Kapitel 1: Den generelle computer og numre, der bruges

Del 1: Introduktion til computere og operativsystemer
Del 1.1: Indholdsfortegnelse
Kapitel 1: Den generelle computer og numre, der bruges

Computeren er en elektronisk maskine, der er opbygget af flere komponenter til behandling og lagring af data. Dataene kan resultere i tekst, billede, lyd eller video.

1.1 Eksterne fysiske komponenter i en almindelig computer

Følgende figur viser tegningen af ​​en almindelig computer med de mest brugte komponenter:

Figur. 1.1 Computer til generelle formål

Tastaturet, musen og mikrofonen er inputenheder. Højttaleren og skærmen (skærmen) er output-enheder. Systemenheden, kaldet computeren i diagrammet, er det, der udfører al beregningen. Inputenheder og outputenheder kaldes perifere enheder.

Det foregående diagram er et tårncomputersystem eller blot en tårncomputer. Til det er systemenheden oprejst. Alternativt kan systemenheden designes til at ligge fladt på skrivebordet (bordet), og monitoren sættes ovenpå. Et sådant computersystem omtales som et stationært computersystem eller blot en stationær computer.

Følgende figur er diagrammet over en bærbar computer med navnene på de eksterne komponenter:

Fig 1.2 Bærbar computer

Når man sætter sig ned, kan den bærbare computer lægges på skødet for at arbejde. Det optiske drev i diagrammet er cd- eller dvd-drevet. Touch-pad'en er en erstatning for mus. Systemenheden har tastaturet.

1.2 Indtastning

Da enhver elite i enhver del af verden i dag forventes at kunne bruge computeren, så skal enhver elite lære at skrive på tastaturet. Klasser til at skrive kan betales for eller gratis på internettet. Hvis pengene eller midlerne ikke er til rådighed for klasserne, skal læseren bruge følgende råd for at vide, hvordan man skriver:

På det engelske tastatur har en af ​​de midterste rækker F- og K-tasterne. F-tasten er til venstre, men ikke i venstre ende af rækken. J-tasten er til højre, men ikke i højre ende.

På hver hånd af en person er der tommelfinger, pegefinger, langfinger, ringfinger og lillefinger. Før du skriver, skal pegefingeren på venstre hånd være over F-tasten. Langfingeren skal være over den næste tast, der bevæger sig mod venstre. Ringfingeren skal følge over den næste tast, og lillefingeren over nøglen efter, alt mod venstre. Før du skriver, skal pegefingeren på højre hånd være over J-tasten. Langfingeren på højre hånd skal være over den næste tast, der bevæger sig mod højre. Ringfingeren skal følge over den næste tast, og lillefingeren skal være over nøglen bagefter, helt mod højre.

Med opsætningen af ​​hænderne skal du bruge den nærmeste finger til at trykke på den tilsigtede nærmeste tast på tastaturet. I begyndelsen vil din indtastning være langsom. Din indtastning vil dog være hurtigere i løbet af uger og måneder.

Forlad aldrig denne holdning, da skrivehastigheden stiger. For eksempel må du aldrig opgive korrekt brug af de sidste tre fingre på venstre hånd. Hvis det opgives, vil det være meget svært at vende tilbage til den korrekte indtastningsmetode. Derfor vil skrivehastigheden ikke forbedres, så længe fejlen ikke er rettet.

1.3 Bundkort

Bundkortet er et bredt kort, og det er i systemenheden. Den har det elektroniske kredsløb med elektroniske komponenter på. Kredsløbene på bundkortet er som følger:

Mikroprocessor
I dag er dette én komponent. Det er et integreret kredsløb. Den har ben til at forbinde til resten af ​​de andre kredsløb på bundkortet

Mikroprocessoren udfører al analyse og core computing for bundkortet og hele computersystemet.

Hardwareafbrydelseskredsløb
Antag, at computeren i øjeblikket kører et program (applikation), og der trykkes på en tast på tastaturet. Mikroprocessoren skal afbrydes, for at den kan modtage nøglekoden eller gøre, hvad den forventes at gøre som et resultat af at trykke på en bestemt tast.

Sådanne hardwareafbrydelser kan udføres på to måder: enten har mikroprocessoren én ben til afbrydelsessignalet for hver mulig perifer enhed, eller mikroprocessoren kan have lige omkring to ben, og der er et afbrydelseskredsløb, der går forud for disse to ben mod mikroprocessoren for alle mulige. perifere enheder. Dette afbrydelseskredsløb har ben til afbrydelsessignalerne fra alle mulige perifere enheder, der ville afbryde mikroprocessoren.

Afbrydelseskredsløbet er normalt et lille integreret kredsløb sammen med nogle små elektroniske komponenter, kaldet porte.

Direkte hukommelsesadgang
Hver computer har en Read Only Memory (ROM) og en Random Access Memory (RAM). Størrelsen på ROM er lille, og den indeholder kun en lille information permanent, selv når computeren er slukket. Størrelsen på RAM er stor, men ikke så stor som størrelsen på harddisken.

Når strømmen er tændt (computeren er blevet tændt), kan RAM indeholde en masse information. Når computeren er lukket ned (strømmen er slukket), ophører al information i RAM med at eksistere.

Når en enkelt tegnkode skal overføres fra hukommelsen til en perifer enhed eller omvendt, gør mikroprocessoren arbejdet. Det betyder, at mikroprocessoren skal være aktiv.

Der er tidspunkter, hvor en stor mængde data skal overføres fra hukommelsen til disken eller omvendt. Der er et kredsløb på bundkortet kaldet Direct Memory Access (DMA) kredsløb. Dette udfører overførslen ligesom mikroprocessoren.

DMA'en træder kun i funktion, kun når mængden af ​​data, der skal overføres mellem hukommelsen og input/outputenheden (perifer enheder) er høj. Når det sker, er mikroprocessoren fri til at fortsætte med andet arbejde - og det er den største fordel ved at have et direkte hukommelsesadgangskredsløb.

DMA-kredsløbet er normalt et IC (Integrated Circuit) sammen med nogle små elektroniske komponenter kaldet gates.

Visuel displayenhed Adapterkredsløb
For at dataene kan flytte fra mikroprocessoren til skærmen, skal de passere gennem Visual Display Unit Adapter Circuit på bundkortet. Dette skyldes, at tegnene eller signalerne fra mikroprocessoren ikke egner sig direkte til skærmen.

Andre kredsløb
Andre kredsløb kan være på bundkortet. For eksempel kan et lydkredsløb til højttaleren være på bundkortet. Lydkredsløbet kan også komme som et lydkortkredsløb, der skal indsættes i et slot på bundkortet.

Til formålet med dette kapitel er det nok at kende tilstedeværelsen af ​​de tidligere nævnte kredsløb, selv uden lydkredsløbet.

Mikroprocessoren kaldes også Central Processing Unit, som forkortes CPU. Mikroprocessoren er forkortet til µP. CPU betyder det samme som µP. CPU'en og µP bruges meget i resten af ​​dette online karrierekursus til at betyde som mikroprocessor eller centralbehandlingsenhed, som begge er det samme.

1.4 Tælling i forskellige baser

At tælle betyder at lægge 1 til det forrige ciffer eller forrige tal. Følgende er ti cifre, inklusive 0 til at tælle i basis 10:

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

Et andet navn for base er radix. Radix eller base er antallet af distinkte cifre i en basistælling. Basis ti har ti cifre uden ti, som består af to cifre. Efter tilføjelse af 1 til 9, skrives 0, og carry af 1 skrives lige foran 0 for at have ti. Faktisk er der ikke noget (enkelt) ciffer for nogen base (enhver radix). Bemærk, at der ikke er et ciffer for ti. Ti kan skrives som 1010, som læses som et-nul base ti.

Basis seksten har seksten cifre, inklusive 0, som er:

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

I basis seksten er tallene ti, elleve, tolv, tretten, fjorten, femten henholdsvis A, B, C, D, E og F. De kan også skrives med små bogstaver som: a, b, c, d, e, f. Bemærk, at der ikke er et ciffer for seksten.

I grundtal seksten, efter tilføjelse af 1 til F, skrives 0 ned, og bæringen af ​​1 skrives lige foran 0 for at have 1016, som læses som et-nul grundtal seksten.

Grundlag otte har otte cifre, inklusive 0, som er:

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

Bemærk, at der ikke er et ciffer for otte.

I grundtal otte, efter tilføjelse af 1 til 7, skrives 0 ned, og carry af 1 skrives lige foran 0 for at have 108, som læses som et-nul grundtal otte.

Basis to har to cifre, inklusive 0, som er:

0, 1

Bemærk, at der ikke er et ciffer for to.

I base to, efter tilføjelse af 1 til 1, skrives 0 ned, og carry af 1 skrives lige foran 0 for at have 102, som læses som et-nul base 2.

I den følgende tabel foretages optællingen fra en til en-nul base seksten. De tilsvarende tal i base ti, base otte og base to er også angivet i hver række:

Husk at tælle betyder at lægge 1 til det forrige ciffer eller forrige tal. For en hvilken som helst sekvens med basetæller fortsætter bæringen af ​​1 med at bevæge sig til venstre. Efterhånden som de større tal kommer op, udvides det.

Binære tal og bits
Et tal består af symboler. Et ciffer er et hvilket som helst af symbolerne i tallet. Grundtal 2 kaldes binære tal. Et basis 2 ciffer kaldes en BIT, som almindeligvis skrives som bit som en kort sigt for binært cifferT

1.5 Konvertering af et tal fra en base til en anden

Konvertering af et tal fra en base til en anden er vist i dette afsnit. Computeren fungerer som udgangspunkt i base 2.

Konvertering til base 10
Da alle værdsætter værdien af ​​et tal i grundtal 10, forklarer dette afsnit konverteringen af ​​et tal uden grundtal til grundtal 10. For at konvertere et tal til grundtal 10 skal du gange hvert ciffer i det givne grundtal med grundtallet, der hæves til indekset for sin position og tilføje resultaterne.

Hvert ciffer for et hvilket som helst tal i en hvilken som helst base har en indeksposition, der begynder fra 0 og fra den højre ende af tallet, der bevæger sig mod venstre. Følgende tabeller viser cifferindekspositionerne for D76F16, 61538, 10102 og 678910:

Indeks – > 3 2 1 0
Ciffer -> D 7 6 F16

Indeks – > 3 2 1 0
Ciffer -> 6 1 5 38

Indeks – > 3 2 1 0
Ciffer -> 1 0 1 02

Indeks – > 3 2 1 0
Ciffer -> 6 7 8 910

Konvertering af D76F16 til base 10 er som følger:

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

Bemærk: Ethvert tal, der hæves til indekset 0, bliver 1.

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

Bemærk også, at i matematik betyder => 'dette betyder det' og ∴ betyder derfor.

I et matematisk udtryk skal alle multiplikationerne udføres først før addition; dette er fra BODMAS-sekvensen (parentes først, efterfulgt af Hvoraf er stadig multiplikation, derefter efterfulgt af division, multiplikation, addition og subtraktion). Så eksemplerne er som følger:

D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = D x 16 x16 x 16 + 7 x 16 x16 + 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

Konvertering af 61538 til base 10 er som følger:

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

Bemærk: Ethvert tal, der hæves til indekset 0, bliver 1.

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

Bemærk også, at i matematik betyder => 'dette betyder det' og ∴ betyder derfor.

I et matematisk udtryk skal alle multiplikationerne udføres først før addition; dette er fra BODMAS-sekvensen. Så eksempeldemonstrationen er som følger:

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

Konvertering af 10102 til base 10 er som følger:

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

Bemærk: Ethvert tal, der hæves til indekset 0, bliver 1.

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

Bemærk også, at i matematik betyder => 'dette betyder det' og ∴ betyder derfor.

I et matematisk udtryk skal alle multiplikationerne udføres først før addition; dette er fra BODMAS-sekvensen. Så eksempeldemonstrationen er som følger:

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

Konvertering fra base 2 til base 8 og til base 16
Konvertering fra base 2 til base 8 eller base 2 til base 16 er generelt enklere end konvertering fra en anden base til en anden base. Base 2-tal er også bedre værdsat i base 8 og base 16.

Konvertering fra base 2 til base 8
For at konvertere fra grundtal 2 til grundtal 8 skal du gruppere grundtallet 2-cifre i tretal fra højre ende. Læs derefter hver gruppe i base otte. Tabel 1.1 (Optælling i forskellige radikser), som har overensstemmelse mellem grundtal 2 og grundtal otte for de første otte tal, kan bruges til at læse grupperne af grundtal 2 til grundtal otte.

Eksempel:
Konverter 1101010101012 til base 8.

Løsning:
Gruppering i tre, fra højre, giver følgende:

| 110 | 101 | 010 | 101 |

Fra tabel 1.1 og læst fra højre her, er 1012 58 og 0102 er 28, idet man ignorerer det forreste 0. Så er 1012 stadig 58, og 1102 er 68. Så i base 8 bliver grupperne:

| 68 | 58 | 28 | 58 |

Og med henblik på konventionel skrivning:

1101010101012 = 65258

Et andet eksempel:

Konverter 011000101102 til basis 8.

Løsning:

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

Bemærk, at de foranstillede nuller i hver gruppe ignoreres. Hvis alle cifre i en gruppe er nuller, erstattes de alle af et nul i den nye base.

Konvertering fra base 2 til base 16
For at konvertere fra grundtal 2 til grundtal 16 skal du gruppere grundtallet 2-cifre i firere fra højre ende. Læs derefter hver gruppe i basis seksten. Tabel 1.1 (Optælling i forskellige radikser), som har overensstemmelse mellem grundtal 2 og grundtal seksten for de første seksten tal, kan bruges til at læse grupperne af grundtal 2 til seksten grundtal.

Eksempel:
Konverter 1101010101012 til basis 16.

Løsning:
Gruppering i firere, fra højre, giver følgende:

| 1101 | 0101 | 0101 |

Fra tabel 1.1 og læst fra højre her, er 01012 58, der ignorerer det førende 0, 01012 er stadig 58, der ignorerer det førende 0, og 11012 er D16. Så i base 16 bliver grupperne:

D16 | 516 | 516 |

Og med henblik på konventionel skrivning:

1101010101012 = D5516

Et andet eksempel:
Konverter 11000101102 til basis 16.

Løsning:

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

Bemærk, at de foranstillede nuller i hver gruppe ignoreres. Hvis alle cifre i en gruppe er nuller, erstattes de alle af et nul i den nye base.

1.6 Konvertering fra base 10 til base 2

Konverteringsmetoden er en kontinuerlig division af decimaltallet (i grundtallet 10) med 2. Læs derefter resultatet fra bunden, som følgende tabel illustrerer, for decimaltallet på 529:

Læses fra bunden, er svaret 1000010001. For ethvert divisionstrin er der dividenden, som divideres med divisoren for at give kvotienten. Kvotienten har altid et helt tal og en rest. Resten kan være nul. Ved konvertering til grundtal 2 er den sidste kvotient altid nul rest 1.

1.7 Problemer

Læseren rådes til at løse alle problemerne i et kapitel, før de går videre til næste kapitel.

1. a) Liste på listen over tre input-enheder til systemenheden på en almindelig computer.
b) Angiv på listen to outputenheder til systemenheden på en almindelig computer.

2. Hvilket råd vil du give til en person, der gerne vil lære at skrive, men ikke har penge eller midler til professionelle maskinskrivningstimer?

3. Angiv navnene på fire hovedkredsløb (komponenter) på bundkortet på en almindelig computer og forklar kort deres roller.

4. Lav en tælletabel for de ti, seksten, otte og to baser med basis seksten tal fra 116 til 2016.

5. Konverter følgende tal, som det gøres i en matematiktime:
a) 7C6D16 til base 10
b) 31568 til base 10
c) 01012 til base 10

6. Konverter følgende tal til grundtal 8, som det gøres i en matematiktime:
a) 1101010101102
b) 011000101002

7. Konverter følgende tal til grundtal 8, som det gøres i en matematiktime:
a) 1101010101102
b) 11000101002

8. Konverter 102410 til base to.