1. peatükk: Üldotstarbeline arvuti ja kasutatud numbrid

1. osa: Sissejuhatus arvutitesse ja operatsioonisüsteemidesse
Osa 1.1: Sisukord
1. peatükk: Üldotstarbeline arvuti ja kasutatud numbrid

Arvuti on elektrooniline masin, mis koosneb mitmest komponendist andmete töötlemiseks ja salvestamiseks. Andmete tulemuseks võib olla tekst, pilt, heli või video.

1.1 Üldotstarbelise arvuti välised füüsilised komponendid

Järgmisel joonisel on kujutatud enamkasutatavate komponentidega üldotstarbelise arvuti joonis:

Joonis. 1.1 Üldotstarbeline arvuti

Klaviatuur, hiir ja mikrofon on sisendseadmed. Valjuhääldi ja ekraan (monitor) on väljundseadmed. Süsteemiüksus, mida diagrammil nimetatakse arvutiks, teeb kogu arvutuse. Sisend- ja väljundseadmeid nimetatakse välisseadmeteks.

Eelmine diagramm on tornarvutisüsteem või lihtsalt tornarvuti. Selleks on süsteemiüksus püsti. Teise võimalusena saab süsteemiploki konstrueerida nii, et see asetatakse lauale (lauale) ja kuvar asetatakse selle peale. Sellist arvutisüsteemi nimetatakse lauaarvutisüsteemiks või lihtsalt lauaarvutiks.

Järgmine joonis on sülearvuti diagramm koos väliste komponentide nimedega:

Joonis 1.2 Sülearvuti

Kui inimene istub, saab sülearvuti töö tegemiseks sülle panna. Joonisel kujutatud optiline draiv on CD- või DVD-draiv. Puuteplaat asendab hiirt. Süsteemiüksusel on klaviatuur.

1.2 Tippimine

Kuna tänapäeval eeldatakse, et iga eliit kõikjal maailmas oskab arvutit kasutada, siis peab iga eliit õppima klaviatuuril tippimist. Tippimistunde saab Internetis tasuda või tasuta. Kui raha või vahendeid tundide jaoks ei jätku, peab lugeja tippimise õppimiseks kasutama järgmisi nõuandeid:

Inglise keele klaviatuuril on ühel keskmistest ridadest klahvid F ja K. F-klahv on vasakul, kuid mitte rea vasakpoolses otsas. Klahv J on paremal, kuid mitte paremas otsas.

Inimese mõlemal käel on pöial, nimetissõrm, keskmine sõrm, sõrmusesõrm ja väike sõrm. Enne tippimist peab vasaku käe nimetissõrm olema F-klahvi kohal. Keskmine sõrm peab olema järgmise klahvi kohal, mis liigub vasakule. Sõrmusesõrm peab järgnema järgmise klahvi kohal ja väike sõrm klahvi kohal pärast seda, kõik vasakule. Enne tippimist peab parema käe nimetissõrm olema J-klahvi kohal. Parema käe keskmine sõrm peab olema järgmise paremale liikuva klahvi kohal. Sõrmusesõrm peab järgnema järgmise klahvi kohal ja väike sõrm peab olema pärast seda klahvi kohal, kõik paremale.

Käte seadistamisel peaksite kasutama lähimat sõrme, et vajutada klaviatuuril ettenähtud lähimat klahvi. Alguses on teie tippimine aeglane. Teie trükkimine on aga nädalate ja kuude jooksul kiirem.

Ärge kunagi loobuge sellest suhtumisest, kuna tippimiskiirus suureneb. Näiteks ärge kunagi loobuge vasaku käe kolme viimase sõrme õigest kasutamisest. Kui sellest loobutakse, on õige trükkimismeetodi juurde tagasipöördumine väga raske. Seega ei parane tippimiskiirus seni, kuni viga pole parandatud.

1.3 Emaplaat

Emaplaat on lai plaat ja see asub süsteemiüksuses. Sellel on elektrooniline lülitus koos elektrooniliste komponentidega. Emaplaadi vooluringid on järgmised:

Mikroprotsessor
Tänapäeval on see üks komponent. See on üks integraallülitus. Sellel on tihvtid, et ühendada ülejäänud emaplaadi teiste vooluahelatega

Mikroprotsessor teeb kogu emaplaadi ja kogu arvutisüsteemi analüüsi ja põhiarvutuse.

Riistvara katkestusahel
Oletame, et arvutis töötab praegu programm (rakendus) ja vajutatakse klaviatuuri klahvi. Mikroprotsessor peab olema katkestatud, et see saaks võtmekoodi kätte või teeks seda, mida talt konkreetse klahvi vajutamise tulemusena oodatakse.

Selliseid riistvaralisi katkestusi saab teha kahel viisil: kas mikroprotsessoril on üks viik katkestussignaali jaoks iga võimaliku välisseadme jaoks või mikroprotsessoril võib olla peaaegu kaks viiku ja katkestusahel, mis eelneb nendele kahele viigule mikroprotsessori poole välisseadmed. Sellel katkestusahelal on kontaktid kõigi võimalike välisseadmete katkestussignaalide jaoks, mis katkestaksid mikroprotsessori.

Katkestusahel on tavaliselt üks väike integraallülitus koos mõne väikese elektroonilise komponendiga, mida nimetatakse väravateks.

Otsene juurdepääs mälule
Igal arvutil on kirjutuskaitstud mälu (ROM) ja muutmälu (RAM). ROM-i suurus on väike ja see sisaldab püsivalt vaid väikest teavet, isegi kui arvuti on välja lülitatud. RAM-i suurus on suur, kuid mitte nii suur kui kõvaketta suurus.

Kui toide on sisse lülitatud (arvuti on sisse lülitatud), võib RAM-i mahutada palju teavet. Kui arvuti suletakse (toide on välja lülitatud), lakkab kogu RAM-is olev teave olemast.

Kui ühe märgi kood tuleb mälust välisseadmesse üle kanda või vastupidi, teeb selle töö ära mikroprotsessor. See tähendab, et mikroprotsessor peab olema aktiivne.

Mõnikord tuleb mälust kettale üle kanda suur hulk andmeid või vastupidi. Emaplaadil on vooluahel, mida nimetatakse otsemälu juurdepääsu (DMA) ahelaks. See teeb ülekande, nagu mikroprotsessor.

DMA hakkab tööle ainult siis, kui mälu ja sisend-/väljundseadme (välisseadme) vahel ülekantavate andmete hulk on suur. Kui see juhtub, võib mikroprotsessor vabalt muud tööd teha – ja see on otsemälu juurdepääsuahela peamine eelis.

DMA-ahel on tavaliselt IC (Integrated Circuit) koos mõne väikese elektroonilise komponendiga, mida nimetatakse väravateks.

Visuaalse kuvari adapteri vooluahel
Et andmed mikroprotsessorist ekraanile liiguksid, peavad need läbima emaplaadi visuaalekraani adapteri vooluringi. Põhjus on selles, et mikroprotsessori märgid või signaalid ei sobi otse ekraanile.

Muud vooluringid
Teised ahelad võivad olla emaplaadil. Näiteks kõlari heliahel võib olla emaplaadil. Heliskeem võib tulla ka helikaardi vooluringina, mis tuleb sisestada emaplaadi pessa.

Selle peatüki jaoks piisab eelnevalt mainitud ahelate olemasolust ka ilma heliahelata.

Mikroprotsessorit nimetatakse ka keskprotsessoriks, mille lühend on CPU. Mikroprotsessor on lühendatud kui µP. CPU tähendab sama, mis µP. CPU-d ja µP-d kasutatakse ülejäänud veebipõhises karjäärikursuses sageli mikroprotsessori või keskprotsessorina, mis mõlemad on samad.

1.4 Loendamine erinevatel alustel

Loendamine tähendab 1 lisamist eelmisele numbrile või eelmisele numbrile. Järgmised on kümme numbrit, sealhulgas 0 10-aluses loendamiseks:

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

Aluse teine ​​nimi on radix. Radix või alus on erinevate numbrite arv baasloenduses. Põhikümnes on kümme numbrit, ilma kümneta, mis koosneb kahest numbrist. Pärast 1 lisamist 9-le kirjutatakse 0 ja 1 kandmine kirjutatakse kohe 0 ette, et saada kümme. Tegelikult ei ole ühegi aluse (ükskõik millise radiksi) jaoks (üksik) numbrit. Pange tähele, et kümne kohta pole ühtegi numbrit. Kümme saab kirjutada kui 1010, mida loetakse üks-null baaskümneks.

Aluskuueteistkümnes on kuusteist numbrit, sealhulgas 0, mis on:

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

Kuueteistkümnes baasis on arvud kümme, üksteist, kaksteist, kolmteist, neliteist, viisteist vastavalt A, B, C, D, E ja F. Neid saab kirjutada ka väiketähtedega: a, b, c, d, e, f. Pange tähele, et kuueteistkümne kohta pole numbrit.

Kuueteistkümnes aluses kirjutatakse pärast F-le 1 lisamist 0 üles ja 1 kandmine kirjutatakse kohe 0 ette, et saada 1016, mida loetakse ühe-nulli kuueteistkümnendaks.

Põhi kaheksas on kaheksa numbrit, sealhulgas 0, mis on:

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

Pange tähele, et kaheksa kohta pole numbrit.

Kaheksas aluses, pärast 1 lisamist 7-le, kirjutatakse 0 üles ja 1 kandmine kirjutatakse kohe 0 ette, et saada 108, mida loetakse üheks-nulliks.

Alus kahel on kaks numbrit, sealhulgas 0, mis on:

0, 1

Pange tähele, et kahe kohta pole ühtegi numbrit.

Teises aluses kirjutatakse pärast 1 lisamist 1-le 0 ja 1 kandmine kirjutatakse kohe 0 ette, et saada 102, mida loetakse üks-null baasiks 2.

Järgmises tabelis loendatakse ühest ühe nullini kuueteistkümnes. Igas reas on toodud ka vastavad arvud kümnes, kaheksas ja teises aluses:

Pidage meeles, et loendamine tähendab 1 lisamist eelmisele numbrile või eelmisele numbrile. Mis tahes baasloenduse arvujada puhul liigub 1 kandmine jätkuvalt vasakule. Kui suuremad numbrid tulevad, see laieneb.

Kahendarvud ja bitid
Arv koosneb sümbolitest. Number on üks numbris olevatest sümbolitest. 2. põhinumbreid nimetatakse kahendarvudeks. Kahe põhinumbrit nimetatakse BIT-iks, mis tavaliselt kirjutatakse binaarse digiT lühinimena bitiks.

1.5 Arvu teisendamine ühest baasist teise

Selles jaotises on näidatud arvu teisendamine ühest baasist teise. Arvuti töötab põhimõtteliselt baasis 2.

Teisendamine baasiks 10
Kuna kõik hindavad arvu väärtust 10-s, selgitatakse selles jaotises mitte-10-arvu teisendamist 10-ks. Arvu teisendamiseks 10-ks korrutage antud põhiarvu iga number tõstetava baasiga. oma asukoha indeksisse ja lisage tulemused.

Igal numbril mis tahes baasis on indeksi asukoht, mis algab 0-st ja alates numbri paremast otsast, liikudes vasakule. Järgmised tabelid näitavad D76F16, 61538, 10102 ja 678910 numbriindeksi asukohti:

Indeks – > 3 2 1 0
Arv -> D 7 6 F16

Indeks – > 3 2 1 0
Arv -> 6 1 5 38

Indeks – > 3 2 1 0
Arv -> 1 0 1 02

Indeks – > 3 2 1 0
Arv -> 6 7 8 910

D76F16 teisendamine baasiks 10 on järgmine:

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

Märkus. Iga number, mis on tõstetud indeksini 0, muutub 1-ks.

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

Pange tähele ka seda, et matemaatikas tähendab => 'see tähendab, et' ja ∴ tähendab seega.

Matemaatilises avaldises tuleb kõik korrutused teha enne liitmist; see pärineb järjestusest BODMAS (sulgud kõigepealt, millele järgneb Millest on endiselt korrutamine, seejärel jagamine, korrutamine, liitmine ja lahutamine). Niisiis, näited on järgmised:

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

61538 teisendamine baasiks 10 on järgmine:

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

Märkus. Iga number, mis on tõstetud indeksini 0, muutub 1-ks.

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

Pange tähele ka seda, et matemaatikas tähendab => 'see tähendab, et' ja ∴ tähendab seega.

Matemaatilises avaldises tuleb kõik korrutused teha enne liitmist; see on BODMASi järjestusest. Niisiis, näidisesitlus on järgmine:

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

10102 teisendamine baasiks 10 on järgmine:

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

Märkus. Iga number, mis on tõstetud indeksini 0, muutub 1-ks.

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

Pange tähele ka seda, et matemaatikas tähendab => 'see tähendab, et' ja ∴ tähendab seega.

Matemaatilises avaldises tuleb kõik korrutused teha enne liitmist; see on BODMASi järjestusest. Niisiis, näidisesitlus on järgmine:

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

Teisendamine baasist 2 baasiks 8 ja baasiks 16
Teisendamine aluselt 2 alusele 8 või alusele 2 alusele 16 on üldiselt lihtsam kui teisendamine teiselt aluselt teisele alusele. Samuti on 2. baasnumbrid paremini hinnatud 8. ja 16. baasnumbri puhul.

Teisendamine baasist 2 baasiks 8
2. baasnumbri teisendamiseks 8. põhinumbriks rühmitage 2 põhinumbrit paremast otsast kolmeks. Seejärel lugege iga rühma kaheksast alusest läbi. Tabelit 1.1 (Loendamine erinevates radiksites), milles on esimese kaheksa numbri vastavus 2. ja 8. aluse vahel, saab kasutada 2. aluse numbrite rühmade lugemiseks kaheksaks.

Näide:
Teisendage 1101010101012 baasiks 8.

Lahendus:
Paremalt kolmeks rühmitamine annab järgmise:

| 110 | 101 | 010 | 101 |

Tabelist 1.1 ja siit paremalt lugedes on 1012 58 ja 0102 28, jättes tähelepanuta juhtiva 0. Siis on 1012 endiselt 58 ja 1102 on 68. Seega saavad 8. aluses rühmad:

| 68 | 58 | 28 | 58 |

Ja tavapärase kirjutamise eesmärgil:

1101010101012 = 65258

Veel üks näide:

Teisendage 011000101102 baasiks 8.

Lahendus:

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

Pange tähele, et iga rühma eesolevaid nulle eiratakse. Kui rühma kõik numbrid on nullid, asendatakse need kõik uues baasis ühe nulliga.

Teisendamine baasist 2 baasiks 16
2. põhinumbri teisendamiseks 16. baasiks rühmitage 2 põhinumbrit paremast otsast neljaks. Seejärel lugege iga rühma kuueteistkümnes. Tabelit 1.1 (Loendamine erinevates raadiustes), milles on esimese kuueteistkümne numbri vastavused 2. ja kuueteistkümnenda põhinumbri vahel, saab kasutada 2. aluse numbrite rühmade lugemiseks kuueteistkümnendaks baasiks.

Näide:
Teisendage 1101010101012 baasiks 16.

Lahendus:
Paremalt neljakesi rühmitamine annab järgmise:

| 1101 | 0101 | 0101 |

Tabelist 1.1 ja siit paremalt lugedes on 01012 58, ignoreerides esinumbrit 0, 01012 on endiselt 58, ignoreerides esinumbrit ja 11012 on D16. Seega saavad 16. baasis rühmad:

D16 | 516 | 516 |

Ja tavapärase kirjutamise eesmärgil:

1101010101012 = D5516

Veel üks näide:
Teisendage 11000101102 baasiks 16.

Lahendus:

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

Pange tähele, et iga rühma eesolevaid nulle eiratakse. Kui rühma kõik numbrid on nullid, asendatakse need kõik uues baasis ühe nulliga.

1.6 Teisendamine baasilt 10 baasi 2-ks

Teisendusmeetod on kümnendarvu (alus 10) pidev jagamine 2-ga. Seejärel lugege kümnendarvu 529 tulemus altpoolt, nagu näitab järgmine tabel:

Altpoolt lugedes on vastus 1000010001. Iga jagamisetapi korral on dividend, mis jagatakse jagajaga, et saada jagatis. Jagatises on alati täisarv ja jääk. Ülejäänud osa võib olla null. Alusega 2 teisendamisel on viimane jagatis alati null jääk 1.

1.7 Probleemid

Lugejal soovitatakse enne järgmise peatüki juurde liikumist lahendada kõik peatüki ülesanded.

1. a) Loetlege loendis kolm üldotstarbelise arvuti süsteemiüksuse sisendseadet.
b) Loetlege loendis kaks üldotstarbelise arvuti süsteemiüksuse väljundseadet.

2. Millist nõu annaksite inimesele, kes soovib õppida trükkima, kuid kellel pole raha ega vahendeid professionaalseteks masinakirjatundideks?

3. Nimetage üldotstarbelise arvuti emaplaadi neli põhilülitust (komponenti) ja selgitage lühidalt nende rolle.

4. Koostage kümne, kuueteistkümne, kaheksa ja kahe aluse loendustabel kuueteistkümne põhinumbriga vahemikus 116 kuni 2016 .

5. Teisendage järgmised arvud nii, nagu seda tehakse matemaatikatunnis:
a) 7C6D16 kuni 10. aluseni
b) 31568 10. aluseni
c) 01012 baasile 10

6. Teisendage järgmised arvud 8. aluseks, nagu seda tehakse matemaatikatunnis:
a) 1101010101102
b) 011000101002

7. Teisendage järgmised arvud 8. aluseks, nagu seda tehakse matemaatikatunnis:
a) 1101010101102
b) 11000101002

8. Teisendage 102410 kaheks.