Системное математическое обеспечение ЭВМ. 2
1). Системное
математическое обеспечение
2). Форматирование дисков в Windows.
3). Paint. Общие сведения. Инструменты.
4). Обмен
данными между стандартными приложениями
Windows.
Системное математическое
В ЭВМ числа представляются в виде последовательности цифр. В современных ЭВМ числа представляются в виде кодов двоичных эквивалентов, то есть в виде комбинаций 1 и 0. В ЭВМ осуществляется принцип программного управления. ЭВМ можно разделить на цифровые, электрифицированные и счётно-аналитические (перфорационные) вычислительные машины.
Информация в ЭВМ кодируется, как правило, в двоичной или в двоично-десятичной системе счисления.
Система счисления – это способ наименования и изображения чисел с помощью символов, имеющих определенные количественные значения.
В зависимости от способа изображения чисел системы счисления делятся на позиционные и непозиционные.
В позиционной системе счисления количественное значение каждой цифры зависит от ее места (позиции) в числе.
В непозиционной системе счисления цифры не меняют своего количественного значения при изменении их расположения в числе.
Количество (Р) различных цифр, используемых для изображения числа в позиционной системе счисления, называется основанием системы счисления.
Значения цифр лежат в пределах от 0 до Р-1. В общем случае запись любого смешанного числа в системе счисления с основанием Р будет представлять собой ряд вида, где нижние индексы определяют местоположение цифры в числе (разряд):
- положительные значения индексов – для целой части числа (т разрядов);
- отрицательные значения – для дробной ( s разрядов),
Классификация ЭВМ по принципу действия
Электронная вычислительная машина, компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач [6].
По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса (рис. 5.1): аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ).
Цифровые вычислительные машины (ЦВМ) – вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.
Аналоговые вычислительные машины (АВМ) – вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).
Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой (больше, чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики.
Гибридные вычислительные машины (ГВМ) – вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.
Наиболее широкое применение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации – электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере.
Классификация ЭВМ по этапам создания
По этапам создания и используемой элементной базе ЭВМ условно делятся на поколения:
1-е поколение, 50-е гг.: ЭВМ на электронных вакуумных лампах;
2-е поколение,
60-е гг.: ЭВМ на дискретных
3-е поколение, 70-е гг.: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни - тысячи транзисторов в одном корпусе);
Примечание. Интегральная схема – электронная схема специального назначения, выполненная в виде единого полупроводникового кристалла, объединяющего большое число диодов и транзисторов.
4-е поколение,
80-е гг.: ЭВМ на больших и
сверхбольших интегральных
5-е поколение,
90-е гг.: ЭВМ с многими десятками
параллельно работающих
6-е и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой – с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.
Каждое следующее поколение ЭВМ имеет по сравнению с предшествующим существенно лучшие характеристики. Так, производительность ЭВМ и емкость всех запоминающих устройств увеличиваются, как правило, больше чем на порядок.
Классификация ЭВМ по назначению
По назначению ЭВМ можно разделить на три группы: универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные .
Универсальные ЭВМ
предназначены для решения самых различных
инженерно-технических задач: экономических,
математических, информационных и других
задач, отличающихся сложностью алгоритмов
и большим объемом обрабатываемых данных.
Они широко используются в вычислительных
центрах коллективного пользования и
в других мощных вычислительных комплексах.
Характерными
чертами универсальных ЭВМ
- высокая производительность;
- разнообразие форм обрабатываемых данных: двоичных, десятичных, символьных, при большом диапазоне их изменения и высокой точности их представления;
- обширная номенклатура выполняемых операций, как арифметических, логических, так и специальных;
- большая емкость оперативной памяти;
- развитая организация системы ввода-вывода информации, обеспечивающая подключение разнообразных видов внешних устройств.
Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами.
К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы.
Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы.
К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.
Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям
По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно разделить на сверхбольшие (суперЭВМ), большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ).
Функциональные
возможности ЭВМ обусловливают
важнейшие технико-
- быстродействие, измеряемое усредненным количеством операций, выполняемых машиной за единицу времени;
- разрядность и формы представления чисел, с которыми оперирует ЭВМ;
- номенклатура, емкость и быстродействие всех запоминающих устройств;
- номенклатура и технико-экономические характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации;
- типы и пропускная способность устройств связи и сопряжения узлов ЭВМ между собой (внутримашинного интерфейса);
- способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ (многопрограммность);
- типы и технико-эксплуатационные характеристики операционных систем, используемых в машине;
- наличие и функциональные возможности программного обеспечения;
- способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ (программная совместимость с другими типами ЭВМ);
- система и структура машинных команд;
- возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;
- эксплуатационная надежность ЭВМ;
- коэффициент полезного использования ЭВМ во времени, определяемый соотношением времени полезной работы и времени профилактики.
Исторически первыми появились большие ЭВМ, элементная база которых прошла путь от электронных ламп до интегральных схем со сверхвысокой степенью интеграции.. Первая большая ЭВМ ЭНИАК ( Electronic Numerical Integrator and Computer ) была создана в 1946 г. (в 1996 г. отмечалось 50-летие создания первой ЭВМ). Эта машина имела массу более 50 т, быстродействие несколько сотен операций в секунду, оперативную память емкостью 20 чисел; занимала огромный зал площадью около 100 кв.м.
Производительность
больших ЭВМ оказалась
Появление в 70-х гг. малых ЭВМ обусловлено, с одной стороны, прогрессом в области электронной элементной базы, а с другой – избыточностью ресурсов больших ЭВМ для ряда приложений. Малые ЭВМ используются чаще всего для управления технологическими процессами. Они более компактны и значительно дешевле больших ЭВМ.
Дальнейшие
успехи в области элементной базы
и архитектурных решений
Изобретение в 1969 г. микропроцессора (МП) привело к появлению в 70-х гг. еще одного класса ЭВМ – микроЭВМ (рис. 5.5). Именно наличие МП служило первоначально определяющим признаком микроЭВМ. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ.
Многопользовательские микроЭВМ – это мощные микроЭВМ, оборудованные несколькими видеотерминалами и функционирующие в режиме разделения времени, что позволяет эффективно работать на них сразу нескольким пользователям.
Персональные компьютеры (ПК) – однопользовательские микроЭВМ, удовлетворяющие требованиям общедоступности и универсальности применения.
Рабочие станции ( work station ) представляют собой однопользовательские мощные микроЭВМ, специализированные для выполнения определенного вида работ (графических, инженерных, издательских и др.).
Конечно,
вышеприведенная классификация
весьма условна, ибо мощная современная
ПК, оснащенная проблемно-ориентированным
программным и аппаратным обеспечением,
может использоваться и как полноправная
рабочая станция, и как многопользовательская
микроЭВМ, и как хороший сервер,
по своим характеристикам почти
не уступающий малым ЭВМ.
Форматирование дисков в
Последний этап программной настройки жесткого диска — форматирование высокого уровня. Основная цель данной процедуры — создать таблицы размещения файлов (FAT) и систему каталогов, чтобы DOS могла обращаться к файлам.
Обычно форматирование высокого уровня осуществляется с помощью стандартной команды DOS FORMAT, которая вызывается следующим образом:
FORMAT С: /S/V
По этой команде происходит высокоуровневое форматирование диска С (или тома С, если накопитель разбит на несколько разделов), в его начале размещаются скрытые (системные) файлы операционной системы и в заключение вам предлагается ввести метку тома.
При высокоуровневом форматировании выполняются следующие действия.
1. Поверхность диска сканируется в поисках дорожек и секторов, помеченных как дефектные во время низкоуровневого форматирования, и отмечается, что считать их невозможно.
2.
Головки возвращаются на
3. Начиная со следующего сектора (головка 1, сектор 2), записывается таблица FAT. Сразу после нее записывается вторая копия FAT. Эти таблицы пока пусты, в них содержатся только координаты дефектных кластеров, список которых был составлен во время просмотра дефектов поверхности.
4. Записывается пустой корневой каталог.
5. Если программа вызывалась с помощью ключа /S, то на диск копируются системные файлы (IBMBIO.COM и IBMDOS.COM или IO.SYS и MSDOS.SYS, в зависимости от типа используемой DOS) и файл COMMAND.COM (именно в таком порядке).
6. Если программа вызывалась с помощью ключа /V, то вам будет предложено ввести метку тома (volume label), которая записывается в качестве четвертого элемента корневого каталога. - 1
Теперь
DOS может использовать диск для записи
и считывания файлов; кроме того, диск
превращается в загрузочный.
Paint. Общие сведения. Инструменты.
Paint
- простейший графический
Программа запускается командой Пуск Программы Стандартные Paint.
В
состав элементов управления рабочего
окно программы Paint, кроме строки меню,
входят панель инструментов, палитра
настройки инструмента и
Задание размера рабочей области. Перед началом работы следует хотя бы приблизительно задать размер будущего рисунка. Размеры задают в полях Ширина и Высота диалогового окна Атрибуты (Рисунок Атрибуты).
Размер
в сантиметрах задают в тех
случаях, когда предполагается вывод
работы на печатающее устройство (принтер)
или встраивание изображения
на страницу с текстовым документом.
В тех случаях, когда рисунок
предназначен для воспроизведения
на экране, в качестве единицы измерения
выбирают Точки (пиксели). Так, например,
если рисунок готовится для
Подготовка к созданию "прозрачных" рисунков. Возможность создания "прозрачных" рисунков - одна из особенностей редактора Paint для операционной системы Windows.
В диалоговом окне Атрибуты можно назначить один цвет (например, белый) для использования в качестве "прозрачного". Прозрачность цвета означает, что если данный рисунок будет отображаться поверх другого рисунка (фонового), то нижний рисунок будет виден сквозь верхний в тех точках, которые имеют цвет, назначенный "прозрачным". Однако свойство прозрачности сохраняется в файле рисунка не всегда, а только в тех случаях, когда при сохранении выбран графический формат. GIF. Рисунки с прозрачным фоном широко используют для создания Web-страниц в Интернете и при создании электронных документов, например, в мультимедийных изданиях.
Основные
чертежно-графические
Инструмент Линия предназначен для вычерчивания прямых. Толщину линии выбирают в палитре настройки. Линии вычерчивают методом протягивания мыши. Чтобы линия получилась "строгой" (вертикальной, горизонтальной или наклонной под углом 45°), при ее вычерчивании следует держать нажатой клавишу SHIFT.
Инструмент Карандаш предназначен для рисования произвольных линий. Толщину линии выбирают в палитре настройки.
Инструмент Кривая служит для построения гладких кривых линий. Толщину выбирают в палитре настройки. Построение производится в три приема. Сначала методом протягивания проводят прямую линию, затем щелчком и протягиванием в стороне от линии задают первый и второй радиусы кривизны.
Инструмент Кисть можно использовать для свободного рисования произвольных кривых, как Карандаш, но чаще его используют для рисования методом набивки. Сначала выбирают форму кисти в палитре настройки, а потом щелчками левой кнопки мыши наносят оттиски на рисунок без протягивания мыши.
Инструмент Распылитель используют как для свободного рисования, так и для рисования методом набивки. Форму пятна выбирают в палитре настройки.
Инструмент
Прямоугольник применяют для
рисования прямоугольных фигур.
Рисование выполняется
Если при создании прямоугольника держать нажатой клавишу SHIFT, образуете правильная фигура. Для прямоугольника правильной фигурой является квадрат.
Аналогичный инструмент Скругленный прямоугольник действует точно так же, и при этом получается прямоугольник со скругленными углами.
Инструмент Многоугольник предназначен для рисования произвольных многоугольников. Рисование выполняют серией последовательных щелчков с протягиванием. Если конечная точка многоугольника совпадает с начальной, то многоугольник считается замкнутым. Замкнутые фигуры могут автоматически заливаться краской в соответствии с вариантом заполнения, выбранным в палитре настройки.
Инструмент Эллипс служит для изображения эллипсов и окружностей. Окружность - это частный случай "правильного" эллипса. Она получается при рисовании с нажатой клавишей SHIFT.
Инструмент Заливка служит для заполнения замкнутых контуров основным или фоновым цветом. Заполнение основным цветом производится щелчком левой кнопки мыши, а заполнение фоновым цветом - щелчком правой кнопки.
Инструмент Выбор цветов позволяет точно выбрать основной или дополнительный цвет не из палитры красок, а непосредственно из рисунка. Это важно, когда надо обеспечить тождественность цвета в разных областях изображения. После выбора инструмента наводят указатель на участок рисунка с нужным цветом и щелкают кнопкой мыши. Если произошел щелчок левой кнопкой, текущий цвет становится основным, а если правой - фоновым.
Инструменты выделения областей. Два инструмента предназначены для работы выделенными областями: Выделение и Выделение произвольной области. Инструмент Выделение формирует не произвольную, а прямоугольную выделенную область. Выделенную область можно удалить клавишей DELETE, скопировать в буфер обмена (CTRL+C), вырезать в буфер обмена (CTRL+X) и вставить из буфера обмена (CTRL+V).
Масштабирование изображений. Для точной доводки рисунка иногда необходимо увеличить его масштаб. Максимальное увеличение - восьмикратное. Для изменения масштаба служит команда Вид Масштаб. То же можно сделать с помощью инструмента Масштаб, в этом случае величину масштаба выбирают в палитре настройки.
В режиме восьмикратного увеличения на рисунок можно наложить вспомогательную сетку (Вид Масштаб Показать сетку). Каждая ячейка этой сетки представляет собой одну увеличенную точку изображения. В этом режиме удобно редактировать изображение по отдельным точкам.
Трансформация изображений. Трансформациями называют автоматические изменения формы, расположения или размеров графических объектов. В программе Paint не слишком много инструментов трансформации, но все-таки они есть. Их можно найти в меню Рисунок.
Команда Рисунок Отразить/повернуть вызывает диалоговое окно Отражение и поворот, содержащее элементы управления для симметричного отображения рисунка относительно вертикальной или горизонтальной оси симметрии, а также для поворота на фиксированный угол, кратный 90°.
Команда Рисунок Растянуть/наклонить вызывает диалоговое окно Растяжение и наклон. Его элементы управления позволяют растянуть рисунок по горизонтали и вертикали или наклонить относительно горизонтальной или вертикальной оси. Параметры растяжения задают в процентах, а параметры наклона - в угловых градусах.
Команда Рисунок Обратить цвета действует как переключатель. При использовании этой команды цвет каждой точки изображения меняется на "противоположный". В данном случае мы назвали "противоположным" тот цвет, который дополняет данный цвет до белого.
Ввод
текста. Программа Paint - графический
редактор и не предназначена для
работы с текстом. Поэтому ввод текста
в этой программе является исключением,
а не правилом. Избегайте использования
мелких символов, которые смотрятся
неопрятно. Рассматривайте режим работы
с текстом в программе Paint только
как средство для создания кратких
и крупных заголовков. Для ввода
текста используют инструмент Надпись.
Выбрав инструмент, щелкните на рисунке
примерно там, где надпись должна
начинаться, - на рисунке откроется
поле ввода. В это поле вводится текст
с клавиатуры. Размер поля ввода изменяют
путем перетаскивания маркеров области
ввода - небольших прямоугольных узлов,
расположенных по сторонам и углам области
ввода. Закончив ввод, вызывают панель
атрибутов текста (Вид
Панель атрибутов текста). Элементами
управления этой панели можно выбрать
форму шрифта, его начертание и размер.
Обмен данными между
В комплект поставки операционной системы Windows входят стандартные приложения прикладного назначения:
- графический редактор Paint ;
- текстовые редакторы WordP ad и Блокнот;
- калькулятор;
- программа работы с изображениями Imaging ;
- комплекс программ Связь для связи по телефонной сети;
- комплекс программ мультимедиа Развлечения.
