Почему размер байта 8 бит. Машина Тьюринга. Принцип выполнения программы

• В 1940-х годах возникла необходимость в точных расчетах для артиллерии, что привело к созданию первых двоичных компьютеров.  

• В ходе создания компьютеров были сформулированы термины "инструкция", "программа" и "данные".  

• Регистр - это самая быстрая и маленькая память в процессоре для хранения данных.  

• Разрядность процессора - это максимальное количество разрядов, над которыми процессор выполняет одну инструкцию.  

• Размер регистров зависит от создателей процессора, но после создания они не меняются.  

• Слово - это группа элементов, образующих данные.  

• В 1946 году термин "слово" был применен при проектировании двоичного компьютера "Эдвак".  

• Слово равно разрядности процессора и максимальному размеру регистра.  

• В информатике термин "слово" обозначает максимальное количество разрядов, над которыми процессор выполняет одну инструкцию.  

• Термин "бит" обозначает один разряд в двоичных данных.  

• В 1947 году Джон Тьюки предложил сокращение "байт" для обозначения одного разряда в двоичных данных.  

• Массив - это набор значений, у каждого из которых есть уникальный номер (индекс).  

• Доступ к элементам массива осуществляется по индексу.  

• Программа - это длинное двоичное число, хранящееся на внешнем источнике.  

• Процессор за одну инструкцию обрабатывает количество бит, равное его разрядности (размер слова).  

• Программа начинается с инструкции, например, сложения.  

• Процессор читает с ленты инструкцию, выполняет действие требуемой инструкции и записывает результат обратно на ленту.  

• Процессор переходит в состояние ожидания, если ничего не прочитал с ленты.  

• Процессор записывает данные из регистра в следующую ячейку ленты.  

• Инструкция "стоп" переводит процессор в состояние остановки.  

• Инструкция "джамп" позволяет переместить ленту на заданное количество ячеек вперед или назад и выполнить инструкции там.  

• Использование инструкции "джамп" для создания цикла, который повторяется, пока число в регистре не станет равным нулю.  

• Использование инструкции "джамп" для перехода к другому коду после завершения цикла.  

• Алан Тьюринг создал абстрактную машину, формализовавшую понятие алгоритма.  

• Машина Тьюринга не была физическим устройством, а была аналогом работы мозга при логическом мышлении.  

• Оперативная память - устройство, в котором хранятся данные и инструкции для процессора.  

• Программист работает с модельной абстракцией оперативной памяти, а не с ее реальной работой.  

• Оперативная память - это большая и медленная память, которая хранит данные в виде двоичных значений.  

• Словесная адресация позволяет обращаться к ячейкам памяти, где каждая ячейка отдает все слово, а не отдельный бит.  

• Размер ячейки оперативной памяти равен одному слову, что позволяет хранить в ячейке ровно одно слово.  

• Размер оперативной памяти кратен степени двойки, так как процессор может адресовать до двух степени н ячеек памяти.  

• В сороковые годы компьютеры имели разные размеры регистров и слов, что приводило к несовместимости между машинами.  

• В пятидесятых годах появился термин "байт", который обозначал единицу данных, равную восьми битам.  

• Байт использовался для задания десятичных чисел и символов, что привело к созданию набора символов.  

• В 1956 году Вернер Бухгольц начал проектирование компьютера IBM 7030, который стал первым компьютером с использованием термина "байт".  

• Изначально байт был равен шести битам, но позже его размер был изменен на восемь бит, чтобы обеспечить более эффективное использование памяти.  

• Вернер расширил байт до восьми бит, что позволило задать две восьмерки уникальных символов и сгруппировать две десятичные цифры.  

• Размер байта мог быть любым в пределах от одного до восьми бит, но обычно использовался размер восемь бит.  

• В пятидесятых годах никто не знал о байте, и он не был железной частью компьютера.  

• Размер байта был выбран из-за двух факторов: хранение одной десятичной цифры и возможность расширения количества символов до двух восьмых.  

• В шестидесятых годах ай-би-эм создала новые машины, которые стали стандартом отрасли.  

• Для решения проблемы расширения количества символов был создан стандарт отски, который содержал 128 символов.  

• Ай-би-эм выбрала размер регистра для целых чисел равным 32 битам, что позволило хранить 2^32 уникальных целых чисел.  

• Для работы с текстом была создана новая оперативная память с байтовой адресацией, где каждая ячейка хранит один байт.  

• Ай-би-эм должен был учесть ограничения совместимости символов и размера регистров.  

• Размер байта ограничен от 8 до 32 бит.  

• Ай-би-эм выбрал размер байта на 8 бит, что дало разумное количество символов.  

• Размер ячейки памяти может быть от 8 до 32 бит.  

• Размер ячейки на 32 бита требует лишних действий процессора.  

• Ай-би-эм выбрал размер ячейки на 8 бит, что дало 256 уникальных символов.  

• Шестнадцатеричная система исчисления удобна для описания байта.  

• Шестнадцать чисел в десятичной системе описываются одним символом в шестнадцатеричной системе.  

• Шестнадцатеричная система используется в программировании для представления чисел.  

• В шестнадцатеричной системе легче записывать и читать двоичные числа, особенно с нулями в старших или младших битах.  

• Шестнадцатеричная система упрощает работу с двоичными числами, но не упрощает десятичную систему.  

• Оперативная память использует байтовую адресацию и размер ячейки равен восьми битам.  

• Оперативная память представлена в виде таблицы, где строки соответствуют сегментам памяти, а колонки - смещениям ячеек.  

• Таблица помогает легко находить ячейки и их реальные адреса.  

• Количество ячеек в оперативной памяти кратно шестнадцати, так как разрядность процессора кратная степени двойки.  

• Таблица для оперативной памяти с разрядностью восемь бит имеет размер шестнадцать колонок на две в какой-то степени строк.  

• Для удобства использования таблицы, можно заменить десятичные числа в колонках на символы шестнадцатеричной системы.  

• Вспоминается, что основание шестнадцатеричной системы равно 16, и числа, кратные 16, записываются в шестнадцатеричной системе.  

• В таблице представлены номера сегментов оперативной памяти в шестнадцатеричной системе.  

• Пример поиска адреса ячейки в строке F и колонке A.  

• В 1964 году IBM выпускает компьютеры 360, которые имеют все разобранные характеристики, включая размер регистров для целых чисел, равный 32 бита, размер ячейки оперативной памяти, равный 8 бит, и набор символов и биси-дик, использующий соответствие 1 символ = 1 байт.  

• В 1972 году Intel выпускает микропроцессор 8008 с разрядностью 8 бит, который стал основой для современных процессоров.  

• В 1978 году Intel выпускает микропроцессор 8086 с разрядностью 16 бит, который стал основой для архитектуры x86 современных процессоров.  

• В шестидесятые годы появилась совместимость между машинами и-бим, размер одного байта стал равен восьми битам.  

• Оперативная память использует байтовую адресацию, регистры становятся кратными степени двойки.  

• Популярной стала шестнадцатеричная система исчисления.  

• В 1981 году IBM выпускает компьютер BPC с использованием ASCII.  

• В 1985 году Intel выпускает процессор 80386 с разрядностью 32 бита.  

• В 2003 году AMD выпускает процессор Phenom с разрядностью 64 бита.  

• Разрядность процессора - максимальное количество разрядов, над которыми процессор выполняет одну инструкцию.  

• Регистр - самая быстрая и маленькая память в процессоре для хранения данных.  

• Размер байта может быть разным, но обычно равен восьми битам.  

• Размер оперативной памяти определяется разрядностью процессора.  

• Размер регистра кратен степени двойки для ускорения арифметических операций.