 |
Формы представление чисел в ЭВМ
|
|
|
|
В ЭВМ используются 3 формы записи чисел: естественная, нормальная и нормализованная.
При естественной форме – местоположение запятой, отделяющей целую часть от дробной, строго фиксировано: для правильных дробей – перед старшим разрядом, для целых чисел – после младшего разряда. (25,18 0,526). В современных ЭВМ естественная форма используется в основном для представления целых чисел.
При нормальной форме любое число Х представляется в виде Х= Рn * |Mx|,
Р – основание системы счисления
N – целое число (порядок, разряд числа, место запятой)
Mx – мантисса числа (последовательность цифр числа)
Напр. Х = 45,2 м.б. представлено как 4,52*10 452*10-1
При нормализованной форме мантисса лежит в пределах 0 ≤ | Mx| ≤ 1
0,452*102 число 45,2 0, 687*10-3 число 0,000687
Запятая фиксируется перед старшим разрядом числа.
Состав компьютера
Компьютер – это универсальное, электронное программно-управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации. Первоначальный смысл слова компьютер – человек, производящий расчёты.
Впервые вычислительную машину, работающую по программе, разработал в 1834г. англ. учёный Чарльз Беббидж. Она содержала ЗУ, вычислительное устройство, устройство ввода с перфокарт и печатающее устройство. Первым программистом была Ада Ловлейс.
Основные принципы цифровых вычислительных машин с автоматическим выполнением команд и современная организация ЭВМ были разработаны американским учёным Джоном фон Нейманом. Он описал основные узлы, которые должна содержать такая машина, это:
--устройство ввода (для ввода входных данных)
--устройство вывода (для выдачи результатов решения задачи и операций над данными)
|
|
|
--запоминающее устройство (для хранения информации)
--устройство управления (для организации управления и взаимодействия узлов ЭВМ)
--арифметическое устройство (для выполнения осн. действий арифметики и логических операций)
Основоположником отечественной вычислительной техники является Сергей Алексеевич Лебедев. В 1945 г. им была создана электронная аналоговая машина для решения систем обыкновенных дифференциальных уравнений.
Первая ЭВМ появилась в 1946 году. Это были ЭВМ I-го поколения, а в основе их базовой системы лежали электронные лампы. (1945 – 1955)
II-е поколение ЭВМ (1955 – 1965) базировалось на транзисторах
В основе III-го поколения ЭВМ лежали полупроводниковые элементы и интегральные микросхемы (1965 – 1980).
Массовый выпуск персональных компьютеров начался в середине 70-х годов.
IV-е поколение ЭВМ базируется на больших интегральных микросхемах (кристалл кремния, на котором размешаются сотни логических элементов) (1980 – начало 90-х)
V-е поколение продолжается до настоящего времени, в основе – сверхбольшие интегральные микросхемы (десятки тысяч логических элементов). ЭВМ используют ОС, удобный для пользователя интерфейс, огромное программное обеспечение.
Совр. ЭВМ делятся на ПК, корпоративные ЭВМ, мэйнфреймы (для обработки больших массивов данных), СуперЭВМ (для моделирования физических процессов, в гидрометеорологии, в космических исследованиях и т.д.).
Компьютер прибор модульный, т.е. состоит из блоков и узлов, каждый из которых выполняет свои задачи.
Минимальная конфигурация компьютера:
– системный блок
– клавиатура
– дисплей.
Системный блок – компьютерная платформа, содержит в своей структуре все основные технические компоненты ПК (персональный компьютер)
1. Микропроцессор (МП) – это микросхема, которая управляет работой машины, управляет процессом решения задачи, выполняет арифметические и логические операции, обрабатывает данные (данные – это информация, которая сохранена). Обрабатывает данные с помощью упорядоченного набора команд – программ. Программы, также как и данные хранятся в файлах (программных файлах). МП – это главный компонент компьютера, не случайно тип ПЭВМ определяется типом его процессора. От частоты процессора зависит производительность работы компьютера (быстрота выполнения операций)
|
|
|
МП включает в себя:
--Устройство управления – для формирования и подачи в блоки ЭВМ в нужные моменты времени определённые сигналы управления
--АЛУ – для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией
--Микропроцессорную память (КЭШ-память) – для кратковременного хранения и мгновенной выдачи информации, которая участвует в операциях
-- Интерфейсную систему – для сопряжения и связи со всеми устройствами ЭВМ
-- Сопроцессор – для ускорения математических операций при работе с вещественными числами
2. Оперативная память (ОЗУ) – для хранения информации, непосредственно участвующей в работе программы. Именно в ОЗУ хранится выполняемая в текущий момент программа и необходимые для неё данные. Оперативная память имеет высокую скорость записи и считывания, но ограниченный объём. Оперативная память обеспечивает хранение информации лишь в течение сеанса работы ЭВМ. После выключения ПК из сети, данные, хранимые в ОЗУ безвозвратно теряются, т.е. ОЗУ энергозависима.
3. Постоянная память (ПЗУ) – хранит программы, необходимые для запуска компьютера.
4. Адаптеры и контроллеры – для управления и контроля периферийных (внешних) устройств.
5. Коммуникационные порты и слоты – для подключения различных устройств к ПК.
6. Накопитель на жёстком диске (винчестер).
7. Накопитель на гибких дисках (дисковод).
8. Накопитель на компакт-дисках (CD-ROM).
9. Блок питания.
Внешне системный блок представляет собой металлический корпус с рабочей лицевой панелью и задней панелью, на которой размещены разъёмы коммуникационных портов для подключения периферийного оборудования.
Лицевая панель выполнена в виде кнопок управления, карманов и площадок для ввода внешних устройств.
Внутренняя структура представлена в виде системной (материнской) платы (пластина, выполненная из диэлектрического материала) на которой находятся микропроцессор; модуль BIOS (ПЗУ); модули оперативной памяти; системная шина; адаптеры и контроллеры (платы расширения), управляющие работой различных устройств (дисководами, монитором, клавиатурой, мышью и т.д.); вспомогательные микросхемы.; отсеков для внешней памяти и блока питания.
|
|
|
Монитор – это устройство для визуального представления информации (устройство вывода информации). Поверхность экрана монитора разбита на отдельные малые элементы (пиксели), каждый из которых может «включаться» независимо от других, при этом на экране видна светящаяся точка.
Монитор подключается к источнику питания и системному блоку с помощью специальных кабелей.
Характеристики монитора.
- разрешающая способность – определяется максимальным количеством пикселей, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране (800х600; 1024х768; 1280х1024; 1600х1200);
- величина зерна – определяет размер пикселя на экране;
- частота обновления кадров монитора (количество кадров в секунду), норм. считается 70 – 80 Гц (у телевизора 25).
Виды мониторов.
1. стандартные – на основе ЭЛТ.
Принцип действия как у телевизора: пучок лучей, выбрасываемый электронной пушкой, попадает на поверхность кинескопа, покрытую особым веществом – люминофором. Под действием этих лучей каждая точка экрана светится одним из 3х цветов – красным, зелёным и синим.
Достоинства: отличная ясность и контрастность, низкая цена.
Недостатки: большой вес и габариты, большое потребление эл. энергии.
2. жидкокристаллические.
Здесь светится не люминофор, а жидкий пиксель, меняющий свои цветовые характеристики под действием подаваемого на него тока. Слой этих кристаллов, обладающих свойствами твёрдых тел и жидкости одновременно, м. б. совсем тонким, поэтому толщина монитора всего около 2 см.
Достоинства: компактны, лёгки, потребляют меньше эл. энергии, имеют плоский экран.
Недостатки: Контрастность и зернистость изображения ниже, чем у монитора с ЭЛТ, цена выше.
|
|
|
3. плазменная технология.
Изображение формирует плазма, меняющая свой цвет под воздействием эл. тока.
Достоинства: яркость красок, чёткость, высокая контрастность, компактны, лёгки, потребляют мало эл. энергии, имеют плоский экран.
Недостатки: В основном применяются для изготовления экранов большого размера, очень дорогие.
Клавиатура – служит для ввода информации в ЭВМ и управления её работой
|
|
|
