Глава 1: Компьютер общего назначения и используемые номера

Часть 1. Введение в компьютеры и операционные системы
Часть 1.1: Содержание
Глава 1: Компьютер общего назначения и используемые номера

Компьютер — это электронная машина, состоящая из нескольких компонентов для обработки и хранения данных. Данные могут представлять собой текст, изображение, звук или видео.

1.1 Внешние физические компоненты компьютера общего назначения

На следующем рисунке показан чертеж компьютера общего назначения с наиболее часто используемыми компонентами:

Фигура. 1.1 Компьютер общего назначения

Клавиатура, мышь и микрофон являются устройствами ввода. Громкоговоритель и экран (монитор) являются устройствами вывода. Системный блок, называемый на схеме компьютером, выполняет все вычисления. Устройства ввода и вывода называются периферийными устройствами.

Предыдущая диаграмма представляет собой башенную компьютерную систему или просто башенный компьютер. Для этого системный блок стоит вертикально. Как вариант, системный блок можно разместить ровно на столе (столе), а монитор поставить поверх него. Такая компьютерная система называется настольной компьютерной системой или просто настольным компьютером.

На следующем рисунке представлена ​​схема портативного компьютера с названиями внешних компонентов:

Рис. 1.2 Портативный компьютер

Когда человек садится, портативный компьютер можно положить ему на колени для работы. Оптический привод на схеме — это привод компакт-дисков или DVD-дисков. Тачпад заменяет мышь. В системном блоке имеется клавиатура.

1.2 Ввод текста

Поскольку сегодня ожидается, что каждая элита в любой части мира сможет пользоваться компьютером, каждая элита должна научиться печатать на клавиатуре. Занятия по машинописи могут быть платными или бесплатными в Интернете. Если денег или средств на занятия нет, читатель должен воспользоваться следующим советом, чтобы научиться печатать:

На английской клавиатуре в одном из средних рядов расположены клавиши F и K. Клавиша F находится слева, но не в левом конце строки. Клавиша J находится справа, но не на правом конце.

На обеих руках человека есть большой, указательный, средний, безымянный и мизинец. Перед набором текста указательный палец левой руки должен находиться над клавишей F. Средний палец должен находиться над следующей клавишей, движущейся влево. Безымянный палец должен следовать над следующей клавишей, а мизинец над клавишей после нее, все влево. Перед набором текста указательный палец правой руки должен находиться над клавишей J. Средний палец правой руки должен находиться над следующей клавишей, движущейся вправо. Безымянный палец должен следовать над следующей клавишей, а мизинец должен быть над следующей клавишей, все вправо.

При расстановке рук следует ближайшим пальцем нажать намеченную ближайшую клавишу на клавиатуре. Вначале вы будете печатать медленно. Однако с течением недель и месяцев вы будете печатать быстрее.

Никогда не отказывайтесь от такого подхода, так как скорость набора текста увеличивается. Например, никогда не отказывайтесь от правильного использования последних трех пальцев левой руки. Если от него отказаться, вернуться к правильному подходу к набору текста будет очень сложно. Следовательно, скорость набора текста не улучшится, пока ошибка не будет исправлена.

1.3 Материнская плата

Материнская плата представляет собой широкую плату и находится в системном блоке. Он имеет электронную схему с электронными компонентами. Схемы на материнской плате следующие:

Микропроцессор
Сегодня это одна составляющая. Это одна интегральная схема. У него есть контакты для подключения к остальным цепям на материнской плате.

Микропроцессор выполняет весь анализ и основные вычисления для материнской платы и всей компьютерной системы.

Схема аппаратного прерывания
Предположим, что на компьютере в данный момент запущена программа (приложение) и нажата клавиша на клавиатуре. Микропроцессор должен быть прерван, чтобы он получил код ключа или сделал то, что он должен сделать в результате нажатия определенной клавиши.

Такие аппаратные прерывания могут выполняться двумя способами: либо микропроцессор имеет один вывод для сигнала прерывания для каждого возможного периферийного устройства, либо микропроцессор может иметь примерно два вывода, и существует схема прерывания, которая предшествует этим двум выводам по направлению к микропроцессору для всех возможных периферийные устройства. Эта схема прерывания имеет контакты для сигналов прерывания от всех возможных периферийных устройств, которые могут прервать работу микропроцессора.

Схема прерывания обычно представляет собой одну небольшую интегральную схему вместе с небольшими электронными компонентами, называемыми вентилями.

Прямой доступ к памяти
Каждый компьютер имеет постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Размер ПЗУ невелик и в нем постоянно хранится лишь небольшая информация, даже когда компьютер выключен. Объем оперативной памяти большой, но не такой большой, как размер жесткого диска.

Когда питание включено (компьютер включен), ОЗУ может хранить большой объем информации. Когда компьютер выключается (отключается питание), вся информация в оперативной памяти перестает существовать.

Когда один символьный код необходимо передать из памяти на периферийное устройство или наоборот, всю работу выполняет микропроцессор. Это означает, что микропроцессор должен быть активным.

Бывают случаи, когда необходимо перенести большой объем данных из памяти на диск или наоборот. На материнской плате имеется схема, называемая схемой прямого доступа к памяти (DMA). Это осуществляет передачу, как и микропроцессор.

DMA вступает в действие только тогда, когда объем данных, подлежащих передаче между памятью и устройством ввода/вывода (периферийным), велик. Когда это происходит, микропроцессор может продолжить другую работу – и это главное преимущество схемы прямого доступа к памяти.

Схема DMA обычно представляет собой ИС (интегральную схему) вместе с небольшими электронными компонентами, называемыми вентилями.

Схема адаптера визуального дисплея
Чтобы данные перешли от микропроцессора к экрану, они должны пройти через схему адаптера визуального дисплея на материнской плате. Это связано с тем, что символы или сигналы микропроцессора не подходят непосредственно для экрана.

Другие схемы
Другие схемы могут находиться на материнской плате. Например, звуковая схема динамика может находиться на материнской плате. Звуковая схема также может представлять собой схему звуковой карты, которая вставляется в слот на материнской плате.

Для целей данной главы достаточно знать наличие ранее упомянутых схем, даже без звуковой цепи.

Микропроцессор также называют центральным процессором, который сокращенно обозначается как ЦП. Микропроцессор обозначается сокращенно µP. CPU означает то же самое, что и µP. ЦП и микропроцессор часто используются в оставшейся части этого онлайн-курса карьеры и обозначают микропроцессор или центральный процессор, причем оба слова — одно и то же.

1.4 Счет в разных системах счисления

Счет означает добавление 1 к предыдущей цифре или предыдущему числу. Ниже приведены десять цифр, включая 0 для счета по основанию 10:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Другое название основания – основание. Система счисления или база — это количество различных цифр в системе счисления. База десять состоит из десяти цифр, но десятка состоит из двух цифр. После прибавления 1 к 9 записывается 0, а перед 0 записывается перенос 1, чтобы получить десять. Фактически, не существует (одной) цифры для любого основания (любого основания). Обратите внимание, что цифры десять не существует. Десять можно записать как 1010, что читается как десять по основанию один ноль.

Основание шестнадцать состоит из шестнадцати цифр, включая 0, которые означают:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

В шестнадцатеричной системе чисел десять, одиннадцать, двенадцать, тринадцать, четырнадцать, пятнадцать — это A, B, C, D, E и F соответственно. Их также можно записать строчными буквами: a, b, c, d, e, f. Обратите внимание, что цифры шестнадцати не существует.

В шестнадцатеричной системе после прибавления 1 к F записывается 0, а перенос 1 записывается непосредственно перед 0, чтобы получить 1016, что читается как шестнадцатеричная система счисления с одним нулем.

В базе восемь восемь цифр, включая 0, которые обозначают:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

Обратите внимание, что цифры восемь нет.

В восьмерочной системе после прибавления 1 к 7 записывается 0, а перед 0 записывается перенос 1, что дает 108, что читается как восьмерка с одним нулем.

Основание два состоит из двух цифр, включая 0, которые означают:

0, 1

Обратите внимание, что цифры для двойки не существует.

Во второй базе после прибавления 1 к 1 записывается 0, а перенос 1 записывается непосредственно перед 0, чтобы получить 102, что читается как единица-ноль по основанию 2.

В следующей таблице счет ведется от одного до одного нуля по основанию шестнадцатеричного. Соответствующие числа по основанию десять, восемь и два также даны в каждой строке:

Помните, что подсчет означает прибавление 1 к предыдущей цифре или предыдущему числу. Для любой числовой последовательности с основанием перенос 1 продолжает двигаться влево. По мере того, как появляются большие числа, оно расширяется.

Двоичные числа и биты
Число состоит из символов. Цифра – это любой из символов числа. Числа с основанием 2 называются двоичными числами. Цифра с основанием 2 называется БИТ, который обычно записывается как бит, как короткий термин для двоичной цифры.

1.5 Преобразование числа из одной системы счисления в другую

В этом разделе показано преобразование числа из одной основы в другую. Компьютер работает в основном в системе счисления 2.

Преобразование в Base 10
Поскольку каждый ценит значение числа по основанию 10, в этом разделе объясняется преобразование числа, отличного от 10, в число по основанию 10. Чтобы преобразовать число в основание 10, умножьте каждую цифру данного числа по основанию на возведенное основание. к индексу его позиции и добавьте результаты.

Каждая цифра любого числа в любом основании имеет индексную позицию, начиная с 0 и с правого конца числа, двигаясь влево. В следующих таблицах показаны позиции индексов цифр D76F16, 61538, 10102 и 678910:

Индекс – > 3 2 1 0
Цифра -> D 7 6 F16

Индекс – > 3 2 1 0
Цифра -> 6 1 5 38

Индекс – > 3 2 1 0
Цифра -> 1 0 1 02

Индекс – > 3 2 1 0
Цифра -> 6 7 8 910

Преобразование D76F16 в базу 10 происходит следующим образом:

Д х 163 + 7 х 162 + 6 х 161 + Ж х 160

Примечание. Любое число, повышенное до индекса 0, становится 1.

163 = 16 х 16 х 16;
162 = 16 х 16
161 = 16
160 = 1

Также обратите внимание, что в математике => означает «это подразумевает то», а ∴ означает «следовательно».

В математическом выражении все умножения необходимо выполнять перед сложением; это из последовательности БОДМАС (сначала скобки, затем «из которых все еще умножение», затем «деление», «умножение», «сложение» и «вычитание»). Итак, примеры следующие:

Д х 163 + 7 х 162 + 6 х 161 + Ж х 160 = Д х 16 х 16 х 16 + 7 х 16 х 16 + 6 х 16 + Ж х 160
=> Д х 163 + 7 х 162 + 6 х 161 + Ж х 160 = Д х 4096 + 7 х 256 + 6 х 16 + Ж х 1
=> Д х 163 + 7 х 162 + 6 х 161 + Ж х 160 = 53248 + 1792 + 96 + 15
=> Д х 163 + 7 х 162 + 6 х 161 + Ж х 160 = 55151

∴ D76F16 = 5515110

Преобразование 61538 в десятичную систему выглядит следующим образом:

6 х 83 + 1 х 82 + 5 х 81 + 3 х 80

Примечание. Любое число, повышенное до индекса 0, становится 1.

83 = 8 х 8 х 8;
82 = 8 х 8
81 = 8
80 = 1

Также обратите внимание, что в математике => означает «это подразумевает то», а ∴ означает «следовательно».

В математическом выражении все умножения необходимо выполнять перед сложением; это из последовательности БОДМАС. Итак, пример демонстрации выглядит следующим образом:

6 х 83 + 1 х 82 + 5 х 81 + 3 х 80 = 6 х 8 х 8 х 8 + 1 х 8 х 8 + 5 х 8 + 3 х 80
=> 6 х 83 + 1 х 82 + 5 х 81 + 3 х 80 = 6 х 512 + 1 х 64 + 5 х 8 + 3 х 1
=> 6 х 83 + 1 х 82 + 5 х 81 + 3 х 80 = 3072 + 64 + 40 + 3
=> 6 х 83 + 1 х 82 + 5 х 81 + 3 х 80 = 3179

∴ 61538 = 317910

Преобразование 10102 в десятичную систему выглядит следующим образом:

1 х 23 + 0 х 22 + 1 х 21 + 0 х 20

Примечание. Любое число, повышенное до индекса 0, становится 1.

23 = 2 х 2 х 2;
22 = 2 х 2
21 = 2
20 = 1

Также обратите внимание, что в математике => означает «это подразумевает то», а ∴ означает «следовательно».

В математическом выражении все умножения необходимо выполнять перед сложением; это из последовательности БОДМАС. Итак, пример демонстрации выглядит следующим образом:

1 х 23 + 0 х 22 + 1 х 21 + 0 х 20 = 1 х 2 х 2 х 2 + 0 х 2 х 2 + 1 х 2 + 0 х 10
=> 1 х 23 + 0 х 22 + 1 х 21 + 0 х 20 = 1 х 8 + 0 х 4 + 1 х 2 + 0 х 1
=> 1 х 23 + 0 х 22 + 1 х 21 + 0 х 20 = 8 + 0 + 2 + 0
=> 1 х 23 + 0 х 22 + 1 х 21 + 0 х 20 = 10

∴ 10102 = 1010

Преобразование из основания 2 в основание 8 и в основание 16.
Преобразование из основания 2 в основание 8 или из основания 2 в основание 16 в целом проще, чем преобразование из другого основания в другое. Кроме того, числа с основанием 2 лучше оцениваются в основаниях 8 и 16.

Преобразование из базы 2 в базу 8
Чтобы преобразовать основание 2 в основание 8, сгруппируйте цифры по основанию 2 по три с правого конца. Затем прочитайте каждую группу по восьмерке. Таблицу 1.1 (Счет в разных системах счисления), в которой приведены соответствия между основанием 2 и восьмеркой для первых восьми чисел, можно использовать для чтения групп чисел с основанием 2 в восьмерку.

Пример:
Преобразуйте 1101010101012 в восьмерку.

Решение:
Группировка по тройкам справа дает следующее:

| 110 | 101 | 010 | 101 |

Из таблицы 1.1 и прочтения справа здесь видно, что 1012 — это 58, а 0102 — это 28, игнорируя начальный 0. Тогда 1012 по-прежнему равно 58, а 1102 — это 68. Итак, в системе счисления 8 группы становятся следующими:

| 68 | 58 | 28 | 58 |

И для целей обычного письма:

1101010101012 = 65258

Другой пример:

Преобразуйте 011000101102 в базу 8.

Решение:

011010001102 = | 01 | 101 | 000 | 110 |
=> 011010001102 = | 18 | 58 | 08 | 68 |
∴ 011010001102 = 15068

Обратите внимание, что ведущие нули в каждой группе игнорируются. Если все цифры в группе нули, все они заменяются одним нулем в новой базе.

Преобразование из базы 2 в базу 16
Чтобы преобразовать основание 2 в основание 16, сгруппируйте цифры по основанию 2 по четыре, начиная с правого конца. Затем прочитайте каждую группу по шестнадцатеричной системе счисления. Таблицу 1.1 (Счет в разных системах счисления), в которой приведены соответствия между основанием 2 и шестнадцатеричным для первых шестнадцати чисел, можно использовать для считывания групп чисел с основанием 2 в шестнадцатеричное.

Пример:
Преобразуйте 1101010101012 в базу 16.

Решение:
Группировка по четырем справа дает следующее:

| 1101 | 0101 | 0101 |

Из таблицы 1.1 и чтения справа здесь: 01012 — это 58, игнорируя ведущий 0, 01012 — это все еще 58, игнорируя ведущий 0, а 11012 — это D16. Итак, по основанию 16 группы становятся:

Д16 | 516 | 516 |

И для целей обычного письма:

1101010101012 = Д5516

Другой пример:
Преобразуйте 11000101102 в базу 16.

Решение:

11010001102 = | 11 | 0100 | 0110 |
=> 11010001102 = | 316 | 416 | 616 |
∴ 11010001102 = 34616

Обратите внимание, что ведущие нули в каждой группе игнорируются. Если все цифры в группе нули, все они заменяются одним нулем в новой базе.

1.6 Преобразование из базы 10 в базу 2

Метод преобразования представляет собой непрерывное деление десятичного числа (по основанию 10) на 2. Затем прочитайте результат снизу, как показано в следующей таблице, для десятичного числа 529:

Если читать снизу, ответ будет 1000010001. Для любого шага деления есть делимое, которое делится на делитель, чтобы получить частное. Частное всегда имеет целое число и остаток. Остаток может быть нулевым. При преобразовании в систему счисления с основанием 2 последнее частное всегда равно нулю, остаток равен 1.

1.7 Проблемы

Читателю рекомендуется решить все задачи в главе, прежде чем переходить к следующей главе.

1. а) Перечислите три устройства ввода в системный блок компьютера общего назначения.
б) Перечислить два устройства вывода в системный блок компьютера общего назначения.

2. Какой совет вы бы дали человеку, который хочет научиться печатать, но не имеет денег или средств на профессиональные занятия по машинописи?

3. Дайте названия четырем основным схемам (компонентам) материнской платы компьютера общего назначения и кратко объясните их роль.

4. Составьте таблицу счета десятичных, шестнадцатеричных, восьмеричных и двухосновных чисел с шестнадцатеричным основанием от 116 до 2016 года.

5. Преобразуйте следующие числа, как это делается на уроке математики:
а) 7C6D16 по основанию 10
б) 31568 по основанию 10
в) 01012 по основанию 10

6. Преобразуйте следующие числа в восьмеричную систему, как это делается на уроке математики:
а) 1101010101102
б) 011000101002

7. Преобразуйте следующие числа в восьмеричную систему, как это делается на уроке математики:
а) 1101010101102
б) 11000101002

8. Преобразуйте число 102410 в основание два.