PI 02-01/12. W jednym bajcie można można zakodować 256 różnych znaków.

Transkrypt

1 PI 02-01/12 Jednostkę ilości informacji nazywamy bitem (bit to po angielsku kawałek). Do komunikacji z komputerem używany jest odpowiedni zestaw znaków. Każdy z nich jest odpowiednio kodowany, otrzymuje on interpretację jako ciąg bitów. Ciąg ośmiu bitów nazywany jest bajtem. Każdy bajt może być także zinterpretowany po prostu jako liczba. Zestaw znaków używanych do komunikacji zazwyczaj obejmuje! małe i duże litery,! cyfry! znaki specjalne (takie jak na klawiaturze maszyny do pisania, np.!,?),! znaki sterujące,! inne znaki semigraficzne. W jednym bajcie można można zakodować 256 różnych znaków.

2 PI 02-02/12 Istnieje wiele sposobów kodowania znaków.! ASCII American Standard Code for Infonnation Interchange,! BCD notation Binary Coded Decimal notation. Liczby mogą być więc zapamiętywane w dwojaki sposób:! jako ciąg znaków, np. 168 to znak 1, znak 6 i znak 8, czyli trzy bajty.! bezpośrednio z wykorzystaniem systemu dwójkowego, na ciągu bajtów! 1 bajt to 2 8 = 256 kombinacji, czyli zakres ! 2 bajty to 2 16 = kombinacji, czyli zakres Znane są dwa sposoby reprezentacji ujemnych liczb całkowitych! wykorzystujący bit znaku - najstarszy, skrajny lewy bit oznacza znak! wykorzystujący kod uzupełnieniowy, oznaczający dla liczb nieujemnych standardową postać, a dla x<0 x uzup = 2 n - x, gdzie n jest liczbą bitów reprezentacji.! 75 = ! -75 = l - wykorzystanie bitu znaku,! -75 = = = kod uzupełnieniowy.

3 PI 02-03/12 Liczby zmiennopozycyjne mogą być zapamiętywane na dwa sposoby eliminujące kropkę dziesiętną:! przy ustaleniu, że część ułamkowa i całkowita zawsze tę samą jednakową liczbę bitów, jako ciąg bitów reprezentują kolejno: " znak liczby zmiennopozycyjnej, " cyfry binarnego rozwinięcia części całkowitej, " cyfry binarnego rozwinięcia części ułamkowej.! w postaci cechy i mantysy zapisywanych na określonej liczbie bitów, czyli w sposób zmiennoprzecinkowy.! zapis zmiennopozycyjny wykorzystujący (m+1) +(c+1) bitów umożliwia zapisanie liczby m*2 c Inne pokrewne dwójkowemu systemy to:! ósemkowy, operujący ośmioma cyframi, bez 8 i 9,! szesnastkowy, operujący dziesięcioma cyframi i dodatkowo literami: A, B,C, D, E, F.

4 PI 02-04/12 Podstawowymi elementami składowymi każdego mikrokomputera są:! mikroprocesor,! pamięć wewnętrzna,! monitor,! klawiatura,! pamięć zewnętrzna (dysk twardy lub elastyczny). PAMIĘĆ WEWNĘTRZNA MIKROPROCESOR MONITOR KLAWIATURA DYSK

5 PI 02-05/12 Pamięć jest miejscem, w którym są przechowywane (pamiętane) informacje. Możemy podzielić na: pamięć wewnętrzną, o niewielkim czasie dostępu do informacji, którą z kolei możemy podzielić na:! pamięć operacyjną RAM (Random Access Memory), pamięć o dostępie swobodnym, w której zapisywane są i z której odczytywane są odpowiednie informacje w czasie pracy programu; zawartość tej pamięci ulega zniszczeniu po wyłączeniu komputera; pamięć tworzą układy elektroniczne, które mogą znajdować się w jednym z dwóch stanów 1-0 (taknie, prawda-fałsz, True-False),! pamięć stałą ROM (Read Only Memory), która możemy jedynie odczytywać, w której zapisane są podstawowe dla danego komputera informacje; w przeciwieństwie do RAM u jest to pamięć trwała. pamięć zewnętrzna - informacje są przechowywane przeważnie na nośnikach magnetycznych: taśmach, dyskach.

6 PI 02-06/12 Wszystkie bajty lub ich grupy nazywane słowami maszynowymi mają swoje adresy Istnienie adresowania zapewnia dostęp do informacji znajdującej się w pamięci. Sercem komputera jest procesor centralny, w przypadku mikrokomputerów ze względu na miniaturyzację nazywany mikroprocesorem, składający się z:! jednostki sterującej, pobierającej z pamięci kolejne instrukcje wraz z ich argumentami, czyli dane do przetwarzania,! arytmometru, gdzie odbywa się właściwe przetwarzanie. Dodatkowymi, niezbędnymi elementami jednostki sterującej są:! licznik rozkazów, w którym znajduje się adres miejsca w pamięci wewnętrznej zawierającego aktualne polecenie (rozkaz) dla procesora,! układy dekodujące odpowiedzialne za przygotowanie rozkazu do jego realizacji w arytmometrze. Komunikację między procesorem centralnym a urządzeniami zewnętrznymi zapewnia kanał obsługujący transmisje.

7 PI 02-07/12 Rewolucję zapoczątkowało w 1947 roku pojawienie się tranzystorów. Jeszcze większy przełom został dokonany w chwi1i wprowadzenia układów scalonych o bardzo dużej skali integracji VLSI (Very Large Scale Integration) i tzw. mikroprocesorów. Pierwszy 4-bitowy mikroprocesor został wyprodukowany w 1971 roku przez firmę Intel. W latach 70-tych powstawały liczne konstrukcje mikrokomputerów, których jednostką centralną był mikroprocesor 8-bitowy. Faktycznie pierwszymi mikrokomputerami były jabłuszka firma Apple. Firma IBM wyprodukowała pierwsze mikrokomputery IBM PC (Personal Computer) w 1981.

8 PI 02-08/12 Dwa lata później pojawił się na rynku IBM XT (extended Technology). Oba te mikrokomputery miały 16-bitowy mikroprocesor Intel 8088 z 8-bitową szyną danych. Oznacza to, że "wnętrzu" procesora informacje były przetwarzane w porcjach 16 bitowych, przyjmowanie i przesyłanie informacji następowało w porcjach 8-bitowych. W roku 1984 wprowadzono IBM AT (Advanced Technology) z w pełni szesnastobitowym mikroprocesorem Lata te to narodziny standardu mikrokomputerowego. Firma IBM ujawniła architekturę mikrokomputera. Wiele firm rozpoczęło produkcję sprzętu kompatybilnego ze standardem. Chociaż wiele innych firm produkowało i produkuje mikrokomputery oparte o mikroprocesory innych firm określenie PeCet to produkt zgodny ze standardem IBM.

9 PI 02-09/12 Ostatnio wprowadzono (rok 1992!!!) nowe mikroprocesory firmy lntel: i (w drodze jest już układ 80586). Nowe procesory firmy Intel:! Pentium! Pentium z technologią MMX! Pentium Pro! PentiumII, Pentuim III Procesory zgodne z Pentium to między innymi:! AMD PC Processor (AMD-K5)! 6x86 PR-150+ (manufactured by IBM) Aby sprzęt komputerowy ożył niezbędne jest oprogramowanie-r czyli software. Dla każdego komputera najważniejszym programem, bez którego nie jest możliwa praca jest system operacyjny kontrolujący pracę komputera. W świecie popularnych pecetów jest to DOS (Disk Operating System).

10 PI 02-10/12 Pod pojęciem sprzętu komputerowego (hardware) rozumiemy: jednostkę systemową zawierającą między innymi:! płytę główną a na niej: " mikroprocesor z rodziny Intel, i ewentualny koprocesor, " pamięć (RAM i ROM), " układy pomocnicze takie jak zegar, sterowniki pamięci, CMOS! zasilacz impulsowy,! napędy dyskowe wraz z kontrolerem,! kartę wejścia/wyjścia,! karty rozszerzenia (opcjonalne, np. karty sieciowe), monitor ekranowy, klawiaturę, opcjonalne peryferia (drukarki, myszy, plotery, skanery, digitajzery...).

11 PI 02-11/12 Wędrówkę po świecie sprzętu rozpoczniemy od płyty głównej, omawiając podstawowe elementy znajdujące się na niej. Mikroprocesor to zminiaturyzowany procesor centralny (Central Processing Unit, CPU). Jego zadaniami są:! wykonywanie rozkazów,! sterowanie pracą wszystkich elementów komputera. Jednym z podstawowych bloków funkcjonalnych mikroprocesora jest tzw. jednostka arytmetycznologiczna ALU (Arithmetic and Logic Unit) wykonująca wszystkie podstawowe operacje arytmetyczne i logiczne. Za pamiętanie i przechowywanie informacji cyfrowej odpowiedzialne są rejestry. Koprocesor jest wyspecjalizowanym układem scalonym projektowanym jako odciążenie mikroprocesora.

12 PI 02-12/12 Zegar to odpowiedni układ scalony, który jest generatorem drgań elektrycznych synchronizujących pracę mikrokomputera. Wszystkie elementy pracują synchronicznie. Oznacza to, że każdy takt zegara wymusza jeden elementarny krok pracy wszystkich elementów. Granicą zwiększania częstotliwości zegara jest czas reagowania najwolniejszego z elementów elektronicznych. Niektóre elementy mogą wykonywać swoją pracę przez dwa takty. Jednostkami, w mierzona jest szybkość pracy komputera są:! MIPS (Milion Instructions Per Second), czyli milionów rozkazów procesora wykonywanych przez sekundę,! megaflop, jednostka szybkości działania komputera równa 1,048,576 operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę.