рез S нач нат п S:=0 для п от 1 до 3
на
I S:=S+n*n кц
Аппаратные компоненты и программные средства компьютера.
В процессе ответа целесообразно изложить общее представление о компьютере, последовательно раскрывая функциональное назначение тех или иных его аппаратных компонентов и программных средств. Параллельно объяснению полезно рисовать простейшую схему компьютера, обращая особое внимание на информационное взаимодействие компонентов компьютера, а также на их техническую реализацию.
Компьютер предназначен для обработки информации, следовательно, должно существовать центральное устройство, которое эту функцию выполняет. Такое устройство называется процессор и в настоящее время аппаратно реализуется в виде большой интегральной схемы (БИС). Современные процессоры типа Pentium II содержат в себе миллионы функциональных элементов (типа диод или транзистор).
Процессор может обрабатывать числовую, текстовую, графическую, видео- и звуковую информацию. Все эти виды информации кодируются в последовательности электрических импульсов: есть импульс (1), нет импульса (0), т. е. в последовательности нулей и единиц. Такое кодирование информации в компьютере называется двоичным кодированием.
Однако пользователь (человек) очень плохо понимает информацию, представленную в виде последовательностей нулей и единиц (машинный язык), и тем более не воспринимает ее в виде последовательностей электрических импульсов. Следовательно, в компьютере необходимы специальные устройства ввода/вывода информации, которые «переводят» информацию с языка человека на язык компьютера и обратно.
Рассмотрим сначала устройства ввода информации, т. е. устройства, которые «переводят» информацию с языка пользователя на язык компьютера. Для ввода числовой и текстовой информации используется клавиатура.
Для ввода графической информации чаще всего используется манипулятор типа мышь. Если мы хотим ввести в компьютер фотографию или рисунок, то используется специальное устройство — сканер.
Для ввода звуковой информации используется микрофон, подключенный ко входу звуковой платы.
Устройства вывода информации переводят ее с машинного языка на язык человека. Наиболее универсальным устройством вывода является дисплей, на экране которого высвечивается числовая, текстовая, графическая и видеоинформация.
Для сохранения числовой, текстовой и графической информации в виде « твердой копии » на бумаге используется принтер. Принтеры бывают матричные, струйные и лазерные.
Для вывода на бумагу сложных чертежей, рисунков и схем большого формата используется плоттер (графопостроитель).
Вывод звуковой информации осуществляется с помощью акустических колонок или наушников, подключенных к выходу звуковой платы.
В общих чертах мы рассмотрели, как происходит диалог пользователь — компьютер. Следующий вопрос: «Кто и как управляет работой процессора и тем самым определяет содержание процесса обработки информации?»
В основе процесса обработки информации лежит программный принцип работы компьютера, т. е. существует инструкция для процессора (программа), которая определяет, какие данные, как и в какой последовательности обрабатывать.
В процессе работы программы и данные загружаются в специальное устройство — оперативную память. Объем оперативной памяти на современных компьютерах составляет от 8 до 32 Мб, а аппаратно оперативная память реализуется на БИС различных типов (SIMM, DIMM и т. д.).
Однако при выключении компьютера вся информация из оперативной памяти стирается. Как повторно загрузить программу или оперативно загружать различные программы? Для пользователя необходимо иметь возможность долговременного хранения большого количества различных программ и данных. Предназначенные для этого устройства называются устройствами внешней памяти.
Аппаратно внешняя память реализуется на накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) емкостью 1,2 Мб или 1,44 Мб, жестких дисках (НЖМД) емкостью от 1 до 6 Гб и CD-ROM-дисководах емкостью 640 Мб. Дисководы для гибких дисков и жесткие диски используют магнитный принцип записи, когда информация записывается путем намагничивания отдельных небольших участков (нет намагниченности — 0, есть намагниченность — 1). CD-ROM-дисководы используют лазер для считывания информации с CD-ROM-диска, на котором чередуются участки с различной отражающей способностью.
Пользователи для работы на компьютере используют программы-приложения. С помощью этих программ они могут создавать различные файлы-документы (текстовые, графические, звуковые и др.). Программы-приложения имеют объем в десятки и сотни мегабайт, хранятся во внешней памяти и по мере необходимости загружаются в оперативную память. Это могут офисные приложения (Word, Excel и т. д.), сетевые приложения (браузе-ры, почтовые программы и т. д.), программы обработки графики (CorelDraw) и другие.
Программисты для работы используют трансляторы языков (Turbo Pascal, С) и современные системы программирования с графическим интерфейсом (VisualBasic, Delphi). С помощью этих программ создаются исполняемые программы. Системы программирования имеют объем в десятки мегабайт, хранятся во внешней памяти и при необходимости загружаются в оперативную память.
Для того чтобы все устройства компьютера работали согласованно и пользователю были доступны аппаратные ресурсы, необходима операционная система. Операционная система хранится во внешней памяти и при включении компьютера загружается в оперативную память. На IBM-совместимых компьютерах долгое время использовалась операционная система MS-DOS, в настоящее время используется операционная система с графическим интерфейсом Windows.
Билет №16
Разработка алгоритмов методом последовательной детализации. Вспомогательные алгоритмы.
Процесс решения сложной задачи довольно часто сводится к решению нескольких более простых подзадач. Соответственно при разработке сложного алгоритма он может разбиваться на отдельные алгоритмы, которые называются вспомогательными. Каждый такой вспомогательный алгоритм описывает решение какой-либо подзадачи.
Процесс построения алгоритма методом последовательной детализации состоит в следующем. Сначала алгоритм формулируется в «крупных» блоках (командах), которые могут быть непонятны исполнителю (не входят в его систему команд) и записываются как вызовы вспомогательных алгоритмов. Затем происходит детализация, и все вспомогательные алгоритмы подробно расписываются с использованием команд, понятных исполнителю.
Рассмотрим процесс создания алгоритма Домик для исполнителя Чертежник методом последовательной детализации. Пусть необходимо нарисовать домик с крышей.
Сначала запишем алгоритм, состоящий из крупных блоков. Такими блоками, содержащими «непонятные» для исполнителя Чертежник команды, являются блоки стена, крыша. Теперь детализируем эти блоки и запишем их в виде вспомогательных алгоритмов, содержащих понятные Чертежнику команды.
Ширина домика: 4
Высота стены: 2
Высота крыши: 1
алг домик нач 1 стена 1 крыша
алг стена нач сместиться в точку опустить перо сместиться в точку сместиться в точку сместиться в точку сместиться в точку поднять перо кон
(0,0)
(0,2) (4,2) (4,0) (0,0)
алг крыша нач
сместиться в точку (0, 2) опустить перо сместиться в точку (2, 3) сместиться в точку (4, 2) сместиться в точку (0, 2) поднять перо кон
В результате мы имеем основной алгоритм (домик), созданный методом последовательной детализации, в который входят как составные части два вспомогательных алгоритма (стена, крыша).
Функциональные узлы процессорах регистры, сумматоры и др.
Процессор должен выполнять команды программы, которые хранятся в оперативной памяти по определенным адресам. В команде указано, какие действия необходимо выполнить над данными, а также адреса данных. Для того чтобы считывать команды и данные из оперативной памяти, а также записывать результаты выполнения команд в оперативную память, внутренняя магистраль процессора должна быть подключена к внешней магистрали системной платы. Подключение внутренней магистрали процессора ко внешней магистрали осуществляется через буферы адреса и данных.
Основным устройством процессора является арифметико-логическое устройство (АЛУ). Именно это устройство выполняет все операции над данными. Таким образом, это устройство должно иметь специальные регистры (команд и данных) для временного хранения поступивших из оперативной памяти команд и данных.
Для того чтобы выполнить команду, процессор должен ее расшифровать (декодировать), т. е. по двоичному коду определить характер и последовательность действий с данными. Значит, в составе АЛУ должно быть декодирующее устройство.
Операции над данными производятся в сумматоре, а результат помещается в специальный регистр, называемый аккумулятором.
В состав процессора входит устройство управления, которое помимо других функций отслеживает последовательность выполнения команд, т. е. в нем имеется счетчик команд (программный счетчик).
Кроме этого, в состав процессора входят регистры общего назначения, представляющие собой совокупность ячеек памяти, предназначенных для временного хранения необходимой процессору информации. Так как регистры общего назначения выполнены непосредственно в БИС процессора, они обладают очень большим быстродействием. В современных процессорах типа Pentium такие регистры образуют кэш-память.
Рассмотрим цикл работы процессора, например, при сложении двух чисел:
1. В результате начального включения или завершения предыдущей команды в программном счетчике устанавливается адрес команды и через буфер передается в шину адреса компьютера.
2. В оперативную память компьютера из устройства управления процессора посылается сигнал «чтение», происходит считывание команды из ячейки с указанным адресом, содержимое ячейки выдается в шину данных компьютера и через буфер данных попадает в регистр команд.
3. Декодирующее устройство расшифровывает код операции, содержащийся в команде, и передает управление сумматору.
4. Сумматор начинает выполнение соответствующих действий и запрашивает из оперативной памяти (или с устройства ввода) находящиеся по указанным адресам данные.
5. Результат выполнения команды помещается в аккумулятор и при необходимости пересылается в определенные ячейки оперативной памяти компьютера.
Билет № 17
Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ).
Алгоритм может быть записан на естественном языке, изображен в виде блок-схемы, записан с соблюдением строгих правил синтаксиса на алгоритмическом языке или закодирован на языке программирования. Для того чтобы компьютер мог его выполнить, алгоритм должен быть записан на понятном для компьютера языке.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19
