Программные и аппаратные средства взаимодействия пользователя с программой или компьютером
Обновлено: 07.07.2024
ИНФОРМАТИКА- НАУКА, ИЗУЧАЮЩАЯ СПОСОБЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СОЗДАНИЯ, ХРАНЕНИЯ, ОБРАБОТКИ, ИСПОЛЬЗОВАНИЯ, ПЕРЕДАЧИ И ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ.
ИНФОРМАЦИЯ – ЭТО НАБОР СИМВОЛОВ, ГРАФИЧЕСКИХ ОБРАЗОВ ИЛИ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ, НЕСУЩИХ ОПРЕДЕЛЕННУЮ СМЫСЛОВУЮ НАГРУЗКУ.
ЭЛЕКТРОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ МАШИНА (ЭВМ) ИЛИ КОМПЬЮТЕР (англ. computer- -вычислитель)-УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ. Принципиальное отличие использования ЭВМ от всех других способов обработки информации заключается в способности выполнения определенных операций без непосредственного участия человека, но по заранее составленной им программе. Информация в современном мире приравнивается по своему значению для развития общества или страны к важнейшим ресурсам наряду с сырьем и энергией. Еще в 1971 году президент Академии наук США Ф.Хандлер говорил: "Наша экономика основана не на естественных ресурсах, а на умах и применении научного знания".
В развитых странах большинство работающих заняты не в сфере производства, а в той или иной степени занимаются обработкой информации. Поэтому философы называют нашу эпоху постиндустриальной. В 1983 году американский сенатор Г.Харт охарактеризовал этот процесс так: "Мы переходим от экономики, основанной на тяжелой промышленности, к экономике, которая все больше ориентируется на информацию, новейшую технику и технологию, средства связи и услуги.."
2. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ.
Вся история развития человеческого общества связана с накоплением и обменом информацией (наскальная живопись, письменность, библиотеки, почта, телефон, радио, счеты и механические арифмометры и др.). Коренной перелом в области технологии обработки информации начался после второй мировой войны.
В вычислительных машинах первого поколения основными элементами были электронные лампы. Эти машины занимали громадные залы, весили сотни тонн и расходовали сотни киловатт электроэнергии. Их быстродействие и надежность были низкими, а стоимость достигала 500-700 тысяч долларов.
Появление более мощных и дешевых ЭВМ второго поколения стало возможным благодаря изобретению в 1948 году полупроводниковых устройств- транзисторов. Главный недостаток машин первого и второго поколений заключался в том, что они собирались из большого числа компонент, соединяемых между собой. Точки соединения (пайки) являются самыми ненадежными местами в электронной технике, поэтому эти ЭВМ часто выходили из строя.
В ЭВМ третьего поколения (с середины 60-х годов ХХ века) стали использоваться интегральные микросхемы (чипы)- устройства, содержащие в себе тысячи транзисторов и других элементов, но изготовляемые как единое целое, без сварных или паяных соединений этих элементов между собой. Это привело не только к резкому увеличению надежности ЭВМ, но и к снижению размеров, энергопотребления и стоимости (до 50 тысяч долларов).
История ЭВМ четвертого поколения началась в 1970 году, когда ранее никому не известная американская фирма INTEL создала большую интегральную схему (БИС), содержащую в себе практически всю основную электронику компьютера. Цена одной такой схемы (микропроцессора) составляла всего несколько десятков долларов, что в итоге и привело к снижению цен на ЭВМ до уровня доступных широкому кругу пользователей.
СОВРЕМЕННЫЕ КОМПЬТЕРЫ- ЭТО ЭВМ ЧЕТВЕРТОГО ПОКОЛЕНИЯ, В КОТОРЫХ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ БОЛЬШИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ.
90-ые годы ХХ-го века ознаменовались бурным развитием компьютерных сетей, охватывающих весь мир. Именно к началу 90-ых количество подключенных к ним компьютеров достигло такого большого значения, что объем ресурсов доступных пользователям сетей привел к переходу ЭВМ в новое качество. Компьютеры стали инструментом для принципиально нового способа общения людей через сети, обеспечивающего практически неограниченный доступ к информации, находящейся на огромном множестве компьюторов во всем мире - "глобальной информационной среде обитания".
6.ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕРЕ И ЕЕ ОБЪЕМ.
ЭТО СВЯЗАНО С ТЕМ, ЧТО ИНФОРМАЦИЮ, ПРЕДСТАВЛЕННУЮ В ТАКОМ ВИДЕ, ЛЕГКО ТЕХНИЧЕСКИ СМОДЕЛИРОВАТЬ, НАПРИМЕР, В ВИДЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ. Если в какой-то момент времени по проводнику идет ток, то по нему передается единица, если тока нет- ноль. Аналогично, если направление магнитного поля на каком-то участке поверхности магнитного диска одно- на этом участке записан ноль, другое- единица. Если определенный участок поверхности оптического диска отражает лазерный луч- на нем записан ноль, не отражает- единица.
ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ОДНОГО ИЗ ДВУХ СИМВОЛОВ-0 ИЛИ 1, НАЗЫВАЕТСЯ 1 БИТ (англ. binary digit- двоичная единица). 1 бит- минимально возможный объем информации. Он соответствует промежутку времени, в течение которого по проводнику передается или не передается электрический сигнал, участку поверхности магнитного диска, частицы которого намагничены в том или другом направлении, участку поверхности оптического диска, который отражает или не отражает лазерный луч, одному триггеру, находящемуся в одном из двух возможных состояний.
Итак, если у нас есть один бит, то с его помощью мы можем закодировать один из двух символов- либо 0, либо 1.
Если же есть 2 бита, то из них можно составить один из четырех вариантов кодов: 00 , 01 , 10 , 11 .
Если есть 3 бита- один из восьми: 000 , 001 , 010 , 100 , 110 , 101 , 011 , 111 .
1 бит- 2 варианта,
2 бита- 4 варианта,
3 бита- 8 вариантов;
Продолжая дальше, получим:
4 бита- 16 вариантов,
5 бит- 32 варианта,
6 бит- 64 варианта,
7 бит- 128 вариантов,
8 бит- 256 вариантов,
9 бит- 512 вариантов,
10 бит- 1024 варианта,
N бит - 2 в степени N вариантов.
В обычной жизни нам достаточно 150-160 стандартных символов (больших и маленьких русских и латинских букв, цифр, знаков препинания, арифметических действий и т.п.). Если каждому из них будет соответствовать свой код из нулей и единиц, то 7 бит для этого будет недостаточно (7 бит позволят закодировать только 128 различных символов), поэтому используют 8 бит.
ДЛЯ КОДИРОВАНИЯ ОДНОГО ПРИВЫЧНОГО ЧЕЛОВЕКУ СИМВОЛА В КОМПЬЮТЕРЕ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ 8 БИТ, ЧТО ПОЗВОЛЯЕТ ЗАКОДИРОВАТЬ 256 РАЗЛИЧНЫХ СИМВОЛОВ.
СТАНДАРТНЫЙ НАБОР ИЗ 256 СИМВОЛОВ НАЗЫВАЕТСЯ ASCII ( произносится "аски", означает "Американский Стандартный Код для Обмена Информацией"- англ. American Standart Code for Information Interchange).
ОН ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ БОЛЬШИЕ И МАЛЕНЬКИЕ РУССКИЕ И ЛАТИНСКИЕ БУКВЫ, ЦИФРЫ, ЗНАКИ ПРЕПИНАНИЯ И АРИФМЕТИЧЕСКИХ ДЕЙСТВИЙ И Т.П.
A - 01000001, B - 01000010, C - 01000011, D - 01000100, и т.д.
Таким образом, если человек создает текстовый файл и записывает его на диск, то на самом деле каждый введенный человеком символ хранится в памяти компьютера в виде набора из восьми нулей и единиц. При выводе этого текста на экран или на бумагу специальные схемы - знакогенераторы видеоадаптера (устройства, управляющего работой дисплея) или принтера образуют в соответствии с этими кодами изображения соответствующих символов.
Набор ASCII был разработан в США Американским Национальным Институтом Стандартов (ANSI), но может быть использован и в других странах, поскольку вторая половина из 256 стандартных символов, т.е. 128 символов, могут быть с помощью специальных программ заменены на другие, в частности на символы национального алфавита, в нашем случае - буквы кириллицы. Поэтому, например, передавать по электронной почте за границу тексты, содержащие русские буквы, бессмысленно. В англоязычных странах на экране дисплея вместо русской буквы Ь будет высвечиваться символ английского фунта стерлинга, вместо буквы р - греческая буква альфа, вместо буквы л - одна вторая и т.д.
ОБЪЕМ ИНФОРМАЦИИ, НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ ЗАПОМИНАНИЯ ОДНОГО СИМВОЛА ASCII НАЗЫВАЕТСЯ 1 БАЙТ.
Очевидно что, поскольку под один стандартный ASCII-символ отводится 8 бит,
Остальные единицы объема информации являются производными от байта:
1 КИЛОБАЙТ = 1024 БАЙТА И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО ПОЛОВИНЕ СТРАНИЦЫ ТЕКСТА,
1 МЕГАБАЙТ = 1024 КИЛОБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 500 СТРАНИЦАМ ТЕКСТА,
1 ГИГАБАЙТ = 1024 МЕГАБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 2 КОМПЛЕКТАМ ЭНЦИКЛОПЕДИИ,
1 ТЕРАБАЙТ = 1024 ГИГАБАЙТАМ И СООТВЕТСТВУЕТ ПРИМЕРНО 2000 КОМПЛЕКТАМ ЭНЦИКЛОПЕДИИ.
Обратите внимание, что в информатике смысл приставок кило- , мега- и других в общепринятом смысле выполняется не точно, а приближенно, поскольку соответствует увеличению не в 1000, а в 1024 раза.
СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ ПО ЛИНИЯМ СВЯЗИ ИЗМЕРЯЕТСЯ В БОДАХ.
1 БОД = 1 БИТ/СЕК.
В частности, если говорят, что пропускная способность какого-то устройства составляет 28 Килобод, то это значит, что с его помощью можно передать по линии связи около 28 тысяч нулей и единиц за одну секунду.
7. СЖАТИЕ ИНФОРМАЦИИ НА ДИСКЕ
ИНФОРМАЦИЮ НА ДИСКЕ МОЖНО ОБРАБОТАТЬ С ПОМОЩЬЮ СПЕЦИАЛЬНЫХ ПРОГРАММ ТАКИМ ОБРАЗОМ, ЧТОБЫ ОНА ЗАНИМАЛА МЕНЬШИЙ ОБЪЕМ.
Существуют различные методы сжатия информации. Некоторые из них ориентированы на сжатие текстовых файлов, другие - графических, и т.д. Однако во всех них используется общая идея, заключающаяся в замене повторяющихся последовательностей бит более короткими кодами. Например, в романе Л.Н.Толстого "Война и мир" несколько миллионов слов, но большинство из них повторяется не один раз, а некоторые- до нескольких тысяч раз. Если все слова пронумеровать, текст можно хранить в виде последовательности чисел - по одному на слово, причем если повторяются слова, то повторяются и числа. Поэтому, такой текст (особенно очень большой, поскольку в нем чаще будут повторяться одни и те же слова) будет занимать меньше места.
Сжатие информации используют, если объем носителя информации недостаточен для хранения требуемого объема информации или информацию надо послать по электронной почте
Программы, используемые при сжатии отдельных файлов называются архиваторами. Эти программы часто позволяют достичь степени сжатия информации в несколько раз.
Аппаратное обеспечение персонального компьютера. Основные принципы построения персонального компьютера.
Программное обеспечение персонального компьютера.
Вопрос 1 . Аппаратное обеспечение персонального компьютера. Основные принципы построения персонального компьютера.
Информационные технологии в своем единстве представлены тремя составляющими:
Hardware — аппаратное обеспечение;
Software — программное обеспечение;
Brainware — «алгоритмическая составляющая» (интеллектуальная).
Компьютер — это не один электронный аппарат, а комплекс взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет определенные функции. Этот комплекс и есть аппаратное обеспечение 1 .
Создано множество разновидностей персональных компьютеров (ПК). Наиболее популярными являются компьютеры типа IBM PC (International Business Machines Personal Computer). Компьютеры этого типа выпускают сотни производителей в мире. Кроме того, существуют ПК других типов. Например, Macintosh фирмы Apple . Однако основные принципы обработки информации и взаимодействия с пользователем одинаковы для всех ПК.
Персональный компьютер может работать со множеством различных дополнительных устройств, подключаемых к нему по мере необходимости для решения поставленных задач. К ним относятся сканеры, манипулятор «мышь», принтеры, графопостроители и т. д. ПК могут быть объединены в локальные, региональные, глобальные сети. Для этого требуется сетевое и коммуникационное оборудование: сетевые платы, модемы, адаптеры и многое другое.
Кроме того, существуют машины других классов — более мощные, чем ПК. Там, где высоки требования к скорости расчетов и объему данных (космическая оборона, метеорология), применяют большие ЭВМ и супер-ЭВМ. Их английское название — mainframe .
Аппаратное обеспечение тесно связано с таким понятием, как «конфигурация», которое означает, что данный компьютер может работать с разным набором внешних устройств.
Минимальная конфигурация — минимальный набор составляющих элементов, без которых работа с ПК становится невозможной. Этот набор включает системный блок, монитор (дисплей) и клавиатуру.
Типовой комплект ПК включает системный блок, монитор, клавиатуру, принтер и манипулятор «мышь». Расширение функций, выполняемых ПК, обеспечивают дополнительные устройства. Например, джойстик используется для управления в компьютерных играх; сканер необходим для считывания информации с плоских носителей по принципу преобразования отображенного луча; модем предназначен для работы электронной почты.
Основной узел компьютера — системный блок . Устройства, находящиеся внутри блока, называются внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, — внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными .
В системном блоке располагаются основные аппаратные части ПК:
микропроцессор, который выполняет поступающие на его вход команды, проводит вычисления и управляет работой всех составляющих компьютера;
оперативная память, предназначенная для временного хранения данных, а также постоянно хранящегося встроенного блока операционной системы;
накопители на жестких и гибких магнитных дисках;
дисководы для компакт-дисков ( CD - ROM ), звуковые карты, видеоплата;
счетчик времени, функционирующий постоянно, независимо от того, включен или выключен ПК;
электронные схемы, управляющие элементами компьютера, обменом данных, отображением информации (диском, монитором, принтером).
Клавиатура — устройство для ввода алфавитно-цифровой информации. Внешний вид клавиатуры и расположение клавиш зависят от модели компьютера.
Условно клавиатуру можно разбить на следующие рабочие участки:
основная алфавитно-цифровая и знаковая клавиатура (центральная часть);
дополнительная клавиатура справа (если светится индикатор NumLock — цифровая, если нет — управление курсором);
специальные клавиши ( служебные ): Enter, Esc, Backspace, Tab, Del, Space, Ins, NumLock, CapsLock. Клавиши, изменяющие значение других клавиш — Ctrl , Alt . Клавиши управления курсором — Home , End , Page Down , Page Up .
Принтер предназначен для вывода информации на бумагу или прозрачный носитель. По принципу действия различают матричные, струйные, лазерные, светодиодные принтеры.
Монитор — устройство визуального представления данных. Его основными потребительскими характеристиками являются: размер, шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты. Работает монитор под управлением специального аппаратного устройства — видеоадаптера, который предусматривает два режима: текстовый и графический.
В текстовом режиме экран представляет матрицу размером 25 х 80. В каждое знакоместо может быть введен любой символ кодовой таблицы. В графическом режиме изображение формируется совокупностью точек, каждая из которых характеризуется цветом.
Размер экрана измеряется между противоположными углами кинескопа по диагонали. Стандартные размеры: 14", 15", 17", 19", 20", 21" (единица измерения " — дюйм). Универсальными являются мониторы 15 и 17 дюймов. Для работы с графикой используют мониторы размером 19—21 дюймов.
Дж. Нейманом, Г. Голдешайном и А. Беркси были высказаны основные идеи построения ЭВМ (1941 г.). Впоследствии они получили название «принципы фон Неймана», которые используются и сейчас. Работа над первой электронной вычислительной машиной началась в США в середине 1943 г. по заказу артиллерийского управления. Руководителями были Д. Моучли и Д. Эккерт. Начиная с 1944 г. к работе был привлечен крупнейший американский математик Джон фон Нейман. Постройка машины была завершена в конце 1945 г.; машина получила название ЭНИАК ( ENIAC — Elektronic Numerical Integrator and Calculator — электронный цифровой интегратор и вычислитель).
Принципы фон Неймана :
использование двоичной системы счисления;
принцип хранимой в памяти программы.
Первый компьютер, построенный по принципам фон Неймана, был сделан английским исследователем М. Уилксом (ЭДСАК — Electronic Delay Storage Automatic Calculator ) в 1949 г. Арифметические операции он выполнял со скоростью: умножение — 8,5 мсек, сложение — 70 мкс (1мкс = 10 с).
Если связать принцип хранимой в памяти программы с двоичной системой, то такая связь дает следующее преимущество. Для записи команды в память ей необходимо придать числовой вид, что позволяет производить преобразование кодов в процессе работы. А это, в свою очередь, привело к возможности переадресации и формированию команд самой машиной и позволило создать языки программирования.
Одной из причин успеха компьютеров IBM PC является принцип открытой архитектуры , который предусматривает возможность дополнения имеющихся аппаратных средств новыми компонентами без замены старых (наращивание оперативной памяти, подключение дополнительных устройств). Кроме этого, можно заменять старые компоненты новыми, более совершенными.
Вопрос 2 . Программное обеспечение персонального компьютера.
Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии.
Программное обеспечение (ПО) — это совокупность всех программ и служебных данных для них, предназначенных для управления компьютером.
Основной принцип построения ПО заключается в выделении отдельных функций и оформлении их в виде стандартных моделей или блоков. ПО можно подразделить на:
системное программное обеспечение;
прикладное программное обеспечение.
Системное программное обеспечение — это совокупность программ, предназначенных для организации вычислительных и управленческих процессов и решения часто встречающихся задач широкого круга пользователей. К системному ПО относятся:
операционные системы (ОС). ОС (ОС ДВК, OS /2, UNIX , MS DOS , WINDOWS ), представляющие собой наиболее важный тип системного программного обеспечения. Выделение ОС в отдельную группу произошло по мере усложнения ЭВМ;
операционные среды и оболочки ( FAR , Norton Commander , Windows 3. x и др.). Они обеспечивают наглядный и удобный способ представления информации на экране;
средства контроля и диагностики аппаратуры ( DiskTools , Norton disk doctor и др.). Служат для выявления и локализации неисправностей в аппаратной части и в программном обеспечении;
обслуживающие программы — антивирусы, архиваторы ( AidsTest , WinRar и др.).
Системы программирования (Паскаль, Си, объектно-ориентированная система Delphi и др.) обеспечивают создание программ на машинном языке.
Прикладное программное обеспечение — это совокупность программ, предназначенных для выполнения конкретных задач пользователя. Прикладные ПО делят:
на метод-ориентированные программы, реализующие определенные методы решения математических задач;
проблемно-ориентированные программы, предназначенные для решения задач из определенной сферы деятельности специалиста, например, экономиста и бухгалтера — Галактика, Бухгалтерия1С, документоведа — Дело, Solo ;
программы общего назначения (текстовые редакторы или процессоры, графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных, средства коммуникации).
Программа — это набор инструкций на машинном языке, который хранится в памяти ЭВМ и по команде пользователя загружается для выполнения. Основу построения программы составляют принцип соглашений и принцип умолчания.
Принцип соглашений определяет набор функций, которые будут выполняться конкретной программой и варианты исполнения каждой функции. Например, для операционной оболочки NC : нажатие функциональной клавиши F 5 активизирует функцию копирования.
Принцип умолчания устанавливает конкретный вариант исполнения функции (при наличии альтернатив), если пользователь явным образом не потребовал иного. Например, для NC : F 5 — копирование с тем же именем в соседний каталог.
Основная характеристика программы — интерфейс — совокупность средств, с помощью которых программа «общается» с пользователем.
Существуют следующие виды интерфейса:
задание параметров в командной строке.
Sort.exe < list.txt > sortlist.txt / R
пакетная обработка — усложненный вид интерфейса. Файл содержит описание задания;
интерактивный интерфейс, которым обладает современное ПО.
Для рассмотрения вопросов работы вычислительной системы удобно классифицировать ПО по уровням.
Самым низким уровнем ПО является обеспечение, отвечающее за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами (ПО базового уровня ). Базовые программные средства хранятся в постоянном запоминающем устройстве ( ROM — Read Only Memory ). Программы, работающие на системном уровне , обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютера с базовым программным и аппаратным обеспечением.
Основное назначение программ служебного уровня состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютера. Это так называемые утилиты. А с помощью ПО прикладного уровня на компьютере реализуются конкретные задачи.
1 Более подробно об аппаратном обеспечении см.: Информатика / под ред. С. В. Симоновича. СПб., 2004. С. 63-102.
Аппаратное и программное обеспечение являются неотъемлемыми частями компьютерной системы. Компоненты оборудования — это физические части компьютера, такие как центральный процессор (ЦП), мышь, хранилище и многое другое. Программные компоненты — это набор инструкций, которые мы храним и запускаем на нашем оборудовании. Вместе они образуют компьютер.
Если вы новичок в информатике, важно разбираться в аппаратных и программных компонентах. Это основа любого путешествия по информатике.
Сегодня мы погрузимся в аппаратное и программное обеспечение и научим вас, как они связаны с памятью компьютера, процессором и многим другим.
Аппаратное обеспечение против программного обеспечения
Программное обеспечение описывает набор программ и процедур, выполняющих задачи на компьютере. Программное обеспечение — это упорядоченная последовательность инструкций, которые изменяют состояние аппаратного обеспечения компьютера. Существует три основных типа программного обеспечения:
- System software
- Programming software
- Application software
Когда вы думаете о компьютерных науках, вам, вероятно, приходит на ум программное обеспечение. Программное обеспечение — это то, что на самом деле кодируют разработчики. Затем эти программы устанавливаются на жесткий диск.
Аппаратное обеспечение — это все, что физически связано с компьютером. Например, монитор, принтер, мышь и жесткий диск — все это компоненты оборудования.
Аппаратное и программное обеспечение взаимодействуют друг с другом. Программное обеспечение «сообщает» оборудованию, какие задачи нужно выполнять, а оборудование позволяет их выполнять.
Примечание. Большинству компьютеров для работы требуется как минимум жесткий диск, дисплей, клавиатура, память, материнская плата, процессор, блок питания и видеокарта.
Программное обеспечение
Нравится статья? Прокрутите вниз, чтобы подписаться на нашу бесплатную новостную рассылку, выходящую два раза в месяц.
Компоненты оборудования
Теперь, когда мы понимаем разницу между аппаратным и программным обеспечением, давайте узнаем об аппаратных компонентах компьютерной системы. Помните: оборудование включает в себя физические части компьютера, которым управляет программное обеспечение.
Процессор
Центральный процессор (ЦП) — это физический объект, обрабатывающий информацию на компьютере. Он берет данные из основной памяти, обрабатывает их и возвращает измененные данные в основную память. Он состоит из двух подразделений:
- Блок управления (CU): контролирует поток данных из и в основную память
- Арифметико-логический блок (АЛУ): обрабатывает данные
Архитектура фон Неймана
Этот дизайн компьютерной архитектуры, созданный Джоном фон Нейманом в 1945 году, до сих пор используется в большинстве компьютеров, производимых сегодня. Архитектура фон Неймана основана на концепции компьютера с хранимой программой. Данные инструкции и программы хранятся в одной памяти.
Эта архитектура включает в себя следующие компоненты:
Блоки ввода и вывода
Устройство ввода принимает входные данные из реального мира или устройства ввода и преобразует эти данные в потоки байтов. Общие устройства ввода включают клавиатуру, мышь, микрофон, камеру и USB.
Устройство вывода, с другой стороны, берет обработанные данные из хранилища ЦП и представляет их в понятном для человека виде. К распространенным устройствам вывода относятся экраны мониторов, принтеры и наушники.
Единицы хранения
После того, как данные извлечены и преобразованы, они должны быть сохранены в памяти. Единица хранения или память — это физическое пространство памяти. Он разделен на места хранения размером в байты.
Хранилище содержит миллионы байтов памяти для хранения всего, что мы хотим на нашем компьютере. Чтобы сохранить немного данных в памяти компьютера, мы используем схему, называемую защелкой, которая сохраняет предыдущий ввод, если он не сброшен. Мы можем создать схему, используя:
- S-R latch
- Gated S-R latch
- D latch
Объем памяти
В аппаратной памяти компьютера есть компоненты. Основная память или оперативная память (RAM) — это физическая память внутри компьютера. В нем хранятся данные и инструкции, к которым ЦП может получить прямой доступ. Компьютеры обычно имеют ограниченный объем оперативной памяти для хранения всех ваших данных.
Именно тогда и приходит в употребление вторичное хранилище. Вторичное хранилище увеличивает основную память и содержит данные и программы, которые не нужны немедленно.
К вторичным устройствам хранения относятся жесткие диски, компакт-диски (CD), USB-накопители и т. Д. ЦП не может получить прямой доступ к вторичным устройствам хранения.
Программные компоненты
Теперь давайте обсудим различные программные компоненты, необходимые для работающего компьютера. Помните: программное обеспечение включает в себя набор программ, процедур и подпрограмм, необходимых для работы компьютера.
Машинный язык
Компьютер может обрабатывать только двоичные данные: поток единиц и нулей. Двоичный — это язык компьютера. Инструкции для компьютера также хранятся в виде единиц и нулей, которые компьютер должен декодировать и выполнять.
язык ассемблера
Язык ассемблера — это удобочитаемый режим инструкций, который преобразует двоичный код операции в инструкцию ассемблера. ЦП не может обрабатывать или выполнять инструкции сборки, поэтому требуется кодировщик, который может преобразовывать язык ассемблера в машинный язык.
Ассемблер
Ассемблер переводит программу на ассемблере на машинный язык. Приведенный ниже фрагмент кода представляет собой программу сборки, которая печатает «Hello, world!» на экране для процессора X86.
Языки высокого уровня
Язык ассемблера называется языком низкого уровня, потому что он очень похож на машинный язык. Чтобы преодолеть эти недостатки, были созданы языки высокого уровня.
Эти языки называются языками программирования, и они позволяют нам создавать мощные, сложные, удобочитаемые программы без большого количества низкоуровневых инструкций. Некоторые из самых известных языков высокого уровня :
Как вы разрабатываете программное обеспечение?
Дизайн программного обеспечения — это процесс преобразования определенных требований в подходящую программу с использованием кода и языка высокого уровня. Нам необходимо правильно разработать программу и систему, которые соответствуют нашим целям.
Разработчики используют дизайн программного обеспечения, чтобы продумать все части своего кода и системы. Разработка программного обеспечения включает три уровня:
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Программное обеспечение компьютера. Операционная система"
Как мы уже говорили, компьютер работает под управлением программ. Вся совокупность программ называется программным обеспечением.
Базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера является операционная система.
Операционные системы разные, но их назначение и функции одинаковые. Операционная система является основной и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.
Операционная система - комплекс программ, обеспечивающих взаимодействие всех аппаратных и программных частей компьютера между собой и взаимодействие пользователя и компьютера.
Первой задачей операционной системы является обеспечение совместного функционирования всех аппаратных устройств компьютера.
Второй задачей операционной системы является представление пользователю доступа к ресурсам компьютера.
Любая операционная система имеет как минимум 3 компонента:
Все операции, связанные с процессами, выполняются под управлением той части операционной системы, которая называется ядром.
Ядро представляет собой лишь небольшую часть кода операционной системы в целом, однако оно относится к числу наиболее интенсивно используемых компонент системы. По этой причине ядро обычно резидентно размещается в основной памяти, в то время как другие части операционной системы перемещаются во внешнюю память и обратно по мере необходимости.
Драйвер - это компьютерная программа, с помощью которой другая программа (обычно операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства.
В общем случае, для использования любого устройства (как внешнего, так и внутреннего) необходим драйвер. Но обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (таких, как графическая плата или принтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства.
Для упрощения работы пользователя в состав современных операционных систем, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс.
Интерфейс - это оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером
Различают два вила интерфейса: пользовательский и графический интерфейс.
Пользовательский интерфейс - это совокупность правил и приемов, создаваемых программой, с помощью которых пользователь управляет ею. К примеру, программный интерфейс может имитировать изображение проигрывателей компакт-дисков или музыкальных файлов и позволяет управлять ими путем нажатия на соответствующие клавиши проигрывателя.
Графический интерфейс - это комплекс программных средств, позволяющий пользователю ориентироваться в программной среде Windows с использованием графических объектов. Взаимодействие человека с компьютером организовано в форме диалога с использованием ввода и вывода на экран дисплея графической информации, когда управление программами осуществляется с помощью кнопок, меню, окон, экранных панелей и других элементов управления.
Операционная система содержит также сервисные программы, или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски, выполнять операции с файлами, работать в компьютерных сетях и т. д.
Для удобства пользователя в операционной системе обычно имеется и справочная система. Она предназначена для оперативного получения необходимой информации о функционировании как операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.
А теперь давайте мы с вами разберемся с установкой и загрузкой операционной системы.
Операционные системы распространяются на оптических дисках в форме дистрибутивов. Для начала нужно провести установку операционной системы, в процессе которой файлы операционной системы копируются с оптического диска дистрибутива на жесткий диск компьютера.
После установки файлы операционной системы хранятся в долговременной памяти на жестком диске, который называется системным. Но программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти компьютера. Поэтому необходима загрузка файлов операционной системы с системного диска в оперативную память.
После окончания загрузки операционной системы пользователь получает возможность управлять компьютером с использованием графического интерфейса операционной системы.
Читайте также: