Uvažování objektu počítače jako systému. "osobní počítač jako systém"
Osobní počítače .
Proces lidské interakce s počítači probíhá již více než 40 let. Donedávna se tohoto procesu mohli účastnit pouze specialisté – inženýři, matematici – programátoři, operátoři. V posledních letech došlo v oblasti výpočetní techniky k dramatickým změnám. Díky vývoji a implementaci mikroprocesorů do struktury počítače se objevily malé, uživatelsky přívětivé osobní počítače. Situace se změnila, rolí uživatele může být nejen počítačový specialista, ale i jakákoliv osoba, ať už je to školák nebo žena v domácnosti, lékař nebo učitel, dělník nebo inženýr. Tento jev se často nazývá fenomén osobního počítače. V současnosti celosvětová flotila osobních počítačů přesahuje 20 milionů.
Proč k tomuto jevu došlo? Odpověď na tuto otázku lze nalézt, pokud jasně formulujeme, co je osobní počítač a jaké jsou jeho hlavní vlastnosti. Samotnou definici „osobního“ musíme správně vnímat, neznamená to, že počítač patří člověku jako osobní majetek. Definice „osobního“ vznikla proto, že člověk dostal možnost komunikovat s počítačem bez zprostředkování profesionálního programátora, samostatně, osobně. Není nutné znát speciální počítačový jazyk. Stávající software v počítači poskytne příznivou „přátelskou“ formu dialogu mezi uživatelem a počítačem. Můžeme identifikovat pět formálních znaků, které nám pomohou určit, zda tento počítač osobní nebo ne.
1. Způsob ovládání je jednoduchý, názorný, pohodlný a nevyžaduje hluboké znalosti v oblasti výpočetní techniky. Všechno technické prostředky(displej, klávesnice, manipulátor, tiskové zařízení atd.), zajišťující interakci mezi člověkem a počítačem, jsou vyrobeny tak, aby na nich bez obav mohlo pracovat i dítě. Komunikace mezi osobou a počítačem je organizována v dialogovém režimu.
2. Vyvinuto velké množství software pro různé aplikace. Tím se uživatel zbaví nutnosti skládat si program v počítačovém jazyce sám.
3. Malá zařízení externí paměť velká kapacita umožňuje výměnu jednoho disku za jiný. Mezi taková zařízení patří: disketové jednotky a pevné disky, kazetové magnetofóny.
4. Vzhledem k malým rozměrům a hmotnosti, srovnatelné s televizorem, není k instalaci potřeba žádné speciální vybavení, stačí dostatek místa na vašem pracovním stole.
5. Design osobního počítače a jeho vnější design jsou atraktivní barvou a tvarem a splňují ergonomické ukazatele. Poprvé během vývoje výpočetní techniky je tato vlastnost zahrnuta jako hlavní při definování celé třídy počítačů.
Důkladnější analýza všech znaků ukazuje, že samozřejmě nejdůležitější jsou první dva znaky, které určují povahu komunikace mezi člověkem a počítačem, i když absence jednoho z pěti výše uvedených znaků nám umožňuje klasifikovat počítač jako ne osobní.
Když nyní pochopíme, co je osobní počítač, podívejme se na historii vzniku a vývoje tohoto fenoménu.
Uvedené vlastnosti osobního počítače bylo možné dosáhnout díky vytvoření mikroprocesorů, které umožnily dramaticky změnit vzhled počítače - snížit jeho velikost a hmotnost. Tato okolnost však sama o sobě vedla ke vzniku třídy mikropočítačů. Zlepšení software Studium problémů v oboru matematiky a programátory a vývoj softwarových nástrojů potřebných v této oblasti na jejich základě umožnily proměnit mikropočítač v nástroj pro zpracování osobních informací člověka.
První osobní počítač byl vyvinut v roce 1973 ve Francii. Jeho autorem je Truong Trong Thi. První kopie byly vnímány jako drahá exotická hračka. Masová výroba a zavádění osobních počítačů do praxe je spojena se jménem Steva Jobse, šéfa a zakladatele společnosti Apple Computer, která v roce 1977 zahájila výrobu osobních počítačů Apple.
Osobní počítače lze klasifikovat podle schopností, které uživateli poskytují. domácí i profesionální.
Domácí osobní počítače se používají doma. Jejich hlavní účel: poskytovat jednoduché výpočty, provádět funkce notebook, vedení osobní kartotéky, učební pomůcka pro různé obory, nástroj pro přístup k veřejným informačním fondům prostřednictvím telefonních kanálů atd. Rozšířil se jako prostředek zábavy – organizátor a partner různých her.
Profesionální osobní počítače se používají v konkrétní profesní oblasti, veškerý software a hardware je zaměřen na konkrétní profesi. Bez ohledu na profesní zaměření počítačů je však jejich hlavním účelem výkon rutinní práce: vyhledávají informace v různých referenčních a normativních dokumentech a archivech, sestavují standardní dokumentační formuláře, vedou deník nebo laboratorní deník, zaznamenávají výsledky výzkumu, pamatují a poskytují informace o dané odborné činnosti na žádost uživatele atd.
V současné době jeden z nejvíce populární počítače se stal model IBM PC a jeho modernizovaná verze IBM PC XT, která je z hlediska architektury, softwaru a vnějšího designu považována za základní model osobního počítače. Podívejme se na základní strukturu a vlastnosti osobního počítače IBM PC XT. Základní sada obsahuje; systémová jednotka 2, displej1 s barevným obrázkem, klávesnice6, tiskové zařízení (tiskárna), disketová jednotka a pevný disk.
Základem osobního počítače je systémová jednotka. Organizuje práci, zpracovává informace, provádí výpočty, zajišťuje komunikaci mezi člověkem a počítačem. Uživatel nemusí důkladně rozumět tomu, jak systémová jednotka funguje. To je pro specialisty. Musí ale vědět, z jakých funkčních bloků se počítač skládá. Nemáme jasnou představu o principu fungování vnitřních funkčních bloků objektů kolem nás - lednice, plynového sporáku, pračka, automobil, ale musí vědět, co je základem pro provoz těchto zařízení, jaké jsou schopnosti jejich bloků.
SYSTÉMOVÁ JEDNOTKA osobní počítač se skládá z základní deska, o rozměrech 212/300 mm a umístěný úplně dole, reproduktor, ventilátor, napájecí zdroj, dvě diskové mechaniky. Jedna jednotka poskytuje vstup-výstup informací z pevného disku, druhá - z disket s magnetickými disky.
ZÁKLADNÍ DESKA je centrální částí počítače a skládá se z několika desítek integrovaných obvodů pro různé účely. Mikroprocesor je navržen jako jeden velký integrovaný obvod. K dispozici je patice pro další mikroprocesor Intel 8087 pro provádění operací s pohyblivou řádovou čárkou. Pokud potřebujete zlepšit výkon počítače, můžete jej umístit do tohoto slotu. Existuje několik modulů permanentní a RAM. V závislosti na modelu je k dispozici 5 až 8 konektorů, do kterých se vkládají různé adaptérové karty.
Adaptér je zařízení, které zajišťuje komunikaci mezi centrální částí počítače a konkrétním externím zařízením, například mezi RAM a tiskárnou nebo pevným diskem. Deska také obsahuje několik modulů, které provádějí pomocné funkce při práci s počítačem. Existují přepínače, které jsou nezbytné pro zajištění provozu počítače s vybranou sadou externích zařízení (konfigurace počítače).
KLÁVESNICE
Každý počítač má klávesnici. S jeho pomocí se do počítače zadávají informace nebo se do počítače zadávají příkazy. Prababičkou počítačové klávesnice byl psací stroj. Od ní klávesnice zdědila klávesy s písmeny a čísly.
Počítač ale umí více věcí než psací stroj, a proto má jeho klávesnice mnohem více kláves. Různé klíče dělají různé věci. Například běžný psací stroj nemá klávesy na mazání napsaného, ale klávesnice ano. Takový psací stroj neumí vložit nové slovo mezi dvě další, ale počítač ano a i na to existuje speciální klíč.
Když hrajeme počítačové hry, nejčastěji používáme klávesy se šipkami. Říká se jim také „kurzorové klávesy“. Pomocí těchto kláves můžete ovládat, jak herní hrdina běží po obrazovce. Ve hrách se často používají klávesy STRI a ALT. Hrdina jedním klíčem střílí a druhým skáče. Jedná se o poměrně velké klávesy, které jsou umístěny úplně dole na klávesnici, a proto se pohodlně používají.
Nejdelší klávesa je MEZERNÍK. Můžete jej stisknout i se zavázanýma očima. A proto se také velmi často používá ve hrách.
MONITOR
Při práci s počítačem přijímáme nejvíce informací pohledem na obrazovku monitoru. Monitor je trochu podobný televizi. Ale neměli byste se dívat na televizi zblízka, protože to je velmi škodlivé pro vaše oči. Monitor také ovlivňuje oči, ale ne tolik jako televize. Obrazy monitoru jsou jasnější.
Monitory jsou různé. Liší se velikostí obrazovky a kvalitou obrazu. Velikost obrazovky se měří v palcích. Pokud nevíte, co je to palec. pak si vezměte zápalku a rozlomte ji napůl. Délka takové poloviny je palec.
Změřte obrazovku šikmo - mezi protilehlými rohy. Běžné monitory mají úhlopříčku 14 palců. Často se také vyskytují monitory o velikosti 15 palců. Je jich ještě víc, ale doma se používají jen zřídka.
Pokud máte 14palcové monitory, určitě byste si ho měli nasadit ochranná clona- výrazně sníží poškození zářením monitoru. BEZ OCHRANNÉ OBRAZOVKY NEMŮŽETE PRACOVAT S BĚŽNÝM MONITOREM!
Lekce č. 7. V 7. tř
Předmět: " Osobní počítač jako systém. Objekty a systémy"
cíle:
Vzdělávací:
upevnit představy školáků o systémech objektů;
poskytnout představu o PC jako systému;
otestujte si své znalosti na téma „objekty a systémy“
Vývojový:
rozvíjet logické myšlení, paměť, pozornost, schopnost porovnávat a analyzovat, schopnost
aplikovat získané znalosti a dovednosti při provádění praktických cvičení;
Vzdělávací:
tvořit soubor univerzálních vzdělávacích akcí, které zajišťují schopnost učit se, tzn.
zpracovávat informace;
formovat informační kulturu školáků;
hlouběji porozumět objektovým systémům a jejich vlastnostem;
formovat ideologické pozice;
Zařízení:
počítač,
deska
projektor
Software
prezentace
multimediální projektor, počítač
Typ lekce:
vysvětlující a demonstrační
Během vyučování
Organizace času
Kontrola přítomných na hodině, příprava studentů na hodinu.
Kontrola domácích úkolů
Učebnice: §1.7.
Sešit: vizuální kontrola splnění úkolu: str. 25-26 č. 41,42
Opakování minulé látky
Dejte koncept „černé skříňky“
Uveďte příklad interakce mezi systémem a prostředím. Určete vstupy a výstupy
systémy.
Učení nového materiálu
Jedním z objektů, které v hodinách informatiky zvažujeme, je PC, proto se dnes podíváme na PC jako na systém.
Připomeňme si: systém je celek skládající se ze vzájemně propojených částí. Části, které tvoří systém, se nazývají jeho prvky, tzn. Počítač se skládá z určitých částí, s jejichž pomocí může provádět určité akce, konkrétně efektivně pracovat s informacemi.
Pokud se podíváme na PC systém, můžeme v něm rozlišit 3 subsystémy: hardware, software, informační zdroje. OS je nejvíc hlavní program PC.
Aplikační programy – tvorba obrázků, textů, videí.
Instrumentální software – vývoj dalších programů, které budou splňovat naše požadavky.
PC je součástí systému „Člověk - PC“, aby člověk mohl na PC normálně pracovat, aby mu porozuměl, musí existovat prostředky, které zajišťují vztah mezi objekty systému - to je; objekt - osoba, objekt - PC.Prostředkem, který zajišťuje vztah mezi člověkem a počítačem, je rozhraní.
Rozhraní lze rozdělit do 4 skupin.
Pokud by nám PC ukázalo informaci, kterou sám vidí, tedy 101000, nic bychom nepochopili. Díky tomu, že existují operační systémy, které převádějí 101100 do nám známé podoby, můžeme na PC normálně pracovat.
Shrnutí nového materiálu PC – systém – včetně subsystémů hardware, software a informační zdroje.
PC je subsystém systému „člověk-počítač“.
Prostředky, které zajišťují propojení mezi objekty tohoto systému, se nazývají rozhraní.
Uživatelské rozhraní je interakce mezi člověkem a počítačem.
Upevňování nového materiálu
Pracovní sešit: str. 35 č. 48
Test
Kritéria hodnocení:
1-3 –(0-49%) - 2
4 – (50-70%) - 3
5 - (71-85%) - 4
6-7 - (86 – 100%) – 5
Část 2:
Test 1
Možnost 1.
1. Dokončete větu: „Jakákoli část okolní reality, kterou člověk vnímá jako jeden celek, se nazývá...“
pojem
objekt
předmět
Systém
2. Označte názvy jednotlivých objektů:
auto
bříza
Moskva
Bajkal
Pushkin A.S.
operační systém
trenér klávesnice
Windows XP
3. Označte objekty operačního systému:
plocha počítače
okno
složku
soubor
počítač
vlastnosti
rozměry
chování
Stát
akce
5. Zadejte vztah pro pár „procesor a systémová jednotka“:
je prvkem sady
obsažen v
je odrůda
je důvodem
6. Označte přírodní systémy:
Sluneční Soustava
fotbalový tým
rostlina
počítač
automobil
matematický jazyk
7. Zadejte podsystémy zahrnuté v systému „Hardware osobního počítače“:
vstupní zařízení
operační systém
aplikační programy
Možnost 2.
Doplňte větu: „Celek sestávající ze vzájemně propojených částí se nazývá...“
pojem
objekt
předmět
Systém
2. Všimněte si běžných názvů objektů:
auto
bříza
Moskva
Bajkal
Pushkin A.S.
operační systém
trenér klávesnice
Windows XP
3. Označte předměty ve třídě:
plocha počítače
okno
složku
soubor
počítač
4. Označte znaky, které mohou být uvedeny ve zprávě o objektu:
vlastnosti
chování
Stát
možnosti
akce
5. Určete vztah pro pár " grafický editor a MS Paint":
je prvkem sady
obsažen v
je odrůda
je důvodem
6. Označte technické systémy:
Sluneční Soustava
fotbalový tým
rostlina
počítač
automobil
matematický jazyk
7. Zadejte podsystémy zahrnuté v systému „Software pro osobní počítač“:
vstupní zařízení
úložná zařízení
operační systém
aplikační programy
Shrnutí lekce
Oznamte studentům známky a shrňte lekci.
Domácí práce Učebnice: Přečtěte si §1.8 Pracovní sešit: str.36 č. 50
Podívali jsme se na různá počítačová zařízení samostatně. Nyní můžeme diskutovat o tom, co je osobní počítač jako systém, ve kterém jsou tato zařízení přítomna.
Princip otevřené architektury
Povídání o designu počítačové systémy, je často zmiňován princip otevřené architektury, který implikuje stanovení standardu pro způsob fungování počítače a jeho konfiguraci, tedy hardware tvořící počítač a propojení mezi nimi. Implementace tohoto principu v praxi umožňuje sestavovat počítače z jednotlivé díly, které mohou vyrábět různé společnosti.
Aby bylo možné počítač postupem času snadno upgradovat či doplňovat o nová zařízení, disponuje speciálními vnitřními sloty, do kterých může uživatel vložit nejrůznější zařízení ( nový tvrdý disk, modem, přídavná paměť atd.). Vždy tak můžete dosáhnout požadované konfigurace počítače - v souladu se specifiky jeho použití.
Připojení počítačových zařízení
Za předpokladu, že je možné sestavit počítač z různá zařízení, je nutné učinit určité předpoklady o tom, jak se tato zařízení budou moci propojovat, tedy jaké budou mít rozhraní (anglicky interface - pairing). Rozhraní je prostředek pro spojení dvou zařízení, ve kterém jsou všechny fyzické a logické parametry vzájemně konzistentní. V našem případě je pro vzájemné propojení počítačových zařízení nutné vyžadovat, aby měla stejné rozhraní.
Rozhraní schválené na úrovni mezinárodních dohod se nazývá standardní.
Každý z funkční prvky(paměť, monitor nebo jiné zařízení) je připojeno na sběrnici určitého typu - adresová, řídicí nebo datová sběrnice.
Ke koordinaci rozhraní při připojování příslušenství používají se řadiče, adaptéry a porty.
Ovladače a adaptéry jsou elektronické obvody, které zajišťují kompatibilitu mezi rozhraními různých počítačových zařízení. Řadiče navíc řídí periferní zařízení na základě požadavků procesoru.
Porty zařízení jsou také elektronické obvody, které obsahují jeden nebo více vstupně/výstupních registrů a umožňují připojení počítačových periferií k externím sběrnicím procesoru.
Kromě toho se termín port používá, když mluvíme o zařízeních standardního rozhraní: sériové, paralelní a herní porty (nebo jednoduše rozhraní).
Sériový port se obvykle používá k připojení relativně „pomalých“ nebo poměrně vzdálených zařízení (například myši nebo modemu). K paralelnímu portu se připojují rychlejší zařízení (například tiskárna nebo skener). Přes herní port je připojen joystick. Klávesnice a monitor mají vlastní specializované porty (běžné konektory).
Základní elektronické komponenty, které určují architekturu procesoru, jsou umístěny na hlavní desce počítače, která se nazývá systémová nebo základní deska.
počítačový hardware elektronický procesor
Co je to počítač. Počítač, jak jeho název napovídá (v angličtině slovo počítač vyšel ze slova vypočítat– počítat, počítat) – toto je výpočetní zařízení. Ve skutečnosti počítač neumí nic jiného než počítat, počítat hodně a rychle. Různá periferní výstupní zařízení, jako je monitor, tiskárna, audio zařízení, webová kamera atd. jsou jednoduše schopni převádět výsledky těchto výpočtů různými způsoby na signály, kterým rozumíme. Různá vstupní zařízení (klávesnice, ukazovací zařízení, tablety atd.) se zabývají inverzní úlohou: transformací vnější vlivy do počítačově čitelných sad příkazů a dat. Bez čeho počítač prostě nemůže existovat, je centrální procesor a paměťové zařízení (paměť počítače). První umí počítat a druhý může ukládat zdrojová data a výsledky výpočtů. Počítač provádí výpočty podle programu, který je v něm předinstalovaný. Lidé píší programy, ale úkolem počítače je spouštět je. Budeme o tom mluvit trochu podrobněji na konci materiálu, ale nyní krátce o formě, ve které počítač vnímá informace.
Část 1. Funkce prezentace informací na počítači
Nejmenší jednotkou informace pro počítač je jeden bit., který může nabývat dvou hodnot. Jedna z hodnot je považována za rovnou 1 a druhá 0. Na úrovni hardwaru (hardware počítače) jednotku informací představují spouštěče - třída elektronických zařízení, která mají schopnost zůstat v jednom ze dvou uvádí na dlouhou dobu. Výstupní napětí takových elektronických zařízení může mít dvě hodnoty, z nichž jedna je spojena s nulou a druhá s jednou. Kdyby se polovodiče daly snadno a efektivně tvořit elektronická zařízení, schopný být například ve třech nebo čtyřech stavech po dlouhou dobu, pak by byl bit považován za jednotku informace, která trvá tři nebo více různé významy. Protože moderní počítače jsou postaveny na základě spouštěčů, používají binární číselný systém.
Co je číselná soustava. Číselná soustava je způsob reprezentace číselné informace, určený sadou symbolů. Známe desítkovou číselnou soustavu, reprezentovanou množinou čísel od 0 do 9. Počítač potřebuje k reprezentaci informace dva znaky: 0 a 1. Proč tomu tak je - pokusil jsem se odpovědět trochu výše, když jsem popisoval podstatu spouštěčů - hardwarový základ moderních počítačů. Ukážu, jak jsou čísla reprezentována v různých číselných soustavách na příkladu desítkové, dvojkové a šestnáctkové soustavy. Ten je široce používán v nízkoúrovňovém programování, protože je kompaktnější než binární a čísla prezentovaná v šestnáctkové soustavě lze snadno převést na 2. a naopak.
Desetinná číselná soustava „SI10“: (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9). Binární číselný systém „SI2“: (0,1) Hexadecimální číselný systém „SI16“: (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E, F) (symboly A, B, C, D, E a F představují čísla 10, 11, 12, 13, 14 a 15)
Takže příklad: podívejme se, jak je pomocí těchto systémů reprezentováno číslo 100.
"SI10": 100= 1*100 +0*10+0*1 “SI2” : 01100100=0*128+ 1*64 +1*32 +0*16+0*8+1*4 +0*2+0*1 “SI16”: 64=6*16+4*1
Všechno je to jinak poziční číselné soustavy s různými základ. Poziční číselné soustavy jsou systémy, ve kterých je příspěvek k součtu z každé číslice určen nejen hodnotou této číslice, ale také její polohou. Příklad Ne Poziční číselný systém je římský systém se svými L,X,V,I. Zjistíme, že hodnota čísla, které je označeno v poziční číselné soustavě se specifickým základem, se vypočítá takto:
N=D 0 *B 0 +D 1 *B 1 +…+D n-1 *B n-1 +D n *B n, kde D i je hodnota číslice na i-té místo, počínaje 0 a B je základem číselné soustavy. Nezapomeňte, že B 0 = 1.
Jak převést číslo z hexadecimálního na binární a naopak. Je to jednoduché, převeďte každou číslici v šestnáctkové soustavě na 4 číslice dvojkové soustavy a zapište výsledek postupně, buď zleva doprava, nebo zprava doleva. A naopak: rozdělíte binární číslo na tetrády(4 číslice přísně zprava doleva) a každou tetrádu samostatně nahraďte jedním ze symbolů hexadecimální číselné soustavy. Pokud se ukáže, že poslední tetráda není úplná, doplňte ji nulami vlevo. Příklad:
1010111100110 -> 0001(1).0101(5).1110(14).0110(6) -> 15E6
Chcete-li rychle vynásobit nebo vydělit číslo základem číselné soustavy, jednoduše posuňte všechny číslice doleva (násobení) a doprava (dělení). Násobení 2 v binární číselné soustavě se nazývá posun doleva(0 se přidá na konec) a celé číslo dělení 2 je posun doprava(poslední znak je odstraněn). Příklad:
11011(27) > 1101(13)
Počítačové informační jednotky. Zjistili jsme minimální jednotku informace ve výpočetní technice - to je trochu. Ale minimální adresovatelný soubor informací je ani pauzu, ale byte– sada informací reprezentovaná 8 bity a v důsledku toho schopná uložit 256 (2 8) různých hodnot. Co znamená minimální adresovatelný soubor informací? To znamená, že celá paměť počítače je rozdělena na sekce, z nichž každá má svou adresu (sériové číslo). Minimální velikost takové sekce je bajt. Obrázek samozřejmě zjednodušuji, ale tento moment takové zastoupení stačí. Proč 8 bitů? Stalo se tak historicky a poprvé bylo použito 8bitové (bajtové) adresování počítače společnost IBM. Pravděpodobně jim vyhovovalo, že jednotku informace lze snadno reprezentovat právě dvěma znaky hexadecimální číselné soustavy. Pojďme nyní vyvrátit mýty o množství dat, které téměř každý označuje známými slovy. kilobajt, megabajt, gigabajt, terabajt atd.
1 kilobajt (kb) = 2 10 bajtů = 1024, nikoli 1000 bajtů. 1 megabajt (MB) = 2 20 bajtů = 1 048 576 bajtů = 1 024 kilobajtů, nikoli 1 000 000 bajtů. 1 gigabajt (GB) = 2 30 bajtů, 1 terabajt (TB) = 2 40 bajtů atd.
Část 2. Struktura počítače
Jak počítač funguje?. Nebo Z čeho se skládá počítač. Další vyprávění bude strukturováno následovně. Popis počítačového zařízení bude prezentován na různých úrovních. Na první úrovni nastíním hlavní součásti moderního počítače, na druhé a dalších úrovních podrobněji popíšu jednotlivé části. Pro rychlé hledání Pro informace, které potřebujete, použijte následující navigaci.
Úroveň 1. Obecná struktura počítače
Systémová jednotka
Systémová jednotka počítače je stejná krabice, ze které trčí napájecí kabel, ke které se připojuje monitor, klávesnice, myš a tiskárna a do které se vkládají CD, flash disky a další externí zařízení. Dá se říci, že všechna zařízení, která jsou připojena k systémové jednotce zvenčí, jsou příslušenství– provádění sekundárních počítačových úloh. Samotná systémová jednotka obsahuje všechny nejcennější a potřebné věci: napájecí zdroj, systémovou základní desku a centrální procesorovou jednotku (CPU) - „mozky“ počítače. A také moduly pro ovládání periferních zařízení (řadiče), video a zvukové karty, síťová karta a modem, transportní cesty pro přenos informací (sběrnice) a mnoho dalšího. To vše však platí především pro domácí a kancelářské počítače. Například při pohledu na notebook je těžké říci, kde končí systémová jednotka a začínají periferní zařízení. Celé toto rozdělení je libovolné, zejména proto, že existují také komunikátoři, tabletové počítače a další přenosná výpočetní zařízení.
Tato kategorie zahrnuje všechna zařízení, která umožňují zadávat informace do počítače. Například klávesnice, myš, joystick, webová kamera a Dotyková obrazovka umožní to člověku a čtečka CD nebo paměťových karet jednoduše automaticky čte informace z externích médií. Vstupní zařízení často obsahují pouze prostředky pro lidské zadávání informací, zatímco všechna ostatní jsou nazývána externí jednotky pro ukládání dat.
Jedná se o zařízení, která jsou určena k zobrazování výsledků počítačových výpočtů. Monitor zobrazuje informace v grafické elektronické podobě, tiskárna dělá téměř to samé, ale na papíře a audiosystém reprodukuje informace ve formě zvuků. To vše jsou prostředky zpětná vazba s osobou v reakci na její vstup informací prostřednictvím vstupních zařízení.
Další zařízení
Tato kategorie zahrnuje všechna zařízení připojená k počítači, od flash karet až po přenosná pevné disky k modemům (včetně wi-fi), routerům atd. Klasifikace zařízení je nevděčný úkol, protože to lze provést zcela odlišnými způsoby a vždy můžete mít pravdu. Například vestavěný modem lze jen stěží klasifikovat jako periferní zařízení, ačkoli externí modem plní úplně stejné funkce. Modem je zařízení pro organizaci komunikace mezi počítači a nezáleží na tom, kde se nachází. Totéž lze říci o síťová karta. Pevný disk je především energeticky nezávislé úložiště, které může být interní nebo externí. Výše uvedená klasifikace počítačového vybavení vychází především z fyzického umístění konkrétního zařízení v klasickém osobním počítači a teprve poté z jeho účelu. Toto je jen jeden způsob klasifikace a nic víc.
Úroveň 2. Plnění systémové jednotky moderního počítače
Nejprve pár slov o rychlost počítače. Tato vlastnost je charakterizována rychlostí hodin a výkonem systému. Čím jsou vyšší, tím rychleji počítač pracuje, ale nejde o synonyma. Výkon kterékoli systémové součásti je počet základních operací, které provede za sekundu. Frekvence hodin– toto je frekvence synchronizačních impulsů dodávaných na vstup systému generátorem hodinových impulsů, který zase určuje počet provedení postupně operace za jednotku času. Ale produktivitu lze zvýšit poskytnutím schopnosti provádět základní operace paralelní při stejné rychlosti taktu, jak dokládají vícejádrové architektury CPU. Je tedy třeba hodnotit nejen hodinová frekvence, se kterým procesor spolupracuje, ale také jeho architektura.
Nyní o komponentách počítače. S pouzdrem a napájecím zdrojem je myslím vše jasné a bez komentáře. Systém základní deska a centrální procesor- Toto je srdce počítače a jsou to oni, kdo řídí výpočetní procesy. Podrobnější příběh o nich níže. Pneumatiky je prostředek pro přenos informací mezi různými počítačovými zařízeními. Pneumatiky se dělí na řídící sběrnice, které přenášejí příkazové kódy; adresní autobusy, které, jak jejich název napovídá, slouží k předání adresy množiny argumentů definovaných kontextem příkazu nebo adresy, kam má být umístěn výsledek; A datové sběrnice, které přímo přenášejí samotná data - argumenty a výsledky provádění příkazů. Ovladače- Jedná se o mikroprocesorová zařízení určená k ovládání pevných disků, jednotek externích paměťových médií a dalších typů zařízení. Řadiče jsou prostředníky mezi infrastrukturou centrálního procesoru a konkrétní zařízení připojený k počítači. HDD je energeticky nezávislé úložiště informací. Nevolatilita paměťového zařízení je jeho schopnost neztratit informace po výpadku proudu. Kromě uživatelských dat, HDD obsahuje programový kód operační systém, včetně ovladačů pro různá zařízení. Ovladač zařízení je program, který ovládá jeho ovladač. Například operační systém Microsoft Windows, ovládá všechna zařízení prostřednictvím ovladačů, které mají softwarové rozhraní, které je pro něj srozumitelné. Ovladače jsou obvykle vyvíjeny dodavateli počítačových komponent samostatně pro každý typ operačního systému. Systémová jednotka se také neobejde bez chladicího systému a ovládacího panelu, který umožňuje zapínat a vypínat počítač.
Úroveň 3. Jak funguje počítač
Jak jsou data reprezentována v počítači. Všechna data pro počítač jsou množinou čísel. Jak se ukládají pozitivní? celá čísla, řekl jsem ti to hned na začátku. Data, která mohou být kladná nebo záporná, ukládají znaménko (0-plus, 1-minus) v prvním bitu (1. bit). Nebudu mluvit podrobně o funkcích ukládání reálných čísel, ale měli byste to vědět reálná čísla jsou reprezentovány na počítači pomocí mantisa A vystavovatelé. Mantisa je vlastní zlomek (čitatel je menší než jmenovatel), ve kterém je první desetinné místo větší než nula (ve dvojkové soustavě to znamená, že první desetinné místo je 1). Hodnota reálných čísel se vypočítá podle vzorce D=m*2 q, kde m je mantisa a q je exponent rovný log 2 (D/m). V paměti počítač neukládá mantisu samotnou, ale její významnou část – desetinná místa. Čím více číslic (bitů) je mantise přiděleno, tím vyšší je přesnost reprezentace reálných dat. Příklad:
Číslo PI v desítkové číselné soustavě vypadá asi takto: PI=3,1415926535... Zredukujeme číslo do tvaru řádného zlomku vynásobeného 10 na příslušnou mocninu: PI=3,1415926535 = 0,31415926535*10 1 =m*10 q, kde m = 0,31415926535, q = 1.
Reálné číslo jsme tedy reprezentovali jako dvě celá čísla, protože k uložení mantisy stačí uložit pouze desetinná místa (31415926535). Je třeba vzít v úvahu, že mantisa i exponent mohou být kladná i záporná čísla. Pokud je číslo záporné, pak je mantisa záporná. Pokud je číslo menší než jedna desetina, pak je exponent záporný (v desítkové soustavě). V binárním číselném systému je exponent záporný, pokud je číslo menší než 0,5. Nyní zkusme udělat totéž v binární číselné soustavě.
Původní číslo trochu zaokrouhlíme: PI 10 = 3,1415 = 3 + 0,1415 Takže 3 ve dvojkové soustavě je 11. Nyní se pojďme zabývat zlomkovou částí. 0,1415= 0 *0.5+0 *0.25+1 *0.125+…= 0 *2 -1 +0 *2 -2 +1 *2 -3 +... Ve výsledku dostaneme přibližně toto: PI 2 =11,001001000011=0,11001001000011*2 2 =m*2 q, kde m=0,11001001000011 a q=2.
Nyní by mělo být jasné, co jsem myslel přesností reprezentace reálných čísel. Na mantisu bylo vynaloženo 14 číslic a pro číslo PI bylo možné uložit jen několik desetinných míst (v systému desetinných čísel). Při práci na počítači se také můžete setkat s následující formou zápisu čísla:
6.6725E-11 Toto není nic jiného než 6.6725*10 -11 Text je posloupnost znaků a každý znak má svůj vlastní číselný kód. Existuje několik kódování textu. Nejznámější a nejpoužívanější kódování textu jsou ASCII a UNICODE. Grafika je posloupnost bodů, z nichž každý odpovídá určitou barvu. Každá barva je reprezentována 3 celými čísly: složkami červené (červené), zelené (zelené) a modré (modré) barvy palety RGB. Čím více číslic je přiděleno pro ukládání barev, tím větší rozsah barev můžete používat. Video je pouze sled statických snímků. Existují technologie komprese videa, které například ukládají jednotlivé části videa jako jeden snímek a posloupnost delt – rozdílů mezi následujícími snímky a předchozím. Za předpokladu, že se sousední snímky neliší absolutně ve všech bodech (například animace), umožňuje tento přístup ušetřit na celkovém množství materiálu. Zvuk je signál, který lze převést z analogové reprezentace na digitální pomocí vzorkování a kvantizace (digitalizace). Digitalizace samozřejmě povede ke ztrátě kvality, ale to je cena digitálního zvuku. 
Jak je organizován výpočetní proces. Základní deska- Tento tištěný spoj, na kterém je nainstalován procesor (procesor). Také prostřednictvím speciálních konektorů, modulů RAM, grafické karty, zvuková karta a další zařízení. Základní deska je agregačním článkem v architektuře moderního počítače. Základní deska je vybavena systémový ovladač (Severní most), zajišťující komunikaci mezi centrálním procesorem a RAM a grafickým řadičem, stejně jako periferní ovladač (jižní most), zodpovědný za komunikaci s ovladači periferních zařízení a úložiště pouze pro čtení. Severní a Jižní most dohromady tvoří čipová sada základní deska - její základní sada mikroobvody RAM nebo paměť s náhodným přístupem ( RAM) je volatilní počítačová paměť, která ukládá spustitelný program a samotná data programu. Množství paměti RAM ovlivňuje výkon počítače, protože je to právě RAM, která určuje množství informací zpracovávaných v daném okamžiku. Pamět pouze pro čtení (ROM) je energie Ne závislá počítačová paměť, která pro ni ukládá nejdůležitější informace, včetně počátečního spouštěcího programu počítače (před zavedením operačního systému) - BIOS(základní systém vstupů a výstupů - základní systém vstup výstup). Data ROM obvykle zapisuje výrobce základní desky. Videokarta je nezávislá deska s vlastním procesorem a vlastní RAM (videopamětí), určená k rychlému převodu grafických informací do podoby, kterou lze přímo zobrazit na obrazovce. Procesor grafické karty je optimalizován pro práci s grafikou, včetně zpracování 3D grafiky. Procesor grafické karty tak zbavuje centrální procesor tohoto typu práce. Čím vyšší je velikost video paměti, tím rychleji a častěji je počítač schopen aktualizovat data na obrazovce a tím širší je rozsah barev, které lze použít. Centrální procesorová jednotka (CPU) se může skládat z několika procesorů, z nichž každý je schopen vykonávat svůj vlastní program paralelně s ostatními. Dříve byly procesor a jádro procesoru synonyma. V dnešní době se CPU může skládat z několika procesorů a každý procesor se může skládat z několika jader. Jádro mikroprocesor je aritmeticko logická jednotka (ALU), základní ovladač a sada systémové registry. ALU, jak název napovídá, může provádět operace s čísly načteny do registrů. Sada registrů se používá k uložení adresy aktuálního příkazu (příkazy jsou uloženy v paměti RAM a registr IP (Instruction Pointer) ukazuje na aktuální příkaz), adres načtených dat pro provedení příkazu a samotných dat. , včetně výsledku příkazu. Jádro ve skutečnosti řídí celý tento proces a provádí nízkoúrovňové příkazy procesoru. Mezi takové příkazy patří načítání dat do registrů, provádění aritmetické operace, porovnání hodnot dvou registrů, přechod na další instrukci atd. Samotný mikroprocesor komunikuje s RAM přes řadič RAM. I když je doba přístupu k RAM mnohem kratší než například doba přístupu k informacím na pevném disku, i tak je tato doba při intenzivních výpočtech patrná. Pro organizaci ukládání dat, jejichž přístupová doba by měla být minimální, se používá paměť s ultra náhodným přístupem (cache memory).
Kdo nebo co řídí proces výpočtu. Proces výpočtu, jak jsem řekl na začátku, je řízen počítačový program. Programy jsou napsány v různých programovacích jazycích a nejčastěji v . Hlavní vysoká úroveň jsou: deklarace proměnných různé typy, provádění aritmetických a logických operací, podmíněných příkazů a smyček. Člověk programující v jazyce na vysoké úrovni nemusí přemýšlet o tom, jak jsou informace, které zpracovává, reprezentovány v počítači. Všechny výpočty jsou popsány především v jemu známé desítkové číselné soustavě. Programátor si jej nadefinuje ve formě, v jaké mu to vyhovuje. Má k dispozici seriózní arzenál hotových softwarových komponent, řešení a programovacích technologií: organizační nástroje, služby pro práci atd. a tak dále. Dále, speciální programy, nazývané kompilátory, překládají text programu do strojového kódu - do příkazového jazyka, který je srozumitelný centrální procesor počítač. Jak vypadá program v programovacím jazyce na vysoké úrovni lze například vidět na stránkách tohoto webu a jak vypadá program v nízkoúrovňovém jazyce blízkém strojovému kódu (), viz níže (tento program zobrazí pouze zprávu „Ahoj, světe“).
386 .model flat, možnost stdcall casemap:none include \masm32\include\windows.inc include \masm32\include\kernel32.inc includelib \masm32\lib\kernel32.lib .data msg db "Hello, world", 13, 10 len equ $-msg .data? napsáno dd? .code start: push -11 call GetStdHandle push 0 push OFFSET písemné push len push OFFSET msg push eax volání WriteFile push 0 call ExitProcess end start
Jeden příkaz ve vysokoúrovňovém jazyce je transformován do desítek nebo dokonce stovek řádků strojového kódu, ale protože se to děje automaticky, není třeba se tím zabývat. Ve chvíli, kdy je program spuštěn, operační systém mu přidělí samostatný, načte do něj strojový kód RAM, inicializuje registry (adresa úplně první instrukce je umístěna v registru IP) a spustí se výpočetní proces.
Věřím, že v rámci tohoto materiálu je příběh o tom, jak to funguje moderní počítač, můžete skončit. Nyní už v obecné rovině víte, z čeho se skládá a jak funguje, a podrobnosti si snadno najdete na internetu.
