- •Физические и цифровые основы информатики.
- •1 История развития вычислительной техники. 4
- •2 Введение в теорию автоматов. 7
- •3 Кодирование информации. 17
- •4 Логические основы эвм. 30
- •5 Общее устройство компьютера и принцип его работы. 38
- •6 Микропроцессор, материнская плата, платы расширения. 44
- •7 Оперативная память 69
- •8 Устройства хранения информации 74
- •9 Устройства ввода-вывода 85
- •1История развития вычислительной техники.
- •Период механических устройств – от начала XVII в. До конца XIX в.
- •Период электромеханических машин — с конца XIX в. До середины XX в.
- •Период электронных вычислительных машин — с середины 40-х годов XX в. До настоящего времени.
- •2Введение в теорию автоматов.
- •2.1Понятие и формы представления информации.
- •2.2Цифровой автомат.
- •2.2.1Общая информация
- •2.2.2Описание работы ца
- •2.3Алгоритм. Машины Тьюринга.
- •2.3.1Интуитивное понятие алгоритма
- •2.3.2Машина Тьюринга
- •2.4Программное управление в ца.
- •2.4.1Принцип программного управления
- •2.4.2Принцип хранимой в памяти программы.
- •2.4.3Принцип использования команд с переменной адресностью
- •3Кодирование информации.
- •3.1Системы счисления
- •3.1.1Позиционные системы счисления
- •3.1.2Арифметика целых чисел в позиционных сс
- •3.1.2.1Двоичная арифметика
- •3.1.2.2Четвертичная арифметика
- •3.1.3Алгоритмы перевода целых чисел из одной сс в другую
- •3.1.3.1Схема Горнера
- •3.1.3.2Метод выделения целых и дробных частей
- •3.1.4Дроби и смешанные числа в позиционных сс
- •3.1.5Алгоритм перевода дробных чисел из одной сс в другую
- •3.1.6Особенности двоичной сс и ее связь с сс, имеющими основанием различные степени двойки.
- •3.1.7Нерассмотренные сс
- •3.2Представление информации в эвм
- •3.2.1Единицы информации
- •3.2.2Представление отрицательных чисел
- •3.2.2.1Представление отрицательных чисел в дополнительном коде
- •3.2.2.1.1Сущность дополнительного кода.
- •3.2.2.1.2Особенности арифметики в дополнительном коде
- •3.2.2.2Другие представления отрицательных чисел
- •3.2.2.2.1Представление прямым кодом
- •3.2.2.2.2Представление смещенным кодом
- •3.2.3Числа с фиксированной запятой (точкой)
- •3.2.4Числа с плавающей запятой (точкой)
- •3.2.4.1Представление чисел с плавающей запятой (точкой)
- •3.2.4.2Особенности арифметика чисел с плавающей запятой
- •3.2.4.3Стандарт ieee 754.
- •3.2.5Представление символьной информации
- •4Логические основы эвм.
- •4.1Булева алгебра и логические элементы
- •4.1.1Общая информация
- •4.1.2Функции алгебры логики
- •4.1.3Законы алгебры логики
- •4.1.4Реализация функций формулами
- •4.2Логические элементы
- •4.2.1Основные логические элементы
- •4.2.2Схемотехническая реализация лэ
- •4.2.3Полная система логических функций. Понятие о базисе
- •4.2.4Минимизация логических функций
- •4.2.5Синтез комбинационных схем
- •4.3Электронные устройства
- •4.3.1Принцип работы вентилей. Ттл- и кмоп-логика
- •4.3.2Основные электронные устройства
- •5Общее устройство компьютера и принцип его работы.
- •5.1Понятие и классификация эвм
- •5.2Структура и принцип работы классической эвм
- •5.3Многоуровневая организация современных эвм
- •5.4Программное обеспечение
- •5.4.1Типы по
- •5.4.2Порядок загрузки по
- •Тестирование оборудования
- •Чтение загрузочного сектора
- •Чтение начального загрузчика ос
- •Загрузка операционной системы
- •Запуск остального по
- •6Микропроцессор, материнская плата, платы расширения.
- •6.1Процессор
- •6.1.1Общая информация
- •6.1.2Устройство cpu
- •6.1.3Принцип работы cpu
- •6.1.3.1Краткая иллюстрация принципа работы cpu
- •6.1.3.2Подробная иллюстрация принципа работы cpu
- •6.1.3.3Cisc- и risc-архитектура
- •6.1.3.4Организация системы прерываний
- •6.1.4Характеристики процессора
- •6.1.4.1Быстродействие
- •6.1.4.2Разрядность процессора
- •6.1.4.2.1Шина данных
- •6.1.4.2.2Шина адреса
- •2) Сократить время вычислений.
- •6.1.5.1…Чтобы шли быстрее
- •6.1.5.2…Сократить время вычислений
- •6.1.5.3Конвейер команд
- •6.1.5.4Кэш-память
- •6.2Материнская плата
- •6.2.1Общие сведения
- •6.2.2Устройство мп
- •6.2.2.1Первый пример мп
- •6.2.2.2Второй пример мп
- •6.2.2.3Третий пример мп
- •6.2.2.4Четвертый пример мп
- •6.2.2.5Гнезда для процессоров
- •6.2.2.6Наборы микросхем системной логики (чипсет)
- •6.2.2.7Шина
- •6.2.2.7.1Системная шина (fsb)
- •6.2.2.7.2Шина памяти
- •6.2.2.7.3Шина pci
- •6.2.2.7.5Шина agp
- •6.2.2.7.6Шина usb
- •6.2.2.8Разъемы (слоты) для подключения внутренних устройств
- •6.2.2.9Разъемы (порты) для подключения внешних устройств
- •6.3Платы расширения
- •6.3.1Видеокарта
- •6.3.2Звуковая карта
- •7Оперативная память
- •7.1Технические характеристики озу
- •7.2Типы модулей озу
- •7.3Типы озу
- •7.4Организация памяти в пк
- •7.4.1Основные понятия
- •7.4.2Виртуальная память
- •7.4.2.1Предпосылки возникновения
- •7.4.2.2Принцип работы
- •8.2.1.2Устройство винчестера
- •8.2.1.3Основные характеристики
- •8.2.2Флоппи-диск
- •8.3Накопители на оптических дисках
- •8.3.1Привод cd-rom
- •8.3.2Компакт-диски (cd-rom)
- •8.3.3Диски cd-r
- •8.3.4Диски cd-rw
- •8.3.5Диски dvd
- •9Устройства ввода-вывода
- •9.1Устройства ввода
- •9.1.1Клавиатура
- •9.1.2Мышь
- •9.1.3Сканер
- •9.1.3.1Виды
- •9.1.3.2Устройство и принцип работы планшетного сканера
- •9.2.1.1.2Черно-белые кинескопы (более подробное устройство)
- •9.2.1.1.3Цветные кинескопы
- •9.2.1.1.4Основные характеристики
- •9.2.1.2Жидкокристаллические мониторы
- •9.2.1.2.1Краткое устройство
- •9.2.1.2.2Подробное устройство
- •9.2.1.2.3Основные характеристи
- •9.2.2Принтер
- •9.2.2.1Матричные принтеры
- •9.2.2.2Струйные принтеры
- •9.2.2.3Лазерные принтеры
- •9.2.2.3.1Краткое устройство
- •9.2.2.3.2Подробное устройство
- •9.2.2.3.2.1Принцип работы лазерного принтера
- •9.2.2.3.2.2Принцип лазерной печати
- •9.2.2.4 Цветные принтеры
Период электромеханических машин — с конца XIX в. До середины XX в.
Применение электрической энергии в счетных машинах привело к появлению нового типа машин – счетно-аналитических. Первой такой машиной был табулятор Г.Голлерита (США), созданный в 1888 г. Результаты расчетов и анализа табулятор выдавал в виде специальных таблиц.
Период электронных вычислительных машин — с середины 40-х годов XX в. До настоящего времени.
Появлению первых ЭВМ предшествовал ряд открытий и фундаментальных исследований.
1907 г. Русский ученый Б. Л. Розинг получил патент на применение электронно-лучевой трубки.
1918 г. Советский ученый М.А. Бонч-Бруевич изобрел ламповый триггер — основной элемент будущих ЭВМ 1-го поколения.
1936 г. А. Тьюринг (Англия) и Э. Пост (США) разработали концепцию абстрактной вычислительной машины, обосновали возможность автоматического решения любой задачи при условии ее алгоритмизации.
Развитие ЭВМ прошло несколько этапов, связанных с поколениями ЭВМ. Каждое поколение ЭВМ отличается элементной базой, архитектурой, областью применения, интерфейсами, программными средствами решения задач.
1-е поколение (середина 40-х – середина 50-х годов): элементная база – электронные лампы, резисторы, конденсаторы; архитектура – простейшая; применение – научные расчеты; способы общения – непосредственное ручное управление устройствами ЭВМ, программирование на языке машины.
1945—1950 гг. Выдающийся ученый Дж. фон Нейман (США) разработал концепции и конструкцию ЭВМ EDVAC. Основные положения концепции фон Неймана используются до настоящего времени.
1946 г. Американские инженеры Д. Эккерт и Д. Моучли в Пенсильванском университете построили первую действующую ЭВМ ENIAC.
1947—1950 гг. Группа инженеров под руководством акад. С.А.Лебедева разрабатывает и вводит в эксплуатацию первую в СССР малую электронную счетную машину (МЭСМ).
1948 г. Группа американских физиков сконструировала транзистор — основной элемент ЭВМ 2-го поколения.
2-е поколение (середина 50-х – середина 60-х годов): элементная база – полупроводниковые транзисторы и диоды, резисторы, конденсаторы; архитектура – более сложная; применение – решение научных, технических и народнохозяйственных задач; общение – применение операционных систем, развитие алгоритмических языков.
1954 –1957 гг. В США создается первая ЭВМ на транзисторах NCR 304.
1961 г. Фирма Intel (США) выпустила в продажу первые интегральные схемы (ИС).
1966 г. В СССР введена в эксплуатацию самая быстродействующая в мире (для того времени) большая ЭВМ БЭСМ-6 (С.А.Лебедев). Большое быстродействие БЭСМ-6 обусловили впервые примененные мультипрограммный режим работы и конвейерная процедура обработки данных, которые используются практически во всех современных ЭВМ.
3-е поколение (середина 60-х – середина 70-х годов): интегральные микросхемы; архитектура связана с многопроцессорными, многомашинными и многоканальными комплексами; решение широкого круга задач автоматизации управления, конструирования и планирования; эффективные операционные системы, прикладные программы и языки программирования; появление первых компьютерных сетей.
1971 г. Фирма Intel (США) выпустила микропроцессор, изготовленный на основе технологии ИС.
70-е - начало 80-х годов. В США, Англии и СССР вступают в действие суперЭВМ: ILLIAC-IV, STATAN-100, Сгау-1 (2, 3, MX), Cyber-205, DAP, Phoenix, Connection machine, «Эльбрус».
4-е поколение (середина 70-х годов — 2000 г.): большие интегрированные схемы; сложная архитектура; решение различных задач во всех областях деятельности человека; многозадачные и многопользовательские операционные системы; различного типа манипуляторы; устройства речевого ввода и вывода; средства мультимедиа; эффективные прикладные программы и языки, поддерживающие искусственный интеллект; развитие инфраструктуры компьютерных сетей.
1977 г. В США молодые предприниматели С.Джобсон и С.Возняк организовали фирму по изготовлению недорогих ПК, предназначенных для широкого круга пользователей. Эти ПК, названные APPLE («Яблоко»), послужили основой для широкого распространения ПК во всем мире.
1982 г. Фирма IBM (США), занимавшая ведущее положение в выпуске больших ЭВМ, приступила к производству ПК IBM PC. Многие фирмы мира начали выпускать IBM — совместные ПК.
5-е поколение (начало XXI века).
Сейчас трудно предсказать, как будут выглядеть ЭВМ 5-го поколения, однако можно указать общие тенденции развития компьютерных технологий и их влияние на общество:
создание ЭВМ с принципиально новыми возможностями;
совершенствование элементной базы ЭВМ;
совершенствование архитектуры ЭВМ;
совершенствование интеллектуальных интерфейсов;
Реализация программ создания ЭВМ 5-го поколения позволит в ряде стран построить так называемое информационное общество.