Шпаргалка по "Информатике"

Самым главным следствием этих принципов можно назвать  то, что теперь программа уже не была постоянной частью машины (как  например, у калькулятора). Программу  стало возможно легко изменить. А  вот аппаратура, конечно же, остается неизменной, и очень простой.

3. Классификация ЭВМ. Поколения персональных компьютеров, основные характеристики. Принцип открытой архитектуры.

Компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

По  принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ).

Критерием деления вычислительных машин на эти три класса являются форма представления информации, с которой они работают.

• ЦВМ – вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.
• АВМ - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).
• ГВМ – вычислительные машины комбинированного действия работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

 

По  назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные.

Универсальные ЭВМ предназначены  для решения самых различных  инженерно-технических задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в  вычислительных центрах коллективного  пользования и в других мощных вычислительных комплексах.

Проблемно-ориентированные  ЭВМ служат для решения более  узкого круга задач, связанных, как  правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением  и обработкой относительно небольших  объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению  с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами. К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы.

Специализированные ЭВМ  используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая  узкая ориентация ЭВМ позволяет  четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность  и стоимость при сохранении высокой  производительности и надежности их работы. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адептеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

По  размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на сверхбольшие, большие, малые, сверхмалые (микро ЭВМ).

Принцип открытой архитектуры:

·        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.

Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связан с шиной определённого  типа — адресной, управляющей или  шиной данных.

Для согласования интерфейсов  периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты примерно по такой схеме:

Контроллеры и  адаптеры — наборы электронных цепей, которыми снабжаются устройства компьютера с целью совместимости их интерфейсов. Контроллеры осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора.

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Системы  счисления

Система счисления - способ кодирования числовой информации, т.е. способ записи чисел с помощью некоторого алфавита, символы которого называют цифрами.  Информация в компьютере кодируется в двоичной или в двоично-десятичной системах счисления,

В зависимости  от способа изображения чисел, системы счисления делятся на следующие:

• позиционные;
• непозиционные.

В позиционной системе счисления количественное значение каждой цифры зависит от места (позиции) в числе. В непозиционной системе счисления цифры не меняют своего количественного значения при изменении их расположения в числе.

В двоичной системе  счисления любое число представляется в виде комбинаций нулей и единиц. Так как электронные компоненты могут находиться только в двух состояниях: «включено» (1) и «выключено» (0), большинство ЭВМ работает с информацией именно в двоичном ее представлении. Двоичные числа тяжело воспринимаются человеком, поэтому в некоторых компьютерах используется двоично-десятичная система счисления. В этой системе счисления все десятичные цифры отдельно кодируются четырьмя двоичными цифрами и в таком виде записываются последовательно друг за другом. Например, десятичное число 9703 в двоично-десятичной системе выглядит так: 1001011100000011.

При программировании иногда используется шестнадцатеричная система счисления, перевод чисел из которой в двоичную систему счисления весьма прост — выполняется поразрядно (полностью аналогично переводу из двоично-десятичной системы). Для изображения цифр, больших 9, в шестнадцатеричной системе счисления применяются буквы А - 10, В - 11, С = 12, D = 13, Е = 14, F = 15.

Например, шестнадцатеричное  число F17B в двоичной системе выглядит так: 1111000101111011.

      

5. Классификация программного обеспечения ПК

Программное обеспечение (ПО) - это совокупность всех программ и соответствующей документации, обеспечивающая использование ЭВМ в интересах каждого ее пользователя.

Различают системное  и прикладное ПО. Схематически программное  обеспечение можно представить  так:

Системное ПО – это совокупность программ для обеспечения работы компьютера. Системное ПО подразделяется на базовое и сервисное. Системные программы предназначены для управления работой вычислительной системы, выполняют различные вспомогательные функции (копирования, выдачи справок, тестирования, форматирования и т. д).

Базовое ПО включает в себя:

• операционные системы;
• оболочки;
• сетевые операционные системы.

Сервисное ПО включает в себя программы (утилиты):

• диагностики;
• антивирусные;
• обслуживания носителей;
• архивирования;
• обслуживания сети.

Прикладное ПО – это комплекс программ для решения задач определённого класса конкретной предметной области. Прикладное ПО работает только при наличии системного ПО.

Прикладные  программы называют приложениями. Они  включает в себя:

• текстовые процессоры;
• табличные процессоры;
• базы данных;
• интегрированные пакеты;
• системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры);
• экспертные системы;
• обучающие программы;
• программы математических расчетов, моделирования и анализа;
• игры;
• коммуникационные программы.

Особую группу составляют системы программирования (инструментальные системы), которые являются частью системного ПО, но носят прикладной характер. Системы программирования – это совокупность программ для разработки, отладки и внедрения новых программных продуктов. Системы программирования обычно содержат:

• трансляторы;
• среду разработки программ;
• библиотеки справочных программ (функций, процедур);
• отладчики;
• редакторы связей и др.

6.Функциональная схема компьютера (основные устройства, их функции и взаимосвязь). Характеристика современных персональных компьютеров.

Процессор. Процессор  может обрабатывать различные виды информации: числовую, текстовую, графическую, видео и звуковую. Процессор является электронным устройством, поэтому  различные виды информации должны в  нем обрабатываться в форме последовательностей  электрических импульсов. 
     
     Такие последовательности электрических импульсов можно записать в виде последовательностей нулей и единиц (есть импульс — единица, нет импульса — нуль), которые называются машинным языком. 
     
     Устройства ввода и вывода информации. Человек не воспринимает электрические импульсы и очень плохо понимает информацию, представленную в форме последовательностей нулей и единиц, следовательно, в составе компьютера требуются специальные устройства ввода и вывода информации. 
     
     Устройства ввода «переводят» информацию с языка человека на машинный язык компьютера, а устройства вывода, наоборот, делают информацию, представленную на машинном языке, доступной для человеческого восприятия. 
     
     Устройства ввода информации. Ввод числовой и текстовой информации осуществляется с помощью клавиатуры. Для ввода графической информации или работы с графическим интерфейсом программ чаще всего применяют манипуляторы типа мышь (для настольных персональных компьютеров) и трекбол или тачпад (для портативных компьютеров). 
     
     Если мы хотим ввести в компьютер фотографию или рисунок, то используем специальное устройство — сканер. В настоящее время все большее распространение получают цифровые камеры (фотоаппараты и видеокамеры), которые формируют изображения уже в компьютерном формате. Для ввода звуковой информации предназначен микрофон, подключенный ко входу специальной звуковой платы, установленной в компьютере. 
     
     Управлять компьютерными играми удобнее посредством специальных устройств — игровых манипуляторов (джойстиков). 
     
     Устройства вывода информации. Наиболее универсальным устройством вывода является монитор, на экране которого высвечивается числовая, текстовая, графическая и видеоинформация. 
     
     Для сохранения информации в виде «твердой копии» на бумаге служит принтер, а для вывода на бумагу сложных чертежей, рисунков и схем большого формата — плоттер (графопостроитель). 
     
     Вывод звуковой информации осуществляется с помощью акустических колонок или наушников, подключенных к выходу звуковой платы. 
     
       
     
     Оперативная и долговременная память. В компьютере информация хранится в оперативной (внутренней) памяти. Однако при выключении компьютера вся информация из оперативной памяти стирается. 
     
     Долговременное хранение информации обеспечивается внешней памятью. В качестве устройств внешней памяти обычно выступают накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) и оптические накопители (CD-ROM и DVD-ROM). 
     
     Магистраль. Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по магистрали (рис. 8). 
     
     Подключение компьютера к сети. Человек постоянно обменивается информацией с окружающими его людьми. Компьютер может обмениваться информацией с другими компьютерами с помощью локальных и глобальных компьютерных сетей. Для этого в его состав включают сетевую плату и модем.

ОСНОВНЫЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ ПК

Производительность (быстродействие) ПК – возможность компьютера обрабатывать большие объёмы информации. Определяется быстродействием процессора, объёмом ОП и скоростью доступа к ней (например, Pentium III обрабатывает информацию со скоростью в сотни миллионов операций в секунду)

Производительность (быстродействие) процессора – количество элементарных операций выполняемых за 1 секунду.

Тактовая  частота процессора (частота синхронизации) - число тактов процессора в секунду, а такт – промежуток времени (микросекунды) за который выполняется элементарная операция (например сложение). Таким образом Тактовая частота - это число вырабатываемых за секунду импульсов, синхронизирующих работу узлов компьютера. Именно ТЧ определяет быстродействие компьютера

Задается ТЧ специальной  микросхемой «генератор тактовой частота», который вырабатывает периодические  импульсы. На выполнение процессором  каждой операции отводится определенное количество тактов. Частота в 1Мгц = 1миллиону тактов в 1 секунду.  Превышение порога тактовой частоты приводит к возникновению ошибок процессора и др. устройств. Поэтому существуют фиксированные величины тактовых частот для каждого типа процессоров, например: 2,8 ;  3,0  Ггц  и тд

Разрядность процессора – max длина (кол-во разрядов) двоичного кода, который может обрабатываться и передаваться процессором целиком.

Разрядность связана  с размером специальных ячеек  памяти – регистрами. Регистр в 1байт (8бит) называют восьмиразрядным, в 2байта  – 16-разрядным и тд.  Высокопроизводительные компьютеры имеют 8-байтовые регистры (64разряда)

Время доступа - Быстродействие модулей ОП, это период времени, необходимый для считывание min порции информации из ячеек памяти или записи в память. Современные модули обладают скоростью доступа свыше 10нс (1нс=10^-9с)

Объем памяти (ёмкость) –  max объем информации, который может храниться в ней.

Плотность записи – объем информации, записанной на единице длины дорожки (бит/мм)

Скорость  обмена информации – скорость записи/считывания на носитель, которая определяется скоростью вращения и перемещения этого носителя в устройстве

 

7.Виды  памяти компьютера. Носители информации (гибкие диски, жесткие диски, диски CD-ROM/R/RW DVD и др.)

Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя память

В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.

Оперативная память (ОП) предназначена для временного хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Это энергозависимая память. Физически реализуется в модулях ОЗУ (оперативных запоминающих устройствах) различного типа. При выключении электропитания вся информация в оперативной памяти исчезает.

Кеш память - очень быстрая память малого объема служит для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств различной скорости.

Специальная - постоянная, Fiash, видеопамять и тд:

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – энергонезависимая память для хранения программ управления работой и тестирования устройств ПК. Важнейшая микросхема ПЗУ – модуль BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода), в котором хранятся программы автоматического тестирования устройств после включения компьютера и загрузки ОС в оперативную память. Это Неразрушимая память, которая не изменяется при выключении питания

 

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого.

Видеопамять – запоминающее устройство, расположенное на плате управления дисплеем и предназначенное для хранения текстовой и графической информации, отображаемой на экране. Содержимое этой памяти сразу доступно двум устройствам – процессору и дисплею, что позволяет изменять изображение на экране одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Внешняя память

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке: 

Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить  большой объем информации (программы, документы, аудио-и видеоклипы и т. д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах).

В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД или  дискетах) и накопителях на жестких  магнитных дисках (НЖМД или винчестерах), в основу записи, хранения и считывания информации положен магнитный принцип, а в лазерных дисководах — оптический принцип.

 

Гибкие  магнитные диски.

Гибкие магнитные  диски помещаются в пластмассовый  корпус. Такой носитель информации называется дискетой. Дискета вставляется  в дисковод, вращающий диск с постоянной угловой скоростью. Магнитная головка  дисковода устанавливается на определенную концентрическую дорожку диска, на которую и записывается (или считывается) информация. Информационная ёмкость дискеты невелика и составляет всего 1.44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации также мала (около 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об./мин).

В целях сохранения информации гибкие магнитные диски  следует предохранять от воздействия  сильных магнитных полей и  нагревания, так как это может  привести к размагничиванию носителя и потере информации.