Типы запоминающих устройств. Хранение и обработка информации.

Рисунок 4 – Система файлов и папок на диске

Например, полное имя файла Spisok.txt, показанного на рисунке 4 в схеме файловой системы, выглядит следующим образом:

D:\TEMP\MT3-12\Spisok.txt,

где D:\TEMP\MT13-12 – путь;

Принцип работы компьютера

В соответствии с принципом фон Неймана, компьютер работает под управлением программы, загруженной в основную память. Программа – совокупность команд, которые выполняются в определённой последовательности.

Примеры типовых команд: арифметическое действие, запись, считывание и пересылка данных.

Рассмотрим на схеме выполнение одной из команд (операторов) программы –команды сложения двух чисел – операндов команды (В и С) и получения результата выполнения команды – А:

А = В + С.

Компьютер работает с этой командой, как с последовательностью двоичных сигналов (используем 1 – для сигнала высокого уровня, 0 – для сигнала низкого уровня).

Тогда условно можно представить команду в таком виде:

010 1000 1001 0110,

    где 010 – код операции (сложение);

1000 – адрес операнда В;

1001 – адрес операнда С;

0110 – адрес результата А.

Рисунок 5 – Взаимодействие центральных устройств

Тогда последовательность действий будет выглядеть следующим образом (рисунок 5):

1) ЦУУ считывает команду из ОП (в которой записаны исходные данные и программа);

2) ЦУУ передаёт сигнал

· в ОП об адресах операндов (В и С) и результата (А)

· в АЛУ о коде операции (сложение);

3) Из ОП в АЛУ передаются значения операндов B и C;

4) АЛУ

· вычисляет сумму

· передаёт её значение в ОП

· передаёт сигнал в ЦУУ о выполнении команды, на основании которого происходит считывание следующей команды

Процесс взаимодействия центральных и внешних устройств ЭВМ происходит посредством интерфейса (сопряжения), под которым понимается совокупность линии связи между устройствами, а также вид и порядок сигналов, проходящих по этим линиям.

Типы взаимодействия:

· множественный интерфейс - каждое устройство компьютера соединено отдельными линиями связи с другими устройствами;

· единый интерфейс (общая шина) – в этом случае на одну линию связи (шину) параллельно подключены все устройства компьютера. Их взаимодействие происходит в режиме разделённого по времени интерфейса (по очереди).

Шина – не только линии связи, но и устройства синхронизации и усиления сигналов. Важная характеристика шины – пропускная способность (количество информации в единицу времени). Зависит она от разрядности шины и от тактовой частоты компьютера. Разрядность (количество проводов шины) определяет количество бит информации, обрабатываемой одновременно. Тактовая частота задает скорость выполнения операций.

Существуют шины трёх типов:

· Шины данных;

· Шины адресов;

· Шины команд.

Отдельно необходимо отметить особенности наиболее распространенных компьютеров – персональных. Первые персональные компьютеры (ПК) по сравнению с существовавшими ЭВМ имели следующие основные особенности (рисунок 6):

1. Основа элементной базы – микропроцессор (МП) – программно-управляющее средство, построенное на больших интегральных схемах  (БИС);

2. Взаимодействие устройств ЭВМ происходит посредством единого интерфейса (общей шины).

Рисунок 6 – Схема персонального компьютера

Центральные устройства:

МП – микропроцессор.

ОП – основная память.

Лекция 4.

Программное обеспечение.

Программное обеспечение (ПО) – организованная совокупность обрабатывающих программ и обрабатываемых данных, реализованная на ЭВМ.

Операционные системы

Операционная система – комплекс программ, обеспечивающий организацию вычислительного процесса на компьютере.

Основные функции ОС:

1. Управление аппаратными и программными ресурсами ЭВМ.

2. Организация интерфейса (взаимодействия) пользователя с ЭВМ.

3. Запуск на выполнение прикладных программ.

ОС представляет собой пакет программ в виде файлов, расположенных, как правило, на жестком диске. После включения компьютера она автоматически загружается в основную память с помощью специальной программы-загрузчика, записанной в ПЗУ. В состав ОС в качестве дополнительных к основному пакету программ, как правило, добавляются драйверы – специальные программы, обеспечивающие нормальную, полноценную работу дополнительных внешних устройств (принтеров, сканеров и т.п.).

На практике используются различные ОС: MS DOS, WINDOWS, UNIX, LINUX, OS/2, OS X  и т.д. Наиболее распространенной является операционная система фирмы Microsoft – WINDOWS, обладающая интуитивно понятным, дружественным графическим интерфейсом, и позволяющая одновременно работать с несколькими приложениями.

Графический интерфейс основан на системе окон и значков.

Окно WINDOWS – прямоугольная область экрана, внутри которой может выполняться какая-либо программа (окно приложения), могут выводиться сообщения или вводиться данные (окно диалога), могут располагаться какие-либо объекты – файлы, папки, диски и т.д. (групповое окно).

3 состояния окна:

1)обычное;

2)развёрнутое (во весь экран);

3)свёрнутое.

Значок – графическое представление объекта ОС (диска, папки, файла).

Ярлык – особый вид значка, ссылка на объект WINDOWS. Ярлыки используются для удобства запуска программ из разных мест и обеспечения сохранности объектов.

Организация интерфейса пользователя с компьютером осуществляется с помощью диалога, который может быть различным.

Типы диалога пользователя с компьютером:

1)меню (пользователь выбирает один вариант действий из нескольких предложенных);

2)вопросы, требующие ответа типа да/нет (частный случай меню);

3)шаблоны (ОС воспринимает информацию пользователя в строго определённой заданной форме);

4)команды.

Диалог также может быть синхронным и асинхронным. При синхронном диалоге его участники (пользователь и компьютер) поочередно находятся в активном состоянии, которое характеризуется обработкой сообщений, их анализом и выработкой решений. При асинхронном диалоге его участники одновременно находятся в активном состоянии (пользователь может в любой момент вмешиваться в работу компьютера и вносить в нее какие-либо изменения).

Программы операционной системы, постоянно находящиеся в оперативной памяти называются ядром операционной системы. Программы, загружающиеся в оперативную память по мере необходимости – транзиты ОС.

Динамическая память – часть оперативной памяти, свободная от ядра и транзитов. Она используется прикладными программами – программами, решающими какие-либо специальные (прикладные) задачи.

Решение прикладной задачи на компьютере под управлением ОС можно представить следующим образом (рисунок 8):

Рисунок 8 – Алгоритм решения задачи

Комплекс программ технического обслуживания – пакет сервисных программ для:

· проверки (определения наличия неисправностей);

· диагностики (локализации и классификации ошибок);

· отладки (исправления ошибок).

Эти программы записаны в ПЗУ, могут входить в состав ОС или устанавливаться дополнительно. К ним можно отнести программы для очистки, исправления, дефрагментации дисков, программы-антивирусы и т.п.

Системы программирования

Системы программирования предназначены для автоматизации процесса написания программ. В их состав входит язык программирования (ЯП), транслятор (Т) и специальные средства редактировании , отладки и компоновки (СРОК).

 Язык программирования – совокупность правил, определяющих систему записей, составляющих программу, а так же определяющих синтаксис и семантику (смысл) используемых грамматических конструкций.

Типы языков программирования:

· Машинно-зависимые языки (зависят от типа компьютера):

o Язык машинных команд (двоичный код).

o Язык ассемблера (язык символьного кодирования). Ассемблер – специальная программа, которая переводит написанный код в машинные команды.

· Машинно-независимые языки - языки высокого уровня (Паскаль, Бейсик, С++ и др.).

Транслятор– системная программа, осуществляющая перевод программы с языка программирования высокого уровня на язык машинных команд.

Типы трансляторов:

· Интерпретатор – программа, которая преобразует каждый оператор программы в машинную команду и сразу передаёт её на выполнение. После выполнения преобразуется следующий оператор и т.д. (Плюс интерпретатора – удобство отладки программы. Минус – эта программа постоянно находится в оперативной памяти).

· Компилятор – преобразует в машинный код всю программу целиком и только потом отдаёт ее на выполнение (Плюс – не заполняется оперативная память).

Средства редактирования, отладки и компоновки включают в себя следующие программы: редактор (позволяет набирать и редактировать текст программы), отладчик (для нахождения ошибок), компоновщик (подключает к разрабатываемой программе библиотечные подпрограммы, отлаживает связи между ними и создает исполняемый файл).

Лекция 5.