- •Литература
- •Тема 1. Общие принципы организации и функционирования компьютера
- •1.1. Архитектура и структура эвм. Принципы построения компьютеров
- •1.2. Аппаратные средства. Функции основных блоков эвм.
- •1.3. Устройство персонального компьютера
- •Тема 2. Вычислительные и логические возможности эвм.
- •2.1. Представление числовой информации в эвм
- •2.2. Представление произвольной информации в эвм
- •2.3. Логические основы построения эвм
- •Тема 3. Системное программное обеспечение пк
- •3.1. Структура программного обеспечения
- •3.2. Функции операционной системы
- •3.3. Операционные системы Windows
- •3.4. Объектно-ориентированная платформа
- •3.5. Пользовательский графический интерфейс ос Windows
- •Окно рабочего стола
- •Тема 4. Прикладное программное обеспечение пк
- •4.1. Стандартные прикладные Windows-приложения
- •4.2. Классификация и основные особенности пакетов прикладных программ
- •4.3. Текстовые процессоры
- •4.4. Табличные процессоры
- •4.5. Системы управления базами данных (субд)
- •1. Централизация хранения данных.
- •2. Общий интерфейс между пользователем и бд.
- •3. Концепция администратора бд.
- •4.6. Система автоматизации научно-исследовательских работ MathCad
- •Тема 5. Компьютерные сети
- •5.1. Назначение и классификация компьютерных сетей
- •2. По типу организации передачи данных
- •3. По структуре построения (топологии).
- •Тема 6. Internet
- •6.1. Краткие сведения
- •6.2. Основные возможности internet
- •6.2.1. Передача файлов ( протокол ftp)
- •6.2.2. Глобальные гипертекстовые структуры (www)
- •6.2.3. Электронная почта (e-mail)
- •6.2.4. Сетевые новости (usenet news)
- •6.3. Программа Microsoft Internet Explorer
- •Тема 7. Защита информации
- •7.1. Средства обеспечения информационной безопасности
- •7.2. Компьютерные вирусы
1.3. Устройство персонального компьютера
Рассмотрим устройство компьютера на примере самой распространенной компьютерной системы – персонального компьютера.
Персональным компьютером (ПК) называют настольный или переносной компьютер, удовлетворяющий требованиям общедоступности и универсальности применения и рассчитанный на одного пользователя.
К достоинствам ПК относятся:
- сравнительно малая стоимость, в пределах доступности для индивидуального покупателя;
- автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;
- открытость архитектуры;
- «дружественность» программного обеспечения, допускающая возможность работы с ним пользователя без профессиональной подготовки в области программирования;
- высокая надежность работы.
<TBODY>Принцип открытой архитектуры заключается в следующем:
Регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом, компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями.
Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.
Упрощённая блок-схема, отражающая основные функциональные компоненты компьютерной системы в их взаимосвязи, изображена на рис. 1.3.
Рис. 1.3. Общая структура персонального компьютера с подсоединенными
периферийными устройствами
Тема 2. Вычислительные и логические возможности эвм.
2.1. Представление числовой информации в эвм
В вопросах организации обработки информации с помощью ЭВМ важное место занимают системы счисления, формы представления данных и специальное кодирование чисел.
Системы счисления. Под системой счисления понимается способ представления любого числа с помощью ограниченного набора символов, называемых цифрами.
Различают позиционные и непозиционные системы счисления. В позиционных системах количественное значение каждой цифры зависит от ее места (позиции) в числе. В непозиционных системах цифра не меняет своего количественного значения при изменении позиции. Пример непозиционной системы – Римские цифры.
Количество q различных цифр, используемых для изображения чисел в позиционной системе, называется основанием системы счисления. В общем случае в позиционной системе счисления с основанием q любое число Х может быть представлено в виде полинома:
Х(q) = xn–1qn–1+xn–2qn–2+…+ x1q1+x0q0+x–1q–1+…+x–mq–m = , (2.1)
где Х(q) - запись числа в системе счисления с основанием q;
xi целые числа, меньше q;
n число разрядов (позиции) в целой части числа;
m число разрядов в дробной части числа.
Например:
4295, 6731(10) = 4· 103+2·102+ 9·101+5·100+6·10–1+7·10–2+310–3+1·10–4.
В информатике применяют позиционные системы счисления с недесятичным основанием: двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную, т. е. системы счисления с основанием q = 2k, где k =1, 3, 4. Наибольшее распространение получила двоичная система счисления с q = 2. В этой системе для представления любого числа используются два символа – цифры 0 и 1. Произвольное число с помощью формулы (2.1) можно представить в виде разложения по степеням двойки:
X(2) = xn–12n–1+xn–22n–2+…+x121+…+x–m2–m.
Например:
13,625(10) = 1·23 + 1·22 +0·21 + 1·20+1·2–1 + 0·2–2 + 1·2–3 = 1101,101(2).
Двоичное представление числа требует примерно в 3,3 раза большего числа разрядов, чем его десятичное представление. Тем не менее, применение двоичной системы счисления создает большие удобства для работы ЭВМ, т. к. для представления в машине разряда двоичного числа может быть использован любой запоминающий элемент, имеющий два устойчивых состояния. Таких технических устройств достаточно много.
Преобразование числа Х из системы счисления с основанием р в систему счисления с основанием q (преобразование X(р) → Х(q)) осуществляется по правилу замещения, т.е. по формуле (2.1).
В ЭВМ применяются следующие формы представления числовых данных:
• числа с фиксированной точкой (запятой);
• числа с плавающей точкой (запятой);
Представление числа Х в форме с фиксированной точкой называют естественной формой. Место точки (запятой) постоянно для всех чисел и в процессе решения задач не меняется. Знак положительного числа кодируется цифрой "0", а знак отрицательного числа – цифрой "1".
Форма представления чисел с фиксированной точкой упрощает аппаратную реализацию ЭВМ, уменьшает время выполнения, машинных операций, однако при решении задач на машине необходимо постоянно следить за тем, чтобы все исходные данные, промежуточные и окончательные результаты находились в допустимом диапазоне представления. Если этого не соблюдать, то возможно переполнение разрядной сетки, и результат вычислений будет неверным.
От этих недостатков в значительной степени свободны ЭВМ, использующие форму представления чисел с плавающей точкой, или нормальную форму, в которой число представляется в виде произведения
Х = mqk,
где m мантисса числа; q основание системы счисления (характеристика числа); k порядок.
Для кодирования целых чисел от 0 до 255 достаточно иметь 8 разрядов двоичного кода (8 бит). Шестнадцать бит позволяют закодировать целые числа от 0 до 65535, а 24 бита – уже более 16,6 миллионов разных значений.
Чтобы кодировать действительные числа используют 80- разрядное кодирование. При этом число предварительно преобразуется в нормализованную форму, например:
3,1415926 = 0,31415926101
300 000 = 0,3106
123 456 789 = 0,1234567891010.
Большую часть из 80 бит отводят для хранения мантиссы (вместе со знаком) и некоторое фиксированное количество разрядов отводят для хранения порядка (тоже со знаком).
Арифметические операции в позиционных системах счисления выполняются по одним и тем же правилам для всех систем. Рассмотрим сложение целых чисел с фиксированной точкой в двоичной системе. В его основе лежит таблица сложения одноразрядных двоичных чисел:
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 0 = 1
1 + 1 = 10
Обратите внимание, что при сложении двух единиц происходит перенос единицы в старший разряд (также как и в десятичной системе, например, при сложении 8 и 5).
Сложение многоразрядных двоичных чисел происходит в соответствии с вышеприведенной таблицей с учетом возможных переносов из младших разрядов в старшие. Например, сложим 101(2) и 110(2):
Проверим правильность результата выполнением сложения в десятичной системе счисления. Переведем оба слагаемых в десятичную систему и сложим их.
101(2) = 122 + 120 = 5(10) ;
110(2) = 122 + 121 = 6(10) ;
5+6 = 11;
1011(2) = 123 +121 +120 = 8(10) + 2(10) + 1(10) = 11(10).
Сложение выполнено правильно.
При сложении и вычитании нормализованных чисел (с плавающей точкой) сначала производится подготовительная операция, называемая выравниванием порядков. В процессе выравнивания порядков мантисса числа с меньшим порядком сдвигается в своем регистре вправо на количество разрядов, равное разности порядков операндов. После каждого сдвига порядок увеличивается на единицу.
В результате выравнивания порядков одноименные разряды чисел оказываются расположенными в соответствующих разрядах обоих регистров, после чего мантиссы складываются или вычитаются.
В случае необходимости полученный результат нормализуется путем сдвига мантиссы результата влево. После каждого сдвига влево порядок результата уменьшается на единицу.
Пример. Сложить двоичные нормализованные числа 0.1011110–1 и 0.110111010.
Разность порядков слагаемых здесь равна трем, поэтому перед сложением мантисса первого числа сдвигается на три разряда вправо: