Техническое и информационное обеспечение персонального компьютера (ПК)

разрядом кода. Разряды прямого кода числа, в  которых располагается q-ичный

код модуля числа, называются цифровыми разрядами  кода. При записи прямого

кода знаковый разряд располагается левее старшего цифрового разряда и

обычно отделяется от цифровых разрядов точкой.     

 Максимальное  и минимальное значения чисел  определяются формулами:     

Xmax=+(qn-q-m);  Xmin=-(qn-q-m).      

 Использование  формы с фиксированной точкой  для представления смешанных

(с целой и  дробной частью) чисел в ПК практически не встречается. Как

правило, используются ПК либо с дробной арифметикой, либо с целочисленной.     

 Форма представления  чисел с фиксированной точкой  упрощает аппаратную

реализацию ПК, уменьшает время выполнения машинных операций, однако при

решении задач  необходимо постоянно следить за тем, чтобы все исходные

данные, промежуточные  и окончательные результаты находились в допустимом

диапазоне представления. Если этого не соблюдать, то возможно переполнение

разрядной сетки, и результат вычислений будет неверным.     

 3.3. Представление чисел с плавающей точкой.     

 При представлении  числа Х в форме числа с  плавающей точкой (в

нормальной форме) требуется задать знаки мантиссы и порядка, их модули в q-

ичном коде, а  также основание системы счисления.      

 Х=mqp     

 Где   m-мантисса числа;           

q-основание  системы счисления;           

p-порядок.     

 Для задания  числа в нормальной форме требуется  задать знаки мантиссы и

порядка, их модули в q-ичном коде, а также основание системы счисления.

Нормальная форма  представления чисел неоднозначна, т.к. взаимное изменение

m и p приводит  к плаванию точки (запятой). Отсюда  произошло название формы

представления чисел.     

 Для однозначности  представления чисел в ПК используется  нормальная

нормализованная форма, в которой положение точки  всегда задается перед

значащей цифрой мантиссы. Точность вычислений при  использовании формата с

плавающей точкой определяется числом разрядов мантиссы. Она увеличивается с

увеличением числа  разрядов.    

 3.4. Представление символов. Кодировка ASCII.     

 ПК обрабатывают  не только числовую, но и текстовую,  или алфавитно-

цифровую информацию, содержащую буквы, цифры, знаки препинания,

математические  и др. символы. Именно такой характер имеет экономическая,

плановая и  учетная информация, а также тексты программ на алгоритмических

языках. Характер этой информации таков, что для ее представления требуются

слова переменно  длины. Возможность представления, ввода, обработки и вывода

алфавитно-цифровой (символьной) информации важна и для чисто математических

задач, т.к. позволяет  оформлять результаты вычислений в  виде таблиц или

графиков с  нужными заголовками и пояснениями.      

 Во многих  ПК для представления алфавитно-цифровых  символов

используется код ASCII (American Standart Code for Information Interchange

– американский код обмена информацией), расширенный  путем добавления букв

русского алфавита. Для представления каждого символа  отводится один байт, с

помощью которого можно закодировать 256 символов. В  связи с тем, что в коде

ASCII нет букв  русского языка, для их корректного  отображения используются

специальные программы-русификаторы.     

 4. Структура и принципы работы ПК.     

 4.1. Блок-схема, основные узлы и их назначение.     

 Более чем  за полвека развития вычислительных средств прогресс в

аппаратной реализации ЭВМ и их технических характеристик  превзошел все

прогнозы, и пока не заметно снижение его темпов. Несмотря на то, что

современные компьютеры не имеют ничего общего с первыми  моделями,

основополагающе идеи, заложенные в них и связанные с понятием алгоритма,

разработанным Аланом Тьюрингом, а также архитектурной  реализацией,

предложенной  Джоном фон Нейманом, пока не претерпели коренных изменений (за

исключением систем параллельной обработки информации). В связи с этим

закономерно в  качестве блок-схемы привести следующую  логическую структуру:

|        |        |Процессор                          |        |        |

|        |        |        |АЛУ              |        |        |        |

|УВВ     |        |системный        |интерфейс        |        |ЗУ      |

|        |        |        |        |        |        |        |        |

|        |        |        |УУ               |        |        |        |

|        |        |        |        |        |        |        |        |

|                 |        |        |        |        |                 |

|                 |        |ПУ               |        |                 |       

. АЛУ – арифметико-логическое  устройство;     

. УУ – устройство  управления;     

. ЗУ – запоминающее  устройство;     

. УВВ – устройство  ввода-вывода;     

. ПУ – пульт  управления.     

 Процессор,  или микропроцессор, является основным  устройством ПК. Он

предназначен  для выполнения вычислений по хранящейся в запоминающем

устройстве программе  и обеспечения общего управления ПК. Быстродействие ПК

в значительной мере определяется скоростью работы процессора. Для ее

увеличения процессор  использует собственную память небольшого объема,

именуемую местной  или сверхоперативной, что в некоторых случаях исключает

необходимость обращения к запоминающему устройству ПК.     

 Вычислительный  процесс должен быть предварительно  представлен для ПК в

виде программы  – последовательности инструкций (команд), записанных в

порядке выполнения. В процессе выполнения программы ПК выбирает очередную

команду, расшифровывает ее, определяет, какие действия и  над какими

операндами следует  выполнить. Эту функцию осуществляет УУ. Оно же помещает

выбранные из ЗУ операнды в АЛУ, где они и обрабатываются. Само АЛУ работает

под управлением  УУ.     

 Обрабатываемые  данные и выполняемая программа  должны находиться в

запоминающем  устройстве – памяти, куда они вводятся через устройство ввода.

Емкость памяти измеряется в величинах, кратных  байту. Память представляет

собой сложную  структуру, построенную по иерархическому принципу, и включает

в себя запоминающие устройства различных типов. Функционально  она делится

на две части: внутреннюю и внешнюю.     

 Внутренняя, или основная память – это  запоминающее устройство,

напрямую вязанное с процессором и предназначенное  для хранения выполняемых

программ и  данных, непосредственно участвующих  в вычислениях. Обращение к

внутренней памяти ПК осуществляется с высоким быстродействием, но она имеет

ограниченный  объем, определяемый системой адресации машины.     

 Внутренняя  память, в свою очередь, делится  на оперативную (ОЗУ) и

постоянную (ПЗУ) память. Оперативная память, по объему составляющая большую

часть внутренней памяти, служит для приема, хранения и выдачи информации.

При выключении питания ПК содержимое оперативной памяти в большинстве

случаев теряется. Постоянная память обеспечивает хранение и выдачу

информации. В  отличие от содержимого оперативной  памяти, содержимое

постоянной заполняется  при изготовлении ПК и не может  быть изменено в

обычных условиях эксплуатации. В постоянной памяти хранятся часто

используемые (универсальные) программы, и данные, к примеру, некоторые

программы операционной системы, программы тестирования оборудования ПК и

др. при выключении питания содержимое постоянной памяти сохраняется.     

 Внешняя память (ВЗУ) предназначена для размещения  больших объемов

информации и  обмена ею с оперативной памятью. Для построения внешней памяти

используют энергонезависимые  носители информации (диски и ленты), которые к

тому же являются переносимыми. Емкость этой памяти практически не имеет

ограничений, а  для обращения к ней требуется  больше времени, чем ко

внутренней.     

 Внешние запоминающие  устройства конструктивно отделены  от центральных

устройств ПК (процессора и внутренней памяти), имеют собственное управление

и выполняют  запросы процессора без его непосредственного  вмешательства. В

качестве ВЗУ  используют накопители на магнитных  и оптических дисках, а

также накопители на магнитных лентах.     

 ВЗУ по  принципам функционирования разделяются на устройства прямого

доступа (накопители на магнитных и оптических дисках) и устройства

последовательного доступа (накопители на магнитных лентах). Устройства

прямого доступа  обладают большим быстродействием, поэтому они являются

основными внешними запоминающими устройствами, постоянно  используемыми в

процессе функционирования ПК. Устройства последовательного доступа

используются  в основном для резервирования информации.      

 Устройства  ввода-вывода служат соответственно  для ввода информации в

ПК и вывода из нее, а также для обеспечения  общения пользователя с машиной.

Процессы ввода-вывода протекают с использованием внутренней памяти ПК.

Иногда устройства ввода-вывода называют периферийными  или внешними

устройствам ПК. К ним относятся, в частности, дисплеи (мониторы),

клавиатура, манипуляторы типа «мышь», алфавитно-цифровые печатающие

устройства (принтеры), графопостроители, сканеры и др. для управления

внешними устройствами (в том числе и ВЗУ) и согласования их с системным

интерфейсом служат групповые устройства управления внешними устройствами,

адаптеры или  контроллеры.     

 Пульт управления  служит для выполнения оператором  или системным