Магистрально-модульный принцип построения компьютера

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально- модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой много проводные линии. К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а так же периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательности нулей и единиц в форме электрических импульсов.

1. Аппаратная реализация компьютера.

Человеком созданы специальные технические устройства, предназначенные для кодирования, обработки, хранения и передачи информации в цифровой форме (компьютер, принтер, сканер, модем и др.). Совокупность таких устройств принято называть аппаратными средствами информатизации.

Аппаратная часть – это прежде всего компьютер и иное оборудование, необходимое для его функционирования (принтер, сканер, клавиатура, манипулятор, модем и др.).

Современный персональный компьютер может быть реализован в настольном, портативном или карманном варианте.

Все основные компоненты настольного компьютера находятся внутри системного блока: системная плата с процессором и оперативной памятью, накопители на жестких и гибких дисках, CD-ROM и др.

На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора и оперативной памяти.

Устройство, обрабатывающее информацию – это процессор. Процессор является электронным устройством, которое обрабатывает различные виды информации (числовую, текстовую, графическую, видео- и звуковую), поэтому эта информация обрабатывается в форме последовательностей электрических импульсов.

Устройства ввода информации «переводят» информацию с языка человека на машинный язык компьютера, а устройства вывода, наоборот, «переводят» с машинного языка в формы, доступные для человеческого восприятия.

Для ввода числовой и текстовой информации используется клавиатура. Для ввода графической информации используется манипулятор типа мышь и трекбол. Для ввода в компьютер фотографии или рисунка используется сканер.

Наиболее универсальным устройством вывода информации является монитор, на экране которого высвечивается числовая, текстовая, графическая и видеоинформация. Для сохранения числовой, текстовой, графической информации в виде «твердой копии» на бумаге используется принтер.

В компьютере информация хранится в оперативной (внутренней) памяти. Однако при выключении компьютера вся информация из оперативной памяти стирается. Для долговременного хранения информации используется внешняя (долговременная) память, которая может состоять из нескольких элементов.

Устройства, позволяющие записывать информацию на дискеты и считывать ее с дискет, называются дисководами, а дискеты – носители информации.

Гибкие магнитные диски помещаются в пластмассовый корпус. Такой носитель называется дискетой.

Накопители информации на жестком диске предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, пакеты программ, редакторы документов и т.д.

Жесткий магнитный диск представляет собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью.

В лазерных дисководах CD-ROM и DVD- ROM используется оптический принцип записи и считывания информации. В процессе считывания информации с лазерных дисков луч лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность вращающегося диска и отражается. Затем отраженные световые импульсы преобразуются с помощью фотоэлементов в электрические импульсы и по магистрали передаются в оперативную память.

Flash-память – это энергозависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах.

1. Прикладное программное обеспечение.

Совокупность компьютерных программ называется программным обеспечением. Это вторая равноправная часть информационной технологии.

Существует несколько классификаций программного обеспечения. Приведем общую классификацию. Программы для ЭВМ делятся на три больших класса:

	Программное обеспечение

Прикладные программы

Системные программы

	Все остальные программы

• Системные программы

Системные программы управляют работой аппаратных средств и обеспечивают услугами нас и наши прикладные комплексы. В первую очередь – это операционные системы и дополняющие их модули.

Системные программы

• Прикладные программы

С помощью прикладных программ мы решаем на компьютере конкретные задачи. Такие программы часто называют просто приложениями. Спектр прикладного обеспечения очень широк: от простых программ, составляемых начинающими для решения несложных вычислительных задач, до мощных профессиональных систем.

Прикладные программы:

1. Текстовые редакторы.

2. Электронные таблицы.

3. Системы базы данных.

4. Графические редакторы.

5. Программы проектирования.

6. Обучающие программы.

7. Игры.

8. Мультимедиа – приложения.

· Остальные программы

Все программы, которые трудно отнести к двум перечисленным классам, выделяются в третью группу – остальные программы.

Промежуточное место между системными и прикладными программами занимает особый класс программ – языки программирования. Далее языки программирования будут рассмотрены подробно.

Все те программы, о которых мы говорили, являются программными продуктами. Как и любая продукция, эти программы выпускаются производителями как товар.

Существует особый класс «программного обеспечения» - компьютерные вирусы. Это тоже программы, которые могут нанести большой ущерб компьютерной системе.

Причины, которые побуждают писать некоторых программистов такие программы, - предмет исследования целых отраслей наук: социологии, психологии, криминалистики и т.д. Вначале считалось, что компьютерные вирусы создают из озорства, хулиганства или просто из вредности, но теперь, к исследованию причин, толкающих разработчиков на написание вирусов, стали относиться серьезнее.

1. Операционная система: назначение и состав.

! Операционная система (ОС) – это комплекс программ, предназначенный для наиболее эффективного использования всех средств ЭВМ в процессе решения задачи, для повышения удобства работы с ней. Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.

Операционные системы бывают разные, но их назначение и функции одинаковы. Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе. Следует выделить две задачи, решаемые ОС.

Первая – организация связи, общения человека-пользователя с компьютером. ОС воспринимает команду вводимую пользователем, расшифровывает ее и выполняет требуемые операции.

Вторая задача – организация взаимодействия всех блоков компьютера.

Современные ОС имеют сложную структуру, каждый элемент которой выполняет определенные функции по управлению компьютером.

Управление файловой системой. Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В ОС имеются программные модули, управляющие файловой системой.

Командный процессор. В состав ОС входит специальная программа – командный процессор, - которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их. Пользователь может дать команду запуска программы, выполнения какой-либо операции над файлами, вывода документа на печать и т.д. ОС должна эту команду выполнить.

Драйверы устройств. К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). Каждое устройство выполняет определенную функцию (ввод информации, хранение информации, вывод информации), при этом техническая реализация устройств существенно различается.

В состав ОС входят драйверы устройств, специальные программы, обеспечивающие управление работой устройств, а так же позволяют производить настройку некоторых параметров устройств.

Графический интерфейс. Для упрощения работы пользователя в состав современных операционных систем, и в частности в состав WINDOWS, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В ОС с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды с помощью мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.

Сервисные программы. В состав ОС входят сервисные программы или утилиты. Они позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать и т.д.), выполнять операции с файлами, работать в компьютерных сетях и т.д.

Справочная система. Справочная система позволяетоперативно получить необходимую информацию как о функционировании ОС в целом, так и о работе ее отдельных модулей.

Раздел II. Системы счисления. Кодирование информации.

1. Системы счисления.

Современному человеку буквально на каждом шагу приходится иметь дело с числами. Поэтому мы должны уметь правильно называть и записывать любое число. Помогает нам в этом система счисления.

! Система счисления – это знаковая система, в которой числа записываются по определенным правилам с помощью символов некоторого алфавита, называемых цифрами.

Системы счисления

Позиционные Непозиционные

В позиционных системах счисления значение каждой цифры зависит от ее места, позиции в числе.

Тот способ записи чисел, который используется повсеместно, называется десятичной системой счисления. Кроме десятичной системы счисления, распространенными так же являются двоичная, восьмеричная и шестнадцатеричная. Каждая позиционная система имеет определенный алфавит цифр и основание.

! В позиционных системах счисления основание системы – это количество цифр(знаков в алфавите), используемых для записи числа.

Рассмотрим в качестве примера десятичную систему счисления. В данной системе для записи чисел используется десять знаков (цифр): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Позиция цифры в числе называется разрядом. Основанием системы является число 10. Пусть дано число 326, оно записано в привычной для нас свернутой форме. Мы настолько привыкли к такой форме записи, что уже не замечаем, как в уме умножаем цифры числа на различные степени числа 10.

В развернутой форме записи числа такое умножение записывается в явной форме:

.

Дадим определение записи числа х в десятичной системе счисления.

! Десятичной записью числа х называется его представления в виде

,

где коэффициенты принимают значения 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и .

! В непозиционных системах счисления значение каждой цифры не зависит от ее положения (позиции) в записи числа.

1. Запись числа в позиционных системах счисления.

Основанием системы счисления может быть любое натуральное число р, большее или равное 2. Если р =2, то система называется двоичной, если р =3 – троичная и т.д.

Как записать число в системе с основанием р?

! Записью натурального числа х в системе счисления с основанием р называется его представление в виде

(1)

где коэффициенты принимают значения 0, 1, 2, 3, …, р-1 и .

Двоичная система счисления. В двоичной системе счисления основание равно 2, а алфавит состоит из двух цифр (0 и 1). Запись числа х в двоичной системе счисления имеет вид:

Коэффициенты в это записи являются цифрами 0 или 1.

Например, .

Троичная система счисления. В троичной системе счисления основание равно 3, а алфавит состоит из трех цифр (0, 1 и 2). Запись числа х в троичной системе счисления имеет вид:

Например, .

1. Перевод чисел в позиционных системах счисления.

Перевод чисел в десятичную систему счисления. Преобразование чисел, представленных в двоичной, троичной, восьмеричной системах счисления в десятичную выполнить очень легко. Для этого необходимо записать число в развернутой форме, используя формулу (1), и вычислить его значение.

Примеры.

1. Число (101011)₂ записать в десятичной системе счисления. Запишем его в развернутой форме и произведем вычисления:

.

1. Число (10201)₃ записать в десятичной системе счисления. Запишем его в развернутой форме и произведем вычисления:

.

1. Число (112067)₈ записать в десятичной системе счисления. Запишем его в развернутой форме и произведем вычисления:

.

Перевод чисел из десятичной системы счисления в систему счисления с основанием р. Пусть х – целое десятичное число. Запишем алгоритм перевода целого десятичного числа в двоичное:

1. Разделить исходное число на 2, получится остаток и частное.
2. Частное опять делим на 2, получаем остаток и частное и до те пор, пока не получим частное меньшее 2.
3. Записываем последнее частное и все остатки в обратном порядке, эта запись будет являться двоичной записью числа х.

В качестве примера рассмотрим перевод десятичного числа 19 в двоичную систему счисления, запишем результаты в таблицу:

Десятичное число (частное)	Делитель (основание системы)	Остаток	Цифры двоичного числа

В результате получаем .

Аналогично делается перевод десятичного числа в систему счисления с основанием р.

Дата добавления: 2014-12-27