сигналов импользуются пакеты расширения (чаще всего под именем Signal Processing) систем компьютерной математики MATLAB, Mathcad, Mathematica, Maple и др.

3. Арифметические основы микропроцессорной техники. Логические основы микропроцессорной техники.

 

· Одноразрядное двоичное бинарное (двухоперандное) АЛУ с бинарным (двухразрядным) выходом может выполнять до двоичных бинарных (двухоперандных) функций (операций) с бинарным (двухразрядным) выходом.

· Одноразрядное троичное бинарное (двухоперандное) АЛУ с унарным (одноразрядным) выходом (полуАЛУ) может выполнять до троичных бинарных (двухоперандных) функций (операций) с унарным (одноразрядным) выходом.

· Одноразрядное троичное бинарное (двухоперандное) АЛУ с бинарным (двухразрядным) выходом может выполнять до троичных бинарных (двухоперандных) функций (операций) с бинарным (двухразрядным) выходом.

3.Арифметические и логические основы МП.

Арифметическо-логическое устройство в зависимости от выполнения функций можно разделить на две части:

1. микропрограммное устройство (устройство управления), задающее последовательность микрокоманд (команд);

2. операционное устройство (АЛУ), в котором реализуется заданная последовательность микрокоманд (команд).

В состав арифметическо-логического устройства, условно, для примера на картинке, включается регистры Рг1 — Рг7, которые служат для обработки информации, поступающей из оперативной или пассивной памяти N1, N2, …NS и логические схемы, которые используются для обработки слов по микрокомандам, поступающим из устройства управления. Различают два вида микрокоманд: внешние — такие микрокоманды, которые поступают в АЛУ от внешних источников и вызывают в нём преобразование информации (на рисунке 2 это микрокоманды А1,А2,…,Аn) и внутренние — те, которые генерируются в АЛУ и оказывают влияние на микропрограммное устройство, изменяя таким образом нормальный порядок следования команд. р1, p2,…, pm на рисунке 2 — это и есть микрокоманды. А результаты вычислений из АЛУ передаются в ОЗУ по кодовым шинам записи у1, у2, …, ys.

Функции регистров, входящих в арифметическо-логическое устройство

· Рг1 — сумматор (или сумматоры) — главный регистр АЛУ, в котором образуется результат вычислений;

· Рг2,Рг3 — регистры операндов (слагаемого/сомножителя/делителя/делимого и др.) в зависимости от выполняемой операции;

· Рг4 — регистр адреса (или адресные регистры), предназначенные для запоминания (бывает что формирования) адреса операндов результата;

· Рг6 — k индексных регистров, содержимое которых используется для формирования адресов;

· Рг7 — l вспомогательных регистров, которые по желанию программиста могут быть аккумуляторами, индексными регистрами или использоваться для запоминания промежуточных результатов.

Часть операционных регистров могут быть адресованы в команде для выполнения операций с их содержимым и их называют программно-доступными. К таким регистрам относятся: сумматор, индексные регистры и некоторые вспомогательные регистры. Остальные регистры нельзя адресовать в программе, то есть они являются программно-недоступными.

4.Элементы памяти. Элементы преобразования логической информации.

Памятью компьютера называется совокупность устройств для хранения программ, вводимой информации, промежуточных результатов и выходных данных. Классификация памяти представлен на рисунке:

Внутренняя память предназначена для хранения относительно небольших объемов информации при ее обработке микропроцессором.

Внешняя память предназначена для длительного хранения больших объемов информации независимо от того включен или выключен компьютер.

Логические элементы — устройства, предназначенные для обработки информации в цифровой форме (последовательности сигналов высокого — «1» и низкого — «0» уровней в двоичной логике, последовательность "0", "1" и "2" в троичной логике, последовательности "0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8"и "9" в десятичной логике). Физически логические элементы могут быть выполнены механическими, электромеханическими (на электромагнитных реле), электронными (на диодах и транзисторах), пневматическими, гидравлическими, оптическими и др.

Логические операции (булева функция) своё теоретическое обоснование получили в алгебре логики.

Логические операции с одним операндом называются унарными, с двумя — бинарными, с тремя — тернарными (триарными, тринарными) и т. д.

Из возможных унарных операций с унарным выходом интерес для реализации представляют операции отрицания и повторения, причём, операция отрицания имеет большую значимость, чем операция повторения, так как повторитель может быть собран из двух инверторов, а инвертор из повторителей не собрать.

Отрицание, НЕТ, НЕ

Инвертор

A
0	1
1	0

Повторение, ДА

Повторитель (буфер)

A	B = A
0	0
1	1

Преобразование информации требует выполнения операций с группами знаков, простейшей из которых является группа из двух знаков. Оперирование с большими группами всегда можно разбить на последовательные операции с двумя знаками.

Из возможных бинарных логических операций с двумя знаками c унарным выходом интерес для реализации представляют 10 операций, приведённых ниже.