Учитель информатики

Программный принцип работы компьютера кратко

Для того чтобы компьютер «знал», что ему делать с данными, как их обрабатывать, он должен получить определенную команду (инструкцию). Например, «сложить два числа» или «заменить один символ в тексте на другой».

Числовая, текстовая, графическая и звуковая информация может обрабатываться компьютером, если она представлена в двоичной знаковой системе. Информация в двоичном компьютерном коде представляет собой последовательность нулей и единиц, т.е. данные. Для обработки в компьютере данные представляются в форме последовательности электрических импульсов.

Для того чтобы компьютер «знал», что ему делать с данными, как их обрабатывать, он должен получить определенную команду (инструкцию). Например, «сложить два числа» или «заменить один символ в тексте на другой».

Обычно решение задачи представляется в форме алгоритма, т.е. определенной последовательности команд. Такая последовательность команд (инструкций), записанная на «понятном» компьютеру языке, называется программой.

Б12. Программное обеспечение компьютера, состав и структура. Назначение операционной системы. Командное взаимодействие пользователя с компьютером. Графический пользовательский интерфейс.

Программное обеспечение — это совокупность программ для создания, обработки, изменения, удаления информации и программных документов, необходимых для этих программ. Программное обеспечение является одним из видов обеспечения вычислительных систем, наряду с техническим (аппаратным – «железо»), математическим, информационным и пр.

Виды программного обеспечения (ПО)
Системное ПО -обеспечивает согласованное взаимодействие устройств компьютера и создает условия для выполнения остальных программ.	Прикладное ПО -это программы, непосредственно предназначенные для удовлетворения потребностей пользователя.	Инструментальное ПО -средства автоматизации разработки компьютерных программ, то есть инструменты программиста. Инструментальное ПО — это разновидность прикладного ПО (оно является прикладным для разработчика).
Виды системного ПО:· Операционная система,· драйверы, кодеки,· программы для обслуживания компьютера (утилиты),· программы для защиты, антивирусы	Виды:· текстовые и графические редакторы;· программы работы с электронными таблицами;· системы управления базами данных;· средства просмотра web-страниц;· обучающие системы, электронные энциклопедии, игры;· специализированные программные системы, предназначенные для автоматизации определенного вида профессиональной деятельности, например, банковские системы, системы управления транспортными перевозками, системы геометрического моделирования в машиностроении.	Виды:· системы программирования для различных языков.

Операционная система (ОС) обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.

Без ОС компьютер не может работать в принципе и является лишь набором отдельных аппаратных устройств (процессор, память и т.д.).

Состав операционной системы:

Файлы ОС хранятся во внешней, долговременной памяти компьютера (на жестком, гибком или лазерном диске). Однако программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти, поэтому файлы ОС необходимо загрузить в оперативную память.

Диск (жесткий, гибкий или лазерный), на котором находятся файлы ОС и с которого производится ее загрузка, называется системным.

Статьи к прочтению:

Понятие программного обеспечения компьютера

Программа — это описание на формальном языке, «понятном» компьютеру, последовательности действий, которые необходимо выполнить над данными для решения поставленной задачи.

Совокупность всех программ, предназначенных для выполнения на компьютере, называют программным обеспечением (ПО) компьютера.

Без программного обеспечения работа компьютера невозможна. Поэтому компьютер рассматривают как систему — единое целое, состоящее из взаимосвязанных частей: аппаратного обеспечения (технические устройства) и программного обеспечения.

Сфера применения конкретного компьютера определяется как его техническими характеристиками, так и установленным на нём ПО.

Стоимость программного обеспечения во многих случаях сравнима и даже превышает стоимость аппаратного обеспечения компьютера.

В зависимости от решаемых задач (работа с текстом, обработка или создание графических изображений, выполнение математических вычислений, организация досуга, доступ к информации в сети Интернет и т. д.) на однотипные компьютеры может быть установлено разное программное обеспечение.

Программное обеспечение современных компьютеров насчитывает огромное количество программ, оно непрерывно развивается — совершенствуются существующие программы, на смену одним программам приходят другие, появляются новые программы.

Всё многообразие компьютерных программ можно разделить на три группы: системное ПО, прикладное ПО, системы программирования.

Логика микропроцессора

Чтобы понять, как работает микропроцессор, следует изучить логику, на которой он основан, а также познакомиться с языком ассемблера. Это родной язык микропроцессора.

Микропроцессор способен выполнять определенный набор машинных инструкций (команд). Оперируя этими командами, процессор выполняет три основные задачи:

• C помощью своего арифметико-логического устройства, процессор выполняет математические действия: сложение, вычитание, умножение и деление. Современные микропроцессоры полностью поддерживают операции с плавающей точкой (с помощью специального арифметического процессора операций с плавающей точкой)
• Микропроцессор способен перемещать данные из одного типа памяти в другой
• Микропроцессор обладает способностью принимать решение и, на основании принятого им решения, «перепрыгивать», то есть переключаться на выполнение нового набора команд

• Address bus (адресную шину). Ширина этой шины может составлять 8, 16 или 32 бита. Она занимается отправкой адреса в память
• Data bus (шину данных): шириной 8, 16, 32 или 64 бита. Эта шина может отправлять данные в память или принимать их из памяти. Когда говорят о «битности» процессора, речь идет о ширине шины данных
• Каналы RD (read, чтения) и WR (write, записи), обеспечивающие взаимодействие с памятью
• Clock line (шина синхронизирующих импульсов), обеспечивающая такты процессора
• Reset line (шина стирания, шина сброса), обнуляющая значение счетчика команд и перезапускающая выполнение инструкций

Поскольку информация достаточно сложна, будем исходить из того, что ширина обеих шин — и адресной и шины данных — составляет всего 8 бит. И кратко рассмотрим компоненты этого сравнительно простого микропроцессора:

• Регистры A, B и C являются логическими микросхемами, используемыми для промежуточного хранения данных
• Address latch (защелка адреса) подобна регистрам A, B и C
• Счетчик команд является логической микросхемой (защелкой), способной приращивать значение на единицу за один шаг (если им получена соответствующая команда) и обнулять значение (при условии получения соответствующей команды)
• ALU (арифметико-логическое устройство) может осуществлять между 8-битными числами действия сложения, вычитания, умножения и деления или выступать в роли обычного сумматора
• Test register (тестовый регистр) является специальной защелкой, которая хранит результаты операций сравнения, производимых АЛУ. Обычно АЛУ сравнивает два числа и определяет, равны ли они или одно из них больше другого. Тестовый регистр способен также хранить бит переноса последнего действия сумматора. Он хранит эти значения в триггерной схеме. В дальнейшем эти значения могут использоваться дешифратором команд для принятия решений
• Шесть блоков на диаграмме отмечены, как «3-State». Это буферы сортировки. Множество источников вывода могут быть соединены с проводом, но буфер сортировки позволяет только одному из них (в один момент времени) передавать значение: «0» или «1». Таким образом буфер сортировки умеет пропускать значения или перекрывать источнику вывода возможность передавать данные
• Регистр команд (instruction register) и дешифратор команд (instruction decoder) держат все вышеперечисленные компоненты под контролем

На данной диаграмме не отображены линии управления дешифратора команд, которые можно выразить в виде следующих «приказов»:

• «Регистру A принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
• «Регистру B принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
• «Регистру C принять значение, поступающее в настоящий момент от арифметико-логического устройства»
• «Регистру счетчика команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
• «Адресному регистру принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
• «Регистру команд принять значение, поступающее в настоящий момент от шины данных»
• «Счетчику команд увеличить значение [на единицу]»
• «Счетчику команд обнулиться»
• «Активировать один из из шести буферов сортировки» (шесть отдельных линий управления)
• «Сообщить арифметико-логическому устройству, какую операцию ему выполнять»
• «Тестовому регистру принять тестовые биты из АЛУ»
• «Активировать RD (канал чтения)»
• «Активировать WR (канал записи)»

В дешифратор команд поступают биты данных из тестового регистра, канала синхронизации, а также из регистра команд. Если максимально упростить описание задач дешифратора инструкций, то можно сказать, что именно этот модуль «подсказывает» процессору, что необходимо сделать в данный момент.

Устройство компьютера

В этой статье, которая подготавливалась для начинающих пользователей, мы рассмотрим устройство компьютера. Также узнаем основные характеристики устройств и какие функции они выполняют.

Обычный персональный компьютер, который мы используем в нашей повседневной жизни состоит из таких частей:

• Клавиатуры и мыши;

• Дополнительных устройств (принтер, сканер, веб-камера и др.)

Устройство персонального компьютера. Содержание статьи:

Вертикальные системные блоки

Горизонтальный системный блок

Системный блок — это центральная часть компьютера, в которой располагаются все самые важные составляющие. Всё, благодаря чему работает компьютер. Выпускаются самые разнообразные системные блоки, которые различаются по размерам, дизайну и способу сборки.

Основные элементы системного блока:

• Материнская плата;
• Процессор;
• Оперативная память;
• Видеокарта;
• Жёсткий диск;
• Оптический привод (DVD, Blu-ray);
• Блок питания

Давайте рассмотрим каждый из них подробнее.

Материнская плата – это самая большая плата системного блока. На ней устанавливаются основные устройства компьютера: процессор, оперативная память, видеокарта, слоты (разъёмы), BIOS, с помощью шлейфов и кабелей к материнской плате подключаются DVD-привод, жёсткий диск, клавиатура, мышь и др. Главная задача материнской платы – соединить все эти устройства и заставить их работать как одно целое. Кроме того на ней находятся контроллёры. Контроллёры – это электронные платы вставляемые в разъёмы (слоты) на материнской плате, они управляют устройствами подключаемыми к компьютеру. Некоторые контроллёры входят в состав материнской платы. Такие контроллёры называются интегрированными или встроенными. Так контролёры мыши и клавиатуры всегда являются встроенными. Добавляя и заменяя платы контроллёров можно расширять возможности компьютера и настраивать его под свои требования. Например пользователь может добавить дополнительную звуковую карту, которая может работать с новыми многоканальными акустическими системами.

Центральный процессор (ЦП, CPU) является главным элементом компьютера, его “мозгом”. Он отвечает за все вычисления и обработку информации. Кроме этого, он выполняет управление всеми устройствами компьютера. От его мощности зависит быстродействие компьютера и его возможности.

Основные характеристики центрального процессора:

• количество ядер
• тактовая частота
• кэш
• сокет

Давайте рассмотрим их подробнее.

Чем больше у процессора ядер, тем большее число операций он может выполнять одновременно. По сути, несколько ядер – это несколько процессоров, которые расположены на одном кристалле или в одном корпусе. В одноядерном процессоре команды, поступившие на его вход, последовательно проходят через нужные для их выполнения блоки, то есть пока процессором выполняется очередная команда, остальные ждут своей очереди. В многоядерном процессоре на вход приходят несколько отдельных потоков команд и данных и также раздельно выходят, не оказывая влияния друг на друга. За счёт параллельной обработки процессором нескольких потоков команд увеличивается производительность компьютера. Сегодня на персональные компьютеры устанавливаются, как правило, 2-8 ядерные процессоры. Однако не все программы рассчитаны на использование нескольких ядер.

Эта характеристика указывает на скорость выполнения команд центральным процессором. Такт – промежуток времени, необходимый для выполнения процессором элементарных операции.

Единицей одного такта принято считать 1 Гц (Герц). Это значит, что если частота равна 1 ГГц (Гига Герц), то ядро процессора выполняет 1 млрд. тактов.

В недалеком прошлом тактовую частоту центрального процессора отождествляли непосредственно с его производительностью, то есть чем выше тактовая частота процессора, тем он производительнее. На практике имеем ситуацию, когда процессоры с одинаковой частотой имеют разную производительность, потому что за один такт могут выполнять разное количество команд (в зависимости от конструкции ядра, пропускной способности шины, кэш-памяти). Современные процессоры работают на частотах от 1 до 4 ГГц (Гига Герц)

Кэш применяется для значительного ускорения вычислений. Это встроенная в корпус процессора сверхбыстрая память, содержащая данные, к которым процессор часто обращается. Кэш-память может быть первого (L1), второго (L2) или третьего (L3) уровня.

Сокет (socket) – это разъём (гнездо) на материнской плате, куда устанавливается процессор. Но когда мы говорим «сокет процессора», то подразумеваем под этим, как гнездо на материнской плате, так и поддержку данного сокета определенными моделями процессоров. Сокет нужен именно для того, чтобы можно было с легкостью заменить вышедший из строя процессор или модернизировать компьютер более мощным процессором.

Следующий важный элемент компьютера, который находится в системном блоке – оперативная память (RAM или ОЗУ-оперативное запоминающие устройство). Именно в ней запоминаются обрабатываемая процессором информация и запущенные пользователем программы. Оперативной она называется потому, что предоставляет процессору быстрый доступ к данным.

Основные характеристики оперативной памяти:

• объём – измеряется в мегабайтах (Мбайт) или гигабайтах (Гбайт), значительно влияет на производительность компьютера. Из-за недостаточного объёма оперативной памяти многие программы или не станут загружаться, или будут выполняться очень медленно. В современном типичном компьютере используется как минимум 2 Гбайт памяти, хотя для удобной работы лучше иметь 4 или 8 Гбайта;
• частота шины – измеряется в мегагерцах (МГц), также оказывает большое влияние на скорость работы компьютера. Чем она больше, тем быстрее передача данных между процессором и самой памятью.
• тип памяти – указывает на поколение, к которому относится память. На сегодняшний день можно встретить оперативную память следующих типов (размещены по хронологии появления):

-DDR SDRAM(100 – 267 МГц)

-DDR2 SDRAM (400 – 1066 МГц)

-DDR3 SDRAM(800 – 2400 МГц)

-DDR4 SDRAM(1600 – 2400 МГц)

Видеокарта | Устройство компьютера

Видеокарта – электронная плата, обеспечивающая формирования видеосигнала и тем самым определяет изображение, показываемое монитором. У существующих видеокарт разные возможности. Если на компьютере используются офисные программы, то особых требований к видеокарте не предъявляют. Другое дело игровой компьютер, в котором основную работу берёт на себя видеокарта, а центральному процессору отводится второстепенная роль.

Основные характеристики видеокарты:

• объём видеопамяти – измеряется в мегабайтах (Мбайт) или гигабайтах (Гбайт), влияет на максимальное разрешение монитора, количество цветов и скорость обработки изображения. На данное время производятся модели видеокарт с объёмом видеопамяти от 1 Гбайт до 24 Гбайт. Оптимальный средний объём 2 Гбайт или 4 Гбайт;
• разрядность шины видеопамяти – измеряется в битах, определяет объём данных, который можно одновременно передать из видеопамяти (в память). Стандартная разрядность шины современных видеокарт 256 бит;
• частота видеопамяти – измеряется в мегагерцах (МГц), чем выше, тем больше общая производительность видеокарты.

В настоящее время самые распространенные видеокарты производят на основе чипсетов nVidia GeForce и ATI Radeon.

Жёсткий диск | Устройство компьютера Жёсткий диск без верхней крышки | Устройство компьютера

Жёсткий диск, называемый также винчестером или HDD, предназначен для долговременного хранения информации. Именно на жестком диске вашего компьютера хранится вся информация: операционная система, нужные программы, документы, фотографии, фильмы, музыка и прочие файлы. Именно он является основным устройством хранения информации в компьютере.

Для пользователя жёсткие диски различаются между собой прежде всего следующими характеристиками:

• ёмкостью (объёмом) – измеряется в гигабайтах (Гбайт) или терабайтах (Тбайт), определяет какой объём информации можно записать на жёсткий диск. На данный момент объём современного винчестера измеряется от нескольких сотен гигабайт до нескольких терабайт;
• быстродействием, которое складывается из времени доступа к информации и скорости чтения/записи информации. Типичное время доступа у современных дисков составляет 5-10 мс (миллисекунд), средняя скорость чтения/записи – 150 Мбайт/с (мегабайт в секунду);
• интерфейсом – типом контролёра, к которому должен подключаться жёсткий диск (раньше использовался EIDE, сейчас различные варианты SATA 1-3).

DVD-привод | Устройство компьютера

DVD-привод используется для чтения DVD и CD-дисков. Если в названии стоит приставка “RW”, то привод способен не только читать, но и записывать на диски. Привод характеризуется скоростью чтения/записи и обозначается посредством множителя (1x, 2x и т.д.). Единица скорости здесь равна 1.385 мегабайт в секунду (Мб/с). То есть, когда на приводе указано значение скорости 8x, то действительная скорость будет составлять 8 * 1.385 Мб/с=11.08 Мб/с.

Blu-ray (Блю-рей) привод

Blu-ray (Блю-рей) привод | Устройство компьютера

Blu-ray приводы могут быть трёх видов: считывающие, комбо и пишущие. Считывающий Blu-ray привод может считывать CD, DVD и Blu-ray диски. Комбо может дополнительно записывать CD и DVD-диски. Пишущий Blu-ray привод может считывать и записывать все диски.

Блок питания снабжает электроэнергией устройства компьютера, и обычно продаётся вместе с корпусом. В настоящий момент производят блоки питания мощностью 450, 550 и 750 Ватт. Более мощные блоки питания (до 1500 Ватт) могут понадобиться компьютеру с мощной игровой видеокартой.

Монитор предназначен для показа изображений поступающих от компьютера. Он относится к устройствам вывода информации компьютера.

Монитор 4 : 3 (квадратный) Монитор 16 : 9 (широкоформатный)

Основные характеристики мониторов:

• размер экрана – измеряется в дюймах (1 дюйм=2,54 см) по диагонали. На данный момент наиболее популярными являются ЖК-мониторы с диагональю 19-23 дюймов;
• формат экрана (соотношение сторон по вертикали и горизонтали), сейчас почти все мониторы продаются в широкоформатном исполнении: формат 16:9 и 16:10;
• тип матрицы – основная часть ЖК-монитора, от которой на 90% зависит его качество. В современных мониторах применяется один из трёх основных типов матриц: TN-film (наиболее простой, самый дешёвый и распространённый), S-IPS (обладают наилучшей цветопередачей, применяется для профессиональной работы с изображениями) и PVA/ MVA (дороже TN-film и дешевле IPS, можно сказать, что эти матрицы являются компромиссом между TN+Film и IPS.);
• разрешение экрана – число точек (пикселей) в ширину и в высоту, из которых состоит изображение. Наиболее распространённые 17 и 19-дюймовые мониторы имеют разрешение 1280х1024 и 1600х1200 точек. Чем выше разрешение, тем, естественно, детальней получается изображение;
• тип разъёма используемый для соединения с компьютером, аналоговый VGA (D-Sub) или цифровые разъемы DVI, HDMI.

Клавиатура и мышь

Клавиатура | Устройство компьютера

Клавиатура — одно из наиболее часто используемых устройств ввода данных в компьютер.

Компьютерная мышь | Устройство компьютера

Компьютерная мышь также, как и клавиатура, является устройством ввода информации в компьютер. Компьютерные мышки бывают разные и по дизайну и по принципу работы и по функциональности. Сегодня наиболее распространены оптические мышки, с двумя кнопками и одним колесом прокрутки.

Звуковые колонки | Устройство компьютера

К омпьютерные колонки – отвечают за вывод звуковых сигналов. Колонки бывают активные (со встроенным усилителем) и пассивные (без усилителя и дополнительного питания). Преимущество таких пассивных колонок в их небольшой цене, но при этом страдает качество звучания. Активные колонки способны обеспечить более качественное и громкое воспроизведение звука.

Самые распространённые дополнительные устройства

Принтер — устройство для печати текста и изображений на бумагу. Также относится к устройствам вывода информации ПК.

Сканер — устройство для считывания и ввода текстовой и графической информации в компьютер.

МФУ — Многофункциональное устройство. Объединяет в себе принтер, сканер и ксерокс.

Веб-камера — это небольшая цифровая камера, которая совместно с компьютером служит для передачи изображения при общении в интернете.

Вот и все, мы с вами подробно рассмотрели внутреннее устройство персонального компьютера и основные периферийные устройства предназначенные для ввода и вывода информации компьютера.