5

• 1 мегабайт (Мб) = 1024(210) Кб;

•1 гигабайт (Гб) = 1024(210) Мб.

Сиспользованием двоичных чисел кодируется также любая другая информация - вещественные числа, рисунки, звуки, видео.

1.3 Устройство ПК

Большинство современных ЭВМ строится по принципам, сформулированным американским ученым Дж. фон Нейманом в 1945 году:

•основными блоками являются блок управления, арифметико-логическое устройство, память и устройства ввода-вывода;

•информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые словами;

•алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов (команд), которые определяют смысл операции. Совокупность команд – программа;

•программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Разнотипные слова различаются по способу использования, но не по способу кодировки;

•устройство управления и арифметико-логическое устройство обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором.

Арифметико-логическое устройство выполняет основную работу по переработке информации, хранимой в оперативной памяти и выполняет, в соответствии со своим названием, арифметические и логические операции. При этом, независимо от вида операции, происходит формирование по двум входным переменным одной выходной, являющейся результатом операции. Вид операции определяется командой, получаемой от устройства управления. Для хранения характеристики результатов операции используется флаговый регистр. Кроме того, АЛУ имеет набор программно-доступных ячеек памяти, называемых регистрами процессора, которые могут быть использованы программистом при написании программы.

Устройство управления выполняет генерацию распределенной во времени последовательности внутренних и внешних управляющих сигналов, обеспечивающих выборку и выполнение команд. На этапе выборки команды УУ интерпретирует команду, выбранную из программной памяти. На этапе выполнения команды в соответствии с типом реализуемой операции УУ формирует требуемый набор команд низкого уровня для АЛУ и других устройств, которые задают последовательность простейших низкоуровневых операций. В своей работе УУ также использует ряд ячеек памяти – регистров.

Схематично устройство ПК показано ниже на рисунке (рисунок не отражает точную структуру ПК и все элементы, которые могут в нем присутствовать).

6

Системный блок компьютера

Системная (материнская) плата

Клавиатура

Сопроцессор

Оперативная

Контроллер

клавиатуры

Жесткий

память

Процессор

диск

Системная шина

Контроллер

дисков

Видеоадаптер

Контроллеры

Адаптер

доп.устройств

портов

Дисководы

Монитор

Доп. устройства

Устройства, подключаемые через порты

(сканер и др.)

(принтер, мышь, модем , джойстик и др.)

Основные электронные компоненты компьютера, располагаются на системной, или как ее еще называют материнской (motherboard) плате. Все они подключены к системной шине (или шинам) – сети электронных проводников, осуществляющей обмен информацией между различными компонентами компьютера.

Основная характеристика - разрядность шины определяется ее способностью передавать одновременно несколько бит (разрядов) информации.

Выделяют три компоненты системной шины:

•шину данных, обеспечивающую взаимодействие микропроцессора с устройствами ввода - вывода;

•адресную шину, осуществляющую взаимодействие с памятью.

•шину управления, обеспечивающую передачу управляющих команд; Основные типы современных шин- PCI, AGP.

Центральный процессор выполняет операции по обработке данных,

управляет работой компьютера. В основном, используются микропроцессоры фирм Intel, AMD: Pentium, Athlon в различных модификациях.

Математический сопроцессор ускоряет выполнение математических операций и графических работ. Современные процессоры имеют встроенный (а не отдельно расположенный) сопроцессор.

Оперативная память, называемая также оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) или динамической памятью с произвольным дос-

тупом (Dynamic Random Access Memory, DRAM). Предназначена для времен-

ного хранения информации при работе компьютера. В ней содержатся выполняемые в текущий момент программы и используемые ими данные. Оперативную память можно наращивать с помощью установки на системную плату специальных модулей памяти.

Постоянная память или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, Read only Memory, ROM). Содержит неизменяемую информацию, жизненно

7

важную для компьютера, в частности, его конфигурацию, текущее показание часов и др.

Кэш-память (Cache). Сверхоперативная память, которая в несколько раз ускоряет обмен данными между микропроцессором и оперативной памятью, а также между оперативной памятью и внешними устройствами памяти.

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД, Floppy Disk Drive, FDD). Предназначены для переноса информации с компьютера на компьютер, хранения информации с помощью гибких дисков (Floppy Disk, дискета).

Flash диски (а также карты памяти) предназначены для постоянного хранения и переноса информации. Хранение осуществляется с использованием ПЗУ на основе микросхем, поэтому данные устройства не имеют никакой механики.

Жесткий диск (Hard Disk, винчестер). Предназначен для постоянного хранения информации и характеризуется большим объемом и скоростью считывания данных. Для хранения используются специальные магниточувствительные пластины.

Оптические (лазерные) компакт-диски. Предназначены для хранения больших объемов информации, не позволяя при этом производить запись. Емкость компакт-диска около 650÷700 Мбайт. Диски типа CD – с заводской записью, CD-R – для однократной записи, CD-RW – перезаписываемые. Существуют также мини CD-диски (с емкостью около 210 МБайт), а также DVD-диски (емкостью 4,7 и более ГБайт).

Контроллеры устройств представляют собой электронные схемы, управляющие внешними устройствами компьютера. Для каждого типа внешних устройств может применяться свой контроллер. Некоторые контроллеры управляют сразу несколькими устройствами (пример: контроллер портов вводавывода).

Порты ввода-вывода предназначены для подключения к компьютеру различных устройств (параллельные, последовательные, игровой).

Периферия: клавиатура, мышь, сканер и т.д.

Видеосистема, содержащая два основных компонента: монитор, видеоадаптер. Современный видеоадаптер имеет большой объем встроенной памяти, а также графический процессор, обеспечивающий работу с 3D-графикой.

Принтеры, разновидности которых отличаются способами нанесения красителя на бумагу (лазерные, струйные, матричные и т.д.) (Плоттеры).

Для обеспечения совместной работы компьютеров используются компьютерные сети. Для работы в сети необходимо специальное аппаратное и программное обеспечение.

Локальная вычислительная сеть (ЛВС, Local Area Network, LAN) по-

зволяет объединить компьютеры, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга. В этом случае информация передается по специально проложенным каналам, к которым компьютер подключается посредством сетевого адаптера.

Глобальная сеть позволяет компьютерам обмениваться информацией на большие расстояния через телефонные или другие каналы.

8

1.4 Программное обеспечение

Работа компьютера невозможна без еще одной составляющей, называемой программным обеспечением. Жизненный цикл программного обеспечения включает в себя шесть этапов:

•анализ требований, предъявляемых к разрабатываемому продукту, наборы входных и выходных данных;

•определение сертификаций, являющихся формализацией предыдущего этапа, а также включающих такие требования, как скорость выполнения, объем потребляемой памяти, гибкость применения и др.;

•проектирование, при котором определяется общая структура программы, которая должна удовлетворять спецификациям. Здесь же определяются принципы управления и взаимодействия между различными компонентами программы;

•кодирование, т.е. перевод на язык программирования конструкций, записанных на языке проектирования;

•тестирование. На данном этапе осуществляется проверка: правильности, удостоверяющая, что программа делает в точности то, для чего она предназначена; эффективности реализации, направленная на отыскание способа по увеличению быстродействия, уменьшению потребностей программы; вычислительной сложности, т.е. определение сложности алгоритма, по результатам которой также может приниматься решение об эффективности реализации.

•сопровождение, заключающееся в устранении ошибок, выявленных в процессе эксплуатации программы, выявление “узких мест”, позволяющих совершенствовать программный продукт, консультации, обучение, оперативное снабжение пользователей информацией о новых версиях и т.д.

Программы работающие на компьютере можно условно разделить на три категории:

•системные и сервисные программы. Необходимы для обеспечения работы компьютера. С помощью этих программ происходит управление всеми ресурсами компьютера. Они также обеспечивают работу других программ. Операционная система загружается при включении компьютера и осуществляет: управление компьютером и его ресурсами, диалог с пользователем, запуск других программ. Драйверы устройств. Расширяют возможности операционной системы по управлению контроллерами (адаптерами) периферийных устройств. Есть, например, драйвер мыши, драйвер принтера и т.д. Утилиты - вспомогательные программы, поставляемые как с операционной системой, так и отдельно и выполняющие некоторые полезные функции, на-

пример: антивирусные программы, упаковщики (архиваторы), программы для диагностики компьютера;

•инструментальные системы. Обеспечивают создание нового программного обеспечения. К этой группе относятся языки и системы программирования. В состав современных систем программирования обычно входят: компилятор,