Rozdział 1: Komputer ogólnego przeznaczenia i używane liczby

Część 1: Wprowadzenie do komputerów i systemów operacyjnych
Część 1.1: Spis treści
Rozdział 1: Komputer ogólnego przeznaczenia i używane liczby

Komputer jest maszyną elektroniczną składającą się z kilku elementów służących do przetwarzania i przechowywania danych. Dane mogą skutkować tekstem, obrazem, dźwiękiem lub wideo.

1.1 Zewnętrzne elementy fizyczne komputera ogólnego przeznaczenia

Poniższy rysunek przedstawia rysunek komputera ogólnego przeznaczenia z najczęściej używanymi komponentami:

Postać. 1.1 Komputer ogólnego przeznaczenia

Klawiatura, mysz i mikrofon to urządzenia wejściowe. Głośnik i ekran (monitor) są urządzeniami wyjściowymi. Jednostka systemowa, nazywana na schemacie komputerem, wykonuje wszystkie obliczenia. Urządzenia wejściowe i urządzenia wyjściowe nazywane są urządzeniami peryferyjnymi.

Poprzedni schemat przedstawia system komputerowy typu tower lub po prostu komputer typu tower. W tym celu jednostka systemowa jest ustawiona pionowo. Alternatywnie jednostkę systemową można zaprojektować tak, aby leżała płasko na biurku (stole), a monitor był na niej umieszczony. Taki system komputerowy nazywany jest systemem komputera stacjonarnego lub po prostu komputerem stacjonarnym.

Poniższy rysunek przedstawia schemat laptopa z nazwami komponentów zewnętrznych:

Ryc. 1.2 Komputer przenośny

Kiedy ktoś siedzi, laptop można położyć na kolanach i pracować. Napęd optyczny na schemacie to napęd CD lub DVD. Touchpad zastępuje mysz. Jednostka systemowa ma klawiaturę.

1.2 Pisanie

Ponieważ od każdej elity w dowolnej części świata oczekuje się, że będzie w stanie korzystać z komputera, każda elita musi nauczyć się pisać na klawiaturze. Zajęcia z pisania mogą być płatne lub bezpłatne w Internecie. Jeśli nie ma pieniędzy lub środków na zajęcia, czytelnik musi skorzystać z poniższych rad, aby wiedzieć, jak pisać:

Na klawiaturze angielskiej w jednym ze środkowych rzędów znajdują się klawisze F i K. Klawisz F znajduje się po lewej stronie, ale nie na lewym końcu rzędu. Klawisz J znajduje się po prawej stronie, ale nie na prawym końcu.

Na obu dłoniach człowieka znajduje się kciuk, palec wskazujący, palec środkowy, palec serdeczny i mały palec. Przed rozpoczęciem pisania palec wskazujący lewej ręki musi znajdować się nad klawiszem F. Środkowy palec musi znajdować się nad kolejnym klawiszem poruszającym się w lewo. Palec serdeczny musi podążać nad następnym klawiszem, a mały palec nad klawiszem po nim, wszystko w lewo. Przed rozpoczęciem pisania palec wskazujący prawej ręki musi znajdować się nad klawiszem J. Środkowy palec prawej ręki musi znajdować się nad kolejnym klawiszem poruszającym się w prawo. Palec serdeczny musi znajdować się nad następnym klawiszem, a mały palec nad klawiszem następnym, wszystko w prawo.

Przy ustawieniu rąk należy najbliższym palcem nacisnąć najbliższy klawisz na klawiaturze. Na początku pisanie będzie powolne. Jednak z biegiem tygodni i miesięcy Twoje pisanie będzie szybsze.

Nigdy nie rezygnuj z tego podejścia, ponieważ prędkość pisania wzrasta. Na przykład nigdy nie rezygnuj z prawidłowego używania trzech ostatnich palców lewej ręki. Jeśli zostanie porzucony, bardzo trudno będzie powrócić do prawidłowego podejścia do pisania. Dlatego szybkość pisania nie poprawi się, dopóki błąd nie zostanie naprawiony.

1.3 Płyta główna

Płyta główna to szeroka płyta i znajduje się w jednostce systemowej. Zawiera obwody elektroniczne z elementami elektronicznymi. Obwody na płycie głównej są następujące:

Mikroprocesor
Dziś jest to jeden z elementów. To jest jeden układ scalony. Posiada piny umożliwiające podłączenie pozostałych obwodów na płycie głównej

Mikroprocesor wykonuje całą analizę i obliczenia rdzenia płyty głównej i całego systemu komputerowego.

Obwód przerwań sprzętowych
Załóżmy, że na komputerze aktualnie uruchomiony jest program (aplikacja) i naciśnięty jest klawisz na klawiaturze. Mikroprocesor musi zostać przerwany, aby mógł otrzymać kod klucza lub wykonać to, czego oczekuje się od niego w wyniku naciśnięcia określonego klawisza.

Takie przerwania sprzętowe można wykonać na dwa sposoby: albo mikroprocesor ma jeden pin dla sygnału przerwania dla każdego możliwego urządzenia peryferyjnego, albo mikroprocesor może mieć prawie dwa piny i istnieje obwód przerwań, który poprzedza te dwa piny w kierunku mikroprocesora dla wszystkich możliwych urządzenia peryferyjne. Ten obwód przerwań ma piny dla sygnałów przerwań ze wszystkich możliwych urządzeń peryferyjnych, które mogłyby przerwać mikroprocesor.

Obwód przerwania to zwykle jeden mały układ scalony wraz z kilkoma małymi elementami elektronicznymi, zwanymi bramkami.

Bezpośredni dostęp do pamięci
Każdy komputer ma pamięć tylko do odczytu (ROM) i pamięć o dostępie swobodnym (RAM). Rozmiar pamięci ROM jest niewielki i przechowuje na stałe tylko niewielkie informacje, nawet gdy komputer jest wyłączony. Rozmiar pamięci RAM jest duży, ale nie tak duży jak rozmiar dysku twardego.

Gdy zasilanie jest włączone (komputer został włączony), pamięć RAM może pomieścić wiele informacji. Po wyłączeniu komputera (odłączeniu zasilania) wszystkie informacje w pamięci RAM przestają istnieć.

Kiedy kod jednoznakowy musi zostać przesłany z pamięci do urządzenia peryferyjnego lub odwrotnie, pracę wykonuje mikroprocesor. Oznacza to, że mikroprocesor musi być aktywny.

Są chwile, gdy trzeba przenieść dużą ilość danych z pamięci na dysk i odwrotnie. Na płycie głównej znajduje się obwód zwany obwodem bezpośredniego dostępu do pamięci (DMA). To powoduje transfer, podobnie jak mikroprocesor.

DMA zaczyna działać tylko wtedy, gdy ilość danych do przesłania pomiędzy pamięcią a urządzeniem wejścia/wyjścia (peryferią) jest duża. Kiedy tak się stanie, mikroprocesor może zająć się innymi zadaniami – i to jest główna zaleta posiadania obwodu bezpośredniego dostępu do pamięci.

Obwód DMA to zwykle układ scalony (układ scalony) wraz z kilkoma małymi elementami elektronicznymi zwanymi bramkami.

Obwód adaptera wyświetlacza wizualnego
Aby dane mogły przejść z mikroprocesora na ekran, muszą przejść przez obwód adaptera modułu wyświetlacza wizualnego na płycie głównej. Dzieje się tak dlatego, że znaki lub sygnały z mikroprocesora nie są odpowiednie bezpośrednio dla ekranu.

Inne obwody
Inne obwody mogą znajdować się na płycie głównej. Na przykład obwód dźwiękowy głośnika może znajdować się na płycie głównej. Obwód dźwiękowy może mieć także postać obwodu karty dźwiękowej, który należy włożyć do gniazda na płycie głównej.

Na potrzeby tego rozdziału wystarczy znać obecność wspomnianych wcześniej obwodów, nawet bez obwodu dźwiękowego.

Mikroprocesor nazywany jest także jednostką centralną, w skrócie CPU. Mikroprocesor jest skracany jako µP. CPU oznacza to samo co µP. W dalszej części tego kursu kariery online procesor i µP są często używane w znaczeniu mikroprocesora lub jednostki centralnej, a oba oznaczają to samo.

1.4 Liczenie w różnych podstawach

Liczenie oznacza dodanie 1 do poprzedniej cyfry lub poprzedniej liczby. Poniżej znajduje się dziesięć cyfr, w tym 0 do liczenia o podstawie 10:

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

Inna nazwa podstawy to radix. Podstawa lub podstawa to liczba odrębnych cyfr w liczeniu podstawowym. Podstawa dziesiątka ma dziesięć cyfr bez dziesięciu, które składają się z dwóch cyfr. Po dodaniu 1 do 9 zapisywane jest 0, a przeniesienie 1 jest zapisywane tuż przed 0, aby otrzymać dziesięć. W rzeczywistości nie ma (pojedynczej) cyfry dla żadnej podstawy (dowolnej podstawy). Zauważ, że nie ma cyfry oznaczającej dziesięć. Dziesięć można zapisać jako 1010, które odczytuje się jako jeden-zero przy podstawie dziesięciu.

Podstawa szesnaście ma szesnaście cyfr, w tym 0, które są:

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

W podstawie szesnastej liczby dziesięć, jedenaście, dwanaście, trzynaście, czternaście, piętnaście to odpowiednio A, B, C, D, E i F. Można je również zapisać małymi literami, jak: a, b, c, d, e, f. Zauważ, że nie ma cyfry oznaczającej szesnaście.

W bazie szesnastej, po dodaniu 1 do F, zapisuje się 0, a przeniesienie 1 zapisuje się tuż przed 0, aby otrzymać 1016, które jest odczytywane jako jeden-zero przy podstawie szesnaście.

Podstawa osiem ma osiem cyfr, w tym 0, które są:

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

Zauważ, że nie ma cyfry oznaczającej ósemkę.

W ósemce, po dodaniu 1 do 7, zapisuje się 0, a przeniesienie 1 zapisuje się tuż przed 0, aby otrzymać 108, które jest odczytywane jako jeden-zero przy podstawie osiem.

Podstawa druga ma dwie cyfry, w tym 0, którymi są:

0, 1

Zauważ, że nie ma cyfry oznaczającej dwa.

W podstawie drugiej, po dodaniu 1 do 1, zapisuje się 0, a przeniesienie 1 zapisuje się tuż przed 0, aby uzyskać 102, które jest odczytywane jako jeden-zero przy podstawie 2.

W poniższej tabeli liczenie odbywa się od jednego do jednego zera przy podstawie szesnastu. Odpowiednie liczby o podstawie dziesiątej, o podstawie ósemki i o podstawie drugiej są również podane w każdym rzędzie:

Pamiętaj, że liczenie oznacza dodanie 1 do poprzedniej cyfry lub poprzedniej liczby. W przypadku dowolnej sekwencji liczb liczenia podstawowego przeniesienie 1 nadal przesuwa się w lewo. W miarę pojawiania się większych liczb, rozszerza się.

Liczby binarne i bity
Liczba składa się z symboli. Cyfra to dowolny z symboli liczby. Liczby o podstawie 2 nazywane są liczbami binarnymi. Dwucyfrowa cyfra nazywana jest BIT i jest powszechnie zapisywana jako bit w krótkim okresie dla cyfry binarnej

1.5 Konwersja liczby z jednej podstawy na drugą

W tej sekcji pokazano konwersję liczby z jednej podstawy na drugą. Komputer pracuje w zasadzie w bazie 2.

Konwersja do wersji Base 10
Ponieważ wszyscy doceniają wartość liczby o podstawie 10, w tej sekcji wyjaśniono konwersję liczby o podstawie 10 o podstawie 10. Aby przekonwertować liczbę na podstawę 10, pomnóż każdą cyfrę danej liczby podstawowej przez podniesioną podstawę do indeksu swojej pozycji i dodaj wyniki.

Każda cyfra dowolnej liczby o dowolnej podstawie ma pozycję indeksu zaczynającą się od 0 i od prawego końca liczby, przesuwając się w lewo. Poniższe tabele przedstawiają pozycje indeksu cyfr w modelach D76F16, 61538, 10102 i 678910:

Indeks – > 3 2 1 0
Cyfra -> D 7 6 F16

Indeks – > 3 2 1 0
Cyfra -> 6 1 5 38

Indeks – > 3 2 1 0
Cyfra -> 1 0 1 02

Indeks – > 3 2 1 0
Cyfra -> 6 7 8 910

Konwersja D76F16 na bazę 10 przebiega w następujący sposób:

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

Uwaga: każda liczba podniesiona do indeksu 0 staje się 1.

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

Zauważ również, że w matematyce => oznacza „to implikuje tamto”, a ∴ oznacza zatem.

W wyrażeniu matematycznym wszystkie mnożenia należy wykonać najpierw przed dodaniem; pochodzi to z sekwencji BODMAS (najpierw nawiasy, następnie Of które jest nadal mnożeniem, a następnie dzielenie, mnożenie, dodawanie i odejmowanie). Zatem przykłady są następujące:

D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = D x 16 x16 x 16 + 7 x 16 x16 + 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

Konwersja liczby 61538 na liczbę bazową 10 przebiega w następujący sposób:

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

Uwaga: każda liczba podniesiona do indeksu 0 staje się 1.

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

Zauważ również, że w matematyce => oznacza „to implikuje tamto”, a ∴ oznacza zatem.

W wyrażeniu matematycznym wszystkie mnożenia należy wykonać najpierw przed dodaniem; to jest z sekwencji BODMAS. Zatem przykładowa demonstracja wygląda następująco:

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

Konwersja 10102 na bazę 10 przebiega w następujący sposób:

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

Uwaga: każda liczba podniesiona do indeksu 0 staje się 1.

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

Zauważ również, że w matematyce => oznacza „to implikuje tamto”, a ∴ oznacza zatem.

W wyrażeniu matematycznym wszystkie mnożenia należy wykonać najpierw przed dodaniem; to jest z sekwencji BODMAS. Zatem przykładowa demonstracja wygląda następująco:

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

Konwersja z podstawy 2 do podstawy 8 i do podstawy 16
Konwersja z podstawy 2 na podstawę 8 lub z podstawy 2 na podstawę 16 jest ogólnie prostsza niż konwersja z innej podstawy na inną. Ponadto liczby o podstawie 2 są lepiej doceniane w przypadku podstawy 8 i podstawy 16.

Konwersja z podstawy 2 do podstawy 8
Aby dokonać konwersji z podstawy 2 na podstawę 8, zgrupuj cyfry o podstawie 2 w trójki, zaczynając od prawego końca. Następnie przeczytaj każdą grupę w bazie osiem. Tabela 1.1 (Liczenie w różnych podstawach), która zawiera powiązania między podstawą 2 a podstawą ósemką dla pierwszych ośmiu liczb, może zostać wykorzystana do odczytania grup liczb o podstawie 2 przez ósemkę.

Przykład:
Konwertuj 1101010101012 na podstawę 8.

Rozwiązanie:
Grupowanie w trójki, od prawej strony, daje co następuje:

| 110 | 101 | 010 | 101 |

Z Tabeli 1.1 i czytając od prawej strony, 1012 to 58, a 0102 to 28, ignorując początkowe 0. Następnie 1012 to nadal 58, a 1102 to 68. Zatem przy podstawie 8 grupy wyglądają następująco:

| 68 | 58 | 28 | 58 |

A dla celów konwencjonalnego pisania:

1101010101012 = 65258

Inny przykład:

Konwertuj 011000101102 na liczbę o podstawie 8.

Rozwiązanie:

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

Należy pamiętać, że zera wiodące w każdej grupie są ignorowane. Jeśli wszystkie cyfry w grupie są zerami, wszystkie są zastępowane jednym zerem w nowej bazie.

Konwersja z podstawy 2 do podstawy 16
Aby dokonać konwersji z podstawy 2 na podstawę 16, zgrupuj cyfry o podstawie 2 w czwórki, zaczynając od prawego końca. Następnie przeczytaj każdą grupę w podstawie szesnastej. Tabela 1.1 (Liczenie w różnych podstawach), która zawiera odpowiedniki między podstawą 2 a podstawą szesnastą dla pierwszych szesnastu liczb, może zostać wykorzystana do odczytania grup liczb o podstawie 2 w postaci szesnastu.

Przykład:
Zamień 1101010101012 na liczbę o podstawie 16.

Rozwiązanie:
Grupowanie w czwórki, od prawej, daje co następuje:

| 1101 | 0101 | 0101 |

Z tabeli 1.1 i czytając od prawej strony, 01012 to 58 ignorując wiodące 0, 01012 to nadal 58 ignorując wiodące 0, a 11012 to D16. Zatem w bazie 16 grupy stają się:

D16 | 516 | 516 |

A dla celów konwencjonalnego pisania:

1101010101012 = D5516

Inny przykład:
Zamień 11000101102 na liczbę o podstawie 16.

Rozwiązanie:

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

Należy pamiętać, że zera wiodące w każdej grupie są ignorowane. Jeśli wszystkie cyfry w grupie są zerami, wszystkie są zastępowane jednym zerem w nowej bazie.

1.6 Konwersja z bazy 10 do bazy 2

Metoda konwersji polega na ciągłym dzieleniu liczby dziesiętnej (o podstawie 10) przez 2. Następnie odczytaj wynik od dołu, jak pokazano w poniższej tabeli, dla liczby dziesiętnej wynoszącej 529:

Czytając od dołu, odpowiedź brzmi 1000010001. Dla każdego kroku dzielenia istnieje dywidenda, która jest dzielona przez dzielnik w celu uzyskania ilorazu. Iloraz zawsze zawiera liczbę całkowitą i resztę. Reszta może wynosić zero. Podczas konwersji na podstawę 2 ostatni iloraz jest zawsze zerową resztą 1.

1.7 Problemy

Czytelnikowi zaleca się rozwiązanie wszystkich problemów zawartych w danym rozdziale przed przejściem do następnego rozdziału.

1. a) Wymień trzy urządzenia wejściowe jednostki systemowej komputera ogólnego przeznaczenia.
b) Wymień na liście dwa urządzenia wyjściowe do jednostki systemowej komputera ogólnego przeznaczenia.

2. Jaką radę dałabyś osobie, która chce nauczyć się pisać na klawiaturze, ale nie ma pieniędzy ani środków na profesjonalne zajęcia z pisania na klawiaturze?

3. Podaj nazwy czterech głównych obwodów (elementów) płyty głównej komputera ogólnego przeznaczenia i krótko wyjaśnij ich rolę.

4. Przygotuj tabelę liczenia dla dziesięciu, szesnastu, ośmiu i dwóch podstaw o podstawie szesnastu liczb od 116 do 2016.

5. Przekształć następujące liczby tak, jak robi się to na lekcjach matematyki:
a) 7C6D16 do podstawy 10
b) 31568 do podstawy 10
c) 01012 do bazy 10

6. Przekształć następujące liczby na bazę 8, tak jak robi się to na lekcjach matematyki:
a) 1101010101102
b) 011000101002

7. Zamień następujące liczby na bazę 8, tak jak robi się to na lekcjach matematyki:
a) 1101010101102
b) 11000101002

8. Konwertuj 102410 na podstawę dwa.