Kapittel 1: Den generelle datamaskinen og numrene som brukes

Del 1: Introduksjon til datamaskiner og operativsystemer
Del 1.1: Innholdsfortegnelse
Kapittel 1: Den generelle datamaskinen og numrene som brukes

Datamaskinen er en elektronisk maskin som består av flere komponenter for behandling og lagring av dataene. Dataene kan resultere i tekst, bilde, lyd eller video.

1.1 Eksterne fysiske komponenter i en datamaskin for generell bruk

Følgende figur viser tegningen av en generell datamaskin med de mest brukte komponentene:

Figur. 1.1 Generell datamaskin

Tastaturet, musen og mikrofonen er inndataenheter. Høyttaleren og skjermen (skjermen) er utgangsenheter. Systemenheten, referert til som datamaskinen i diagrammet, er det som utfører all beregningen. Inndataenheter og utdataenheter kalles periferiutstyr.

Det forrige diagrammet er et tårndatasystem eller ganske enkelt en tårndatamaskin. For det er systemenheten oppreist. Alternativt kan systemenheten utformes slik at den ligger flatt på pulten (bordet), og monitoren settes på toppen av den. Et slikt datasystem omtales som et stasjonært datasystem eller ganske enkelt en stasjonær datamaskin.

Følgende figur er diagrammet over en bærbar datamaskin med navnene på de eksterne komponentene:

Fig 1.2 Bærbar datamaskin

Når man setter seg ned, kan den bærbare datamaskinen settes på fanget for å jobbe. Den optiske stasjonen i diagrammet er CD- eller DVD-stasjonen. Pekeplaten er en erstatning for mus. Systemenheten har tastaturet.

1.2 Skriving

Siden hver elite i en hvilken som helst del av verden i dag forventes å kunne bruke datamaskinen, må hver elite lære å skrive på tastaturet. Klasser for skriving kan betales for eller gratis på Internett. Hvis pengene eller midlene ikke er der for klassene, må leseren bruke følgende råd for å vite hvordan man skriver:

På det engelske tastaturet har en av de midterste radene F- og K-tastene. F-tasten er til venstre, men ikke i venstre ende av raden. J-tasten er til høyre, men ikke i høyre ende.

På hver hånd av en person er det tommel, pekefinger, langfinger, ringfinger og lillefinger. Før du skriver, må pekefingeren på venstre hånd være over F-tasten. Langfingeren må være over den neste tasten som beveger seg mot venstre. Ringfingeren må følge over neste tast, og lillefingeren over nøkkelen etter, alt mot venstre. Før du skriver, må pekefingeren på høyre hånd være over J-tasten. Langfingeren på høyre hånd må være over den neste tasten som beveger seg mot høyre. Ringfingeren må følge over neste tast, og lillefingeren må være over nøkkelen etter, helt mot høyre.

Med oppsettet av hendene bør du bruke nærmeste finger til å trykke på den tiltenkte nærmeste tasten på tastaturet. I begynnelsen vil skrivingen din være treg. Skrivingen din vil imidlertid være raskere i løpet av ukene og månedene.

Forlat aldri denne holdningen, siden skrivehastigheten øker. For eksempel aldri forlate riktig bruk av de tre siste fingrene på venstre hånd. Hvis det blir forlatt, vil det være svært vanskelig å komme tilbake til riktig skrivetilnærming. Derfor vil ikke skrivehastigheten forbedres så lenge feilen ikke er rettet.

1.3 Hovedkort

Hovedkortet er et bredt kort og det er i systemenheten. Den har elektroniske kretser med elektroniske komponenter på. Kretsene på hovedkortet er som følger:

Mikroprosessor
I dag er dette én komponent. Det er en integrert krets. Den har pinner for å koble til resten av de andre kretsene på hovedkortet

Mikroprosessoren gjør all analyse og kjerneberegning for hovedkortet og hele datasystemet.

Maskinvareavbruddskrets
Anta at datamaskinen kjører et program (applikasjon), og en tast på tastaturet trykkes. Mikroprosessoren må avbrytes for at den skal motta nøkkelkoden eller gjøre det den forventes å gjøre som et resultat av å trykke på en bestemt tast.

Slike maskinvareavbrudd kan gjøres på to måter: enten har mikroprosessoren en pinne for avbruddssignalet for hver mulig perifer eller mikroprosessoren kan ha omtrent to pinner og det er en avbruddskrets som går foran disse to pinnene mot mikroprosessoren for alle mulige. periferiutstyr. Denne avbruddskretsen har pinner for avbruddssignalene fra alle mulige perifere enheter som vil forstyrre mikroprosessoren.

Avbruddskretsen er vanligvis en liten integrert krets, sammen med noen små elektroniske komponenter, kalt porter.

Direkte minnetilgang
Hver datamaskin har et Read Only Memory (ROM) og et Random Access Memory (RAM). Størrelsen på ROM er liten og den inneholder bare en liten informasjon permanent, selv når datamaskinen er slått av. Størrelsen på RAM er stor, men ikke så stor som størrelsen på harddisken.

Når strømmen er på (datamaskinen er slått på), kan RAM inneholde mye informasjon. Når datamaskinen er slått av (strømmen er av), slutter all informasjon i RAM å eksistere.

Når en enkelt tegnkode må overføres fra minnet til en perifer eller omvendt, gjør mikroprosessoren jobben. Dette betyr at mikroprosessoren må være aktiv.

Det er tider når en stor mengde data må overføres fra minnet til disken eller omvendt. Det er en krets på hovedkortet kalt Direct Memory Access (DMA)-kretsen. Dette gjør overføringen, akkurat som mikroprosessoren.

DMA-en trer bare i bruk, bare når mengden data som skal overføres mellom minnet og inngangs-/utgangsenheten (periferi) er høy. Når det skjer, står mikroprosessoren fritt til å fortsette med annet arbeid – og det er hovedfordelen med å ha en direkte minnetilgangskrets.

DMA-kretsen er vanligvis en IC (Integrated Circuit), sammen med noen små elektroniske komponenter kalt porter.

Adapterkrets for visuell displayenhet
For at dataene skal kunne flyttes fra mikroprosessoren til skjermen, må de passere gjennom adapterkretsen for Visual Display Unit på hovedkortet. Dette er fordi tegnene eller signalene fra mikroprosessoren ikke er egnet for skjermen direkte.

Andre kretser
Andre kretser kan være på hovedkortet. For eksempel kan en lydkrets for høyttaleren være på hovedkortet. Lydkretsen kan også komme som en lydkortkrets for å settes inn i et spor på hovedkortet.

For formålet med dette kapittelet er det nok å vite tilstedeværelsen av de tidligere nevnte kretsene, selv uten lydkretsen.

Mikroprosessoren kalles også Central Processing Unit som er forkortet CPU. Mikroprosessoren er forkortet til µP. CPU betyr det samme som µP. CPU og µP brukes mye i resten av dette online karrierekurset for å bety som mikroprosessor eller sentral prosesseringsenhet, som begge er det samme.

1.4 Å telle i forskjellige baser

Å telle betyr å legge til 1 til forrige siffer eller forrige tall. Følgende er ti sifre, inkludert 0 for telling i base 10:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Et annet navn for base er radix. Radix eller base er antall distinkte sifre i en basetelling. Base ti har ti sifre uten ti som består av to sifre. Etter å ha lagt til 1 til 9, skrives 0 og bæringen av 1 skrives rett foran 0 for å ha ti. Faktisk er det ikke noe (enkelt) siffer for noen base (en hvilken som helst radix). Merk at det ikke er noe siffer for ti. Ti kan skrives som 1010 som leses som en-null base ti.

Base seksten har seksten sifre, inkludert 0, som er:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

I base seksten er tallene ti, elleve, tolv, tretten, fjorten, femten henholdsvis A, B, C, D, E og F. De kan også skrives med små bokstaver som: a, b, c, d, e, f. Merk at det ikke er noe siffer for seksten.

I grunntall seksten, etter å ha lagt til 1 til F, skrives 0 ned og bæringen av 1 skrives rett foran 0 for å ha 1016 som leses som en null grunntall seksten.

Base åtte har åtte sifre, inkludert 0, som er:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

Merk at det ikke er noe siffer for åtte.

I grunntall åtte, etter å ha lagt til 1 til 7, skrives 0 ned og bæret av 1 skrives rett foran 0 for å ha 108 som leses som en null grunntall åtte.

Base to har to sifre, inkludert 0, som er:

0, 1

Merk at det ikke er noe siffer for to.

I base to, etter å ha lagt til 1 til 1, skrives 0 ned, og bæringen av 1 skrives rett foran 0 for å ha 102 som leses som en-null base 2.

I følgende tabell er tellingen utført fra én til én null base seksten. De tilsvarende tallene i base ti, base åtte og base to er også gitt i hver rad:

Husk at telling betyr å legge til 1 til forrige siffer eller forrige tall. For en hvilken som helst grunntellingstall, fortsetter bæringen av 1 å bevege seg mot venstre. Etter hvert som de større tallene kommer opp, utvides det.

Binære tall og biter
Et tall består av symboler. Et siffer er et hvilket som helst av symbolene i tallet. Grunntall 2 kalles binære tall. Et basis 2-siffer kalles en BIT som vanligvis skrives som bit som en kort sikt for binært siffer

1.5 Konvertering av et tall fra en base til en annen

Konvertering av et tall fra en base til en annen er vist i denne delen. Datamaskinen fungerer i utgangspunktet i base 2.

Konvertering til base 10
Siden alle setter pris på verdien av et tall i grunntall 10, forklarer denne delen konverteringen av et tall uten grunntall til grunntall 10. For å konvertere et tall til grunntall 10, multipliser hvert siffer i det gitte grunntallet med grunntallet som heves til indeksen for sin posisjon og legg til resultatene.

Hvert siffer for et hvilket som helst tall i en hvilken som helst base har en indeksposisjon som begynner fra 0 og fra høyre ende av tallet, og beveger seg mot venstre. Følgende tabeller viser sifferindeksposisjonene til D76F16, 61538, 10102 og 678910:

Indeks – > 3 2 1 0
Siffer -> D 7 6 F16

Indeks – > 3 2 1 0
Siffer -> 6 1 5 38

Indeks – > 3 2 1 0
Siffer -> 1 0 1 02

Indeks – > 3 2 1 0
Siffer -> 6 7 8 910

Konvertering av D76F16 til base 10 er som følger:

D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160

Merk: Ethvert tall som heves til indeksen 0 blir 1.

163 = 16 x 16 x 16;
162 = 16 x 16
161 = 16
160 = 1

Merk også at i matematikk betyr => 'dette innebærer det' og ∴ betyr derfor.

I et matematisk uttrykk må alle multiplikasjonene gjøres først før addisjon; dette er fra BODMAS-sekvensen (parentes først, etterfulgt av Av som fortsatt er multiplikasjon, deretter etterfulgt av divisjon, multiplikasjon, addisjon og subtraksjon). Så eksemplene er som følger:

D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = D x 16 x16 x 16 + 7 x 16 x16 + 6 x 16 + F x 160
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = D x 4096 + 7 x 256 + 6 x 16 + F x 1
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = 53248 + 1792 + 96 + 15
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = 55151

∴ D76F16 = 5515110

Konvertering av 61538 til base 10 er som følger:

6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80

Merk: Ethvert tall som heves til indeksen 0 blir 1.

83 = 8 x 8 x 8;
82 = 8 x 8
81 = 8
80 = 1

Merk også at i matematikk betyr => 'dette innebærer det' og ∴ betyr derfor.

I et matematisk uttrykk må alle multiplikasjonene gjøres først før addisjon; dette er fra BODMAS-sekvensen. Så eksempeldemonstrasjonen er som følger:

6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80 = 6 x 8 x 8 x 8 + 1 x 8 x 8 + 5 x 8 + 3 x 80
=> 6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80 = 6 x 512 + 1 x 64 + 5 x 8 + 3 x 1
=> 6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80 = 3072 + 64 + 40 + 3
=> 6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80 = 3179

∴ 61538 = 317910

Konvertering av 10102 til base 10 er som følger:

1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20

Merk: Ethvert tall som heves til indeksen 0 blir 1.

23 = 2 x 2 x 2;
22 = 2 x 2
21 = 2
20 = 1

Merk også at i matematikk betyr => 'dette innebærer det' og ∴ betyr derfor.

I et matematisk uttrykk må alle multiplikasjonene gjøres først før addisjon; dette er fra BODMAS-sekvensen. Så eksempeldemonstrasjonen er som følger:

1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20 = 1 x 2 x 2 x 2 + 0 x 2 x 2 + 1 x 2 + 0 x 10
=> 1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20 = 1 x 8 + 0 x 4 + 1 x 2 + 0 x 1
=> 1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20 = 8 + 0 + 2 + 0
=> 1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20 = 10

∴ 10102 = 1010

Konvertering fra base 2 til base 8 og til base 16
Konvertering fra base 2 til base 8 eller base 2 til base 16 er enklere enn konvertering fra en annen base til en annen base generelt. Base 2-tall er også bedre verdsatt i base 8 og base 16.

Konvertering fra base 2 til base 8
For å konvertere fra grunntall 2 til grunntall 8, grupper grunntallet 2 sifrene i tre, fra høyre ende. Les deretter hver gruppe i base åtte. Tabell 1.1 (Telle i forskjellige radikser), som har samsvar mellom grunntall 2 og grunntall åtte for de første åtte tallene, kan brukes til å lese gruppene av grunntall 2 til grunntallet åtte.

Eksempel:
Konverter 1101010101012 til base 8.

Løsning:
Gruppering i tre, fra høyre, gir følgende:

| 110 | 101 | 010 | 101 |

Fra tabell 1.1 og lesing fra høyre her, er 1012 58 og 0102 er 28, og ignorerer den innledende 0-en. Da er 1012 fortsatt 58, og 1102 er 68. Så i base 8 blir gruppene:

| 68 | 58 | 28 | 58 |

Og for konvensjonell skriving:

1101010101012 = 65258

Et annet eksempel:

Konverter 011000101102 til base 8.

Løsning:

011010001102 = | 01 | 101 | 000 | 110 |
=> 011010001102 = | 18 | 58 | 08 | 68 |
∴ 011010001102 = 15068

Merk at de innledende nullene i hver gruppe ignoreres. Hvis alle sifre i en gruppe er null, erstattes de alle med én null i den nye grunntall.

Konvertering fra base 2 til base 16
For å konvertere fra grunntall 2 til grunntall 16, grupper grunntallet 2 sifrene i firere, fra høyre ende. Les deretter hver gruppe i base seksten. Tabell 1.1 (Telle i forskjellige radikser), som har samsvar mellom grunntall 2 og grunntall seksten for de første seksten tallene, kan brukes til å lese gruppene av grunntalls to tall inn i grunntallet seksten.

Eksempel:
Konverter 1101010101012 til base 16.

Løsning:
Gruppering i firere, fra høyre, gir følgende:

| 1101 | 0101 | 0101 |

Fra tabell 1.1 og lesing fra høyre her, er 01012 58 som ignorerer ledende 0, 01012 er fortsatt 58 som ignorerer ledende 0, og 11012 er D16. Så i base 16 blir gruppene:

D16 | 516 | 516 |

Og for konvensjonell skriving:

1101010101012 = D5516

Et annet eksempel:
Konverter 11000101102 til base 16.

Løsning:

11010001102 = | 11 | 0100 | 0110 |
=> 11010001102 = | 316 | 416 | 616 |
∴ 11010001102 = 34616

Merk at de innledende nullene i hver gruppe ignoreres. Hvis alle sifre i en gruppe er null, erstattes de alle med én null i den nye grunntall.

1.6 Konvertering fra base 10 til base 2

Konverteringsmetoden er en kontinuerlig deling av desimaltallet (i grunntallet 10) med 2. Les deretter resultatet fra bunnen, som følgende tabell illustrerer, for desimaltallet 529:

Leser du fra bunnen, er svaret 1000010001. For ethvert divisjonstrinn er det utbyttet som deles på divisoren for å gi kvotienten. Kvotienten har alltid et helt tall og en rest. Resten kan være null. Når du konverterer til base 2, er den siste kvotienten alltid null rest 1.

1.7 Problemer

Leseren anbefales å løse alle oppgavene i et kapittel før han går videre til neste kapittel.

1. a) List opp tre inndataenheter til systemenheten til en generell datamaskin.
b) List på listen to utdataenheter til systemenheten til en generell datamaskin.

2. Hvilke råd vil du gi til en person som ønsker å lære å skrive, men ikke har penger eller midler til profesjonelle skrivetimer?

3. Gi navnene på fire hovedkretser (komponenter) på hovedkortet til en generell datamaskin og forklar kort deres roller.

4. Lag en telletabell for de ti, seksten, åtte og to basene med seksten grunntall fra 116 til 2016.

5. Konverter følgende tall slik det gjøres i en mattetime:
a) 7C6D16 til base 10
b) 31568 til base 10
c) 01012 til base 10

6. Konverter følgende tall til grunntallet 8 slik det gjøres i en mattetime:
a) 1101010101102
b) 011000101002

7. Konverter følgende tall til grunntallet 8 slik det gjøres i en mattetime:
a) 1101010101102
b) 11000101002

8. Konverter 102410 til base to.