Теоретичні основи інформатики

Поняття про  цифровий код. Розглянемо питання про  вибір цифрового алфавіту для кодування величин, тобто про вибір системи числення.

У будь-якій позиційній системі числення деяке число N визначається виразом

<!--[if !vml]--> <!--[endif]-->,

де а — основа системи числення (обсяг цифрового алфавіту); n — кількість розрядів у числі, i — порядковий номер розряду; ki — коефіцієнт, що може набувати а різних значень ki = 0, 1, 2, …, (а – 1).

При цьому запис  числа N у системі з основою  а здійснюється у вигляді

Ni = kn, kn–1, kn-2, …, k2, k1.

Наприклад:

27(10) = 24 + 23 + 21 + 20 <!--[if !vml]--> <!--[endif]--> 27(2) = 11011 =  
= k525–1+k424–1+k323–1+k222–1+k121–1.

Зі зменшенням основи а, тобто спрощенням алфавіту відбувається зміна його кодової комбінації.

Коли йдеться  про передавання та електронну обробку  інформації, найзручнішою є двійкова система числення, в якій а = 2 і  

 

 

 

 

ki може набувати  лише двох значень: 0 і 1. Обчислювальні машини, як і інші технічні пристрої, призначені для збереження і переробки інформації, закодованої в двійковій системі числення.

 

3.Структурна схема ПК та призначення його складових.

Персональні комп'ютери, робота яких грунтується на принципі програмного управління, мають схожу структуру, спрощений вигляд якої показано на мал. 1. Вони включають такі апаратні-засоби: центральний мікропроцесор, внутрішню і зовнішню пам'ять, системну шину, пристрої введення-виведення інформації.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                 Мал. 1.

Далі розглядатимемо апаратне забезпечення комп'ютерів архітектури IBM PC. Центральний мікропроцесор, внутрішня пам'ять і системна шина конструктивно розташовані в окремому блоці, який називають системним. Пристрої зовнішньої пам'яті звичайно також розміщують у системному блоці, хоч інколи і розміщують в окремих блоках. Усі пристрої введення-виведення, а також пристрої внутрішньої пам'яті підмикають до системної шини через відповідні спеціальні плати, які називають адаптерами та контролерами. Центральний мікропроцесор, внутрішню пам'ять, системну шину, адаптери та контролери розміщують на одній платі, яку називають материнською.

 

 

 

 

 

 

 

 

Зовнішня пам'ять —  це, як правило, накопичувачі на магнітних  та оптичних дисках. Сюди входять жорсткі магнитні диски (ЖМД) та гнучкі магнітні диски (ГМД) також існують оптичні диски (лазерні) CD-ROM з максимальним розміром  ~ 650Мбайт .

 Останні бувають двох типів  5.25” з максимальним розміром 1.2, та 3.5” з максимальним розміром 1.44 Мбайт (мал.2.)

 

 

 

                                                 Мал.2.

Усі пристрої введення-виведення  з точки зору порядку їх використання можна розділити на дві групи: стандартні — пристрої введення-виведення  та нестандартні. Останні ще називають периферійними пристроями. Стандартні пристрої — це пристрої за замовчуванням, тобто ті, з яких комп'ютер чекає введення-виведення, якщо спеціально не обумовлені інші пристрої. Такими пристроями є дисплей та клавіатура.

До нестандартних пристроїв можна віднести такі:

1. Накопичувачі на  магнітних та оптичних дисках.

2. Пристрої виведення  символьної та графічної інформації (принтери та плоттери).

3. Пристрої введення  інформації (миша, сканер).

4. Пристрої зв'язку  комп'ютера з телефонною мережею (модем). Системна шина виконує функцію зв'язку між мікропроцесором, внутрішньою пам'яттю, стандартними та периферійними пристроями введення-виведення. У системній шині виділяють адресну шину та шину даних. Адресну шину використовують для зв'язку мікропроцесора з пам'яттю, а шину даних для зв'язку з пристроями введення-виведення.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Центральний мікропроцесор  — це основний пристрій ПК. Він виконує  програму, яка зберігається у внутрішній пам'яті, керує спільною роботою  всіх інших пристроїв і виконує  різноманітні операції над даними.

Найважливішою його характеристикою  є продуктивність (швидкодія). Продуктивність, в першу чергу, залежить від тактової частоти, яку вимірюють у мегагерцах. За допомогою сигналів тактової частоти синхронізується робота всіх пристроїв ПК.

Крім тактової частоти  до найважливіших характеристик  мікропроцесора відносять такі:

1. Розрядність. Це кількість  внутрішніх двійкових розрядів, яка суттєво впливає на його  продуктивність.

2. Кількість розрядів, пов'язаних з системною адресною шиною, та кількість розрядів, пов'язаних з системною шиною даних.

Адресна шина визначає кількість  адресних чарунок пам'яті, причому  за довжину чарунки взято довжину  в 1 байт. Кількість адресованої пам'яті  дорівнює числу 2 в степені, що дорівнює кількості адресних шин.

З 1993 p. розпочато виробництво мікропроцесора Pentium, який на сьогодні є основним в IBM комп'ютерах. Перспективна модель — мікропроцесор Pentium Pro.

Слід звернути увагу  на те, що всі мікропроцесори до моделі 486 не виконували арифметичних операцій з числами в нормальній формі (з плаваючою комою). Для їх виконання вони комплектувалися окремими мікропроцесорами, названими математичними співпроцесорами.

Починаючи з моделі Intel 486 DX, мікропроцесори обладнані вбудованими блоками для виконання операцій з плаваючою комою.

 

 

 

Модель мікропро-цесора	Роз-ряд-ність	Розрядів в адресній шині	Розрядів в шині данних	Тактова частота (МГц)	Кіль-кість адресної пам’яті
8088	16	20	8	5.8	1Мбайт
80286	16	24	16	8-12	16Мбайт
80386dx	32	32	32	16-33	4 Гбайт
486dx	32	32	32	25-50	4 Гбайт
486dx4	32	32	32	75-100	4 Гбайт
Pentium	64	32	32	60-200	4 Гбайт
PentiumPro	64	32	32	150-200	4 Гбайт

 

 

 

 

 

Внутрішня пам’ять:

 

Внутрішня пам’ять ПК складається з ОЗП(RAM) і ПЗП(ROM) мал.2.

В ОЗП може неодноразово записуватися та зчитуватися інформація різноманітна інформація. В ПЗП інформація неодноразово зчитується, а записується звичайно при його виготовленні.

 

Мал.2.

Основною складовою  пам’яті є ємкість, найменший  розряд   вимірювання пам’яті  є біт

Реально пам’ять ПК вимірюється в наступних одиницях

1Кбайт=2¹⁰=1024байт;

1Мбайт=2¹⁰=1024Кбайт;

1Гбайт=2¹⁰=1024 Мбайт;

конструктивно внутрішня пам’ять оформлюєтьсяу вигляді чарунок пам’яті. Мінімальний розмір однієї чарунки дорівнює байту. Кожній чарунці пам’яті присвоюється номер (адрес) мал.3.

 

                                            розряди

0                   1                    3                    4
				Чарунка0 Чарунка1 ЧарункаN

 

Мал.3.

 

                 клавіатура та її основні блоки:

 

Клавіатура призначена для вводу данних та керування роботою ПК. Для кожного символа призначена окрема клавіша, натиснувши на яку ви забезпечуєте ввод необхідного символа, кожен символ кодується 8-ми

 

 

 

 

 

 

 

 

битним кодом . Клавіатура має 101-108 клавіш та декілька клавіш

індикаторів, які говорять про нинішній режим роботи клавіатури.

   Клавіатура в  свою чергу поділена на чотири  блока. Перший містить клавіші  з літерами, цифрами, символами,  а також ряд клавіш керування.  На більшість клавіш припадає  по три чи чотири символи. Наприклад перехід на верхній реєстр виконуеться натисканням клавіші Caps Lock. 
    Часто необхідно натискати дві клавіші одночасно (alt+enter) чи (alt+f1) .

    Друге поле  містить 12-ть функціональних клавіш 

(f1-f12) та деякі інші клавіші керування. Натискання на ту чи іншу функціональну клавішу призводить до виконання тих чи інших дій, в залежності від поточної програми.

     Третє поле  містить клавіші керування курсором, одне натискання на клавішу  призводить до переміщення курсора  на одну позицію залежно від натиснутої клавіші.

     Четверте  поле –це поле допоміжної клавіатури

Найчастіше це поле використовується для введення великих цифр, для  бухгалтерів.

 

                                           принтери: 

 

 

Пристрої друку призначені для виводу інформації на папір.Інформація є двох типів: текстова, графічна.

 

                                                

                                                  Мал.4.

Принтери бувають трьохтипів:

 

 

 

 

 

 

 

1.Матричні (гольчаті) спосіб  друку на якому а) текстовий (подібен до виводу символів на моніторз клавіатури),б)графічний (голки вдаряють по красячій плівці та виводить зображення на папір).

2.Струмні принтери  відображають інформацію на папері  шляхом нанесення на папір  красячої речовини, яка зберігається в головці та виприскується з форсунок.

3.Лазерні принтери  забезпечують найліпшу швидкість  та зображення, спосіб друку відтиск  порошком на папері .

 

                                           Види програм:

 

Програми в свою чергу  поділяють на три типи:

1.Прикладні - це програми які виконують задачі необхідні кінцевому користувачу.

2.Системні - це програми які підтримують систему та забезпечують її працездатність.

3.Інструментальні –  це програми які призначені  для розробки програмного забезпечення, та забезпечують  доступність роботи з системою

 

Програмне забезпечення.Системне програмне забезпечення. ОС. Організація файлової системи. Прикладні  програми.

Програмне забезпечення (ПЗ) ПК можна розділити на дві  основні частини: системне і прикладне ПЗ. 
 
Системне ПЗ призначено для управління роботою комп'ютера, розподілу його ресурсів, підтримки діалогу з користувачами, надання їм допомоги в обслуговуванні комп'ютера, а також для часткової автоматизації розробки нових програм. 
 
Системне ПЗ — це комплекс програм, багато з яких постачаються разом з комп'ютером та документацією до неї. Системне ПЗ можна розділити на три

 

 

 

 

 

 

 

 

основні частини: операційні системи (ОС), системи програмування та сервісні

програми. 
Операційна система — це комплекс програм, які призначені для керування роботою машини і організації взаємодії користувача з ПК. 
 
Склад та функції ОС дуже залежать від режиму роботи ПК, а також від складу та конфігурації апаратних засобів. Найпотужніші ОС використовують у мультипроцесорних діалогових обчислювальних системах та комп'ютерних мережах. 
 
Програмні модулі ОС, як правило, зберігаються на магнітних дисках та в міру необхідності передаються до оперативної пам'яті для виконання. Однак деяка частина ОС, яку називають ядром чи супервізором операційної системи, 
 
після вмикання комп'ютера та ініціалізації системи постійно знаходиться в оперативній пам'яті. Самі ці програми одержали назву резидентних програм. 
 
Ядро ОС керує функціями самої операційної системи. В оперативній пам'яті крім області ядра виділяється транзитна область, у яку навперемінно, в міру необхідності, завантажується решта так званих транзитних програм операційної системи. Відповідно всі команди ОС звичайно поділяють на резидентні та транзитні, принцип використання яких є подібним розглянутому раніше. 
 
На одному ПК можуть використовуватися декілька різних ОС. 
 
Усі сучасні операційні системи ПК мають ще своєрідні надбудови, які називають оболонками. Оболонки ОС суттєво полегшують користувачеві роботу на комп'ютері. При використанні оболонок не треба запам'ятовувати багато команд ОС та вводити їх вручну з клавіатури. 
 
Системи програмування призначені для полегшення та для часткової автоматизації процесу розробки та відлагодження програм. Основними компонентами цих систем є транслятори з мов високого рівня, наприклад, Паскаль, Сі, Бейсик та ін. Особлива роль належить Ассамблерам. Програму мовою Ассамблера називають машинно-орієнтованою. Мовою Ассамблера