Файл: Митяков Информатика Часть 1.pdf

11 

Основные причины: 

•  невысокая стоимость компьютеров (как правило, от нескольких сотен до 

нескольких тысяч долларов); 

•  их  сравнительная  выгодность  для  многих  деловых  применений  по  срав-

нению с большими ЭВМ и мини-ЭВМ;  

•  простота  использования,  обеспеченная  с  помощью  диалогового  способа 

взаимодействия  с  компьютером,  удобных  и  понятных  интерфейсов  про-

грамм (меню, подсказки, помощь и т.д.); 

•  возможность индивидуального взаимодействия с компьютером без каких- 

либо посредников и ограничений; 

•  относительно  высокие  возможности    по  переработке    информации  (ти-

пичная скорость - десятки миллионов операций в секунду, емкость опера-

тивной памяти - десятки и сотни Мбайт, емкость жестких дисков – сотни 

Гбайт);  

•  высокая надежность и простота ремонта, основанные на интеграции ком-

понентов компьютера; 

•  возможность  расширения  и  адаптации  к  особенностям  применения  ком-

пьютеров, 

•  один и тот же компьютер может быть оснащен различными периферий-

ными устройствами и разным программным обеспечением; 

•  наличие  программного  обеспечения,  охватывающего  практически    все 

сферы человеческой деятельности, а также мощных систем для разработ-

ки нового программного обеспечения. 

Персональные компьютеры являются наиболее широко используемым ви-

дом  компьютеров,  их  мощность  постоянно  увеличивается,  а  область  примене-

ния  расширяется.  Персональные  компьютеры  могут  объединяться  в  сети,  что 

позволяет десяткам и сотням пользователей легко обмениваться информацией и 

одновременно получать доступ к общим базам данных. Средства электронной 

почты позволяют пользователям компьютеров с помощью обычной телефонной 

12 

сети посылать текстовые и факсимильные сообщения в другие города и страны 

и получать информацию из крупных банков данных. 

3.2. Устройство и принципы работы персонального компьютера 

Прежде всего, компьютер должен иметь следующие устройства: 

•  арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и ло-

гические операции; 

•  устройство  управления,  которое  организует  процесс  выполнения  про-

грамм; 

•  запоминающее устройство или память для хранения программ и данных; 

внешние устройства для ввода-вывода информации.  

В общих чертах работу компьютера можно описать так. В начале с помо-

щью  какого-либо  внешнего  устройства  в  память  компьютера  вводится  про-

грамма. Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где на-

ходится первая инструкция (команда) программы, и организует ее выполнение. 

Эта команда может задавать выполнение арифметических или логических опе-

раций, чтение из памяти данных для выполнения арифметических или логиче-

ских  операций  или  запись  их  результатов  в  память,  ввод  данных  из  внешнего 

устройства в память или вывод данных из памяти на внешнее устройство.  

Как  правило,  после  выполнения  одной  команды  устройство  управления 

начинает выполнять команду из ячейки памяти, которая находится непосредст-

венно за только что выполненной командой. Однако этот порядок может быть 

изменен с помощью команд передачи управления (перехода). Эти команды ука-

зывают устройству управления, что ему следует продолжить выполнение про-

граммы, начиная с команды, содержащейся в некоторой другой ячейке памяти. 

Такой скачок или переход в программе может выполняться не всегда, а только 

при  выполнении  некоторых  условий,  например,  если  некоторые  числа  равны, 

если в результате предыдущей арифметической операции получился нуль и т.д. 

Это  позволяет  использовать  одни  и  те  же  последовательности  команд  в  про-

грамме много раз (т.е. организовывать циклы), выполнять различные последо-

13 

вательности команд в зависимости от выполнения определенных условий и т.д., 

т.е.  создавать  сложные  программы.  Таким  образом,  управляющее  устройство 

выполняет инструкции программы автоматически, т.е. без вмешательства чело-

века.  Оно  может  обмениваться  информацией  с  оперативной  памятью  и  внеш-

ними устройствами компьютера. Поскольку внешние устройства, как правило, 

работают  значительно  медленнее,  чем  остальные  части  компьютера,  управ-

ляющее устройство может приостанавливать выполнение программы до завер-

шения операции ввода-вывода с внешним устройством. Все результаты выпол-

ненной программы должны быть ею выведены на внешние устройства компью-

тера, после чего компьютер переходит к ожиданию каких-либо сигналов внеш-

них устройств.  

Следует    заметить,  что  схема  устройства  современных  компьютеров  не-

сколько отличается от приведенной выше. В частности, арифметико-логическое 

устройство  и  устройство  управления,  как  правило,  объединены  в  единое  уст-

ройство - центральный процессор. Кроме того, процесс выполнения программ 

может прерываться для выполнения неотложных действий,  связанных  с  по-

ступившими    сигналами    от    внешних  устройств  компьютера - прерываний.  

Многие быстродействующие компьютеры  осуществляют  параллельную  обра-

ботку  данных  на нескольких процессорах. Тем не менее,  большинство совре-

менных  компьютеров  в  основных  чертах  соответствуют  принципам,  изложен-

ным фон Нейманом. 

Компьютер  может  обрабатывать  только  информацию,  представленную  в 

цифровой  форме.  Вся  другая  информация  (например,  звуки,  изображения,  по-

казания приборов и т.д.) для обработки на компьютере должна быть преобразо-

вана в цифровую форму. Например, чтобы перевести в цифровую форму музы-

кальный  звук,  можно  через  небольшие  промежутки  времени  измерять  интен-

сивность звука на определенных частотах, представляя результаты каждого из-

мерения в числовой форме. С помощью программ для компьютера можно вы-

полнить преобразования полученной информации,  например, наложить друг на 

14 

друга звуки от разных источников. После этого результат можно преобразовать 

обратно в звуковую форму.  

Аналогичным  образом  на  компьютере  можно  обрабатывать  и  текстовую 

информацию. При вводе в компьютер каждая буква кодируется определенным 

числом, а при выводе на внешние устройства (экран или печать) для восприятия 

человеком по этим числам строятся соответствующие изображения букв. Соот-

ветствие между набором букв и числами называется кодировкой символов.  

Как правило, все числа в компьютере представляются с помощью нулей и 

единиц (а не десяти цифр, как это привычно для людей). Иными словами, ком-

пьютеры обычно работают в  двоичной системе счисления, поскольку при этом 

их устройство получается значительно более простым. Ввод чисел в компьютер 

и вывод их для чтения человеком может осуществляться в привычной десятич-

ной    форме - все  необходимые  преобразования  могут  выполнить  программы, 

работающие на компьютере.  

Единицей информации в компьютере является бит, т.е. двоичный разряд, 

который может принимать значение 0 или 1. Как правило, команды компьюте-

ров работают не с отдельными битами, а с восемью битами сразу. Восемь по-

следовательных  битов  составляют  байт.  В  одном  байте  можно  закодировать 

значение одного символа из 256 возможных (256 = 2

8

). Более крупными едини-

цами информации являются килобайт (сокращенно обозначаемый - кбайт), рав-

ный 1024 байтам (1024=2

10

),  мегабайт    (сокращенно  обозначаемый  Мбайт), 

равный 1024 кбайтам  или  2

20

  байтам  и  гигабайт  (сокращенно  обозначаемый 

Гбайт), равный 1024 Мбайтам или 2

30

 байтам. 

Если бы IBM РС был сделан так же, как другие существовавшие во время 

его  появления  компьютеры,  он  бы  устарел  через  два-три  года,  и  мы  давно  бы 

уже  о  нем  забыли.  К  счастью,  в  IBM  РС  была  заложена  возможность  усовер-

шенствования    его    отдельных    частей    и    использования    новых  устройств. 

Фирма  IBM сделала  компьютер не  единым неразъемным устройством, а обес-

печила возможность его сборки из независимо изготовленных частей аналогич-

но детскому конструктору.  При этом методы сопряжения устройств с компью-

15 

тером IBM РС не только не держались в секрете, но и были  доступны всем  же-

лающим. Этот принцип,  называемый  принципом  открытой архитектуры,  на-

ряду с другими  достоинствами, обеспечил  потрясающий  успех  компьютеру 

IBM РС.  

Как же устроен этот конструктор? На  основной электронной плате ком-

пьютера  IBM  РС  (системной,  или  материнской,  плате)  размещены  только  те 

блоки,  которые осуществляют  обработку информации  (вычисления). Схемы, 

управляющие  всеми  остальными устройствами компьютера - монитором, дис-

ками, принтером и т.д., реализованы на отдельных платах, которые вставляются 

в стандартные разъемы на системной плате - слоты. К этим электронным схе-

мам подводится электропитание из единого блока питания, а для удобства и на-

дежности все это заключается в общий металлический или пластмассовый кор-

пус - системный блок.  

По-видимому,  фирма  IBM  рассчитывала,  что  открытость  архитектуры 

IBM РС позволит независимым производителям разрабатывать  различные до-

полнительные  устройства,  что  увеличит  популярность  компьютера.  Так  оно  и 

произошло,  и  через  один-два  года  на  рынке  предлагались  сотни  разных  уст-

ройств и комплектующих для IBM РС.  

Наибольшую выгоду от открытости архитектуры IBM РС получили, есте-

ственно,  пользователи.  Они  могли  самостоятельно  расширять  возможности 

своих компьютеров, покупая соответствующие устройства и подсоединяя их в 

свободные разъемы на системной плате. При этом они не были связаны ассор-

тиментом моделей, предлагаемых фирмой IBM, так как могли покупать допол-

нительные  устройства,  производимые  независимыми  фирмами.  Они  могли  сэ-

кономить  деньги,  ориентируясь  при  покупке  компьютеров  на  свои  сегодняш-

ние,  а  не  будущие  потребности - ведь  при  необходимости  компьютер  можно 

модернизировать. 

Развитие микрокомпьютеров и увеличение их вычислительной мощности 

сопровождалось  одновременным  уменьшением  их  стоимости.  Появляется  по-