ВУЗ:
Составители:
Глава 1
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ
1.1. Основные понятия и принципы теории систем. ЭВМ как сложная система
Система - это совокупность элементов, объединенных в одно целое для достижения
определенной цели. При этом под целью понимается множество результатов, определяемых
назначением системы. ЭВМ - это система, предназначенная для автоматизации вычислений
на основе алгоритмов.
Чтобы описать систему, необходимо определить функцию и структуру системы.
Функция системы - правило получения результатов, определяемых назначением системы.
Другими словами, функция системы - это описание процессов, которые имеют место в
системе. Функции ЭВМ чаще всего описываются в форме алгоритмов.
Структура системы - фиксированная совокупность элементов и связей между ними.
Математической формой изображения структуры системы является граф. Инженерная форма
отображения структуры системы является схема. Схема и граф тождественны по своему
содержанию и различаются лишь по форме. В схемах для обозначения элементов
используются различные геометрические фигуры, разнообразие форм которых облегчает
чтение схем.
Система описана, если заданы ее функция и структура. Функция определяет порядок
процессов в системе, а структура - состав и взаимосвязь элементов (частей), из которых
состоит система.
Системам присуще следующее качество. Свойства совокупности элементов,
объединенных в одну систему, не являются простой суммой свойств элементов, а имеют
новое качество, отсутствующее в элементах.
Принцип (способ), по которому объединение элементов приводит к появлению новых
свойств, отличных от свойств элементов, называется принципом организации. Другими
словами, организация системы - это способ построения с целью осуществления
определенных функций в системах, состоящих из большого числа элементов.
Организация - понятие более высокого порядка, чем функция и структура. Функция и
структура - это конкретизация принципа организации, всего лишь один вариант организации.
С другой стороны, различные принципы организации приводят к системам, различающимся
своими структурами и функциями, но тождественными по своим свойствам, своему
назначению.
Принцип порождения функций, необходимых и достаточных для обеспечения
определенных свойств систем, определяется термином функциональная организация.
Функциональная организация - это принцип построения абстрактных систем, заданных
своими функциями.
Принцип порождения структур, необходимых и достаточных для реализации
заданных функций, определяется термином структурная организация. Структурная
организация - это принципы перевода абстрактных систем, заданных в виде функций, в
материальные системы, состоящие из физически существующих элементов.
Проектирование систем (ЭВМ, цифровых устройств) базируется на определенных
принципах организации систем с требуемыми свойствами: автоматически выполнять
вычисления, хранить информацию, выполнять арифметические операции и т.д.
Существенной особенностью ЭВМ является его сложность. Сложность - это свойство
систем, состоящих из большого числа элементов. Для сложных систем характерно то, что
функция, реализуемая системой, не может быть представлена как композиция функций,
реализуемых наименьшими элементами системы. Отсюда следует, что для определения
системы необходимо использовать несколько форм описания функций и структур -
иерархии функций и структур. Это объясняется эффектом организации, порождающим в
Глава 1
ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ
1.1.Основные понятия и принципы теории систем. ЭВМ как сложная система
Система - это совокупность элементов, объединенных в одно целое для достижения
определенной цели. При этом под целью понимается множество результатов, определяемых
назначением системы. ЭВМ - это система, предназначенная для автоматизации вычислений
на основе алгоритмов.
Чтобы описать систему, необходимо определить функцию и структуру системы.
Функция системы - правило получения результатов, определяемых назначением системы.
Другими словами, функция системы - это описание процессов, которые имеют место в
системе. Функции ЭВМ чаще всего описываются в форме алгоритмов.
Структура системы - фиксированная совокупность элементов и связей между ними.
Математической формой изображения структуры системы является граф. Инженерная форма
отображения структуры системы является схема. Схема и граф тождественны по своему
содержанию и различаются лишь по форме. В схемах для обозначения элементов
используются различные геометрические фигуры, разнообразие форм которых облегчает
чтение схем.
Система описана, если заданы ее функция и структура. Функция определяет порядок
процессов в системе, а структура - состав и взаимосвязь элементов (частей), из которых
состоит система.
Системам присуще следующее качество. Свойства совокупности элементов,
объединенных в одну систему, не являются простой суммой свойств элементов, а имеют
новое качество, отсутствующее в элементах.
Принцип (способ), по которому объединение элементов приводит к появлению новых
свойств, отличных от свойств элементов, называется принципом организации. Другими
словами, организация системы - это способ построения с целью осуществления
определенных функций в системах, состоящих из большого числа элементов.
Организация - понятие более высокого порядка, чем функция и структура. Функция и
структура - это конкретизация принципа организации, всего лишь один вариант организации.
С другой стороны, различные принципы организации приводят к системам, различающимся
своими структурами и функциями, но тождественными по своим свойствам, своему
назначению.
Принцип порождения функций, необходимых и достаточных для обеспечения
определенных свойств систем, определяется термином функциональная организация.
Функциональная организация - это принцип построения абстрактных систем, заданных
своими функциями.
Принцип порождения структур, необходимых и достаточных для реализации
заданных функций, определяется термином структурная организация. Структурная
организация - это принципы перевода абстрактных систем, заданных в виде функций, в
материальные системы, состоящие из физически существующих элементов.
Проектирование систем (ЭВМ, цифровых устройств) базируется на определенных
принципах организации систем с требуемыми свойствами: автоматически выполнять
вычисления, хранить информацию, выполнять арифметические операции и т.д.
Существенной особенностью ЭВМ является его сложность. Сложность - это свойство
систем, состоящих из большого числа элементов. Для сложных систем характерно то, что
функция, реализуемая системой, не может быть представлена как композиция функций,
реализуемых наименьшими элементами системы. Отсюда следует, что для определения
системы необходимо использовать несколько форм описания функций и структур -
иерархии функций и структур. Это объясняется эффектом организации, порождающим в
