 |
Интерпретатор обеспечивает покомандный перевод в машинные коды и
|
|
|
|
Лекция 1
Слово информатика образовано от французского information (информация) и automatique (автоматика) – т.е. информационная автоматика, автоматизированная переработка информации. Это новая область научно–технической деятельности человека. Информатика изучает структуру и общие свойства информации, закономерности и методы ее создания, хранения, поиска, преобразования, передачи, использования в различных сферах человеческой деятельности.
Информатика – наука о преобразовании информации. Она базируется на вычислительной технике. Поэтому важнейшее внимание мы уделяем основам работы на персональном компьютере, без которого сейчас немыслима почти любая работа по обработке и преобразованию информации.
Информация – это понятие включает в себя обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, обмен сигналами между живой и неживой природой. Информация – это сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах. В информатике эти сведения называются данными. В дальнейшем эти данные могут использоваться компьютером для обработки. При решении вычислительных задач данными являются числа. При решении задач, связанных с информационным поиском, редактированием, переводом и т. д., в компьютере используется нечисловая информация: тексты, рисунки, графики, таблицы.
Информацию подразделяют на общественно–политическую, социально– экономическую, научно–техническую и т. д., на статическую (постоянную) и динамическую (переменную), на первичную (входную), производную (промежуточную) и выходную, на избыточную и недостаточную, на полезную и ложную и т. д.
Рассмотрим кратко историю создания вычислительной техники.
|
|
|
Первые попытки счета были предприняты нашими предками несколько тысячелетий до н.э. Так известна масштабная линейка 2 тыс. лет до н.э.
В V – IV вв. до н.э. созданы первые счеты в виде связок костей, камушков и т. д.
В конце VII в. один из математиков Европы англичанин Беда Достопочтенный в своем трактате “ О счислениях “ дал полное описание счета на пальцах до миллиона. Он писал: “ В мире есть много трудных вещей, но нет ничего труднее, чем четыре действия арифметики “.
1276 – испанские ученые описывают механические часы.
Конец ХV в. Леонардо да Винчи сделал эскиз тринадцатиразрядного суммирующего устройства с десятизубыми колесами. По этим чертежам в наши дни фирма IBM в целях рекламы построила вполне работоспособное устройство.
1642 – французский математик Блез Паскаль создает первую модель вычислительной машины, которая могла выполнять арифметические операции.
1654 – Роберт Биссикар разработал прямоугольную логарифмическую линейку.
1823 – английский ученый Чарлз Беббидж разрабатывает проект разностной машины, являющейся прообразом современной программируемой автоматической машины.
1847 – английский математик Джорж Буль изложил основы булевой алгебры.
С появлением электронной техники стали делаться попытки создания электронных вычислительных машин. Первые их экземпляры появляются в конце 30-х – начале 40-х годов нашего столетия.
1945 – Джон фон Нейман разработал концепцию электронно-вычислительной машины с вводимыми в память программами и числами.
1946 – разработана и сконструирована первая ЭВМ “ЭНИАК”. Она имела почти 20 тысяч электронных ламп и 1,5 тыс. реле. За 1 сек. Производила 300 умножений или 5000 сложений многоразрядных чисел.
1954 – создается первый компьютер на транзисторах. С появлением интегральных схем начался новый этап по совершенствованию вычислительной техники.
1967 – создается первая ЭВМ на БИСах.
|
|
|
1971 – создается первый микропроцессор.
1975 – разработан персональный компьютер.
1982 – фирма IBM приступила к изготовлению ПК IBM ПС.
1985 – появляются модели IBM РС/ХТ и затем IBM РС/АТ.
1987 – появилось новое семейство ПК PS/2.
Структура типового персонального компьютера
Рис. 1
Центральная часть ПК состоит из центрального процессора (ЦП) и внутренней памяти (рис.1). Центральный процессор выполнен на основе микропроцессора, т.е. отдельной БИС, способной выполнять простейшие арифметические и логические операции. ЦП включает в себя два основных устройства:
- устройство управления, которое управляет работой всего компьютера;
- арифметико–логическое устройство, выполняющее все вычислительные операции.
В первых ЭВМ это были два отдельных блока. В современном ПК они выполнены в виде единой микросхемы.
Устройство управления обрабатывает команды программы. Обработка команд включает в себя следующие этапы:
- формирование адреса очередной команды;
- чтение данной команды из памяти и расшифровка ее содержания;
- выполнение команды, которое состоит в подключении необходимых устройств и цепей.
Эти этапы образуют один цикл. Таких циклов будет выполнено столько, сколько команд будет в данной программе. Таким образом, устройство управления будет выполнять только действия, обусловленные программой, т.е. человеком.
В арифметико–логическом устройстве (АЛУ) производятся арифметические и логические действия. Строго говоря, АЛУ может выполнять только одно арифметическое действие – сложение. Все остальные действия реализуются на основе операции сложения.
Внутренняя память ПК состоит из устройств постоянной и оперативной памяти.
Устройство постоянной памяти предназначено для хранения тех тестирующих и загрузочных программ, которые начинают работать сразу после включения компьютера. Отключение ПК от сети не ведет к утере информации, хранящейся в постоянной памяти.
Устройство оперативной памяти предназначено для хранения оперативной, часто меняющейся информации. При отключении ПК от сети, информация из оперативной памяти исчезает.
Элементарной адресуемой единицей памяти ПК является ячейка памяти или регистр. Можно представить себе память ПК как совокупность большого количества ячеек. В каждой ячейке хранится определенная информация. Чем больше таких ячеек, тем больше объем памяти ПК. Все ячейки имеют строго определенную длину, которая измеряется количеством разрядов или битов. Длина ячейки определяется на этапе создания ПК и в зависимости от типа ПК может равняться 8, 16 или 32 разрядам. Количество разрядов в исходной информации и длина ячеек должны совпадать.
|
|
|
Так как ячеек очень много, то чтобы взять информацию из определенной ячейки или поместить ее туда, нужно указать адрес этой ячейки.
К периферийным или внешним устройствам ПК относят: дисплей, клавиатуру, устройства внешней памяти, принтеры, графопостроители, сканеры и др.
Все периферийные устройства ПК можно разделить на устройства ввода информации (клавиатура, сканер и др.), устройства вывода информации (дисплей, принтер, графопостроитель) и устройства ввода – вывода (внешняя память).
К устройствам внешней памяти относят накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), накопители на магнитных лентах (НМЛ) (стримеры), устройства для чтения лазерных дисков (CD–ROM).
Гибкие диски или дискеты, изготавливают из пластика с магнитным покрытием. Диаметр дискеты обычно составляет 3,5 дюйма (89 мм). Новую дискету необходимо отформатировать, т.е. нанести на нее магнитные метки, разделяющие ее на дорожки и сектора. Объем информации, который может быть записан на дискете, обычно составляет 1,44 Мбайт.
Информация в вычислительной технике измеряется в битах и байтах. 1 бит хранится в одной ячейке памяти. 8 бит составляет 1 байт. 210 = 1024 бита составляет 1 Кбит. Гибкую дискету нельзя сгибать, ее следует беречь от воздействия солнечных лучей, магнитного поля.
Накопители на жестком магнитном диске (винчестеры) применяются для долговременного хранения большого количества информации от сотен Мбайт и более.
ПК без программных средств – это еще не компьютер, а груда железа. Все программное обеспечение ПК можно разделить на три группы (рис. 2).
|
|
|
Рис. 2
Основу программного обеспечения ПК составляет операционная система. Она представляет совокупность программ, обеспечивающих управление процессом обработки информации и взаимодействия между устройствами ПК и пользователем.
Программы контроля и диагностики тестируют устройства ПК, выявляют неисправность и сообщают об этом пользователю.
Системы программирования включают в себя языки программирования и трансляторы. С их помощью можно разрабатывать как системные, так и прикладные программы. В ПК используются много языков программирования: Бейсик, Фортран, Паскаль, СИ и др. Обычно программы пишутся на символическом языке, понятном пользователю. Чтобы этот язык стал понятен компьютеру, необходимо перевести программу, написанную на символическом языке, в совокупность машинных команд, в т.н. объектный модуль. Роль переводчика выполняют трансляторы.
Различают следующие основные виды трансляторов:
- интерпретатор
- компилятор.
Интерпретатор обеспечивает покомандный перевод в машинные коды и
одновременное выполнение каждой команды. Достоинством интерпретатора является возможность организации работы в режиме диалога пользователя с ПК. Недостаток же интерпретатора состоит в замедленном темпе выполнения программ.
Компилятор переводит всю программу в машинные команды без ее выполнения. В результате работы компьютера создается объектный модуль, еще не готовый к выполнению. Для выполнения программы необходимо создать загрузочный (выполняемый) модуль, который может включать несколько объектных модулей.
Прикладные программы призваны решать какую-то конкретную задачу.
Специализированные пакеты прикладных программ включают в себянесколько различных программ, объединенных для решения задач в какой-то одной области.
Интегрированные прикладные системы включают в себя как пакеты прикладных программ, так и средства для их разработки и отладки.
|
|
|
