1. Раскройте сущность системы счисления. Опишите основные виды систем счисления.

Система счисления - это совокупность правил и приемов записи чисел с помощью набора цифровых знаков (алфавита). Количество цифровых знаков называют основанием системы счисления.

Алфавит системы счисления — это упорядоченное множество цифр.

Основание системы счисления — количество цифр в алфавите.

Различают два типа систем счисления:

позиционные, когда значение каждой цифры числа определяется ее местом (позицией) в записи числа;

непозиционные, когда значение цифры в числе не зависит от ее места в записи числа.

Примерами непозиционной системы счисления являются унарная, древнеегипетская, римская и т.д.

Примерами позиционной системы счисления можно назвать индийскую мультипликативную систему, десятичную систему, используемую повседневно.

Единичная система счисления появилась тогда, когда люди начали считать. Количество предметов изображалось нанесением черточек или засечек на какой-либо твердой поверхности: камне, глине. Неудобства такой системы счисления очевидны: чем большее число надо записать, тем больше палочек. При записи большого числа легко ошибиться – нанести лишнее количество палочек или, наоборот, не дописать палочки.

Поэтому позже эти значки стали объединять в группы по 3,5,10 палочек. Таким образом, возникли уже более удобные системы счисления.

Древнеегипетская десятичная непозиционная система возникла во второй половине третьего тысячелетия до н.э. В этой системе счисления использовали в качестве цифр ключевые числа 1, 10, 100, 1000 и т.д. и записывались они при помощи специальных иероглифов.

Римская система счисления не намного отличается от египетской. В ней для обозначения чисел используются знаки

│ - 1, Ⅴ - 5, Ⅹ – 10, Ⅼ – 50, Ⅽ -100, Ⅾ -500, Ⅿ -1000.

Например, число 444 в римской системе счисления выглядит ⅭⅮⅩⅬⅣ. Число 1986 в римской системе счисления выглядит как ⅯⅭⅯⅬⅩⅩⅩⅥ

Десятичная система счисления – в настоящее время наиболее известная и используемая. Изобретение десятичной системы счисления относится к главным достижениям человеческой мысли. Без нее вряд ли могла существовать, а тем более возникнуть современная техника. Причина, по которой десятичная система счисления стала общепринятой, вовсе не математическая. Люди привыкли считать в десятичной системе счисления, потому что у них по 10 пальцев на руках.

Древнее изображение десятичных цифр (рис. 1) не случайно: каждая цифра обозначает число по количеству углов в ней. Например, 0 - углов нет, 1 - один угол, 2 - два угла и т.д. Написание десятичных цифр претерпело существенные изменения. Форма, которой мы пользуемся, установилась в XVI веке.

Десятичная система впервые появилась в Индии примерно в VI веке новой эры. Индийская нумерация использовала девять числовых символов и нуль для обозначения пустой позиции. В ранних индийских рукописях, дошедших до нас, числа записывались в обратном порядке - наиболее значимая цифра ставилась справа. Но вскоре стало правилом располагать такую цифру с левой стороны. Особое значение придавалось нулевому символу, который вводился для позиционной системы обозначений. Индийская нумерация, включая нуль, дошла и до нашего времени. В Европе индусские приёмы десятичной арифметики получили распространение в начале ХIII в. благодаря работам итальянского математика Леонардо Пизанского (Фибоначчи). Европейцы заимствовали индийскую систему счисления у арабов, назвав ее арабской. Это исторически неправильное название удерживается и поныне.

Десятичная система использует десять цифр – 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и 9, а также символы “+” и “–” для обозначения знака числа и запятую или точку для разделения целой и дробной частей числа.

В вычислительных машинах используется двоичная система счисления, её основание - число 2. Для записи чисел в этой системе используют только две цифры - 0 и 1. Вопреки распространенному заблуждению, двоичная система счисления была придумана не инженерами-конструкторами ЭВМ, а математиками и философами задолго до появления компьютеров, еще в ХVII - ХIХ веках. Первое опубликованное обсуждение двоичной системы счисления принадлежит испанскому священнику Хуану Карамюэлю Лобковицу (1670 г.). Всеобщее внимание к этой системе привлекла статья немецкого математика Готфрида Вильгельма Лейбница, опубликованная в 1703 г. В ней пояснялись двоичные операции сложения, вычитания, умножения и деления. Лейбниц не рекомендовал использовать эту систему для практических вычислений, но подчёркивал её важность для теоретических исследований. Со временем двоичная система счисления становится хорошо известной и получает развитие.

Выбор двоичной системы для применения в вычислительной технике объясняется тем, что электронные элементы - триггеры, из которых состоят микросхемы ЭВМ, могут находиться только в двух рабочих состояниях.

С помощью двоичной системы кодирования можно зафиксировать любые данные и знания. Это легко понять, если вспомнить принцип кодирования и передачи информации с помощью азбуки Морзе. Телеграфист, используя только два символа этой азбуки - точки и тире, может передать практически любой текст.

Двоичная система удобна для компьютера, но неудобна для человека: числа получаются длинными и их трудно записывать и запоминать. Конечно, можно перевести число в десятичную систему и записывать в таком виде, а потом, когда понадобится перевести обратно, но все эти переводы трудоёмки. Поэтому применяются системы счисления, родственные двоичной - восьмеричная и шестнадцатеричная. Для записи чисел в этих системах требуется соответственно 8 и 16 цифр. В 16-теричной первые 10 цифр общие, а дальше используют заглавные латинские буквы. Шестнадцатеричная цифра A соответствует десятеричному числу 10, шестнадцатеричная B – десятичному числу 11 и т. д. Использование этих систем объясняется тем, что переход к записи числа в любой из этих систем от его двоичной записи очень прост.

2. Опишите структуру персонального компьютера.

Трудно представить себе человека, который не знает, что такое ПЭВМ, но на прямой вопрос об этом ответит сразу далеко не каждый. И неудивительно, даже специалисты не имеют единого определения персональной ЭВМ. Вот одно из них.

ПЭВМ – микропроцессорная система обработки данных с дружеским пользовательским интерфейсом.

Такое, достаточно емкое, понятие трудно воспринимается начинающим пользователем. Для него ПЭВМ – это в первую очередь внешний образ, созданный совокупностью нескольких устройств, а уже во вторую – интерфейс и обработка, а точнее – возможность делать все, что душе угодно (хотя это скорее желание, чем действительность).

Комплектность поставляемой ПЭВМ может быть различной и определяется потребностями (или возможностями) пользователей.

Типовой комплект ПЭВМ (далее – если специально не оговорено, речь идет об IBM–совместимых машинах) – четыре конструктивных блока: системный блок, дисплей, клавиатура и манипулятор «мышь».

Системный блок реализует все основные процессы по переработке информации, осуществляя хранение программ и данных, управляет работой всех блоков, обеспечивая их системное взаимодействие. Возможности ПЭВМ во многом определяются начинкой системного блока. Он содержит микропроцессор, оперативное запоминающее устройство, дисковую память (накопители на гибких и жестких магнитных дисках) и пр.

Корпусы системного блока могут существенно различаться габаритами и ориентацией максимального размера: вертикальной (Tower – «башня» (англ.), BigTower, MidiTower, MiniTower, BabyTower) и горизонтальной (Desktop – «настольный». Slim – «плоский», «стройный»). Если у пользователя есть выбор, то следует помнить: чем меньше корпус, тем сложнее (в наших условиях) модернизировать и ремонтировать ПЭВМ.

Лицевая панель системного блока тоже может быть различ­ной. Она не монолитна – на ней выделяются панели дисководов (обычно это дисководы на 3,5 дюйма (1 дюйм=25,4мм), обозначение дюйма – двойной апостроф или кавычки: 3.5"), индикаторные лампочки разных цветов и две–три кнопки, в том числе кнопка аппаратного сброса «Reset».

Задняя панель имеет разъем для подключения питания и несколько разъемов для подключения других блоков. Соединители имеют сложную форму, обеспечивающую однозначное подключение к ним.

Разъемы представляют собой выходы устройств и служат для подключения клавиатуры, дисплея, принтера и др. Эти устройства реализуют различные интерфейсы: последовательный (COM), обеспечивающий передачу данных последовательно бит за битом; параллельный (LPT) – передачу нескольких бит одновременно. Стандартный последовательный и параллельный интерфейсы называют портами ввода–вывода (их обычно отождествляют с разъемами).

Дисплей (видеодисплей, монитор) предназначен для отображения информации, вводимой с клавиатуры (для контроля правильности набора данных) или выводимой из памяти машины. Известны конструктивные решения ПЭВМ, в которых системный блок и дисплей совмещены. При строгом подходе к терминологии следует помнить, что дисплей (display) – это только часть монитора, как экран – часть дисплея.

Конструкция дисплея во многом определяется реализован­ным в нем принципом формирования изображения.

Известны «плоские» дисплеи: жидкокристаллические, плазменные и люминесцентные. Жидкокристаллические дисплеи, хотя и больше по размеру, похожи на циферблат электронных наручных часов. Плазменные (газоразрядные) дисплеи более контрастные. Они напоминают жидкокристаллические, хотя не серые, а красные или оранжевые. Люминесцентные обладают большей разрешающей способностью.

Клавиатура предоставляет пользователю возможность вводить информацию (программы и данные) в память ПЭВМ и управлять работой машины. Принцип действия клавиатуры достаточно прост: совокупность датчиков воспринимает давление на клавиши и замыкает тем или иным образом определенную электрическую цепь. Как правило, внутри корпуса любой кла­виатуры помимо датчиков расположены электронные схемы дешифрации, а контроллер (устройство управления) находится на системной плате системного блока.

Наиболее распространены два типа клавиатур: с механичес­кими переключателями и с мембранными («бутерброд» из тонких, обычно посеребренных, листков пластика, между которыми с небольшим воздушным зазором находится, например, проводящая жидкость) переключателями.

Манипулятор «мышь» обеспечивает быстрое перемещение световой (цветовой) метки по экрану, определяя (как указательным перстом) реализуемую функцию. Это главное назначение манипулятора, однако в некоторых программах (например, в графических редакторах) с его помощью можно рисовать. В большинстве случаев можно обойтись и без мыши, но с ней гораздо удобней. Различают механические и оптические мыши. В днище механических мышей монтируется маленький шар. При перемещении мыши шар вращается. Переключатели внутри мыши фиксируют вра­щение шара только по четырем направлениям. Однако движе­ние световой метки (указателя мыши) – всегда сумма векторов движений мыши по осям координат. Так осуществляется «привязка» перемещения мыши, например по столу, с перемещением световой метки по экрану. Механические мыши могут работать практически на любой поверхности, но лучше всего – на специальном коврике.

В настоящее время манипулятор типа «мышь» претерпел зна­чительные изменения. Помимо ручных появились и ножные устройства. Все большее распространение получают оптические мыши, принцип действия которых базируется на отражении света от поверхности. Поэтому их нельзя использовать на стекле или черном бархате.

Рынок предлагает мыши без «хвоста» – беспроводные мыши. Для управления компьютером используются инфракрасные либо радиосигналы. В последнем случае не имеет значения ориента­ция устройства относительно системного блока.

Функции «мышиных» клавиш определяются специальной программой (их несколько модификаций) и адаптируются к лев­шам или правшам. Средняя кнопка трехклавишной мыши используется достаточно редко, хотя для операционной системы Solaris трехкнопочная мышь просто находка.

Важным параметром мыши является разрешение. Оно опре­деляется числом импульсов, генерируемых электроникой мыши при перемещении манипулятора на единицу длины, и измеряется в точках на дюйм (dpi – dot per inch). Чем разрешение выше, тем лучше (пользователь сможет точнее позиционировать указатель на экране монитора и перемещать указатель без видимых рывков). Считается, что для обычного применения вполне достаточно разрешения 400 dpi.

Мышь обычно подключается к системному блоку посредством разъема того же типа, что и клавиатура – стандарта PS/2 или USB.