Тема 2. Архитектура, структура и принципы работы эвм

 

1. Основные компоненты ЭВМ

· устройства ввода информации;__________________________________________________

· устройства вывода информации;__________________________________________________

· память;_______________________________________________________________________

· процессор;_____________________________________________________________________

· устройства передачи информации_________________________________________________

 

2. Основное устройство ЭВМ Процессор, или микропроцессор__________________________

 

3. Типы ЭВМ

По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ).________________________________________

4. Постройте структурную схему ЭВМ:

 

 

ЭВМ- это устройство выполненное на электронных приборах предназначенное для автоматического преобразования информации под управлением программы. _____________

 

5. Устройство ввода информации

а) клавиатура ___________________________________________________________________

б) мышь_________________________________________________________________________

в) внешние носители информации___________________________________________________

6. Устройства вывода информации

а) монитор ______________________________________________________________________

б) сканнер_______________________________________________________________________

в) принтер ______________________________________________________________________

г) плоттер ______________________________________________________________________

д) внешние носители информации___________________________________________________

7. Память, предназначенная для временного хранения информации при передаче ее от одного устройства в другое называется __ оперативная _______________________________________

 

8. Подпишите названия всех устройств компьютера и их назначение.

 

9. Опишите представленные на рисунках устройства укажите их достоинства и недостатки

 

 

Рис. 1 Рис. 2

Достоинства	Достоинства
ПК значительно дешевле ноутбука при сходных характеристиках	Малые размеры и вес (компактность)
В плане модернизации возможности ПК значительно шире и дешевле. В ПК можно поменять практически все, начиная от вентилятора до материнской платы и корпуса	Потребляет мало электроэнергии, не сильно шумит
При покупке персонального компьютера можно в широком диапазоне выбирать конфигурацию (начинку) компьютера и даже менять ее по просьбе или на заказ. Можно подобрать то, что нужно именно Вам, не переплачивая за лишние устройства и характеристики	Имеет внутренний источник питания, что обеспечивает автономность и защиту от повреждения при внезапном отключении электросети
Ремонт персонального компьютера значительно легче, быстрее и дешевле. Во многих случаях возможен даже самостоятельный ремонт пользователем, о чем Вы узнаете в последующих статьях на сайте	Мобильность. Можно легко перемещать по квартире, офису, брать с собой в поездки
Изготавливается полностью в заводских условиях и не только в Китае. Отсюда можно сделать вывод, что ноутбук должен быть безотказнее. Но прежде чем покупать, рекомендую поискать в интернете сведения, отзывы, рейтинги о конкретных производителях и моделях
Современный ноутбук имеет, как правило, все необходимые устройства и порты для подключения периферийного оборудования
Как правило, нет больших проблем с гарантийным обслуживанием
Недостатки	Недостатки
Занимает много места и как правило более шумный	К сожалению, ноутбуки тоже ломаются и ремонт их значительно дороже (до половины стоимости ноутбука и даже дороже), дольше и без специалистов не обойтись. В провинции ноутбуки зачастую отремонтировать просто некому. В некоторых случаях ремонт сломавшегося ноутбука просто невозможен или экономически нецелесообразен. Проблема часто заключается в сложности и высокой стоимости самого ремонта, дороговизне и дефиците запчастей
Потребляет больше чем ноутбук электроэнергии	Возможности модернизации ноутбука весьма ограничены. В подавляющем большинстве ноутбуков можно увеличить оперативную память, заменить жесткий диск и привод компакт дисков. В некоторых можно заменить видеокарту, но цена их такова, что смысла ее менять, как правило, нет.
Персональные компьютеры часто собирают прямо в магазинах, не тестируются, нет входного контроля комплектующих, а они часто бывают некачественными, не стыкуются между собой. Частые отказы и сбои вовсе не редкость. На моей практике на новых ПК, в первый же день умирали материнские платы. От некачественной сборки, отваливались кулеры на процессорах. Компьютеры так называемой «заводской сборки», так же нередко выходят из строя из за комплектующих деталей низкого качества и небрежной сборки
Имеет мощные вентиляторы и засасывает много пыли, поэтому требует регулярной чистки
С ремонтом по гарантии часто возникают сложности, особенно в маленьких компьютерных магазинах

 

10. Опишите путь следования информации от момента ввода до момента вывода.

 

Понимать схему нужно следующим образом. Источник, порождающий информацию, для передачи должен представить ее в виде сообщения, т.е. последовательности сигналов. При этом для представления информации он должен использовать некоторую систему кодирования. Устройство, выполняющее операцию кодирования информации, может являться подсистемой источника (например, наш мозг порождает информацию и он же кодирует эту информацию с помощью языка, а затем представляет в виде речевого сообщения посредством органов речи; компьютер обрабатывает и хранит информацию в двоичном представлении, но при выводе ее на экран монитора производит ее перекодировку к виду, удобному пользователю)._____________________________________________ Ситуация, когда кодирующее устройство оказывается внешним по отношению к источнику информации, например, телеграфный аппарат или компьютер по отношению к работающему на нем оператору. Далее коды должны быть переведены в последовательность материальных сигналов, т.е. помещены на материальный носитель – эту операцию выполняет преобразователь. Преобразователь может быть совмещен с кодирующим устройством (например, телеграфный аппарат), но может быть и самостоятельным элементом линии связи (например, модем, преобразующий электрические дискретные сигналы с частотой компьютера в аналоговые сигналы с частотой, на которой их затухание в телефонных линиях будет наименьшим). К преобразователям относят также устройства, которые переводят сообщение с одного носителя на другой, например, мегафон или телефонный аппарат, преобразующие голосовые сигналы в электрические; радиопередатчик, преобразующие голосовые сигналы в радиоволны; телекамера, преобразующая изображение в последовательность электрических импульсов. В общем случае при преобразовании выходные сигналы не полностью воспроизводят все особенности сообщения на входе, а лишь его существенные стороны, т.е. при преобразова-нии часть информации теряется. Например, полоса пропускания частот при телефонной связи от 300 до 3400 Гц, в то время как частоты, воспринимаемые человечески ухом, лежат в интервале 16 - 20000 Гц (т.е. телефонные линии «обрезают» высокие частоты, что приводит к его искажениям звука); в черно-белом телевидении при преобразовании терялся цвет изображения. Именно в связи с этим встает задача выработки такого способа кодирования сообщения, который обеспечивал бы возможно более полное представление исходной информации при преобразовании и, в то же время, был согласован со скоростью передачи информации по данной линии связи._____________________________________________________________

После преобразователя сигналы поступают и распространяются по каналу связи. Понятие канала связи включает в себя материальную среду, а также физический или иной процесс, посредством которого осуществляется передача сообщения, т.е. распространение сигналов в пространстве с течением времени. Ниже приведены примеры некоторых каналов связи.__________________________________________

Канал связи	Среда	Носитель сообщения	Процесс, используемый для передачи сообщения
Почта, курьеры	Среда обитания человека	Бумага	Механическое перемещение носителя
Телефон, компьютерные сети	Проводник	Электрический ток	Перемещение электрических зарядов
Радио, телевидение	Электромагнитное поле	Электромагнитные волны	Распространение электромагнитных волн
Зрение	Электромагнитное поле	Световые волны	Распространение световых волн
Слух	Воздух	Звуковые волны	Распространение звуковых волн
Обоняние, вкус	Воздух, пища	Химические вещества	Химические реакции
Осязание	Поверхность кожи	Объект, воздействующий на органы осязания	Теплопередача, давление

Любой реальный канал связи подвержен внешним воздействиям, а также в нем могут происходить внутренние процессы, в результате которых искажаются передаваемые сигналы и, следовательно, связанное с ними сообщение. Такие воздействия называются шумами (помехами). Источники помех могут быть внешними, например, так называемые «наводки» от мощных потребителей электричества или атмосферных явлений, приводящие к появлению нарушений в радиосвязи; одновременное действие нескольких близко расположенных однотипных источников (одновременный разговор нескольких человек). К помехам могут приводить и внутренние особенности данного канала, например, физические неоднородности носителя; паразитные явления в шинах; процессы затухания сигнала в линии связи из-за большой удаленности. Если уровень помех оказывается соизмерим с интенсивностью несущего сигнала, то передача информации по данному каналу оказывается вообще невозможной. Однако и при относительно низких уровнях шумов они могут вызывать искажения передаваемого сигнала. Существуют и применяются методы защиты от помех, например, экранирование электрических линий связей; улучшение избирательности приемного устройства и т.д. Другим способом защиты от помех является использование специальных методов кодирования информации, о чем речь пойдет ниже.

После прохождения сообщения по каналу связи сигналы с помощью приемного преобразователя переводятся в последовательность кодов, которые декодирующим устройством представляются в форме, необходимой приемнику информации. На этапе приема, как и при передаче, преобразователь может быть совмещен с декодирующим устройством (например, радиоприемник или телевизор) или существовать самостоятельно (например, модем).

Понятие линия связи объединяет все элементы представленной на рисунке схемы от источника до приемника информации. Характеристиками любой линии связи являются скорость, с которой возможна передача сообщения в ней, а также степень искажения сообщения в процессе передачи. Из этих параметров вычленим те, что относятся непосредственно к каналу связи, т.е. характеризуют среду и процесс передачи.________

11. Дайте определения следующим понятиям:

 

Информация это –_ _ знания или сведения о ком-либо или о чем-либо_________ ___________

 

Данные это – _ это совокупность сведений, зафиксированных на определенном носителе в форме, пригодной для постоянного хранения, передачи и обработки. Преобразование и обработка данных позволяет получить информацию___________________________________

 

Языки программирования -_формальный язык, предназначенный для связи человека с вычислительной машиной. На этом языке задаются информация (данные) для ЭВМ и алгоритм обработки данных (программа).____________________________________________

 

Типы языков программирования и их особенности

Формализованный язык, предназначенный для описания программ и алгоритмов решения задач на ЭВМ. Языки программирования являются искусственными. В них синтаксис и семантика строго определены. Поэтому они не допускают свободного толкования выражения, что характерно для естественного языка. Языки программирования разделяются на две основные категории языки высокого уровня и языки низкого уровня:

· Язык высокого уровня [high-level language] - Язык программирования, средства которого обеспечивают описание задачи в наглядном, легко воспринимаемом виде, удобном для программиста. Он не зависит от внутренних машинных кодов ЭВМ любого типа, поэтому программы, написанные на языках высокого уровня, требуют перевода в машинные коды программами транслятора либо интерпретатора. К языкам высокого уровня относят Фортран, ПЛ/1, Бейсик, Паскаль, Си, Ада и др.

· Язык низкого уровня, [low-level language ] - Язык программирования, предназначенный для определенного типа ЭВМ и отражающий его внутренний машинный код (см. ниже также “машинный язык “, “ машинно-ориентированный язык “ и “ язык ассемблера “).___

12. Данные в компьютере предоставляются в виде __ 0 и 1 ______________________________

 

13. Дайте определение сложным структурам данных

Массив (разновидности, пример)

Массив - это однородный, упорядоченный структурированный тип данных с прямым доступом к элементам. Элементы массива объединяются общим именем и занимают в компьютере определенную конечную область памяти. К любому элементу массива можно обратиться, указав имя массива и индекс элемента в массиве.___________________________

Одномерные и двумерные массивы:_________________________________________________

Если в массиве для обращения к элементам используется только один порядковый номер, то такой массив называется линейным, или одномерным. Одномерный массив можно представить в виде таблицы, в которой существует только одна строка.___________________

Количество индексов элементов массива определяет размерность массива.________________

Массивы с двумя индексами называют двумерными. Такие массивы можно представить в виде таблицы, в которой номер строки соответствует первому индексу, а номер ячейки в строке (номер столбца) - второму индексу.___________________________________________

Чаще всего применяются одномерные массивы и двумерные массивы____________________

 

Список - это простейшая структура данных, отличающаяся тем, что каждый элемент данных однозначно определяется своим номером в массиве___________________________________

 

Очередь - это линейное дерево, но в отличие от стека добавить элемент в очередь можно только в корень дерева, который в случае очереди называется хвостом или концом очереди, а изъять элемент из очереди можно только со стороны листа, который называется головой очереди_ Пример: банальная очередь в магазине, в столовой. Основные операции изъять элемент, добавить элемент.________________________________________________________

 

Стек – это линейное дерево. В отличии от деревьев для операций со стеком есть ограничения. Доступ в стеке возможен только к корню дерева, которое в случае стека называется окном стека. Поэтому чтобы посмотреть элемент или изъять его или добавить новый - все это можно сделать только через корень____________________________________

 

14. Системы счисления бывают:

1. Позиционной системой счисления называется такая, в которой количественное значение каждой цифры зависит от её позиции в числе (арабская система счисления). Количество знаков или символов, используемых для изображения числа, называется основанием системы счисления_______________________________________________________________________

 

2. Непозиционной системой называется такая, в которой количественное значение каждой цифры не зависит от занимаемой ей позиции в изображении числа (римская система счисления).______________________________________________________________________

15. Позиционные системы счисления:

 

Система счисления	Основание	Алфавит цифр
двоичная		0, 1
пятеричная		0, 1, 2, 3, 4
восьмеричная		0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7
десятичная (заполнить сразу)		0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
двенадцатеричная		0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B
шестнадцатеричная		0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F
двадцатеричная		0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F, G, H, I, J

 

16. Заполните таблицы

 

8^2	8^1	8^0	Десятичное число	^Расчет
				0×8^2+1×8^1+0×8^0
				2×8^2+4×8^1+1×8^0
				7×8^2+5×8^1+2×8^0
				4×8^2+1×8^1+4×8^0
				2×8^2+3×8^1+5×8^0
16^2	16^1	16^0	Десятичное число	Расчет
	А			1×16^2+10×16^1+8×16^0
	F			×1×16^2+15×16^1+0×16^0
		D		0×16^2+3×16^1+13×16^0
				1×16^2+1×16^1+1×16^0
				1×16^2+2×16^1+2×16^0

 

 

2^8	2^7	2^6	2^5	2^4	2^3	2^2	2^1	2^0	Десятичное число

 

Расчет:

0×2⁸+0×2⁷+0×2⁶+0×2⁵+0×2⁴+1×2³+0×2²+1×2¹+0×2⁰= 10

0×2⁸+1×2⁷+1×2⁶+1×2⁵+0×2⁴+1×2³+0×2²+0×2¹+1×2⁰= 233

1×2⁸+0×2⁷+0×2⁶+0×2⁵+0×2⁴+1×2³+0×2²+1×2¹+1×2⁰= 267

0×2⁸+1×2⁷+0×2⁶+1×2⁵+0×2⁴+0×2³+1×2²+0×2¹+0×2⁰= 164

1×2⁸+1×2⁷+0×2⁶+0×2⁵+1×2⁴+1×2³+0×2²+0×2¹+0×2⁰= 408

 

17. Режимы работы ЭВМ (назначение)

Существует несколько режимов работы ЭВМ, эти режимы имеют свои преимущества и недостатки.______________________________________________________________________

1. Монопольный режим – один пользователь решает одну задачу. Это исторически первый режим работы ЭВМ. Первые машины были спроектированы только на такую работу. Этот режим отличается низким коэффициентом использования аппаратных ресурсов. Многозадачность увеличивает загрузку аппаратных средств. Средняя скорость обработки задачи увеличивается, но падает скорость обработки конкретной задачи.____________________________________________________________________

2. Пакетная обработка – в этом режиме пользователь отделён от компьютера. Пользователь формирует пакет заданий, а оператор его реализует. В задании определены ресурсы, что позволяет построить график решения задачи. Пауз в работе меньше производительность увеличивается. Для решения повторяющихся задач – это оптимальный режим. Однако он неудобен для разработчиков программ, поскольку нет возможности непосредственной отладки программ.__________________________

3. Мультипрограммирование – пакетный, многозадачный режим с самой большой производительностью_______________________________________________________

4. Разделение времени – интерактивный многопользовательский режим. Организация интерактивной работы сразу многих пользователей, которые могут работать в диалоговом режиме с независимых терминалов с распределением ресурсов между пользователями для создания иллюзии независимости работы – вытесняющая многозадачность. Машинное время делиться на кванты, и они предоставляются пользователям по определённому закону. При больших задачах этот режим не эффективен. В отличие от других режимов компьютер много тратит на поддержку данного режима. В настоящее время область применения режима сократилась.______

5. Режим реального времени. Во всех предыдущих режимах физическое время не влияло на выполнение задачи. Но компьютеры часто работают с реальными объектами. Существует ряд задач, где лимитировано время отклика. Для этого режима выпускаются специальные компьютеры – промышленные в особом исполнении. При этом процессор может оставаться универсальным, но могут применяться и специальные процессоры. Также применяются устройства связи с объектом (УСО). Ядро у таких систем простое, а периферия огромна – содержит множество датчиков и исполнительных устройств.__________________________________________________

1. Постепенно возникла необходимость в работе компьютера на расстоянии. Например, телеуправление или сетевая работа. При этом надо только доставить сигнал в компьютер от удалённого терминала. Сначала использовались узкоспециальные режимы: файл – сервер, принтер – сервер и.т. д. С развитием техники появился режим клиент – сервер. В это режиме пользователь обращается к серверу, а сервер распределяет ресурсы для решения пользовательских запросов____________________

Тема 3. Алгоритмизация

 

1. Алгоритм – это _ точное предписание, определяющее последовательность действий, обеспечивающую получение требуемого результата из исходных данных. Алгоритм может быть предназначен для выполнения его человеком или автоматическим устройством._____________________________________________________________________

2. Свойства алгоритмов:

 

1. Дискретность (прерывность, раздельность) – алгоритм должен представлять процесс решения задачи как последовательное выполнение простых (или ранее определенных) шагов. Каждое действие, предусмотренное алгоритмом, исполняется только после того, как закончилось исполнение предыдущего.______________________________________________

 

2. Определенность – каждое правило алгоритма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для произвола. Благодаря этому свойству выполнение алгоритма носит механический характер и не требует никаких дополнительных указаний или сведений о решаемой задаче._________________________________________________________________

 

3. _ Результативность (конечность) – алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов ____________________________________________________________

4. Массовость – алгоритм решения задачи разрабатывается в общем виде, то есть, он должен быть применим для некоторого класса задач, различающихся только исходными данными. При этом исходные данные могут выбираться из некоторой области, которая называется областью применимости алгоритма._________________________________________________

3. Построить подробный алгоритм звонка другу

 

Шаг 1. _ Взять телефон ____________________________________________________________

 

Шаг 2. _ Открыть телефонную книгу ________________________________________________

 

Шаг 3. _ Найти номер друга _______________________________________________________

 

Шаг 4. _ Сделайте вызов __________________________________________________________

 

Шаг 5. _ Поговорить с другом _______________________________________________________

 

Шаг 6. _ Положить трубку _________________________________________________________

 

Шаг 7. _ Убрать телефон __________________________________________________________

 

4. Опишите, какими свойствами обладает Ваш алгоритм и почему _____________________

 

___ Всеми, т.к. по данному алгоритму можно позвонить другу, т.е. получить желаемый результат. _______________________________________________________________________

 

5. Средства записи алгоритмов

 

1. _ Словесная запись ______________________________________________________________

 

2. _ Блок - схемы __________________________________________________________________

 

3. __ Алгоритмический язык ________________________________________________________

 

6. Линейный алгоритм – это такой алгоритм, при выполнении которого исполнитель выполняет одну команду за другой в порядке их следования.______________________________________________________________________

 

7. Разветвляющийся алгоритм – это алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий_______________________

 

8. Циклический алгоритм – это описание действий, которые должны повторяться указанное число раз или пока не выполнено заданное условие____________________________________

 

9. К какому типу алгоритмов относится смена времен года? (почему)

Циклический тип. Многие процессы в окружающем мире основаны на многократном повторении одной и той же последовательности действий. Например, каждый год наступают зима, весна, лето, осень ___________________________________________________________

 

10. Приведите пример разветвляющегося алгоритма в быту.

Алгоритм: «Беру чайник и проверяю – есть ли в нём вода, если нет- наливаю воду и ставлю на огонь, а если да (вода есть)- сразу ставлю его на огонь. Когда вода закипит, снимаю с огня и ополаскиваю заварной чайник, чтобы он был теплым, засыпаю нужное количество сухого чая и даю настояться несколько минут.»_____________________________________________

 

11. Постройте алгоритм решения системы уравнений при изменяющемся значении Х от 2 до 15 с шагом 0,5.

 

 

 

12. Какое уравнение решает следующий алгоритм? Полное квадратное уравнение

 

 

13. Описать ход действий на каждом этапе выполнения алгоритма.

 

Ввести коэффициенты a, b, с_______________________________________________________

Вычислить дискриминант по формуле D=b²-4ac_______________________________________

Начало ветвления________________________________________________________________

Если дискриминант положительное число, то вычислить корни уравнения по формуле______ x_1,2= вывести ответ, _____________________________________________________

Иначе вывести «Корней нет»_______________________________________________________

Конец ветвления_________________________________________________________________

Конец алгоритма_________________________________________________________________

14. Алгоритмическая структура «выбор» ее особенности и отличие от «ветвления».

Кроме условного оператора, в качестве управляющей структуры довольно часто используется оператор выбора. Эта алгоритмическая структура позволяет переходить на одну из ветвей в зависимости от значения заданного выражения (селектора выбора). Ее особенность состоит в том, что выбор выполняемых операторов здесь осуществляется не в зависимости от истинности или ложности логического выражения, а является вычислимым. Оператор выбора позволяет заменить несколько условных операторов (в силу этого его еще называют оператором, множественного ветвления).____________________________________

 

выбор
при условие 1: действия 1
при условие 2: действия 2
............
при условие N: действия N
все

 

 

выбор
при условие 1: действия 1
при условие 2: действия 2
............
при условие N: действия N
иначе действия N+1
все