Jak počítač pracuje s informacemi? Počítač jako univerzální zařízení pro zpracování informací Počítač zpracovává širokou škálu informací.

Všechny informace přicházející k člověku se skládají ze signálů. Je známo, že takových signálů člověk dostává mnohem více, než je jeho mozek schopen zpracovat. Kromě toho je člověk tak uspořádán, že:

nemůže vnímat informace, které jsou pro něj nesrozumitelné;
zaujatý, tj. často vnímá informace ne takové, jaké jsou, ale jak se mu jeví;
rychle se unaví a může dělat chyby při zpracování informací;
nemůže uchovávat informace po dlouhou dobu: pokud si znalosti neupevňujete neustálými cvičeními, informace jsou velmi rychle zapomenuty.

Počítač pomáhá člověku vyrovnat se s těmito problémy. Usnadňuje duševní práci člověka, pomáhá vyrovnat se s obrovským množstvím informací.

Počítač je dnes nepostradatelným pomocníkem člověka v jakékoli oblasti činnosti. Bez počítačů si nelze představit práci bank, obchodů, nemocnic, škol a dalších institucí. Počítače jsou nepostradatelné při přípravě na vydávání knih a časopisů, při vědeckých a technických výpočtech, při vytváření speciálních efektů ve filmech a v televizi a v mnoha dalších případech. S pomocí počítače může člověk kreslit, poslouchat melodie, sledovat kreslené filmy a dělat mnohem víc.

Sjednocená sbírka digitálních vzdělávacích zdrojů (sc.edu.ru) obsahuje animaci „Počítač, jeho role v lidském životě“. Umožní vám porovnat problémy řešené počítači před několika desítkami let a dnes.

Objekt vhodný k mnoha účelům, vykonávající různé funkce, se nazývá univerzální.

Nejrozmanitější informace prezentované ve formě vhodné pro zpracování počítačem se nazývají data. Počítač dokáže zpracovat velké množství dat v krátkém čase.

Počítač zpracovává data podle daných programů.

Na rozdíl od lidí neumí počítače myslet. Dělá jen to, co se mu řekne. Často mluvit o počítačové chyby, ale zpravidla se jedná o chyby lidí, kteří vyvinuli nesprávné programy pro počítač.

Jak funguje počítač

Hlavní jednotkou v počítači je systémová jednotka, která obsahuje procesor, zařízení paměť s náhodným přístupem(paměťové čipy), pevný disk, napájecí zdroj atd. (obr. 2).

Rýže. 2

Do systémové jednotky se můžete podívat pomocí interaktivního zdroje „Součásti systémové jednotky“, který se nachází v Unified Collection of Digital Educational Resources (sc.edu.ru). Procesor je určen ke zpracování dat a řízení provozu počítače.

Paměť počítače slouží k ukládání dat a dělí se na provozní a dlouhodobou.

RAM obsahuje všechny programy a data, která váš počítač potřebuje ke spuštění. Procesor může okamžitě přistupovat k informacím v paměti RAM. Po vypnutí napájení jsou všechny informace obsažené v paměti RAM ztraceny.

Pro dlouhodobé uchování informací se používá pevný disk – zařízení dlouhodobé paměti.

Více informací o pevném disku a dalších zařízeních dlouhodobé paměti naleznete v elektronické příloze učebnice.

Klávesnice slouží k zadávání informací do paměti počítače.

Monitor je navržen tak, aby zobrazoval informace na obrazovce nebo, jak se říká, zobrazoval informace na obrazovce.

Myš je jedním z hlavních vstupních zařízení určených k ovládání počítače.

K osobnímu počítači lze připojit další zařízení:

joystick (pro ovládání počítače během hry);
skener (pro vstup grafické obrázky do paměti počítače přímo z papírového originálu);
mikrofon (pro vstup zvukových informací);
tiskárna (pro tisk informací na papír);
akustické reproduktory nebo sluchátka (pro výstup zvukových informací).

Existují i další zařízení. Všichni tvoří hardware počítače.

Pamatovat vzhled a jména počítačová zařízení ze hry "Pairs". elektronická přihláška do učebnice.

Bezpečnost a organizace pracoviště

PAMATOVAT! Na každé pracoviště je připojeno životu nebezpečné napětí.

Během práce byste měli být velmi opatrní.

Aby nedošlo k nehodě, zranění elektrický šok selhání zařízení, doporučuje se dodržovat následující pravidla:

Do počítačové učebny vstupujte klidně, pomalu, bez tlačení, bez dotyku nábytku a zařízení a pouze se svolením vyučujícího.
Nezapínejte ani nevypínejte počítače bez svolení učitele.
Nedotýkejte se elektrických vodičů a konektorů propojovacích kabelů.
Nedotýkejte se obrazovky ani zadní strany monitoru.
Nepokládejte na pracoviště cizí předměty.
Nevstávejte ze sedadel, když návštěvníci vstoupí do kanceláře.
Nepokoušejte se sami odstraňovat problémy se zařízením; v případě poruch a poruch v počítači okamžitě přerušte práci a informujte o tom učitele.
Ovládejte klávesnici čistým, suchýma rukama; stiskněte klávesy lehce, vyhněte se prudkým úderům a bez držení kláves.

PAMATOVAT! Pokud nepřijmete preventivní opatření, práce s počítačem může být škodlivá pro vaše zdraví.

Abyste nepoškodili své zdraví, musíte dodržovat několik jednoduchých doporučení:

Nesprávné držení těla u počítače může způsobit bolesti v ramenou a kříži. Sedněte si proto volně, bez napětí, bez hrbení, předklánění nebo opírání se o opěradlo židle. Nohy pokládejte přímo na podlahu, jednu vedle druhé, nenatahujte je ani neohýbejte (obr. 3).

Rýže. 3

Pokud židle umožňuje nastavit výšku, měla by být nastavena tak, aby úhel mezi ramenem a předloktím byl o něco větší než přímka. Trup by měl být ve vzdálenosti 15-16 cm od stolu.Čára pohledu by měla směřovat do středu obrazovky. Pokud máte brýle na běžné nošení, pracujte s brýlemi.
Ramena by měla být při práci uvolněná, lokty by se měly lehce dotýkat těla. Předloktí by měla být ve stejné výšce jako klávesnice.
Když tvrdě pracujete po dlouhou dobu, vaše oči se unaví, takže každých 5 minut odtrhněte oči od obrazovky a podívejte se na něco, co je daleko.

Nejdůležitější věc

Věda informatiky se zabývá studiem různých způsobů přenosu, ukládání a zpracování informací. Ukládat, zpracovávat a předávat informace člověku pomáhá počítač - univerzální stroj pro práci s informacemi.

V hardwaru počítače jsou zařízení pro vstup, zpracování, ukládání a výstup informací. Zařízení pro vstup informací jsou klávesnice, myš, skener, mikrofon atd. Zařízení pro zpracování informací je procesor. Zařízení pro ukládání informací - paměť s náhodným přístupem, externí paměť zapnutá pevné disky. Zařízení pro výstup informací - monitor, tiskárna, reproduktory.

Při práci u počítače musíte být maximálně opatrní a dodržovat všechny bezpečnostní požadavky, monitor správná organizace vaše pracoviště.

Otázky a úkoly

Proč člověk potřebuje počítač?
Co znamená slovo "univerzální"? Proč je počítač univerzálním strojem pro práci s informacemi?
Jaké jsou „profese“ počítače? Připravte si krátkou reportáž o jednom z nich.

Na tuto otázku se vám snáze odpoví po zhlédnutí prezentace „Počítač ve službách člověka“, která je součástí elektronické přílohy učebnice.

Vzpomeňte si na počítačové programy, které znáte. Na co jsou?
Co studuje informatika?
Jaké jsou hlavní součásti počítače?
Jak se jmenuje zařízení pro zpracování informací?
Jaká úložná zařízení znáte?
S největší pravděpodobností již vaše počítače nefungují s disketami – disketami umístěnými v ochranném plastovém pouzdře. Ale téměř v každém počítačovém programu určeném k vytváření informací toho či onoho druhu existují příkazy, jejichž grafickým obrázkem je disketa. Jaké jsou tyto příkazy?
Co je součástí počítačového hardwaru?
Jaká bezpečnostní pravidla dodržovat v počítačové učebně?
Jak si uspořádat pracoviště u počítače?

Kapitola 1 Funkce počítače

Struktura a funkce počítače, jsou-li uvažovány na nejvyšší úrovni abstrakce, jsou v podstatě docela jednoduché.

V nejobecnějším smyslu existují pouze čtyři takové funkce:

Zpracování dat;

Datové úložiště;

Pohyb dat;

Řízení.

Na Obr. 1.1 představuje základní funkce, které počítač provádí.

PROVOZNÍ PROSTŘEDÍ (zdroje dat a jímky)

Rýže. 1.1. Základní funkce počítač

Počítač je samozřejmě primárně povinen zpracovávat data , které mohou mít různé formy a rozsah operací prováděných k jejich zpracování může být také velmi široký. Jak však bude ukázáno níže, celou škálu operací lze zredukovat na několik základní typy nebo způsoby zpracování.

Důležité místo zaujímá také funkce datové úložiště . I když počítač zpracovává data na cestách, tzn. protože přicházejí z vnějšího prostředí a výsledek je také okamžitě odeslán příjemci, musí být počítač schopen alespoň dočasně ukládat mezivýsledky a datové fragmenty, které se v aktuálním čase zpracovávají. Počítač tedy musí plnit funkci ukládání dat, byť jen krátkodobě. Ale ve většině případů to nestačí. Od počítače se nejčastěji vyžaduje, aby vykonával funkci trvalého ukládání dat, která lze zpracovávat nebo aktualizovat podle potřeby.

Počítač to také musí umět přesunout data , a to v obou směrech, tzn. přijímat primární data z externího prostředí a odesílat výsledky zpracování externím odběratelům. Prostředí, ve kterém počítač „žije“, se skládá ze zařízení, která plní buď roli zdrojů dat, nebo roli přijímačů informací. Proces přesunu dat mezi počítačem a vnějším prostředím se běžně nazývá proces I/O , a zařízení, která jsou součástí operačního prostředí - obvodový zařízení (nebo I/O zařízení). Při přenosu dat na velkou vzdálenost, tzn. data se vyměňují se vzdálenými zařízeními, tento proces se běžně nazývá přenos dat .

A konečně všechny tři tyto funkce musí být vykonávány v určité posloupnosti, tzn. k provedení funkce je také nutný počítač řízení . V konečném důsledku je funkce ovládání v podstatě na bedrech toho, kdo dodává počítači sled příkazů - programů. V samotném počítači je řídicí funkce redukována na rozdělování zdrojů a „provádění“ provádění dalších funkcí v procesu provádění příkazů zadaných programem.

Na této nejobecnější úrovni analýzy lze mnoho operací prováděných na počítači rozdělit do omezeného počtu typů. Na Obr. 1.2 schematicky znázorňuje čtyři hlavní typy operací.

Rýže. 1.2. Hlavní typy operací v počítači:

a - přesun dat od jednoho účastníka k druhému;

b - úložiště dat; c, d - transformace dat.

Počítač může fungovat jako zařízení pro přesun dat od jednoho účastníka k druhému (obr. 1.2, a) , údaje jsou navíc přenášeny, aniž by se změnil význam informací v nich obsažených.

Druhá možnost - počítač funguje jako datové úložiště (obr. 1.2.6), zajišťující cirkulaci informací v obou směrech mezi periferie a prostředky pro provádění paměťové funkce (tj. data jsou zapisována nebo čtena z počítače).

Mezi poslední dvě možnosti patří zpracování dat (transformace) - převáděná data jsou buď načtena z úložiště a tam jsou odeslány výsledky (obr. 1.2, c), nebo jsou data přijata z externího prostředí a výsledky jsou odeslány do úložiště (obr. 1.2, d). ).

Výše uvedené úvahy se mohou zdát příliš abstraktní, zobecněné natolik, že nemají žádné praktická aplikace. Ale není tomu tak – i na nejvyšší úrovni abstrakce by bylo možné podrobněji rozlišit jeho funkce.

Možnosti přizpůsobení konfigurace počítače seznamu prováděných funkcí jsou velmi omezené. Hlavním důvodem je to, že počítač je ze své podstaty zaměřen na provádění široké škály úkolů, a proto se téměř veškerá jeho specializace projevuje ve fázi programování, nikoli ve fázi návrhu.

Na Obr. 1.3 na velmi obecný pohled představuje počítač v jeho vztahu s vnějším světem. Počítač je objekt schopný nějakým způsobem interagovat se svým vnějším prostředím prostřednictvím spojení, která lze rozdělit do dvou skupin – spojení s místním periferním zařízením a spojení pro přenos dat na velkou vzdálenost. V budoucnu bude pozornost zaměřena především na vnitřní strukturu počítače.

Rýže. 1.3. Počítač jako prvek informačního prostředí

Na Obr. 1.4 je uvedena v nejobecnější podobě vnitřní struktura počítače.

Rýže. 1.4. Vnitřní struktura počítače

Hlavní součásti struktury počítače:

procesor- řídí fungování celého systému a provádí funkce zpracování informací.

RAM- ukládá programy a všechny informace potřebné pro jejich provádění.

I/O zařízení- přesouvat data mezi počítačem a vnějším světem.

Zde jsme se již seznámili se zařízením počítače ... Ale stále jsme nepochopili hlavní věc - jak přesně to funguje? V jakém jazyce komunikuje s člověkem? Jak dokáže porozumět a zpracovat tolik různých informací - text, obrázky, zvuky?

Člověk uspěje jednoduše - ani nepřemýšlíme o tom, jak přesně se náš mozek vyrovnává se všemi těmito typy informací. Ale počítač není člověk. Nemá oči, uši ani mozek – v obvyklém smyslu toho slova. Počítač nemůže myslet ani uvažovat. To znamená, že musíme nějakým způsobem přeložit všechny informace, které „vkládáme“ do našeho počítače, do jazyka, kterému počítač rozumí.

Počítač rozumí pouze jednomu jazyku – digitálnímu! A v jeho abecedě nejsou žádná písmena - pouze čísla - ne nadarmo se počítačovému jazyku říká také "digitální". A čísel je málo – pouze dvě: 0 a 1.

Dobrá abeceda, určitě! Tohle se naučí za vteřinu i prvňáček... Ano, je to jen málo – kolik slov dokážete z jejích „písmen“ poskládat?

Trochu. Ale pro počítač - docela dost. Tato „slova“ jsou na rozdíl od lidského jazyka stejně dlouhá, každé z nich obsahuje přesně osm znaků. A tato "slova" vypadají takto:
10101000 10001111 10000110

Takový systém počítání se nazývá „binární“ – právě proto, že je založen pouze na dvou číslicích. Ale díky tomu můžete popsat, co chcete: každé binární „slovo“ může znamenat nejen čísla, ale i písmena ...

Právě v nekonečné řadě těchto „slov“ se obrací všechny informace, které vstupují do počítače. A právě v této podobě se ukládá a zpracovává - a pak, když to člověk potřebuje, se zase promění ve známé zvuky, písmena, obrázky ...

Proč byla vybrána právě taková, ne nejpohodlnější a nejpraktičtější „abeceda“? Důvod je prostý: všechny informace jsou přece v počítači přenášeny elektrickým proudem – stejně jako krev přenáší kyslík po celém našem těle. A jaký je nejjednodušší způsob, jak zajistit, aby proud přenášel informace? Buď mu dejte přístup do nějaké důležité oblasti, nebo ne. Pokud existuje signál, dostaneme jej. Žádný proud - samozřejmě, máme nulu. Pokud bychom chtěli dát do počítačové abecedy více signálů, museli bychom s elektrickým proudem dělat složitější operace – například neustále měnit napětí. A tak je vše pohodlné a jednoduché - buď je signál, nebo není!

Binární čísla samozřejmě někdy působí těžkopádně – například číslo 254 in binární systém vypadá takto:
11111110

Ale to se jen zdá. A tady je velmi jednoduchý, ale působivý kouzelnický trik pro vaše přátele. Kolik čísel si myslíš, že dokážeš ukázat prsty? Myslíte deset? Ale nehádali jste správně: v binární soustavě můžete pomocí deseti prstů zobrazit 1024 čísel – libovolné číslo od 0 do 1023!
0 v binární podobě je 0000000000
1023 – 1111111111

Je snadné uhodnout, že binární "nula" bude odpovídat ohnutému prstu a jedna neohnutému!

Podobně můžete dokázat, že čísla 4 a 100 jsou stejná. A to je pravda - pokud číslo 4 patří do naší desítkové soustavy a 100 patří do dvojkové soustavy.

Počítač jako univerzální zařízení pro zpracování informací

Účel a zařízení počítače

Co mají počítače a lidé společného?

Pro informatiku je počítač nejen nástrojem pro práci s informacemi, ale také předmětem studia. Dozvíte se, jak počítač funguje, jakou práci s ním můžete dělat, jaké k tomu existují softwarové nástroje.

Od pradávna se lidé snažili usnadnit si práci. Za tímto účelem byly vytvořeny různé stroje a mechanismy, které zvyšují fyzické schopnosti člověka. Počítač byl vynalezen v polovině 20. století, aby posílil schopnosti duševní práce člověka, tedy práce s informacemi.

Z historie vědy a techniky je známo, že myšlenky mnoha jeho vynálezů člověk „nakoukl“ do přírody.

Například v 15. století velký italský vědec a umělec Leonardo da Vinci studoval stavbu těl ptáků a tyto poznatky využil při konstrukci letadel.

Mechanismem letu ptáků se zabýval i ruský vědec N. E. Žukovskij, zakladatel aerodynamiky. Výsledky těchto studií se využívají při výpočtech leteckých konstrukcí.

Můžeme říci, že Leonardo da Vinci a Žukovskij „okopírovali“ své létající stroje od ptáků.

Má počítač v přírodě prototyp? Ano! Takovým prototypem je sám člověk. Pouze vynálezci se snažili přenést do počítače nikoli fyzické, ale intelektuální schopnosti člověka.

Počítač je podle svého účelu univerzálním technickým nástrojem člověka pro práci s informacemi.

Podle principů zařízení je počítač modelem člověka pracujícího s informacemi.

Jaká zařízení jsou součástí počítače. Existují čtyři hlavní součásti informační funkce osoba:

Počítač obsahuje zařízení, která plní tyto funkce myslícího člověka:

Během provozu počítače se informace dostávají do paměti prostřednictvím vstupních zařízení; procesor získává zpracované informace z paměti, pracuje s nimi a umísťuje do ní výsledky zpracování; výsledky získané prostřednictvím výstupních zařízení jsou hlášeny osobě. Nejčastěji se jako vstupní zařízení používá klávesnice a jako výstupní zařízení displej nebo tiskárna (tiskové zařízení) (obr. 2.2).

Rýže. 2.2. Výměna informací v počítači

Co jsou data a program. Přesto nelze ztotožnit „mysl počítače“ s myslí člověka. Nejdůležitější rozdíl je v tom, že práce počítače je přísně podřízena programu v něm zabudovanému, zatímco člověk sám řídí své akce.

Paměť počítače ukládá data a programy.

Data- jedná se o zpracované informace prezentované v paměti počítače ve speciální podobě. O něco později se seznámíte se způsoby reprezentace dat v paměti počítače.

Program je popis posloupnosti akcí, které musí počítač provést, aby vyřešil danou úlohu zpracování dat.

Pokud jsou informace pro člověka znalostmi, které má, pak informacemi pro počítač jsou data a programy uložené v paměti. Data jsou „deklarativní znalosti“, programy jsou „procesní znalosti počítače“.

Von Neumannovy principy. V roce 1946 formuloval americký vědec John von Neumann základní principy konstrukce a fungování počítačů. První z těchto principů určuje složení počítačových zařízení a způsoby jejich výměna informací. Toto bylo diskutováno výše. S dalšími von Neumannovými principy se musíte ještě seznámit.

Otázky a úkoly

paměti počítače

Vnitřní a vnější paměť. Při práci s informacemi člověk využívá nejen své znalosti, ale také knihy, referenční knihy a další externí zdroje. V kapitole 1 „Člověk a informace“ bylo poukázáno na to, že informace jsou uloženy v paměti člověka a na externích médiích. Osoba může zapomenout na zapamatované informace a záznamy jsou uloženy spolehlivěji.

Počítač má také dva typy paměti: interní (operativní) a externí (dlouhodobou) paměť.

Vnitřní paměť je elektronické zařízení, které uchovává informace, zatímco je napájeno elektřinou. Když je počítač odpojen od sítě, informace z RAM zmizí. Program se během svého provádění ukládá do vnitřní paměti počítače. Formulované pravidlo odkazuje na Neumannovy principy. Říká se tomu princip uloženého programu.

Externí paměť - jedná se o různá magnetická média (pásky, disky), optické disky. Ukládání informací na nich nevyžaduje stálé napájení.

Na Obr. 2.3 ukazuje schéma počítačového zařízení s přihlédnutím ke dvěma typům paměti. Šipky označují směry výměny informací.

Nejmenší jednotka paměti počítače se nazývá bit paměti. Na Obr. 2.4 každá buňka znázorňuje bit. Vidíte, že slovo „bit“ má dva významy: měrná jednotka pro množství informace a částice paměti počítače. Pojďme si ukázat, jak spolu tyto pojmy souvisí.

Každý bit paměti může být uložen tento moment jedna ze dvou hodnot: nula nebo jedna. Použití dvou znaků k reprezentaci informace se nazývá binární kódování .

Data a programy v paměti počítače jsou uloženy v binární podobě.

Jeden znak dvouznakové abecedy nese 1 bit informace.

Jeden bit paměti obsahuje jeden bit informace.

Bitová struktura definuje první vlastnost vnitřní paměti počítače - diskrétnost . Diskrétní objekty se skládají z jednotlivých částic. Například písek je diskrétní, protože se skládá ze zrnek písku. Bity jsou zrnka počítačové paměti.

Druhou vlastností vnitřní paměti počítače je adresnost . Osm po sobě jdoucích bitů paměti tvoří bajt. Víte, že toto slovo také označuje jednotku množství informace rovnou osmi bitům. Proto jeden bajt paměti ukládá jeden bajt informace.

Ve vnitřní paměti počítače jsou všechny bajty očíslovány. Číslování začíná od nuly.

Pořadové číslo bajtu se nazývá jeho adresa.

Princip adresnosti znamená, že:

Zápis informací do paměti, stejně jako jejich čtení z paměti, se provádí na adresách.

Paměť si lze představit jako bytový dům, kde každý byt je bajt a číslo bytu je adresa. Aby pošta dorazila na místo určení, musíte zadat správnou adresu. Takto po adresách procesor přistupuje k vnitřní paměti počítače.

V moderních počítačích existuje další typ vnitřní paměti, který se nazývá paměť pouze pro čtení - ROM. Jedná se o energeticky nezávislou paměť, z níž lze pouze číst informace.

Média a externí paměťová zařízení. Externí paměťová zařízení jsou zařízení pro čtení a zápis informací na externí média. Informace na externích médiích se ukládají jako soubory. Co to je, se dozvíte později.

Nejdůležitější externí paměťová zařízení na moderních počítačích jsou magnetické diskové mechaniky(NMD), popř diskové jednotky.

Kdo by nevěděl, co je magnetofon? Kdysi jsme si nahráli řeč, hudbu na magnetofon a pak nahrávky poslouchali. Zvuk se zaznamenává na stopy magnetické pásky pomocí magnetické hlavy. Pomocí stejného zařízení je magnetický záznam opět převeden na zvuk.

NMD funguje podobně jako magnetofon. Na stopy disku jsou zaznamenány všechny stejné binární kód: magnetizovaná plocha - jednotka, nemagnetizovaná - nula. Při čtení z disku je tento záznam převeden na nuly a jedničky v bitech vnitřní paměti.

Na magnetický povrch disku je přivedena záznamová hlava (obr. 2.5), která se může pohybovat po poloměru. Během provozu NMD se disk otáčí. V každé pevné poloze hlava interaguje s kruhovou dráhou. Na těchto soustředných stopách je zaznamenána binární informace.

Rýže. 2.5. Disková jednotka a magnetický disk

jiný druh externí média jsou optické disky (jiný název je laserové disky). Používají nikoli magnetický, ale opticko-mechanický způsob záznamu a čtení informací.

Nejprve se objevily laserové disky, na kterých jsou informace zaznamenány pouze jednou. Nelze jej vymazat ani přepsat. Takové disky se nazývají CD-ROM - Compact Disk-Read Only Memory, což znamená "kompaktní disk - pouze pro čtení". Později byly vynalezeny přepisovatelné laserové disky, CD-RW. Na nich, stejně jako na magnetických médiích, lze uložené informace vymazat a znovu zaznamenat.

Média, která může uživatel odebrat z jednotky, se nazývají vyměnitelná média.

Největší informační kapacita vyměnitelné médium mít laserové disky jako DVD-ROM - video disky. Množství informací na nich uložených může dosahovat desítek gigabajtů. Videodisky obsahují celovečerní filmy, které lze sledovat na počítači, stejně jako v televizi.

Otázky a úkoly

1. Pokuste se vysvětlit, proč počítač potřebuje dva typy paměti: interní a externí.
2. Co je to "princip uloženého programu"?
3. Jaká je vlastnost diskrétnosti vnitřní paměti počítače?
4. Jaké jsou dva významy slova „bit“? jak spolu souvisí?
5. Jaká je vlastnost adresovatelnosti vnitřní paměti počítače?
6. Pojmenujte zařízení externí paměti počítače.
7. Jaké znáte typy optických disků?

Jak funguje osobní počítač (PC).

Co je PC. Moderní počítače jsou velmi odlišné: od velkých, které zabírají celou místnost, až po malé, které se vejdou na stůl, do kufříku a dokonce i do kapsy. Různé počítače se používají k různým účelům. Osobní počítače jsou dnes nejoblíbenějším typem počítačů. Osobní počítače (PC) jsou určeny pro osobní (osobní) použití.

Navzdory rozmanitosti modelů PC je v jejich zařízení mnoho společného. Tyto obecné vlastnosti budou nyní diskutovány.

Základní PC zařízení. Hlavním „detailem“ osobního počítače je mikroprocesor (MP). Je miniaturní elektronický obvod, vytvořený velmi složitou technologií, plnící funkci počítačového procesoru.

Osobní počítač je soubor vzájemně propojených zařízení. Hlavní věc v této sadě je systémová jednotka. PROTI systémová jednotka je "mozek" stroje: mikroprocesor a vnitřní paměť. Dále jsou zde umístěny: napájecí zdroj, diskové jednotky, řadiče externích zařízení. Systémová jednotka je vybavena vnitřním ventilátorem pro chlazení.

Systémová jednotka je obvykle umístěna v kovovém pouzdře, na jehož vnější straně jsou: vypínač, sloty pro instalaci vyměnitelných disků a diskových jednotek, konektory pro připojení externích zařízení.

Připojeno k systémové jednotce klávesnice zařízení(klávesnice), monitor(jiný název je displej) a myš(manipulátor). Někdy se používají jiné typy manipulátorů: joystick, trackball atd. Kromě toho lze k PC připojit následující: tiskárna(tiskové zařízení), modem(jít do telefonní linka komunikace) a další zařízení (obr. 2.6).

Na Obr. 2.6 ukazuje model stolního PC. Kromě toho existují přenosné modely(notebooky) a kapesní počítače.

Volají se všechna zařízení PC kromě procesoru a vnitřní paměti externí zařízení. Každé externí zařízení spolupracuje s procesorem PC prostřednictvím speciální jednotky zvané řadič (z anglického "controller" - "controller", "controller"). Je zde řadič pohonu, řadič monitoru, řadič tiskárny atd. (obr. 2.7).

Hlavní princip interakce mezi PC zařízeními. Princip, podle kterého je organizováno informační spojení mezi procesorem, RAM a externími zařízeními, je podobný principu telefonická komunikace. procesor přes vícedrátovou linku tzv Dálnice(jiné jméno - pneumatika), komunikuje s ostatními zařízeními (obr. 2.8).

Stejně jako každý předplatitel telefonní síť má své vlastní číslo, každé externí zařízení připojené k PC obdrží také číslo, které funguje jako adresa tohoto zařízení. Informace přenášené na externí zařízení jsou doprovázeny jeho adresou a přiváděny do řídicí jednotky. V této analogii je ovladač jako telefon, který převádí elektrický signál prostřednictvím vodičů na zvuk, když posloucháte telefon, a převádí zvuk na elektrický signál, když mluvíte.

Páteří je kabel skládající se z mnoha drátů. Charakteristická organizace kmene je následující: jedna skupina drátů ( datová sběrnice) jsou přenášeny zpracovávané informace, na druhé straně ( adresní sběrnice) - adresy paměti nebo externích zařízení, ke kterým má procesor přístup. Existuje také třetí část dálnice - řídící sběrnice; jsou přes něj přenášeny řídicí signály (například kontrola připravenosti zařízení k provozu, signál k zahájení provozu zařízení apod.).

Otázky a úkoly

Osobní počítač

různá zařízení

Hlavní vlastnosti osobního počítače

Stále častěji se osobní počítače používají nejen ve výrobních a vzdělávacích institucích, ale také v domácnostech. Dají se koupit v obchodě stejně jako televizory, videorekordéry a další domácí přístroje. Při nákupu jakéhokoli produktu je žádoucí znát jeho hlavní vlastnosti, abyste si mohli koupit přesně to, co potřebujete. Tyto základní funkce mají také počítače.

Charakteristika mikroprocesoru. existuje různé modely mikroprocesory vyráběné různými společnostmi. Hlavními charakteristikami MP jsou taktovací frekvence a bitová hloubka procesoru.

Provozní režim mikroprocesoru je nastaven mikroobvodem, který je tzv generátor hodin. Jedná se o jakýsi metronom uvnitř počítače. Pro každou operaci, kterou má procesor provést, je přidělen určitý počet hodinových cyklů. Je jasné, že pokud metronom „klepe“ rychleji, pak procesor pracuje rychleji. Hodinová frekvence se měří v megahertz - MHz. Frekvence 1 MHz odpovídá milionu cyklů za sekundu. Zde jsou některé charakteristické hodinové frekvence mikroprocesorů: 600 MHz, 800 MHz, 1000 MHz. Poslední jmenovaná hodnota se nazývá gigahertz – GHz. Moderní modely mikroprocesorů pracují na hodinových frekvencích několika gigahertzů.

Další charakteristikou je kapacita procesoru. Bitová hloubka nazývá se maximální délka binárního kódu, kterou může procesor jako celek zpracovat nebo přenést. Bitová hloubka procesorů u prvních modelů PC byla rovna 8 bitům. Pak přišly 16bitové procesory. Většina moderních počítačů používá 32bitové procesory. Nejvýkonnější stroje mají 64bitové procesory.

Velikost vnitřní paměti (RAM). O paměti počítače jsme již mluvili. Dělí se na operační (vnitřní) paměť a dlouhodobou (externí) paměť. Výkon stroje je velmi závislý na velikosti vnitřní paměti. Pokud není dostatek vnitřní paměti pro fungování některých programů, pak počítač začne přenášet část dat do externí paměti, což drasticky snižuje jeho výkon. Rychlost čtení / zápisu dat do RAM je o několik řádů vyšší než do externí paměti.

Množství paměti RAM ovlivňuje výkon vašeho počítače. Moderní programy vyžadují RAM o velikosti desítek a stovek megabajtů.

Za dobrou práci moderní programy jsou vyžadovány stovky megabajtů paměti RAM: 128 MB, 256 MB nebo více.

Charakteristika externích paměťových zařízení. Externí úložná zařízení jsou jednotky na magnetických a optických discích. Zabudováno v systémové jednotce magnetické disky se nazývají pevné disky nebo pevné disky. Jedná se o velmi důležitou součást počítače, protože právě zde jsou uloženy všechny programy potřebné pro provoz počítače. Čtení/zápis na pevný disk je rychlejší než na všechny ostatní typy externích médií, ale stále pomalejší než na RAM. Čím větší objem pevný disk, tím lépe. Na moderních počítačích pevné disky, jehož objem se měří v gigabajtech: desítkách a stovkách gigabajtů. Koupí počítače získáte potřebnou sadu programů na pevném disku. Obvykle si složení počítačového softwaru objednává sám kupující.

Všechna ostatní externí paměťová média jsou vyjímatelná, to znamená, že je lze vložit do jednotky a vyjmout z jednotky. Patří sem diskety - diskety a optické disky - CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM. Standardní disketa pojme 1,4 MB informací. Diskety jsou vhodné pro dlouhodobé ukládání programů a dat a také pro přenos informací z jednoho počítače do druhého.

PROTI Nedávno Flash paměť nahrazuje diskety jako hlavní prostředek pro přenos informací z jednoho počítače do druhého. Flash paměť je elektronické externí paměťové zařízení používané ke čtení a zápisu informací formát souboru. Flash paměť, stejně jako disky, je energeticky nezávislé zařízení. Ve srovnání s disky má však flash paměť mnohem větší objem informací (stovky a tisíce megabajtů). A rychlost čtení a zápisu dat na flash disk se blíží rychlosti RAM.

CD-ROM mechaniky se staly téměř povinnou součástí PC sestavy. Moderní software distribuovány na těchto médiích. Kapacita CD-ROMu se pohybuje ve stovkách megabajtů (standardní velikost je 700 MB).

Můžete si zakoupit DVD mechaniky dle vlastního výběru. Objem dat na discích tohoto typu se počítá v gigabajtech (4,7 GB, 8,5 GB, 17 GB). Videa jsou často nahrávána na DVD. Jejich doba přehrávání dosahuje 8 hodin. Jedná se o 4-5 celovečerních filmů. Záznamové optické mechaniky umožňují zaznamenávat a přepisovat informace na disky CD-RW a DVD-RW. Neustálý pokles cen těchto typů zařízení je posouvá z kategorie „luxusního zboží“ mezi veřejnost.

Všechny ostatní typy zařízení jsou považovány za I/O zařízení. Povinné z nich jsou klávesnice, monitor a manipulátor (obvykle myš). Další zařízení: tiskárna, modem, skener, ozvučení a některé další. Výběr těchto zařízení závisí na potřebách a finanční příležitosti kupující. Vždy můžete najít zdroje referenčních informací o modelech takových zařízení a jejich výkonnostních vlastnostech.

Otázky a úkoly

Jedním z důležitých předmětů studovaných v hodinách informatiky je počítač, který dostal své jméno podle své hlavní funkce – provádění výpočtů (anglicky „computer“ – kalkulačka).

První počítač vznikl v roce 1945 v USA. S historií počítačů se můžete seznámit na virtuálním výletu do muzea výpočetní techniky (např. do muzea historie domácích počítačů vyvinutého S. Tarkhovem). Vezměte prosím na vědomí, že k označení počítačová technologie Ve 40. – 70. letech 20. století se často používá zkratka ECM (elektronický počítač).

Počítač je nazýván univerzálním zařízením, protože může být použit k mnoha účelům - ke zpracování, ukládání a přenášení široké škály informací, které má člověk používat při různých činnostech.

Moderní počítače dokážou zpracovávat různé typy informací: čísla, text, obrázky, zvuky. Informace jakéhokoli druhu jsou v počítači reprezentovány ve formě binárního kódu - posloupností nul a jedniček. Některé cesty binární kódování jsou uvedeny na Obr. 2.1.

Rýže. 2.1.
Příklady prezentací různé druhy informace v binární podobě

Informace určené ke zpracování na počítači a prezentované ve formě binárního kódu se běžně nazývají binární data nebo jednoduše data. Jednou z hlavních výhod binárních dat je, že se pomocí nich kopírují, ukládají a přenášejí univerzální metody bez ohledu na typ zdrojové informace.

Metody pro binární kódování textů, zvuků (hlasy, hudba), obrázků (fotografie, ilustrace), sekvencí obrázků (filmy a videa) a také 3D objekty byly vynalezeny v 80. letech minulého století. Později se podíváme na způsoby binárního kódování číselných, textových, grafických a zvukových informací podrobněji. Nyní je hlavní vědět, že posloupnosti 1 a 0 v počítačové reprezentaci odpovídají elektrické signály- "zapnutí a vypnutí". Počítač se nazývá elektronické zařízení, protože se skládá z mnoha elektronických součástek 1, které tyto signály zpracovávají.

1 Více se o tom můžete dozvědět v 10.–11. ročníku.

Počítač zpracovává data v souladu s programem – posloupnost příkazů, které je třeba na datech provést, aby se problém vyřešil. Stejně jako data jsou programy reprezentovány v počítači jako binární kód. Počítač se nazývá softwarově řízené zařízení, protože jeho činnost probíhá pod kontrolou programů na něm nainstalovaných. To je princip programování počítače.

Dnešní počítače sahají od výkonných počítačových systémů, které zabírají celou místnost a poskytují současnou práci mnoha uživatelům, až po minipočítače, které se vejdou do dlaně (obrázek 2.2).

Rýže. 2.2.
Multiplayer počítačový systém a mini počítač

Dnes je nejrozšířenějším typem počítače osobní počítač (PC) - počítač určený pro práci jedné osoby.

2.1.2. Počítačová zařízení a jejich funkce

Každý počítač se skládá z procesoru, paměti, vstupních a výstupních zařízení. Funkce, které tato zařízení vykonávají, jsou v určitém smyslu podobné funkcím myslícího člověka (obr. 2.3). Ale ani taková zjevná podobnost nám neumožňuje ztotožnit člověka se strojem, už jen proto, že člověk sám řídí své jednání a práce počítače je podřízena programu, který je v něm vložen.

Rýže. 2.3.
Analogie mezi člověkem a počítačem

procesor

Procesor je centrální jednotkou počítače. Organizuje příjem dat, čtení z paměti dalšího příkazu, jeho analýzu a provedení, jakož i odeslání výsledků práce na požadované zařízení. Hlavními charakteristikami procesoru jsou jeho taktovací frekvence a bitová hloubka.

Procesor zpracovává elektrické signály (impulzy), které k němu přicházejí. Časový interval mezi dvěma po sobě jdoucími elektrickými impulsy se nazývá úder. Pro provedení každé operace procesorem je přidělen určitý počet cyklů. Takt procesoru se rovná počtu cyklů zpracování dat, které procesor provede za 1 sekundu. Frekvence hodin se měří v megahertzích (MHz) – miliony cyklů za sekundu. Čím vyšší je rychlost hodin, tím rychleji počítač běží. Taktovací frekvence moderních procesorů již přesahuje 1000 MHz = 1 GHz (gigahertz). Časový interval mezi dvěma po sobě jdoucími elektrickými impulsy se nazývá úder.

Bitovost procesoru je maximální délka binární kód, který lze zpracovávat nebo přenášet současně. Bitová hloubka procesorů moderních počítačů dosahuje 64.

Paměť

Paměť počítače je určena pro záznam (příjem), ukládání a vydávání dat. Představte si to ve formě listu v kleci. Pak bude každá buňka tohoto listu představovat kousek paměti - nejmenší prvek počítačové paměti. Každá taková "buňka" může uložit jednu ze dvou hodnot: nulu nebo jedničku. Jeden znak dvouznakové abecedy, jak víte, nese jeden bit informace. Jeden bit paměti tedy obsahuje jeden bit informace.

Rozlišujte mezi interní a externí pamětí.

Vnitřní paměť je paměť zabudovaná v počítači a přímo řízená procesorem. Ve vnitřní paměti jsou uloženy právě prováděné programy a data, která jsou k tomu provozně nezbytná. Vnitřní paměť počítače umožňuje přenos dat do procesoru a příjem z něj přibližně stejnou rychlostí, jakou je procesor zpracovává. Proto se vnitřní paměti jinak říká operační (rychlá). Velikost paměti RAM v moderních počítačích dosahuje několika gigabajtů.

Elektrické impulsy, v jejichž podobě jsou informace uloženy v paměti RAM, existují pouze při zapnutém počítači. Po vypnutí počítače jsou všechny informace obsažené v paměti RAM ztraceny.

Vnitřní paměť počítače obsahuje také ROM - paměťové zařízení pouze pro čtení. Ukládá informace potřebné pro počáteční spuštění počítače po zapnutí napájení. Po vypnutí počítače se informace v ROM uloží.

Pro dlouhodobé skladování programů a dat je určena pro externí (dlouhodobou) paměť. Externí paměť umožňuje ukládat obrovské množství informací. Informace v externí paměti zůstanou zachovány i po vypnutí počítače. Existují paměťová média – magnetické a optické disky, energeticky nezávislé elektronické disky (flash paměťové karty a flash disky) a mechaniky (mechaniky) – zařízení, která zapisují data na média a čtou data z médií. HDD- zařízení, které kombinuje jednotku (disk) a médium (samotný disk).

Když uživatel spustí program uložený v externí paměti, nahraje se do RAM a poté se spustí.

Na stránce http://school-collection.edu.ru je animované video „Interní paměť počítače: RAM“, které ilustruje výměnu informací mezi externí a interní pamětí.

Informační vstupní a výstupní zařízení

S vynaložením značného úsilí může člověk prezentovat textové, grafické, zvukové informace v binárním kódu.

Pro člověka je mnohem obtížnější porozumět binárnímu kódu. A je zcela nemožné, aby člověk porozuměl informacím prezentovaným sledem elektrických impulsů. Vstupní zařízení obsažená v počítači „překládají“ informace z lidského jazyka do jazyka počítače; výstupní zařízení „překládají“ elektrické impulsy do podoby přístupné lidskému vnímání. Příklady vstupních zařízení: klávesnice, myš, mikrofon. Příklady výstupních zařízení: monitor, tiskárna.

Různá počítačová zařízení jsou propojena kanály přenosu informací (obr. 2.4).

Rýže. 2.4.
Schéma informačních toků v počítači

Nejdůležitější věc

Moderní počítač je univerzální elektronické programově řízené zařízení pro práci s informacemi.

Každý počítač se skládá z procesoru, paměti, vstupních a výstupních zařízení. Funkce vykonávané těmito zařízeními jsou v určitém smyslu podobné funkcím myslícího člověka.

Otázky a úkoly

Proč moderní počítač nazývané univerzální elektronické programově řízené zařízení?
Co je podstatou softwarového principu počítače?
Co jsou binární data? Co je to počítačový program?
Informace pro člověka jsou znalosti (fakta, pravidla), které má. Co jsou informace pro počítač?
Jak se data liší od programu? Co mají společného?
Jaké lidské schopnosti reprodukuje počítač?
Uveďte hlavní typy zařízení, ze kterých se skládá počítač.
Jaký je účel procesoru?
Jaké jsou dva významy slova „bit“? jak spolu souvisí?
Sestavte graf, který odráží vztah mezi následujícími objekty: "počítač", "procesor", "paměť", "vstupní zařízení", "výstupní zařízení", "vnitřní paměť", "externí paměť", "RAM", "ROM" ", "informační nosič", "úložiště".
Popište pomocí schématu informačních toků v počítači (viz obr. 2.4) proces výměny informací mezi hlavními zařízeními počítače.
Na internetu vyhledejte informace o moderních informačních médiích a vyplňte tabulku:

Zjistěte, kolik paměti RAM počítače máte doma nebo ve škole k dispozici. Kolik stránek textu lze uložit do paměti tohoto počítače (na stránku je 40 řádků se 60 znaky na řádek a uložení jednoho znaku trvá 8 bitů)? Jaká by byla výška takového stohu stránek, kdyby výška stohu 100 stránek byla 1 cm?
600 MB CD obsahuje fotoalbum, kde každá fotografie zabírá 500 KB. Jak dlouho bude trvat zobrazení všech fotografií, pokud zobrazení jedné trvá 6 sekund?

Jak funguje počítač

Bezpečnost a organizace pracoviště

Nejdůležitější věc

Otázky a úkoly

Počítač jako univerzální zařízení pro zpracování informací

Účel a zařízení počítače

Co mají počítače a lidé společného?

paměti počítače

Jak funguje osobní počítač (PC).

Hlavní vlastnosti osobního počítače

2.1.2. Počítačová zařízení a jejich funkce

Nejdůležitější věc

Otázky a úkoly

Populární