Kapitola 1: Počítač pro obecné použití a použitá čísla

Část 1: Úvod do počítačů a operačních systémů
Část 1.1: Obsah
Kapitola 1: Počítač pro obecné použití a použitá čísla

Počítač je elektronický stroj, který se skládá z několika komponent pro zpracování a ukládání dat. Výsledkem dat může být text, obrázek, zvuk nebo video.

1.1 Externí fyzické součásti počítače pro obecné použití

Následující obrázek ukazuje výkres počítače pro všeobecné použití s ​​nejpoužívanějšími součástmi:

Postava. 1.1 Univerzální počítač

Klávesnice, myš a mikrofon jsou vstupní zařízení. Reproduktor a obrazovka (monitor) jsou výstupní zařízení. Systémová jednotka, ve schématu označovaná jako počítač, je to, co provádí všechny výpočty. Vstupní a výstupní zařízení se nazývají periferie.

Předchozí diagram je věžový počítačový systém nebo jednoduše věžový počítač. K tomu je systémová jednotka vzpřímená. Alternativně může být systémová jednotka navržena tak, aby ležela naplocho na stole (stolu) a na něj se umístil monitor. Takový počítačový systém je označován jako stolní počítačový systém nebo jednoduše stolní počítač.

Na následujícím obrázku je schéma přenosného počítače s názvy externích komponent:

Obr 1.2 Přenosný počítač

Když si člověk sedne, notebook si může položit na klín a pracovat. Optická jednotka na obrázku je jednotka CD nebo DVD. Touchpad je náhradou za myš. Systémová jednotka má klávesnici.

1.2 Psaní

Vzhledem k tomu, že se dnes očekává, že každá elita v jakékoli části světa bude schopna používat počítač, musí se každá elita naučit psát na klávesnici. Kurzy psaní lze na internetu platit nebo zdarma. Pokud na kurzy nejsou peníze nebo prostředky, musí čtenář použít následující rady, aby věděl, jak psát:

Na anglické klávesnici má jedna z prostředních řad klávesy F a K. Klávesa F je vlevo, ale ne na levém konci řádku. Klávesa J je vpravo, ale ne na pravém konci.

Na každé ruce člověka je palec, ukazováček, prostředníček, prsteníček a malíček. Před psaním musí být ukazováček levé ruky nad klávesou F. Prostředníček musí být nad další klávesou pohybující se doleva. Prsteníček musí následovat nad další klávesou a malíček nad klávesou poté, vše směrem doleva. Před psaním musí být ukazováček pravé ruky nad klávesou J. Prostředníček pravé ruky musí být nad další klávesou pohybující se doprava. Prsteníček musí následovat nad další klávesou a malíček musí být nad klávesou poté, vše směrem doprava.

Při nastavení rukou byste měli použít nejbližší prst ke stisknutí zamýšlené nejbližší klávesy na klávesnici. Ze začátku bude vaše psaní pomalé. Vaše psaní však bude během týdnů a měsíců rychlejší.

Tento postoj nikdy neopouštějte, protože rychlost psaní se zvyšuje. Nikdy se například nevzdávejte správného používání posledních tří prstů levé ruky. Pokud je opuštěn, bude velmi obtížné vrátit se ke správnému způsobu psaní. Rychlost psaní se tedy nezlepší, dokud nebude chyba opravena.

1.3 Základní deska

Základní deska je široká deska a je v systémové jednotce. Má elektronické obvody s elektronickými součástkami. Obvody na základní desce jsou následující:

Mikroprocesor
Dnes je to jedna složka. Jedná se o jeden integrovaný obvod. Má kolíky pro připojení ke zbytku ostatních obvodů na základní desce

Mikroprocesor provádí veškerou analýzu a výpočet jádra základní desky a celého počítačového systému.

Obvod hardwarového přerušení
Předpokládejme, že v počítači je aktuálně spuštěn program (aplikace) a je stisknuta klávesa na klávesnici. Mikroprocesor musí být přerušen, aby mohl přijmout kód klíče nebo provést to, co se od něj očekává v důsledku stisknutí konkrétního tlačítka.

Taková hardwarová přerušení lze provést dvěma způsoby: buď má mikroprocesor jeden vývod pro signál přerušení pro každou možnou periferii, nebo může mít mikroprocesor jen asi dva vývody a existuje obvod přerušení, který tyto dva vývody předchází směrem k mikroprocesoru. periferie. Tento obvod přerušení má vývody pro signály přerušení ze všech možných periferií, které by přerušily mikroprocesor.

Přerušovací obvod je obvykle jeden malý integrovaný obvod spolu s některými malými elektronickými součástkami, nazývanými hradla.

Přímý přístup do paměti
Každý počítač má paměť ROM (Read Only Memory) a paměť RAM (Random Access Memory). Velikost ROM je malá a trvale pojme jen malou informaci, i když je počítač vypnutý. Velikost paměti RAM je velká, ale ne tak velká jako velikost pevného disku.

Když je napájení zapnuté (počítač byl zapnutý), RAM pojme spoustu informací. Po vypnutí počítače (vypnutí napájení) přestanou existovat všechny informace v paměti RAM.

Když je třeba přenést jednoznakový kód z paměti do periferie nebo naopak, mikroprocesor to udělá. To znamená, že mikroprocesor musí být aktivní.

Jsou chvíle, kdy je třeba přenést velké množství dat z paměti na disk nebo naopak. Na základní desce je obvod nazývaný obvod přímého přístupu do paměti (DMA). To provádí přenos, stejně jako mikroprocesor.

DMA se aktivuje pouze tehdy, když je množství dat, které se má přenést mezi pamětí a vstupně/výstupním zařízením (periferním), vysoké. Když k tomu dojde, mikroprocesor může volně pokračovat v jiné práci – a to je hlavní výhoda obvodu s přímým přístupem do paměti.

Obvod DMA je obvykle IC (Integrated Circuit) spolu s některými malými elektronickými součástkami nazývanými hradla.

Obvod adaptéru vizuální zobrazovací jednotky
Aby se data přesunula z mikroprocesoru na obrazovku, musí projít obvodem adaptéru Visual Display Unit na základní desce. Je to proto, že znaky nebo signály z mikroprocesoru nejsou vhodné přímo pro obrazovku.

Ostatní okruhy
Další obvody mohou být na základní desce. Například zvukový obvod pro reproduktor může být na základní desce. Zvukový obvod může být také dodáván jako obvod zvukové karty, který se vloží do slotu na základní desce.

Pro účely této kapitoly postačí znát přítomnost dříve zmíněných obvodů i bez zvukového obvodu.

Mikroprocesor se také nazývá Central Processing Unit, což je zkráceně CPU. Mikroprocesor se označuje zkratkou µP. CPU znamená totéž co µP. CPU a µP se ve zbytku tohoto online kariérního kurzu často používají jako mikroprocesor nebo centrální procesorová jednotka, obojí je totéž.

1.4 Počítání na různých základech

Počítání znamená přičtení 1 k předchozí číslici nebo předchozímu číslu. Následuje deset číslic, včetně 0 pro počítání v základu 10:

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

Jiný název pro bázi je radix. Radix nebo základ je počet odlišných číslic v základním počítání. Základní desítka má deset číslic bez desítky, která se skládá ze dvou číslic. Po přičtení 1 k 9 se zapíše 0 a před 0 se zapíše přenos 1, abychom měli deset. Ve skutečnosti neexistuje žádná (jediná) číslice pro žádný základ (jakýkoli radix). Všimněte si, že pro desítku není žádná číslice. Deset lze zapsat jako 1010, což se čte jako jedna nula se základem deset.

Základ šestnáct má šestnáct číslic, včetně 0, které jsou:

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

V základu šestnáct jsou čísla deset, jedenáct, dvanáct, třináct, čtrnáct, patnáct A, B, C, D, E a F. Mohou být také zapsány malými písmeny jako: a, b, c, d, e, f. Všimněte si, že pro šestnáct není žádná číslice.

V základu šestnáct se po přidání 1 k F zapíše 0 a přenos 1 se zapíše těsně před 0, aby bylo 1016, které se čte jako šestnáctý základ s jednou nulou.

Základ osm má osm číslic, včetně 0, což jsou:

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

Všimněte si, že pro osm není žádná číslice.

V základu osm se po přidání 1 k 7 zapíše 0 a přenos 1 se zapíše těsně před 0, aby bylo 108, což se čte jako jedna nula se základem osm.

Základ dvě má ​​dvě číslice, včetně 0, které jsou:

0, 1

Všimněte si, že pro dvě není žádná číslice.

V základu dva se po přidání 1 k 1 zapíše 0 a přenos 1 se zapíše těsně před 0, aby bylo 102, což se čte jako základ 2 s jednou nulou.

V následující tabulce je počítání provedeno od jedné do jedné nuly se základem šestnáct. Odpovídající čísla v základu deset, základ osm a základ dva jsou také uvedena v každém řádku:

Pamatujte, že počítání znamená přidání 1 k předchozí číslici nebo předchozímu číslu. U jakékoli základní posloupnosti čísel se přenos 1 nadále pohybuje doleva. Jak přicházejí větší čísla, rozšiřuje se.

Binární čísla a bity
Číslo se skládá ze symbolů. Číslice je libovolný ze symbolů v čísle. Čísla se základem 2 se nazývají binární čísla. Základní 2 číslice se nazývá BIT, která se běžně zapisuje jako bit jako krátký termín pro binární číslici.

1.5 Převod čísla z jednoho základu na druhý

Převod čísla z jednoho základu na druhý je znázorněn v této části. Počítač funguje v podstatě na základně 2.

Převod na základ 10
Protože každý oceňuje hodnotu čísla se základem 10, tato část vysvětluje převod čísla bez základu 10 na základ 10. Chcete-li převést číslo na základ 10, vynásobte každou číslici v daném základním čísle zvýšeným základem. do indexu jeho pozice a přidejte výsledky.

Každá číslice pro libovolné číslo v libovolném základu má pozici indexu začínající od 0 a od pravého konce čísla s posunem doleva. Následující tabulky ukazují pozice číselných indexů D76F16, 61538, 10102 a 678910:

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

Index – > 3 2 1 0
Číslice -> 6 1 5 38

Index – > 3 2 1 0
Číslice -> 1 0 1 02

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

Převod D76F16 na základ 10 je následující:

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

Poznámka: Každé číslo, které je zvýšeno na index 0, se stane 1.

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

Všimněte si také, že v matematice => znamená „to znamená, že“ a ∴ znamená tedy.

V matematickém výrazu musí být všechna násobení provedena nejprve před sčítáním; toto je ze sekvence BODMAS (nejdříve závorky, následované Z čehož je stále násobení, pak následuje dělení, násobení, sčítání a odčítání). Takže příklady jsou následující:

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

Převod 61538 na základ 10 je následující:

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

Poznámka: Každé číslo, které je zvýšeno na index 0, se stane 1.

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

Všimněte si také, že v matematice => znamená „to znamená, že“ a ∴ znamená tedy.

V matematickém výrazu musí být všechna násobení provedena nejprve před sčítáním; toto je ze sekvence BODMAS. Takže ukázková ukázka je následující:

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

Převod 10102 na základ 10 je následující:

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

Poznámka: Každé číslo, které je zvýšeno na index 0, se stane 1.

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

Všimněte si také, že v matematice => znamená „to znamená, že“ a ∴ znamená tedy.

V matematickém výrazu musí být všechna násobení provedena nejprve před sčítáním; toto je ze sekvence BODMAS. Takže ukázková ukázka je následující:

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

Převod ze základu 2 na základ 8 a na základ 16
Konverze z báze 2 na bázi 8 nebo báze 2 na bázi 16 je obecně jednodušší než konverze z jiné báze na jinou bázi. Také čísla se základem 2 jsou lépe oceněna v základu 8 a základu 16.

Převod ze základny 2 na základ 8
Chcete-li převést ze základu 2 na základ 8, seskupte základní 2 číslice po třech z pravého konce. Poté přečtěte každou skupinu v základu osm. Tabulku 1.1 (Počítání v různých radixech), která má pro prvních osm čísel korespondence mezi základem 2 a základem osm, lze použít ke čtení skupin čísel základu 2 do základu osm.

Příklad:
Převeďte 1101010101012 na základ 8.

Řešení:
Seskupení po třech zprava dává následující:

| 110 | 101 | 010 | 101 |

Z tabulky 1.1 a čtení zprava je 1012 58 a 0102 28, přičemž se ignoruje úvodní 0. Potom je 1012 stále 58 a 1102 je 68. Takže v základu 8 se skupiny stanou:

| 68 | 58 | 28 | 58 |

A pro účely konvenčního psaní:

1101010101012 = 65258

Další příklad:

Převeďte 011000101102 na základ 8.

Řešení:

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

Všimněte si, že úvodní nuly v každé skupině jsou ignorovány. Pokud jsou všechny číslice ve skupině nuly, jsou všechny nahrazeny jednou nulou v novém základu.

Převod ze základny 2 na základ 16
Chcete-li převést ze základu 2 na základ 16, seskupte základní 2 číslice po čtyřech z pravého konce. Poté přečtěte každou skupinu v základu šestnáct. Tabulku 1.1 (Počítání v různých radixech), která má korespondence mezi základem 2 a základem šestnáct pro prvních šestnáct čísel, lze použít ke čtení skupin čísel základu 2 do základu šestnáct.

Příklad:
Převeďte 1101010101012 na základ 16.

Řešení:
Seskupení po čtyřech zprava dává následující:

| 1101 | 0101 | 0101 |

Z tabulky 1.1 a čtení zprava zde, 01012 je 58 ignoruje úvodní 0, 01012 je stále 58 ignoruje úvodní 0 a 11012 je D16. Takže v základu 16 se skupiny stanou:

D16 | 516 | 516 |

A pro účely konvenčního psaní:

1101010101012 = D5516

Další příklad:
Převeďte 11000101102 na základ 16.

Řešení:

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

Všimněte si, že úvodní nuly v každé skupině jsou ignorovány. Pokud jsou všechny číslice ve skupině nuly, jsou všechny nahrazeny jednou nulou v novém základu.

1.6 Převod z Base 10 na Base 2

Metoda převodu je souvislé dělení desetinného čísla (v základu 10) dvěma. Poté odečtěte výsledek odspoda, jak ukazuje následující tabulka, pro desetinné číslo 529:

Při čtení zespodu je odpověď 1000010001. Pro každý krok dělení existuje dividenda, která je dělena dělitelem, aby se získal podíl. Kvocient má vždy celé číslo a zbytek. Zbytek může být nula. Při převodu na základ 2 je poslední kvocient vždy nula zbytek 1.

1.7 Problémy

Čtenáři se doporučuje vyřešit všechny problémy v kapitole, než přejde k další kapitole.

1. a) Uveďte v seznamu tři vstupní zařízení do systémové jednotky počítače pro všeobecné použití.
b) Uveďte v seznamu dvě výstupní zařízení do systémové jednotky počítače pro všeobecné použití.

2. Co byste poradil člověku, který se chce naučit psát, ale nemá peníze nebo prostředky na profesionální kurzy psaní na stroji?

3. Uveďte názvy čtyř hlavních obvodů (součástí) základní desky běžného počítače a stručně vysvětlete jejich úlohu.

4. Vytvořte počítací tabulku pro deset, šestnáct, osm a dvě základny se základními šestnácti čísly od 116 do 2016 .

5. Převeďte následující čísla tak, jak se to dělá v hodině matematiky:
a) 7C6D16 na bázi 10
b) 31568 na základnu 10
c) 01012 na základnu 10

6. Převeďte následující čísla na základ 8, jak se to dělá v matematické třídě:
a) 1101010101102
b) 011000101002

7. Převeďte následující čísla na základ 8, jak se to dělá v matematické třídě:
a) 1101010101102
b) 11000101002

8. Převeďte 102410 na základ dvě.