Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Metodyka nauczania Informatyki WYKŁAD 3 Modele komputerów 1.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Metodyka nauczania Informatyki WYKŁAD 3 Modele komputerów 1."— Zapis prezentacji:

1 Metodyka nauczania Informatyki WYKŁAD 3 Modele komputerów 1

2 Komputer vs. model Komputer: magiczne urządzenie, które (podłączone do prądu) wykonuje, w tajemniczy sposób, działania zarezerwowane dla istot myślących. Model: urządzenie, które można zbudować samemu (z kartonu, patyków, śrubek, gwoździ, …) i wykonać z jego pomocą dziwne czynności zarezerwowane dla istot myślących. 2

3 Przykład - elipsa Komputer – Korzystamy z oprogramowania, np. arkusz kalkulacyjny – Wprowadzamy odpowiednio dane – wzór krzywej do narysowania – Rysunek pojawia się automatycznie 3

4 Przykład - elipsa Model – Przygotowujemy nitkę, dwie szpilki, ołówek i kartkę papieru – Wbijamy szpilki w odległości 8 cm, wiążemy pętlę z kawałka nitki o długości 10+8=18 cm. – Zakładamy pętlę na szpilki i rysujemy elipsę ołówkiem umieszczonym wewnątrz pętli. 4

5 Przykład – elipsa model 5

6 6

7 Rodzaje modeli Ideowy – teoretyczny – Obrazuje ideę działania, reguły pracy – Dowodzi poprawności rozważań, możliwości teoretycznych zbudowania danego urządzenia Fizyczny – realny – Pozwala na bezpośrednią obserwację (czynnościową) – Obrazuje zasadę mechaniczną (elektryczną), która może być wykorzystana w urządzeniu rzeczywistym 7

8 Modele ideowe komputera Abstrakcyjne – Rachunek binarny, kodowanie liczb (moduł-znak prosty, moduł-znak odwrotny) – Funkcje rekurencyjne Bliskie realizacji – Funkcje boolowskie – Realizacje funkcji boolowskich za pomocą bramek logicznych 8

9 Modele ideowe programowania Abstrakcyjne – Maszyny Turinga Służyły do rozważań teoretycznych, można wykorzystać jako ideowy model programowania Bliskie realizacji – PMC – Przykładowa Maszyna Cyfrowa Służy jako przykład koncepcji programowania niskopoziomowego, można wykorzystać jako model programowania w języku wewnętrznym komputera 9

10 Maszyna Turinga Budowa: – Nieskończona taśma z kratkami, w których można napisać zero lub jedynkę – Głowica znajdująca się nad jedną kratką taśmy, która może: Przesunąć taśmę w lewo (L) lub prawo (P) Napisać jeden (1) lub zero (0) Zmienić swój stan wewnętrzny zgodnie z instrukcją i znakiem zapisanym na taśmie w kratce pod głowicą 10

11 Maszyna Turinga Instrukcje – Cztery znaki: Stan głowicy Znak na taśmie w kratce pod głowicą Czynność wykonana przez głowicę (L,P,1,0 i S – stop) Nowy stan, który ma mieć głowica po wykonaniu czynności – Przykłady 5,0,1,9 – jeżeli głowica jest w stanie 5 i z taśmy odczytuje 0 to ma napisać jedynkę (zacierając poprzedni znak) i zmienić stan na 9 3,1,P,3 – jeżeli głowica jest w stanie 3 i z taśmy odczytuje 1 to ma przesunąć taśmę w prawo o jedną kratkę i zmienić stan na 3 11

12 Maszyna Turinga Zadanie – Dane: Taśma ze skończoną liczbą kratek z jedynkami i pozostałymi kratkami wypełnionymi zerami Początkowe położenie głowicy na taśmie – Wynik: Zatrzymanie maszyny Taśma z określoną konfigurację jedynek zależną od danych początkowych Położenie głowicy w określonym miejscu 12

13 Maszyna Turinga Programowanie – Spisanie instrukcji takich, aby po uruchomieniu maszyny z początkowym stanem (np. 1) w określonym miejscu taśmy zawierającej określoną (w warunkach zadania) konfigurację skończonej liczby jedynek, maszyna zatrzymała się zostawiając na taśmie odpowiednią konfigurację skończonej liczby jedynek i głowicę w odpowiednim miejscu 13

14 Maszyna Turinga Przykład zadania – Dane Taśma z dwoma nieprzerwanymi, skończonymi ciągami jedynek oddzielonymi jedną kratką z zerem Głowica jest ustawiona na pierwszej jedynce pierwszego ciągu (pozostałe jedynki są na prawo od głowicy): – Wynik Taśma z jednym nieprzerwanym ciągiem jedynek mający tyle samo jedynek ile było ich na początku (położenie głowicy nieistotne) 14

15 Maszyna Turinga Rozwiązanie zadania – Program 1,1,L,1 1,0,1,2 2,1,L,2 2,0,R,3 3,1,0,3 3,0,S,0 15

16 Maszyna Turinga Inne zadania – Wyszukiwanie Na taśmie jedna jedynka, głowica na jakimś zerze Wynik: głowica na jedynce – Arytmetyka Ciąg n+1 jedynek oznacza liczbę n Dwa ciągi reprezentujące liczby m i n, zostawić jeden ciąg reprezentujący m+n, mn, m/n, itp 16

17 Bramki logiczne Urządzenia (teoretyczne lub realne) przetwarzające sygnały (np. elektryczne) AND NAND NOT 17 OR NOR XOR

18 Bramki logiczne - przykład 18

19 Bramki logiczne - przykład 19

20 Bramki logiczne - software 20

21 Przykładowa Maszyna Cyfrowa 21

22 Przykładowa Maszyna Cyfrowa PMC ma słowo długości 12 bitów, używa kodowania znak-moduł, czyli zakres liczb od –2047 do Budowa: – Pamięć operacyjna: 356 komórek 12 bitowych adresowanych liczbami od 0 do 255 (8 bitów) – Procesor: dwuukładowy: – Arytmometr przeznaczony do wykonywania 4 działań arytmetycznych i operacji porównania liczby z zerem, w arytmometrze jest akumulator Sterowanie ma dwa rejestry: – Rejestr rozkazów licznik 12 bitowy – Licznik rozkazów rejestr 8 bitowy do przechowywania adresu rozkazu Procesor wykonuje jeden z 16 rozkazów w jednym cyklu rozkazowym. Interfejsy wejścia i wyjścia – każdy ma rejestr na przechowanie jednego słowa maszynowego. 22

23 Przykładowa Maszyna Cyfrowa Dekodowanie rozkazu: Podział 12 bitów słowa na 4 bity – część operacyjna, 8 bitów – część adresowa Rozkazy – A – akumulator – L(A) – liczba w akumulatorze – X – adres komórki pamięci – L(X) – liczba z komórki o adresie X 23

24 Przykładowa Maszyna Cyfrowa 24 KodArgumentOpis 0000ZAZeruj A 0001DOXDodaj L(X) do L(A) wynik w A 0010ODXOdejmij L(X) od L(A) wynik w A 0011MNXPomnóż L(X) przez L(A) wynik w A 0100DZXPodziel L(X) przez L(A) wynik w A 0101UAXUmieść L(X) w A 0110PAXPamiętaj L(A) w X 0111O1XZmniejsz L(X) o D1XZwiększ L(X) o SKXSkok bezwarunkowy 1010SMXSkocz do X jeżeli L(A)<0 1011SPXSkocz do X jeżeli L(A)>0 1100SZXSkocz do X jeżeli L(A)=0 1101PWXPrześlij L(X) na wyjście 1110WPXWprowadź wejście do L(X) 1111STStop

25 Przykładowa Maszyna Cyfrowa // dodawanie dwóch liczb 0: WP 17// pierwsza liczba w komórce o adresie 17 1: WP 16// druga liczba w komórce o adresie 16 2: UA 17// pierwsza liczba do akumulatora 3: DO 16// do akumulatora dodaj liczbę z komórki // 16 – wynik w akumulatorze 4: PA 15// wynik dodawania do komórki 15 5: PW 15// wynik na wyjście 6: ST 25

26 Modele fizyczne - mechaniczne 26 Mechanizm tangensowy

27 27

28 Modele fizyczne - mechaniczne 28 Sumator analogowy

29 Modele fizyczne - mechaniczne 29 Studencki transformer: liczba na liczbę binarną

30 Modele fizyczne - mechaniczne 30 Studencki transformer: liczba na liczbę binarną

31 31

32 32

33 Pałeczki Napiera 33

34 Rachunki binarne na szachownicy 34

35 Suwak logarytmiczny 35 Instrukcja do zrobienia własnego z papieru:

36 Rysowanie stycznej 36

37 Rysowanie stycznej 37

38 Rysowanie stycznej 38

39 Rysowanie stycznej 39

40 Rysowanie stycznej 40


Pobierz ppt "Metodyka nauczania Informatyki WYKŁAD 3 Modele komputerów 1."

Podobne prezentacje


Reklamy Google