Аппаратные средства ЭВМ- это совокупность аппаратных устройств для связи модулей, а так же алгоритмов обеспечивающих их обмен информацией между модулями

Базовая конфигурация персонального компьютера — это минимальный комплект аппаратных средств, которых достаточно для работы с компьютером. На сегодняшний день для настольных компьютеров базовой считается конфигурация, содержащая четыре устройства:

 

 

ВОПРОС 6

Внешние устройства ПК- обеспечивают взаимодействие компьютера с окружающей средой — пользователями, объектами управления и другими компьютерами.

Внешние устройства подключаются к компьютеру через специальные разъемы-порты ввода-вывода. Порты ввода-вывода бывают следующих типов:

• параллельные (обозначаемые LPT1 — LPT4) — обычно используются для подключения принтеров;
• последовательные (обозначаемые СОМ1 — COM4) — обычно к ним подключаются мышь, модем и другие устройства.

Внешние устройства

• устройства ввода информации;
• устройства вывода информации;
• диалоговые средства пользователя;
• средства связи и телекоммуникации.

устройства ввода:

• клавиатура — устройство для ручного ввода в компьютер числовой, текстовой и управляющей информации;
• графические планшеты (дигитайзеры) — для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера);
• сканеры— для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в компьютер машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;
• устройства указания (графические манипуляторы) — для ввода графической информации на экран монитора путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в компьютер (джойстик, мышь, трекбол, световое перо);
• сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в компьютер).

Устройства вывода

• графопостроители (плоттеры) — для вывода графической информации на бумажный носитель;

· принтеры — печатающие устройства для вывода информации на бумаге

Диалоговые средства

· видеотерминалы (мониторы) — устройства для отображения вводимой и выводимой информации.

• устройства речевого ввода-вывода информации. К ним относятся различные микрофонные акустические системы, а также различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через динамики или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

Средства связи и телекоммуникации используются для подключения компьютера к каналам связи, другим компьютерам и компьютерным сетям. К этой группе прежде всего относятся сетевые адаптеры. В качестве сетевого адаптера чаще всего используются модемы (модулятор-демодулятор).

Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе — средствам мультимедиа.

Средства мультимедиа — это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться компьютером, используя самые разные естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию

ВОПРОС 7

 

 

Оперативная память. Из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен.
Кэш-память. Для ускорения доступа к оперативной памяти на быстродействующих компьютерах используется специальная кэш-память, которая располагается как бы «между микропроцессором и оперативной памятью и хранит копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти.
В компьютере имеется также и постоянная память, в которую данные занесены при изготовлении. Как правило, эти данные не могут быть изменены, выполняемые на компьютере программы могут только их считывать.
В постоянной памяти хранятся программы для проверки оборудования компьютера, инициирования загрузки ОС и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера.
CMOS (полупостоянная память). Кроме обычной оперативной памяти и постоянной памяти, в компьютере имеется также небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера.
Видеопамять. Еще один вид памяти в компьютерах это видеопамять, то есть память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора. Эта память обычно входит в состав видеоконтроллера - электронной схемы, управляющей выводом изображения на экран.
ВОПРОС 8

1. Любую ЭВМ образуют три основные компоненты: процессор, память и устройства ввода-вывода (УВВ).

2. И команды, и данные вводятся в память (ОЗУ) – принцип хранимой программы.

3. Руководит обработкой процессор, устройство управления (УУ) которого выбирает команды из ОЗУ и организует их выполнение, а арифметико-логическое устройство (АЛУ) проводит арифметические и логические операции над данными.

4. С процессором и ОЗУ связаны устройства ввода-вывода (УВВ).

Iпок.-мощ.(30-40кВТ)-быстрод.(200оп/сек.)

IIпок.-мощ.(3-4кВТ)-быстрод.(20000оп/сек.)

IIIпок.-мощ.(0,3-0,4кВТ)-быстрод.(20тыс. оп/сек.)

IVпок.-мощ.(0,3-0,4кВТ)-быстрод.(100млн. оп/сек.)

ВОПРОС 9

Модульный принцип позволяет потребителю самому подобрать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости его модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информации.Магистраль или системная шина - это набор электронных линий, связывающих воедино по адресации памяти, передачи данных и служебных сигналов процессор, память и периферийные устройства. Обмен информацией между отдельными устройствами ЭВМ производится по трем многоразрядным шинам, соединяющим все модули, шине данных, шине адресов и шине управления. Подключение отдельных модулей компьютера к магистрали на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров, а на программном обеспечивается драйверами. Контроллер принимает сигнал от процессора и дешифрует его, чтобы соответствующее устройство смогло принять этот сигнал и отреагировать на него. За реакцию устройства процессор не отвечает - это функция контроллера. Поэтому внешние устройства ЭВМ заменяемы, и набор таких модулей произволен. Данные по шине данных могут передаваться как от процессора к какому-либо устройству, так и в обратную сторону, т. е. шина данных является двунаправленной. К основным режимам работы процессора с использованием шины передачи данных можно отнести следующие: запись/чтение данных из оперативной памяти и из внешних запоминающих устройств, чтение данных с устройств ввода, пересылка данных на устройства вывода.

ВОПРОС 10

Инструментальное ПО – программы, с помощью которых создаются другие программы

Состоят из: текстового редактора, транслятора, компоновщика, библиотеки функций, отладчик.

ВОПРОС 11

Системные программы выполняют различные вспомогательные функции (создание копий, проверка работоспособности и пр.):

• операционная система — программа, которая осуществляет диалог с пользователем, управление компьютером и запускает другие программы (MS DOS, DOS, OS/2, Unix, Windows, Novell, Mac OS);
• драйверы расширяют возможности компьютера, обеспечивают подключение к нему новых устройств;
• программы-оболочки обеспечивают удобный и наглядный способ общения с компьютером (NortonCommander, PC Shell);
• операционные оболочки предоставляют новые возможности, запускаемых программ, в частности:
• графический интерфейс (набор средств для вывода изображении на экран и манипулирования ими);
• расширенные средства для обмена информацией между программами;
• вспомогательные программы (утилиты) часто объединяются » комплексы (NortonUtilities, PC ToolsDeluxe и др.);
• программы-архиваторы позволяют сжимать информацию в архивный файл (PKZIP / PKUNZIP, ARJ, ICE и пр.);
• программы создания резервных копий информации (NortonBackUp);
• антивирусные программы служат для предотвращения заражения компьютерным вирусом и ликвидации последствий такого заражения;
• программы для оптимизации дискового пространства путём сжатия данных (SpeedDisk, Stacker, DoubleSpace);

Прикладные программы непосредственно обеспечивают выполнение необходимых работ:

• табличные процессоры обеспечивают работу с большими таблицами чисел (Lotus, MicrosoftExcel и др.);
• системы управления базами данных позволяют управлять большими информационными массивами — базами данных (DBase, FoxPro, Paradox, OracleInformix);
• графические редакторы позволяют создавать и редактировать изображения на экране компьютера (AdobePhotoshop, CorelDraw, AdobeIllustrator);
• системы деловой и научной графики позволяют наглядно представлять на экране различные данные и зависимости (GrapherWin, EPW, MicrosoftCHart);
• системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют осуществлять черчение и конструирование различных механизмом с помощью компьютера (AutoCad);
• системы для создания презентаций (MS PowerPoint, MacromediaMash);
• бухгалтерские и финансовые программы предназначены для ведении бухгалтерского учёта, подготовки финансовой отчётности и финансового анализа деятельности предприятия;
• Музыкальные редакторы

ВОПРОС 12.

Этапы прохождения задач в ЭВМ

Сначала записывается исходный текст задачи, который передается в препроцессор. Препроцессор — это компьютерная программа, принимающая данные на входе и выдающая данные, предназначенные для входа другой программы (например, компилятора). О данных на выходе препроцессора говорят, что они находятся в препроцессированной форме, пригодной для обработки последующими программами (компилятор). Результат и вид обработки зависят от вида препроцессора; так, некоторые препроцессоры могут только выполнить простую текстовую подстановку, другие способны по возможностям сравниться с языками программирования. Наиболее частый случай использования препроцессора — обработка исходного кода перед передачей его на следующий шаг компиляции.

Полный текст программы передается в компилятор. Компиля́тор — программа или техническое средство, выполняющее компиляцию.

Компиляция — трансляция программы, составленной на исходном языке высокого уровня, в эквивалентную программу на низкоуровневом языке, близком машинному коду (абсолютный код, объектный модуль, иногда на язык ассемблера). Входной информацией для компилятора (исходный код) является описание алгоритма или программа на проблемно-ориентированном языке, а на выходе компилятора — эквивалентное описание алгоритма на машинно-ориентированном языке (объектный код). Из компилятора передается уже объектный код программы. Он передается компоновщику. Компоновщик — программа, которая производит компоновку: принимает на вход один или несколько объектных модулей и собирает по ним исполнимый модуль.

На выходе получаем исполняемую программу.

ВОПРОС 13.

Отладка программы – это процесс поиска и устранения ошибок. Часть ошибок,связанных с нарушением правил записи конструкций языка или отсутствием необходимых описаний, обнаруживает транслятор, производя синтаксический анализ текста программы. Такие ошибки называются синтаксическими ошибками.Ошибочные ситуации могут возникнуть и при выполнении программы, например,деление на нуль или извлечение корня квадратного из отрицательного числа. Такиеошибки называются ошибками времени выполнения.Программа, не имеющая ошибок трансляции и выполнения, может и не датьверных результатов из-за логических ошибок в алгоритме, т. е. алгоритмических илисемантических ошибок.Способы получения инфы о ходе вычислительного процесса: использовать средства отладки. А именно: программный – после каждого изменения параметра выводить значение, аппаратный – с помощью дебагера (аппаратного средства отладки)

ВОПРОС 14

Тестирование программы – это выполнение программы на наборах исходных данных (тестах), для которых известны результаты, полученные другим методом. Система тестов подбирается таким образом, чтобы

а) проверить все возможные режимы работы программы;

б) по возможности, локализовать ошибку.

При тестировании программы простой и действенный метод дополнительного контроля над ходом её выполнения – получение контрольных точек, т. е. контрольный вывод промежуточных результатов. Для проверки правильности работы программы иногда полезно также выполнить проверку выполнения условий.

Требования к тестам:

1. простота

2. полнота

3. неизбыточность

Тестирование бывает функциональным (ввод нормальных значений, экстремальных и запредельных) и структурными (контроль обращений к данным, контроль вычислений, контроль передачи управления и контроль межмодульных отношений)

 

ВОПРОС 15

Процесс программирования - это запись разработанного алгоритма на специальном языке (языке программирования), представление алгоритма на языке, "понятном" исполнителю (вычислительной машине), т. е. в форме, допускающей ввод в машину и последующий перевод на машинный язык (в коды машины).

В процессе создания любой программы можно выделить несколько этапов.

7) Постановка задачи

8) Выбор метода решения

9) Разработка программы

10) Написание программы

11) Ввод программы в ПК

12) Трансляция

13) Компоновка

14) Выполнение

15) Тестирование

16) Отладка

17) Документирование

18) Эксплуатация

19) Модификация

ВОПРОС 16

Отла́дка — этап разработки компьютерной программы, на котором обнаруживают, локализуют и устраняют ошибки.

Виды ошибки:

синтаксические àошибки, проявляющиеся на этапе компиляции и связанные с нарушением правил написания

Логические ошибки - это ошибки проектирования и реализации программы. То есть, ваши операторы допустимы и что-то делают, но не то, что вы предполагали. Эти ошибки часто трудно отследить, поскольку IDE(компилятор) не может найти их автоматически, как синтаксические и семантические ошибки. К счастью, IDE включает в себя средства отладки, помогающие вам найти логические ошибки.

Ошибки этапа выполнения или семантические ошибки происходят, когда вы компилируете полную программу, которая при ее выполнении делает что-то недопустимое. То есть, программа содержит допустимые операторы Паскаля, но при выполнении операторов что-то происходит неверно. Например, ваша программа может пытаться открыть для ввода несуществующий файл или выполнить деление на ноль.

 

 

Методы отладки программы

• Запуск программы изпод отладчика (софтварного, железячного или удалённого дебагера) с пошаговой отладкой, просмотром состояний (переменных, стека, памяти, регистров, тредов и т.п.) в требуемых точках исполнения программы.
• Анализ кода без исполнения программы – поиск причин возникновения дефекта с помощью анализа исходного кода программы, проблемного контента, конфигурации, состояния базы данных и т.п.
• Анализ поведения системы или её части (в т.ч. в более простыхuse-case-ах) – изолирование проблемы, путём упрощения сценария (используя ручное или автоматическое тестирование). Аксиома звучит так: чем проще сценарий, тем проще отладить проблему. Если найти более простой сценарий, то отладка может упроститься.

 

ВОПРОС 17

В Паскале реализован модульный принцип программирования. Программа состоит из одной или нескольких программных единиц (модулей). Каждая программа содержит основную программу и может содержать процедуру и функции.

Функции и процедуры описывают алгоритмы часто повторяющихся действий, общих для нескольких программных единиц. Головной модуль программы задаёт порядок выполнения функций.

Модульный принцип программирования:

Преимущества: 1) Исключение повторений одних и тех же последовательных операторов. 2) Отделение задач друг от друга (позволяет увеличить наглядность программы)

В программном модуле выполняется одна отдельная самостоятельная задача. В языке Паскаль предусмотрены два вида программных модулей: процедура и функция.

Модули описываются в разделе описания головного модуля, или, если они являются вложенные, в описательной части другого программного модуля.

Если модуль в результате своей работы возвращает одно значение, то он оформляется в виде функции, если два и больше, то в виде процедуры.

2 Подхода для проектирования программ: восходящий – сначала проектируются компоненты нижнего уровня. По мере завершения тестирования осуществляют сборку, нисходящий – сначала проектируют компоненты верхних уровней, причем нижние уровни заменяют отладочными модулями-заглушками, что позволяет тестировать уже реализованную часть. При нисходящем подходе применяют иерархический (строго по уровням), операционный (связывает посл-ть при запуске проги) и комбинированный методы.

 

ВОПРОС 18

Система счисления — символический метод записи чисел, представление чисел с помощью письменных знаков.

Позиционные системы счисления — это системы счисления, в которых значение цифры напрямую зависит от её положения в числе.

В непозиционных системах счисления величина числа не зависит от положения цифр в записи.

Примером «чисто» непозиционной системы счисления является римская система.

Посмотрим чему равны числа из примеров. Используем только что приведённую формулу:

25₁₀=2*10+5*10⁰; 31₈=3*8+1*8⁰=25₁₀; 221₃=2*3²+2*3+1*3⁰=25₁₀

 

ВОПРОС 19

Для представления информации в памяти ЭВМ используется двоичный способ кодирования.

Элементарная ячейка памяти ЭВМ имеет длину 8 бит (байт). Каждый байт имеет свой номер (его называют адресом). Наибольшую последовательность бит, которую ЭВМ может обрабатывать как единое целое, называют машинным словом. Длина машинного слова зависит от разрядности процессора и может быть равной 16, 32, 64 битам

Другой способ представления целых чисел — дополнительный код. Диапазон значений величин зависит от количества бит памяти, отведенных для их хранения. Например, величины типа Integer (все названия типов данных здесь и ниже представлены в том виде, в каком они приняты в языке программирования TurboPascal. В других языках такие типы данных тоже есть, но могут иметь другие названия) лежат в диапазоне от -32768 (-2¹⁵) до 32767 (2¹⁵ - 1) и для их хранения отводится 2 байта (16 бит); типа LongInt — в диапазоне от -2³¹ до 2³¹ - 1 и размещаются в 4 байтах (32 бита); типа Word — в диапазоне от 0 до 65535 (2¹⁶ - 1) (используется 2 байта) и т.д.

Как видно из примеров, данные могут быть интерпретированы как числа со знаком, так и без знака. В случае представления величины со знаком самый левый (старший) разряд указывает на положительное число, если содержит нуль, и на отрицательное, если — единицу.

Дополнительный код положительного числа совпадает с его прямым кодом. Прямой код целого числа может быть получен следующим образом: число переводится в двоичную систему счисления, а затем его двоичную запись слева дополняют таким количеством незначащих нулей, сколько требует тип данных, к которому принадлежит число.

Например, если число 37₍₁₀₎ = 100101₍₂₎ объявлено величиной типа Integer (шестнадцатибитовое со знаком), то его прямым кодом будет 0000000000100101, а если величиной типа LongInt (тридцатидвухбитовое со знаком), то его прямой код будет 00000000000000000000000000100101. Для более компактной записи чаще используют шестнадцатеричное представление кода. Полученные коды можно переписать соответственно как 0025₍₁₆₎ и 00000025₍₁₆₎.

Дополнительный код целого отрицательного числа может быть получен по следующему алгоритму:

1. записать прямой код модуля числа;
2. инвертировать его (заменить единицы нулями, нули — единицами);
3. прибавить к инверсному коду единицу.

Например, запишем дополнительный код числа -37, интерпретируя его как величину типа LongInt (тридцатидвухбитовое со знаком):

1. прямой код числа 37 есть 00000000000000000000000000100101;
2. инверсный код 11111111111111111111111111011010;
3. дополнительный код 11111111111111111111111111011011 или FFFFFFDB₍₁₆₎.

При получении числа по его дополнительному коду прежде всего необходимо определить его знак. Если число окажется положительным, то просто перевести его код в десятичную систему счисления. В случае отрицательного числа необходимо выполнить следующий алгоритм:

1. вычесть из кода числа 1;
2. инвертировать код;
3. перевести в десятичную систему счисления. Полученное число записать со знаком минус.

ВОПРОС 20

Алгоритм – предписания, однозначно задающие процесс преобразования исходной информации в виде последовательности элементарных дискретных шагов, приводящих за конечное число применений к результату.Свойства:А) Дискретность - алгоритм состоит из отдельных пунктов или шаговБ) Определённость - каждый шаг алгоритма должен быть строгосформулирован. (иметь точный смысл)В) Связанность - на каждом следующем шаге используются результатыпредыдущего.Г) Понятность – должен содержать команды, входящие в систему команд исполнителяД) Результативность – алгоритм должен приводить к получениюконечных результатовЕ) Массовость – пригодность для решения широкого класса задач.Ж) Эффективность – оптимизация по времени и ресурсамСпособ записи:А) СловесныйБ) Спец. языки В) Графический способ