Как работает компьютер?
o Ввод информации - устройство ввода воспринимает информацию.
o Код поступает в устройство обработки информации.
o В устройстве обработки сигнал преобразуется в машиночитаемый код.
o Код передается в устройство управления - блок управления разделен на ячейки, в каждой из которых имеется команда - что делать с информацией. Сигнал идет в ячейки поступательно, пока не дойдет ячейки с нужной командой:
o выполнение арифметических и логических операций,
o чтение данных из памяти,
o запись результатов в память,
o вывод данных из памяти на внешнее устройство.
o В отдельных случаях линейный порядок может быть изменен - если есть команда передачи управления
o Результаты записываются в память или выводятся на внешнее устройство.
Итого в компьютере:
Гарвардская архитектура.
Чем больше ячеек в устройстве управления, тем мощнее ЭВМ и тем больше он может делать.
Был вопрос при создании компьютера: делить ли память и управление? Если делить, будет проще программирование (первая машина Марк-1: информация хранилась отдельно на бобинах, а обрабатывалась с помощью перфокарт), но сложнее обслуживание (один следит за памятью, другой вбивает данные) .
Устройство, где память и программа разделены - гарвардская архитектура: память на магнитных носителях, обработка информации через перфокарты.
Принстонская архитектура, архитектура Неймана - программа и память должны находиться в одном аппаратном устройстве: и информация из памяти, и информация для ввода должна быть однородной. Проблемы - данные и программа должны писаться на одном языке. Так устроены все современные компьютеры.
Задача была Нейманом решена путем изобретения двоичного кода: 00 (ноль), 01 (единица), 10 (два), 11 (три), 001 (четыре) и т.д. до 256 позиций. Заряженное состояние - 1, разряженное - 0. Для изобретения памяти нужно устройство, способное воспринимать двоичный код. Преимущество - высокая скорость обработки.
Первые компьютеры были очень большие из-за недостатков элементной базы, потом компьютеры уменьшаются, а скорость увеличивается, но суть осталась неизменной - двоичный код.
Перевод в двоичный код - оцифровка. Двоичный код может восприниматься и памятью, и устройством управления.
Благодаря двоичному коду стало возможно измерить информацию: элементарная единица - бит. Но пользователь биты не поймет - каждый человекочитаемый символ может быть описан с помощью 8 битов – это уже байт (32000 знаков = 32000 байтов). 2n - коэффициент для перехода разрядов: 1 Кб - 2 в десятой степени = 1024 байта.
Неймановский компьютер.
Устройство ввода/вывода - связь со внешним миром. Клавиатура, мышка, джойстик (ввод), монитор, принтер (вывод). Должны подключаться к ОЗУ - через порты (точки подключения): последовательные порты (COM) - друг за другом, просто, но не быстро (модемы и источники бесперебойного питания); параллельной передачи информации (LPT) - по двум потокам параллельными линиями; сразу целый байт; принтеры, сканеры и др., универсальный порт последовательной передачи данных (USB) - самый лучший.
Внутренняя память и процессор - оперативное хранение информации (с чем пользователь работает сейчас).
В процессоре и устройство управления, и арифметически-логическое устройство, и память (кэш-память - сохранение промежуточных результатов вычислений; больше памяти нет кроме КЭШа у процессора).
Внутренняя память – ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) / RAM(Random Access Memory); нет своего источника питания - работает вместе с процессором, к нему присоедина. В одном блоке, поэтому быстро взаимодействуют. Быстродействие компьютера определяется благодаря объему ОЗУ, а не мощностью процессора. Информация из ОЗУ уничтожается после выключения компьютера.
Блок постоянной памяти –ПЗУ. В нем bios - базовая система ввода/вывода Basic Input-Output System. Иинформация измениться не может. Биос выполняет самотестирование устройств (англ. POST – Power-On Self Test), а затем ищет загрузчик операционной системы (англ. Boot Loader) на доступных носителях информации. Программы с ПЗУ запускаются в первую очередь; если bios накрылся - компьютеру конец.
Внешняя память - для долговременного хранения информации. При команде "сохранить" данные из внутренней памяти пересылаются на внешнюю. Основной носитель внешней памяти - жесткий диск -HDD - винчестер (первый винчестер -16 Кб, 30*30 секторов*дорожек = количество патронов в винтовке системы винчестер).
ЭВМ (компьютер) - комплекс электронных устройств, позволяющих выполнять предписанные пользователем или программой операции над символьной и образной информацией.
Операция - последовательные действия по обработке информации и управлению устройствами.