Основные принципы работы компьютера

Информатика

Информатика

Информатика

Информатика

Контрольная работа

по информатике

Выполнила:____________________

______________________________

______________________________

  Проверил(а):___________________

______________________________

Новосибирск, 2014

Содержание

1. Основные принципы работы компьютера

Компьютер – это техническое средство преобразования информации, в основу работы которого заложены те же принципы обработки электрических сигналов, что и в любом электронном устройстве:

1. входная информация, представленная различными физическими процессами, как электрической, так и неэлектрической природы (буквами, цифрами, звуковыми сигналами и т.д.), преобразуется в электрический сигнал;
2. сигналы обрабатываются в блоке обработки;
3. с помощью преобразователя выходных сигналов обработанные сигналы преобразуются в неэлектрические сигналы (изображения на экране).

Назначение компьютера – обработка различного рода информации и представление ее в удобном для человека виде.

С позиции функционального назначения компьютер – это система, состоящая из 4-х основных устройств, выполняющих определенные функции: запоминающего устройства или памяти, которая разделяется на оперативную и постоянную, арифметико-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ) и устройства ввода-вывода (УВВ). Рассмотрим их роль и назначение.

Запоминающее устройство (память) предназначается для хранения информации и команд программы в ЭВМ. Информация, которая хранится в памяти, представляет собой закодированные с помощью 0 и 1 числа, символы, слова, команды, адреса и т.д.

Под записью числа в память понимают размещение этого числа в ячейке по указанному адресу и хранение его там до выборки по команде программы. Предыдущая информация, находившаяся в данной ячейке, перезаписывается. При программировании, например, на языке Паскаль или Си, адрес ячейки связан с именем переменной, которое представляется комбинацией букв и цифр, выбираемых программистом.

Под считыванием числа из памяти понимают выборку числа из ячейки с указанным адресом. При этом копия числа передается из памяти в требуемое устройство, а само число остается в ячейке.

Пересылка информации означает, что информация читается из одной ячейки и записывается в другую.

Адрес ячейки формируется в устройстве управления (УУ), затем поступает в устройство выборки адреса, которое открывает информационный канал и подключает нужную ячейку.

Числа, символы, команды хранятся в памяти на равноправных началах и имеют один и тот же формат. Ни для памяти, ни для самого компьютера не имеет значения тип данных. Типы различаются только при обработке данных программой. Длину, или разрядность, ячейки определяет количество двоичных разрядов (битов). Каждый бит может содержать 1 или 0. В современных компьютерах длина ячейки кратна 8 битам и измеряется в байтах. Минимальная длина ячейки, для которой можно сформировать адрес, равна 1 байту, состоящему из 8 бит.

Для характеристики памяти используются следующие параметры:

1. емкость памяти – максимальное количество хранимой информации в байтах;
2. быстродействие памяти – время обращения к памяти, определяемое временем считывания или временем записи информации.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Производит арифметические и логические действия.

Следует отметить, что любую арифметическую операцию можно реализовать с использованием операции сложения.

Сложная логическая задача раскладывается на более простые задачи, где достаточно анализировать только два уровня: ДА и НЕТ.

Устройство управления (УУ) управляет всем ходом вычислительного и логического процесса в компьютере, т.е. выполняет функции "регулировщика движения" информации. УУ читает команду, расшифровывает ее и подключает необходимые цепи для ее выполнения. Считывание следующей команды происходит автоматически.

Фактически УУ выполняет следующий цикл действий:

1. формирование адреса очередной команды;
2. чтение команды из памяти и ее расшифровка;
3. выполнение команды.

В современных компьютерах функции УУ и АЛУ выполняет одно устройство, называемое центральным процессором.

2. Характеристика  внешних устройств

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором. Информация от ВЗУ к процессору и наоборот циркулирует примерно по следующей цепочке:

В состав внешней памяти компьютера входят:

1. накопители на жёстких магнитных дисках;
2. накопители на гибких магнитных дисках;
3. накопители на компакт-дисках;
4. накопители на магнито - оптических компакт-дисках;
5. накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.

2.1  Накопители на жестких магнитных дисках

Если гибкие диски — это средство переноса данных между компьютерами, то жесткий диск — информационный склад компьютера.

 Как и у дискеты, рабочие поверхности платтеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки — на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и

дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных.   При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух.   Поверхность платтера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении платтера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.

Винчестерские накопители имеют очень большую ёмкость: от 10 до 100 Гбайт. У современных моделей скорость вращения шпинделя (вращающего вала) обычно составляет 7200 об/мин, среднее время поиска данных 9 мс, средняя скорость передачи данных до 60 Мбайт/с. В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем(обычно 2 Мбайта), который существенно повышает их производительность. Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.

2.2 Накопители на  гибких магнитных дисках

 Дискета состоит из круглой полимерной подложки, покрытой с обеих сторон магнитным окислом и помещенной в пластиковую упаковку, на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие. В упаковке сделаны с двух сторон радиальные прорези, через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску.

Способ записи двоичной информации на магнитной среде называется магнитным кодированием. Он заключается в том, что магнитные домены в среде выстраиваются вдоль дорожек в направлении приложенного магнитного поля своими северными и южными полюсами. Обычно устанавливается однозначное соответствие между двоичной информацией и ориентацией магнитных доменов.

Информация записывается по концентрическим дорожкам (трекам), которые делятся на секторы. Количество дорожек и секторов зависит от типа и формата дискеты. Сектор хранит минимальную порцию информации, которая может быть записана на диск или считана. Ёмкость сектора постоянна и составляет 512 байтов.

В настоящее время наибольшее распространение получили дискеты со следующими характеристиками: диаметр 3,5 дюйма (89 мм), ёмкость 1,44 Мбайт, число дорожек 80, количество секторов на дорожках 18.

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках (англ. floppy-disk drive), автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин-1. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

В последнее время появились трехдюймовые дискеты, которые могут хранить до 3 Гбайт информации. Они изготавливаются по новой технологии Nano2 и требуют специального оборудования для чтения и записи.

2.3.  Накопители на компакт-дисках

Здесь носителем информации является CD-ROM (Сompact Disk Read-Only Memory - компакт диск, из которого можно только читать).

CD-ROM представляет собой  прозрачный полимерный диск диаметром 12 см и толщиной 1,2 мм, на одну  сторону которого напылен светоотражающий слой алюминия, защищенный от повреждений слоем прозрачного лака. Толщина напыления составляет несколько десятитысячных долей миллиметра.

Информация на диске представляется в виде последовательности впадин (углублений в диске) и выступов (их уровень соответствует поверхности диска), расположенных на спиральной дорожке, выходящей из области вблизи оси диска. На каждом дюйме (2,54 см) по радиусу диска размещается 16 тысяч витков спиральной дорожки. Для сравнения — на поверхности жесткого диска на дюйме по радиусу помещается лишь несколько сотен дорожек. Емкость CD достигает 780 Мбайт. Информация наносится на диск при его изготовлении и не может быть изменена.

CD-ROM обладают высокой  удельной информационной емкостью, что позволяет создавать на  их основе справочные системы  и учебные комплексы с большой  иллюстративной базой. Один CD по  информационной емкости равен  почти 500 дискетам. Считывание информации с CD-ROM происходит с достаточно высокой скоростью, хотя и заметно меньшей, чем скорость работы накопителей на жестком диске. CD-ROM просты и удобны в работе, имеют низкую удельную стоимость хранения данных, практически не изнашиваются, не могут быть поражены вирусами, c них невозможно случайно стереть информацию.

В отличие от магнитных дисков, компакт-диски имеют не множество кольцевых дорожек, а одну — спиральную, как у грампластинок. В связи с этим, угловая скорость вращения диска не постоянна. Она линейно уменьшается в процессе продвижения читающей лазерной головки к краю диска.

Для работы с CD-ROM нужно подключить к компьютеру накопитель CD-ROM , преобразующий последовательность углублений и выступов на поверхности CD-ROM в последовательность двоичных сигналов. Для этого используется считывающая головка с микролазером и светодиодом. Глубина впадин на поверхности диска равна четверти длины волны лазерного света. Если в двух последовательных тактах считывания информации луч света лазерной головки переходит с выступа на дно впадины или обратно, разность длин путей света в этих тактах меняется на полуволну, что вызывает усиление или ослабление совместно попадающих на светодиод прямого и отраженного от диска света.

Если в последовательных тактах считывания длина пути света не меняется, то и состояние светодиода не меняется. В результате ток через светодиод образует последовательность двоичных электрических сигналов, соответствующих сочетанию впадин и выступов на дорожке.

 
                  Профиль дорожки CD-ROM

>        Различная длина оптического пути луча света в двух последовательных тактах считывания информации соответствует двоичным единицам. Одинаковая длина соответствует двоичным нулям.

Сегодня почти все персональные компьютеры имеют накопитель CD-ROM. Но многие мультимедийные интерактивные программы слишком велики, чтобы поместиться на одном CD. На смену технологии СD-ROM стремительно идет технология цифровых видеодисков DVD. Эти диски имеют тот же размер, что и обычные CD, но вмещают до 17 Гбайт данных, т.е. по объему заменяют 20 стандартных дисков CD-ROM. На таких дисках выпускаются мультимедийные игры и интерактивные видеофильмы отличного качества, позволяющие зрителю просматривать эпизоды под разными углами камеры, выбирать различные варианты окончания картины, знакомиться с биографиями снявшихся актеров, наслаждаться великолепным качеством звука.

В последнее время па смену гибким дискам как основному средству переноса информации с одного компьютера на другой приходит Флэш-память. Флэш-память — это электронное устройство внешней памяти, используемое для чтения и записи информации в файловом формате. Флэш-память, как и диски — энергонезависимое устройство. Однако, по сравнению с дисками, флэш-память обладает гораздо большим информационным объемом (сотни и тысячи мегабайтов). А скорость чтения и записи данных на флэш - носителе приближается к скорости работы оперативной памяти,

2.4.  Записывающие оптические и магнитооптические накопители

Записывающий накопитель CD-R (Compact Disk Recordable) способен, наряду с прочтением обычных компакт-дисков, записывать информацию на специальные оптические диски емкостью 650 Мбайт. В дисках CD-R отражающий слой выполнен из золотой пленки. Между этим слоем и поликарбонатной основой расположен регистрирующий слой из органического материала, темнеющего при нагревании. В процессе записи лазерный луч нагревает выбранные точки слоя, которые темнеют и перестают пропускать свет к отражающему слою, образуя участки, аналогичные впадинам. Накопители CD-R, благодаря сильному удешевлению, приобретают все большее распространение.

Рис. Накопитель CD-MO 

Накопитель на магнито-оптических компакт-дисках СD-MO (Compact Disk — Magneto Optical) (рис.1). Диски СD-MO можно многократно использовать для записи. Ёмкость от 128 Мбайт до 2,6 Гбайт.  

Записывающий накопитель CD-R (Compact Disk Recordable) способен, наряду с прочтением обычных компакт-дисков, записывать информацию на специальные оптические диски. Ёмкость 650 Мбайт. 

Накопитель WARM (Write And Read Many times), позволяет производить многократную запись и считывание.

2.5 Накопители на  магнитной ленте (стримеры) и накопители  на сменных дисках

Стример (англ. tape streamer) — устройство для резервного копирования больших объёмов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой ёмкостью 1 — 2 Гбайта и больше.

   Стримеры позволяют записать на небольшую кассету с магнитной лентой огромное количество информации. Встроенные в стример средства аппаратного сжатия позволяют автоматически уплотнять информацию перед её записью и восстанавливать после считывания, что увеличивает объём сохраняемой информации.

Недостатком стримеров является их сравнительно низкая скорость записи, поиска и считывания информации.

В последнее время всё шире используются накопители на сменных дисках, которые позволяют не только увеличивать объём хранимой информации, но и переносить информацию между компьютерами. Объём сменных дисков — от сотен Мбайт до нескольких Гигабайт.

3. Элементы интерфейса  Windows. Работа с элементами рабочего стола. Панели задач и ее назначение. Окна: виды и элементы окон.

       Загрузка Windows 7

При начальном включении компьютера производится первичное тестирование и настройка его внешних и внутренних и устройств. Результат самотестирования отображается на экран. По окончании тестирования начинает загружаться операционная система Windows 7.

   Вход в систему

В самом конце загрузки Windows 7 на экране монитора отображается страница приветствия. Если в системе задано несколько пользователей или учетных записей, то на этой странице будут перечислены все имена учетных записей. Для входа в систему щелчком мыши выберите нужное имя и в случае необходимости введите пароль. Если учетная запись одна, как правило, это Администратор, то процедура выбора учетной записи будет пропущена и вы сразу же войдете в систему.

Вход в систему с паролем

Для каждого пользователя, регулярно работающего на данном компьютере, рекомендуется создавать свою учетную запись и присваивать ему свой индивидуальный пароль.

Создание учетных записей производится администратором (пользователем с правами администратора), и им же задаются права, которыми могут пользоваться те или иные пользователи.

Обратите внимание, что при вводе пароля он не отображается — все буквы заменяются кружочками. Это сделано для того, чтобы посторонние не смогли подсмотреть пароль при его вводе.

В случае ввода неправильного пароля будет выдано соответствующее сообщение и вам будет предложено ввести его еще раз. Ошибка при вводе пароля может быть обусловлена тем, что вы забыли переключить русскую раскладку клавиатуры на английскую или случайно нажали на клавишу «Caps Lock», что привело к вводу заглавными буквами. Проверьте это и попытайтесь снова ввести пароль.

Раскладка клавиатуры, как правило, русская, а дополнительная — английская. Переключение раскладок будет осуществляться одновременным нажатием клавиш «Alt»+ «Shift».

Интерфейс Aero Windows 7. Рабочий стол

После входа в систему, на экране появляется Рабочий стол, с иконками или ярлыками, относящимися к тем программам, которые были ранее установлены на компьютере.

Рабочий стол – это пространство для размещения иконок или ярлыков программ для быстрого доступа к ним, или окон, благодаря которым, так удобно работать с информацией на компьютере. Рабочий стол можно сравнить с письменным столом, на котором разбросаны канцелярские предметы (иконки или ярлычки) и бумага (окна программ). При этом, надо иметь ввиду, что вид Рабочего стола, после загрузки системы определяется настройками той учетной записи, под которой пользователь вошел, т.е. какие настройки были заданы пользователь для его учетной записи, такими они остаются.

Рабочий стол 

Для каждого пользователя, который работает под своей учетной записью, можно настроить свое оформление Windows 7.

На Рабочем столе, сразу после установки Windos 7 имеется лишь один значок – это Корзина (Recycle Bin). В том случае, если компьютер покупается в магазине с уже установленной Widows 7, то на Рабочем столе, скорее всего, будут размещено несколько значков.

Эти значки используются для быстрого доступа, причем не имеет значения к каким данным, это могут быть файлы, папки или программы. Держа эти значки под рукой, имеется ввиду, Рабочий стол, гораздо быстрее и проще работать за компьютером.

В своей работе вы можете сами добавлять значки на Рабочий стол или удалять их по своему желанию. Удаление значков или ярлыков с Рабочего тола не влияет на работу системы в целом.

Панель задач и кнопка «Пуск»

В левой нижней части Рабочего стола в виде полосы расположена Панель задач.

С левого края она начинается с кнопки «Пуск», и в Windows 7 эта кнопка претерпела изменения — она стала круглой и с нее исчезло слово «Пуск», которое встречается в предыдущих версиях Windows.

После открытия документа, папки или программы на Панели задач появляется соответствующая кнопка, с указанием на документ, папку или программу. Благодаря чему, Панель задач выполняет функцию быстрого доступа к запущенным программам или открытым документам в тот момент, когда их открыто несколько.

Не менее полезная функция, которая доступна в Windows 7 – Списки переходов. Она позволяет быстро перейти к тем приложениям, документам и ли веб-страницам, которые чаще всего используются. Чтобы открыть Список переходов, укажите курсор на значок программы на Панели задач и щелкните вспомогательную (правую) кнопку мыши.

Кнопка отображенного в данный момент документа или приложения выглядит нажатой, как бы немного «утопленной». При наведении указателя мыши на нее на Панели задач над этой кнопкой выводится миниатюрное изображение соответствующего окна — Предварительный просмотр открытых окон.

 Предварительный просмотр позволяет быстро просматривать эскизы открытых окон, не открывая их целиком. Достаточно навести указатель на кнопку на Панели задач чтобы отобразить эскизы открытых приложений.

В Windows 7, как и в предыдущих версиях, предусмотрена возможность автоматически группировать однотипные элементы под одной кнопкой. К примеру, если в текстовом редакторе Microsoft Office отрыть несколько документов, они сгруппируются под одной кнопкой на Панели задач.

Щелкнув по этой кнопке, откроется полный список эскизов открытых документов, после чего можно выбрать нужный. Благодаря такой группировке однотипных элементов, удобно пользоваться Панелью задач, при открытии большого количества документов.

На панели задач, помимо открытых окон, можно отобразить различные панели: Помимо кнопок открытых окон, на Панели задач можно отобразить различные панели: панель адресов, ссылок, рабочего стола и другие.

Оконный интерфейс Windows 7

Windows 7, как и ее предшественники имеет оконный интерфейс, то есть в ней все открывается с помощью окон: документы, программы, настройки параметров – все открывается в окнах. Также с помощью окон происходит взаимодействие пользователя с системой и системы с ним. Windows с английского переводится как окна.

Управлять окнами весьма просто. Их можно перемещать, растягивать, сворачивать и подстраивать под свои потребности. Благодаря простому управлению окнами, их можно по-разному группировать на рабочем столе. Окно можно развернуть на весь экран или свернуть, чтобы оно не мешало просмотру других окон.

 Стандартная форма окна – прямоугольная. Переходить между окнами можно либо выбором кнопки на Панели задач, которая соответствует этому окну, либо с помощью мыши, щелкая по их видимой части на экране. Выбранное (активное) окно всегда отображается поверх остальных.

Есть ряд программ, которые могут запускаться без открытия окон. Обычно, такие программы настроены так, что их параметры нельзя менять.

Кроме этого, есть программы, например игры, которые запускаются в полноэкранном режиме, занимая весь экран монитора. Большинство таких программ позволяют переходить в оконный режим и обратно.

В Windows 7 появились новые функции, упрощающие работу с окнами.

Flip 3D – позволяет открывать окна в виде трехмерной колонки, открывая по одному.

Aero Shake – позволяет навести порядок на рабочем столе, при открытии большого количества окно. Достаточно коснутся указателем мыши окна, и удерживая основную (левую) кнопку встряхнуть его. Все открытые окна, кроме выделенного будут свернуты. Повторно встряхните мышь, удерживая окно, и свернутые окна вернутся в исходное положение.

Aero Peek – делает окна прозрачными, тем самым позволяя просматривать рабочий стол. Достаточно навести указатель мыши в правый угол Панели задач, и окна станут прозрачными, отведите указатель в сторону и окна вновь станут стандартными.

Snap — позволяет более эффективно управлять окнами за счет простого перетаскивания их к границам экрана.

Если переместить окно правую или в левую часть экрана, то но займет половину экрана монитора, если переместить окно вверх, то оно будет развернуто на весь экран.

Весьма полезная функция для тех, кто не пользуется файловыми менеджерами, например, Total Commander.

Контекстные меню

Контекстное меню часто используется при работе за компьютером, так как позволяет пользователю быстро вызвать необходимую команду для конкретного приложения. В ос Windows широко используется контекстное меню.

Вызвать контекстное меню можно при помощи вспомогательной (правой) кнопки мыши. При этом его содержание зависит от того, над каким объектом расположен указатель мыши и в какой момент оно вызвано.

Это меню называется контекстным потому, что оно зависит от контекста — то есть от текущей обстановки. К примеру, если указатель мыши находится над значком корзина, вызвав контекстное меню, оно будет относиться к корзине, а если над текстовым документом, то появится контекстное меню документа.

Боковая панель – гаджеты Windows 7

 В операционной системе Windows 7 появилась Боковая панель (Sidebar по-английски) — новый элемент интерфейса, которого не было в предыдущих версиях, за исключением Windows Vista. По умолчанию Боковая панель располагается по правому краю Рабочего стола и служит для размещения небольших мини-программ, в большинстве случаев предназначенных для отображения какой-либо полезной информации (времени, погоды, загрузки процессора с оперативной памятью и т.п.) или какого-либо полезного инструмента (календаря, записок и т.д.).

Если Боковая панель у вас не отображается, то запустить ее можно, выбрав Пуск — Панель управления — Оформление и персонализация — Гаджеты рабочего стола.

Практическая часть

1. Перевести данные целые числа из указанных систем счисления в десятичную:

1100112 = 1 * 20 + 1 * 21 + 0 * 22 + 0 * 23 + 1 * 24 + 1 * 25 =  1 * 1 + 1 * 2 + 1 * 16 + 1 * 32 =  1 + 2 + 16 + 32 =  5110

22607 = 0 * 70 + 6 * 71 + 2 * 72 + 2 * 73 = 6 * 7 + 2 * 49 + 2 * 343 = 42 + 98 + 686 = 82610

CD2316 = 3 * 160 + 2 * 161 + 13 * 162 + 12 * 163 = 3 * 1 + 2 * 16 + 13 * 256 + 12 * 4096 =  3 + 32 + 3328 + 49152 = 5251510

2. Переведите данные целые  числа из десятичной системы  счисления в: 1) двоичную; 2) девятеричную; 3) четырнадцатеричную.

12110 = ?2, ?9, ?14

121 / 2 = 60 (ост. 1)

60 / 2 = 30 (ост. 0)

30 / 2 = 15 (ост. 0)

15 / 2 = 7 (ост. 1)

7 / 2 = 3 (ост. 1)

3 / 2 = 1 (ост. 1)

1 / 2 = 0 (ост. 1)

12110 = 11110012

121 / 9 = 13 (ост. 4)

13 / 9 = 1 (ост. 4)

1 / 9 = 0 (ост. 1)

12110 = 1449

121 / 14 = 8 (ост. 9)

8 / 14 = 0 (ост. 8)

12110 = 8914

Ответ: 12110 = 11110012 = 1449 = 8914