Kapitola 1: Počítač na všeobecné použitie a používané čísla

Časť 1: Úvod do počítačov a operačných systémov
Časť 1.1: Obsah
Kapitola 1: Počítač na všeobecné použitie a používané čísla

Počítač je elektronický stroj, ktorý sa skladá z niekoľkých komponentov na spracovanie a ukladanie údajov. Výsledkom údajov môže byť text, obrázok, zvuk alebo video.

1.1 Externé fyzické komponenty počítača na všeobecné použitie

Nasledujúci obrázok znázorňuje nákres počítača na všeobecné použitie s najpoužívanejšími komponentmi:

Obrázok. 1.1 Počítač na všeobecné použitie

Klávesnica, myš a mikrofón sú vstupné zariadenia. Reproduktor a obrazovka (monitor) sú výstupné zariadenia. Systémová jednotka, v diagrame označovaná ako počítač, je to, čo robí všetky výpočty. Vstupné a výstupné zariadenia sa nazývajú periférne zariadenia.

Predchádzajúci diagram je vežový počítačový systém alebo jednoducho vežový počítač. Na to je systémová jednotka vzpriamená. Alternatívne môže byť systémová jednotka navrhnutá tak, aby ležala naplocho na stole (stôl) a monitor sa umiestnil naň. Takýto počítačový systém sa označuje ako stolný počítačový systém alebo jednoducho stolný počítač.

Na nasledujúcom obrázku je schéma prenosného počítača s názvami externých komponentov:

Obr 1.2 Prenosný počítač

Keď si človek sadne, prenosný počítač si môže položiť na kolená a pracovať. Optická jednotka na obrázku je jednotka CD alebo DVD. Dotykový panel je náhradou za myš. Systémová jednotka má klávesnicu.

1.2 Písanie

Keďže sa od každej elity v ktorejkoľvek časti sveta dnes očakáva, že bude vedieť používať počítač, potom sa každá elita musí naučiť písať na klávesnici. Triedy písania môžu byť platené alebo bezplatné na internete. Ak nie sú peniaze alebo prostriedky na kurzy, čitateľ musí použiť nasledujúce rady, aby vedel, ako písať:

Na anglickej klávesnici má jeden zo stredných riadkov klávesy F a K. Kláves F je vľavo, ale nie na ľavom konci riadku. Kláves J je na pravej strane, ale nie na pravom konci.

Na každej ruke človeka je palec, ukazovák, prostredník, prstenník a malíček. Pred písaním musí byť ukazovák ľavej ruky nad klávesom F. Stredný prst musí byť nad ďalším klávesom pohybujúcim sa doľava. Prstenník musí nasledovať nad ďalším klávesom a malíček nad klávesom potom, všetko smerom doľava. Pred písaním musí byť ukazovák pravej ruky nad klávesom J. Stredný prst pravej ruky musí byť nad ďalším klávesom pohybujúcim sa doprava. Prstenník musí nasledovať nad ďalším klávesom a malíček musí byť nad klávesom po ňom, všetko smerom doprava.

Pri nastavení rúk by ste mali použiť najbližší prst na stlačenie zamýšľaného najbližšieho klávesu na klávesnici. Zo začiatku bude vaše písanie pomalé. Vaše písanie však bude v priebehu týždňov a mesiacov rýchlejšie.

Nikdy neopúšťajte tento postoj, pretože rýchlosť písania sa zvyšuje. Napríklad nikdy neopúšťajte správne používanie posledných troch prstov ľavej ruky. Ak sa od toho upustí, bude veľmi ťažké vrátiť sa k správnemu prístupu k písaniu. Rýchlosť písania sa teda nezlepší, pokiaľ sa chyba neopraví.

1.3 Základná doska

Základná doska je široká doska a je v systémovej jednotke. Má elektronické obvody s elektronickými komponentmi. Obvody na základnej doske sú nasledovné:

Mikroprocesor
Dnes je to jedna zložka. Je to jeden integrovaný obvod. Má kolíky na pripojenie k ostatným obvodom na základnej doske

Mikroprocesor vykonáva všetky analýzy a základné výpočty základnej dosky a celého počítačového systému.

Obvod hardvérového prerušenia
Predpokladajme, že na počítači je momentálne spustený program (aplikácia) a je stlačený kláves na klávesnici. Mikroprocesor musí byť prerušený, aby prijal kód kľúča alebo vykonal to, čo sa od neho očakáva v dôsledku stlačenia konkrétneho tlačidla.

Takéto hardvérové ​​prerušenia je možné vykonať dvoma spôsobmi: buď má mikroprocesor jeden kolík pre signál prerušenia pre každú možnú perifériu, alebo môže mať mikroprocesor len asi dva kolíky a existuje prerušovací obvod, ktorý predchádza tieto dva kolíky smerom k mikroprocesoru. periférií. Tento obvod prerušenia má kolíky pre signály prerušenia zo všetkých možných periférií, ktoré by prerušili mikroprocesor.

Prerušovací obvod je zvyčajne jeden malý integrovaný obvod spolu s niektorými malými elektronickými súčiastkami, ktoré sa nazývajú brány.

Priamy prístup do pamäte
Každý počítač má pamäť iba na čítanie (ROM) a pamäť s náhodným prístupom (RAM). Veľkosť ROM je malá a natrvalo uchová len malú informáciu, aj keď je počítač vypnutý. Veľkosť pamäte RAM je veľká, ale nie taká veľká ako veľkosť pevného disku.

Keď je napájanie zapnuté (počítač bol zapnutý), RAM pojme veľa informácií. Keď sa počítač vypne (napájanie je vypnuté), všetky informácie v pamäti RAM prestanú existovať.

Keď je potrebné preniesť jednoznakový kód z pamäte do periférneho zariadenia alebo naopak, prácu vykoná mikroprocesor. To znamená, že mikroprocesor musí byť aktívny.

Sú chvíle, keď je potrebné preniesť veľké množstvo dát z pamäte na disk alebo naopak. Na základnej doske je obvod nazývaný obvod priameho prístupu do pamäte (DMA). Toto robí prenos, rovnako ako mikroprocesor.

DMA sa aktivuje iba vtedy, keď je množstvo dát, ktoré sa majú preniesť medzi pamäťou a vstupným/výstupným zariadením (periférnym zariadením), vysoké. Keď sa to stane, mikroprocesor môže pokračovať v inej práci – a to je hlavná výhoda obvodu s priamym prístupom do pamäte.

Obvod DMA je zvyčajne IC (Integrated Circuit) spolu s niektorými malými elektronickými komponentmi nazývanými brány.

Obvod adaptéra vizuálnej zobrazovacej jednotky
Aby sa údaje presunuli z mikroprocesora na obrazovku, musia prejsť cez obvod adaptéra vizuálnej zobrazovacej jednotky na základnej doske. Je to preto, že znaky alebo signály z mikroprocesora nie sú vhodné priamo pre obrazovku.

Iné obvody
Ostatné obvody môžu byť na základnej doske. Napríklad zvukový obvod pre reproduktor môže byť na základnej doske. Zvukový obvod môže prísť aj ako obvod zvukovej karty, ktorý sa vloží do slotu na základnej doske.

Pre účely tejto kapitoly stačí poznať prítomnosť vyššie uvedených obvodov aj bez zvukového obvodu.

Mikroprocesor sa tiež nazýva centrálna procesorová jednotka, čo je skrátene CPU. Mikroprocesor sa označuje skratkou µP. CPU znamená to isté ako µP. CPU a µP sa vo zvyšku tohto online kariérneho kurzu často používajú ako mikroprocesor alebo centrálna procesorová jednotka, pričom obe sú to isté.

1.4 Počítanie na rôznych základoch

Počítanie znamená pridanie 1 k predchádzajúcej číslici alebo predchádzajúcemu číslu. Nasleduje desať číslic vrátane 0 na počítanie od základu 10:

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

Iný názov pre bázu je radix. Radix alebo základ je počet odlišných číslic v základnom počítaní. Základná desiatka má desať číslic bez desiatky, ktorá pozostáva z dvoch číslic. Po pridaní 1 k 9 sa napíše 0 a tesne pred 0 sa napíše prenos 1, aby sme mali desať. V skutočnosti neexistuje žiadna (jedna) číslica pre žiadnu základňu (akýkoľvek radix). Všimnite si, že pre desať nie je žiadna číslica. Desať možno zapísať ako 1010, čo sa číta ako základ desať s jednou nulou.

Základ šestnásť má šestnásť číslic vrátane 0, ktoré sú:

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

V šestnástom základe sú čísla desať, jedenásť, dvanásť, trinásť, štrnásť, pätnásť A, B, C, D, E a F. Môžu byť tiež napísané malými písmenami ako: a, b, c, d, e, f. Všimnite si, že pre šestnásť nie je žiadna číslica.

V šestnástich základoch sa po pridaní 1 k F zapíše 0 a pred 0 sa zapíše prenos 1, aby sa získalo 1016, ktoré sa číta ako šestnásť základu s jednou nulou.

Základ osem má osem číslic vrátane 0, ktoré sú:

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

Všimnite si, že pre osem nie je žiadna číslica.

V základnom osem, po pridaní 1 k 7, sa zapíše 0 a prenos 1 sa zapíše tesne pred 0, aby sa získalo 108, ktoré sa číta ako jedna nula základ osem.

Základ dva má dve číslice vrátane 0, ktoré sú:

0, 1

Všimnite si, že neexistuje žiadna číslica pre dva.

V druhom základe sa po pridaní 1 k 1 zapíše 0 a prenos 1 sa zapíše tesne pred 0, aby sa získalo 102, ktoré sa číta ako základ 2 s jednou nulou.

V nasledujúcej tabuľke je počítanie vykonané od jednej do jednej nuly so základom šestnásť. Zodpovedajúce čísla v základoch desať, základ osem a základ dva sú tiež uvedené v každom riadku:

Pamätajte, že počítanie znamená pridanie 1 k predchádzajúcej číslici alebo predchádzajúcemu číslu. Pre akúkoľvek základnú postupnosť čísel sa prenos 1 naďalej pohybuje doľava. Ako pribúdajú väčšie čísla, rozširuje sa.

Binárne čísla a bity
Číslo pozostáva zo symbolov. Číslica je ktorýkoľvek zo symbolov v čísle. Čísla so základom 2 sa nazývajú binárne čísla. Základná 2 číslica sa nazýva BIT, ktorá sa bežne píše ako bit ako krátky termín pre binárne číslice

1.5 Prevod čísla z jedného základu na druhý

Prevod čísla z jedného základu na druhý je uvedený v tejto časti. Počítač funguje v podstate na základni 2.

Konverzia na základ 10
Keďže každý oceňuje hodnotu čísla so základom 10, táto časť vysvetľuje prevod čísla bez základu 10 na základ 10. Ak chcete previesť číslo na základnú 10, vynásobte každú číslicu v danom základnom čísle zvýšeným základom. do indexu jeho pozície a pridajte výsledky.

Každá číslica pre ľubovoľné číslo v ľubovoľnom základe má indexovú pozíciu začínajúcu od 0 a od pravého konca čísla s pohybom doľava. Nasledujúce tabuľky zobrazujú pozície číselných indexov D76F16, 61538, 10102 a 678910:

Index – > 3 2 1 0
Číslica -> D 7 6 F16

Index – > 3 2 1 0
Číslica -> 6 1 5 38

Index – > 3 2 1 0
Číslica -> 1 0 1 02

Index – > 3 2 1 0
Číslica -> 6 7 8 910

Konverzia D76F16 na základ 10 je nasledovná:

D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160

Poznámka: Každé číslo, ktoré sa zvýši na index 0, sa stane 1.

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

Všimnite si tiež, že v matematike => znamená „to znamená, že“ a ∴ znamená teda.

V matematickom výraze musia byť všetky násobenia vykonané najskôr pred sčítaním; toto je zo sekvencie BODMAS (najskôr zátvorky, po nich nasleduje násobenie, potom delenie, násobenie, sčítanie a odčítanie). Príklady sú teda nasledovné:

D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = D x 16 x 16 x 16 + 7 x 16 x 16 + 6 x 16 + F x 160
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = D x 4096 + 7 x 256 + 6 x 16 + F x 1
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = 53248 + 1792 + 96 + 15
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = 55151

∴ D76F16 = 5515110

Konverzia 61538 na základ 10 je nasledovná:

6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80

Poznámka: Každé číslo, ktoré sa zvýši na index 0, sa stane 1.

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

Všimnite si tiež, že v matematike => znamená „to znamená, že“ a ∴ znamená teda.

V matematickom výraze musia byť všetky násobenia vykonané najskôr pred sčítaním; toto je zo sekvencie BODMAS. Takže ukážka príkladu je nasledovná:

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

∴ 61538 = 317910

Konverzia 10102 na základ 10 je nasledovná:

1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20

Poznámka: Každé číslo, ktoré sa zvýši na index 0, sa stane 1.

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

Všimnite si tiež, že v matematike => znamená „to znamená, že“ a ∴ znamená teda.

V matematickom výraze musia byť všetky násobenia vykonané najskôr pred sčítaním; toto je zo sekvencie BODMAS. Takže ukážka príkladu je nasledovná:

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

∴ 10102 = 1010

Konverzia zo základu 2 na základ 8 a na základ 16
Konverzia z bázy 2 na bázu 8 alebo bázy 2 na bázu 16 je vo všeobecnosti jednoduchšia ako konverzia z inej bázy na inú bázu. Čísla so základom 2 sa lepšie ocenia v základoch 8 a 16.

Konverzia zo základu 2 na základ 8
Ak chcete previesť zo základu 2 na základ 8, zoskupte základné 2 číslice po troch z pravého konca. Potom prečítajte každú skupinu v základnom osem. Tabuľku 1.1 (Počítanie v rôznych základoch), ktorá má korešpondenciu medzi základom 2 a základom osem pre prvých osem čísel, možno použiť na čítanie skupín čísel základu 2 do základu osem.

Príklad:
Preveďte 1101010101012 na základ 8.

Riešenie:
Zoskupenie do troch sprava dáva nasledovné:

| 110 | 101 | 010 | 101 |

V tabuľke 1.1 a čítaní tu sprava je 1012 58 a 0102 je 28, pričom sa ignoruje počiatočná 0. Potom je 1012 stále 58 a 1102 je 68. Takže v základe 8 sa skupiny stanú:

| 68 | 58 | 28 | 58 |

A na účely konvenčného písania:

1101010101012 = 65258

Ďalší príklad:

Preveďte 011000101102 na základ 8.

Riešenie:

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

Všimnite si, že úvodné nuly v každej skupine sa ignorujú. Ak sú všetky číslice v skupine nuly, všetky sa nahradia jednou nulou v novom základe.

Konverzia zo základu 2 na základ 16
Ak chcete previesť zo základu 2 na základ 16, zoskupte základné 2 číslice po štyroch z pravého konca. Potom prečítajte každú skupinu v šestnástke. Tabuľku 1.1 (Počítanie v rôznych základoch), ktorá má korešpondencie medzi základom 2 a základom šestnásť pre prvých šestnásť čísel, možno použiť na čítanie skupín čísel základu 2 do základu šestnásť.

Príklad:
Preveďte 1101010101012 na základ 16.

Riešenie:
Zoskupenie po štyroch sprava dáva nasledovné:

| 1101 | 0101 | 0101 |

V tabuľke 1.1 a čítaní tu sprava je 01012 58 ignorujúc počiatočnú 0, 01012 je stále 58 ignorujúc počiatočnú 0 a 11012 je D16. Takže v základe 16 sa skupiny stanú:

D16 | 516 | 516 |

A na účely konvenčného písania:

1101010101012 = D5516

Ďalší príklad:
Preveďte 11000101102 na základ 16.

Riešenie:

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

Všimnite si, že úvodné nuly v každej skupine sa ignorujú. Ak sú všetky číslice v skupine nuly, všetky sa nahradia jednou nulou v novom základe.

1.6 Konverzia zo základu 10 na základ 2

Metóda prevodu je súvislé delenie desatinného čísla (v základi 10) dvomi. Potom pre desatinné číslo 529 prečítajte výsledok zdola, ako ukazuje nasledujúca tabuľka:

Pri čítaní zdola je odpoveď 1 000 010 001. Pre každý krok delenia existuje dividenda, ktorá sa delí deliteľom, čím sa získa podiel. Kvocient má vždy celé číslo a zvyšok. Zvyšok môže byť nula. Pri prevode na základ 2 je posledný kvocient vždy nula zvyšok 1.

1.7 Problémy

Čitateľovi sa odporúča, aby pred prechodom na ďalšiu kapitolu vyriešil všetky problémy v kapitole.

1. a) Uveďte tri vstupné zariadenia do systémovej jednotky počítača na všeobecné použitie.
b) Uveďte v zozname dve výstupné zariadenia do systémovej jednotky počítača na všeobecné použitie.

2. Čo by ste poradili človeku, ktorý sa chce naučiť písať na stroji, ale nemá peniaze alebo prostriedky na profesionálne kurzy písania na stroji?

3. Uveďte názvy štyroch hlavných obvodov (komponentov) základnej dosky počítača na všeobecné použitie a stručne vysvetlite ich úlohy.

4. Vytvorte počítaciu tabuľku pre desať, šestnásť, osem a dve základne so základňou šestnásť čísel od 116 do 2016.

5. Preveďte nasledujúce čísla tak, ako sa to robí na hodine matematiky:
a) 7C6D16 na bázu 10
b) 31568 na základ 10
c) 01012 do základne 10

6. Preveďte nasledujúce čísla na základ 8, ako sa to robí na hodine matematiky:
a) 1101010101102
b) 011000101002

7. Preveďte nasledujúce čísla na základ 8, ako sa to robí na hodine matematiky:
a) 1101010101102
b) 11000101002

8. Preveďte 102410 na základnú dvojku.