1. poglavje: Računalnik za splošne namene in uporabljene številke

1. del: Uvod v računalnike in operacijske sisteme
Del 1.1: Kazalo
1. poglavje: Računalnik za splošne namene in uporabljene številke

Računalnik je elektronski stroj, sestavljen iz več komponent za obdelavo in shranjevanje podatkov. Rezultat podatkov je lahko besedilo, slika, zvok ali video.

1.1 Zunanje fizične komponente računalnika za splošno uporabo

Naslednja slika prikazuje risbo splošnega računalnika z najpogosteje uporabljenimi komponentami:

Slika. 1.1 Računalnik za splošno rabo

Tipkovnica, miška in mikrofon so vhodne naprave. Zvočnik in zaslon (monitor) sta izhodni napravi. Sistemska enota, na diagramu imenovana računalnik, je tista, ki izvaja vse izračune. Vhodne in izhodne naprave imenujemo periferne naprave.

Prejšnji diagram je stolpni računalniški sistem ali preprosto stolpni računalnik. Za to je sistemska enota pokončna. Druga možnost je, da je sistemska enota zasnovana tako, da leži ravno na mizi (mizi), nanjo pa je nameščen monitor. Tak računalniški sistem se imenuje namizni računalniški sistem ali preprosto namizni računalnik.

Naslednja slika je diagram prenosnega računalnika z imeni zunanjih komponent:

Slika 1.2 Prenosni računalnik

Ko se nekdo usede, lahko prenosni računalnik položi v naročje za delo. Optični pogon na diagramu je pogon CD ali DVD. Sledilna ploščica je nadomestek za miško. Sistemska enota ima tipkovnico.

1.2 Tipkanje

Ker se danes pričakuje, da bo vsaka elita v katerem koli delu sveta znala uporabljati računalnik, se mora vsaka elita naučiti tipkati po tipkovnici. Tečaji tipkanja so lahko plačljivi ali brezplačni na internetu. Če ni denarja ali sredstev za pouk, mora bralec uporabiti naslednji nasvet, da bi znal tipkati:

Na angleški tipkovnici ima ena od srednjih vrstic tipki F in K. Tipka F je na levi, vendar ne na levem koncu vrstice. Tipka J je na desni, vendar ne na desnem koncu.

Na obeh rokah osebe so palec, kazalec, sredinec, prstanec in mezinec. Pred tipkanjem mora biti kazalec leve roke nad tipko F. Sredinec mora biti nad naslednjo tipko, ki se premika proti levi. Nad naslednjo tipko mora slediti prstanec, nato nad tipko mezinec, vse proti levi. Pred tipkanjem mora biti kazalec desne roke nad tipko J. Sredinec desne roke mora biti nad naslednjo tipko, ki se premika proti desni. Prstanec mora slediti nad naslednjo tipko, mezinec pa mora biti nad tipko zatem, vse proti desni.

Pri nastavitvi rok morate z najbližjim prstom pritisniti želeno najbližjo tipko na tipkovnici. Na začetku bo vaše tipkanje počasno. Vendar pa bo vaše tipkanje v tednih in mesecih hitrejše.

Nikoli ne opustite tega odnosa, saj se hitrost tipkanja poveča. Na primer, nikoli ne opustite pravilne uporabe zadnjih treh prstov leve roke. Če ga opustimo, se bo zelo težko vrniti k pravilnemu pristopu tipkanja. Zato se hitrost tipkanja ne bo izboljšala, dokler napaka ni odpravljena.

1.3 Matična plošča

Matična plošča je široka plošča in je v sistemski enoti. Ima elektronsko vezje z elektronskimi komponentami. Vezja na matični plošči so naslednja:

Mikroprocesor
Danes je to ena komponenta. Je eno integrirano vezje. Ima nožice za povezavo z ostalimi vezji na matični plošči

Mikroprocesor opravlja vse analize in jedro računalništva za matično ploščo in celoten računalniški sistem.

Strojno prekinitveno vezje
Predpostavimo, da se na računalniku trenutno izvaja program (aplikacija) in je pritisnjena tipka na tipkovnici. Mikroprocesor mora biti prekinjen, da prejme kodo tipke ali naredi tisto, kar se od njega pričakuje, da bo storil zaradi pritiska na določeno tipko.

Takšne prekinitve strojne opreme je mogoče izvesti na dva načina: ali ima mikroprocesor en zatič za prekinitveni signal za vsako možno periferijo ali pa ima mikroprocesor le približno dva zatiča in obstaja prekinitveno vezje, ki je pred tema dvema zatičema proti mikroprocesorju za vse možne periferne naprave. To prekinitveno vezje ima nožice za prekinitvene signale iz vseh možnih zunanjih naprav, ki bi prekinile mikroprocesor.

Prekinitveno vezje je običajno eno majhno integrirano vezje, skupaj z nekaterimi majhnimi elektronskimi komponentami, imenovanimi vrata.

Neposreden dostop do pomnilnika
Vsak računalnik ima bralni pomnilnik (ROM) in pomnilnik z naključnim dostopom (RAM). Velikost ROM-a je majhna in trajno hrani le majhne informacije, tudi ko je računalnik izklopljen. Velikost RAM-a je velika, vendar ne tako velika kot velikost trdega diska.

Ko je napajanje vklopljeno (računalnik je bil vklopljen), lahko RAM vsebuje veliko informacij. Ko se računalnik zaustavi (izklopi napajanje), vse informacije v RAM-u prenehajo obstajati.

Ko je treba enomestno kodo prenesti iz pomnilnika v periferno napravo ali obratno, to delo opravi mikroprocesor. To pomeni, da mora biti mikroprocesor aktiven.

Včasih je treba prenesti veliko količino podatkov iz pomnilnika na disk ali obratno. Na matični plošči je vezje, imenovano vezje neposrednega dostopa do pomnilnika (DMA). To naredi prenos, tako kot mikroprocesor.

DMA začne delovati šele, ko je količina podatkov za prenos med pomnilnikom in vhodno/izhodno napravo (periferijo) velika. Ko se to zgodi, lahko mikroprocesor prosto nadaljuje z drugim delom – in to je glavna prednost vezja za neposredni dostop do pomnilnika.

Vezje DMA je običajno IC (integrirano vezje) skupaj z nekaterimi majhnimi elektronskimi komponentami, imenovanimi vrata.

Adaptersko vezje enote za prikazovanje
Da se podatki premaknejo iz mikroprocesorja na zaslon, morajo iti skozi adaptersko vezje enote za prikazovanje na matični plošči. To je zato, ker znaki ali signali iz mikroprocesorja niso primerni neposredno za zaslon.

Druga vezja
Druga vezja so lahko na matični plošči. Na primer, zvočno vezje za zvočnik je lahko na matični plošči. Zvočno vezje je lahko tudi kot vezje zvočne kartice, ki se vstavi v režo na matični plošči.

Za namen tega poglavja je dovolj, da poznamo prisotnost prej omenjenih vezij, tudi brez zvočnega vezja.

Mikroprocesor se imenuje tudi centralna procesna enota, kar je skrajšano CPE. Mikroprocesor je okrajšano µP. CPU pomeni isto kot µP. CPE in µP se v preostalem delu tega spletnega kariernega tečaja pogosto uporabljata kot mikroprocesor ali centralna procesna enota, kar je isto.

1.4 Štetje v različnih bazah

Štetje pomeni dodajanje 1 prejšnji številki ali prejšnjemu številu. Sledi deset števk, vključno z 0 za štetje v osnovi 10:

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

Drugo ime za bazo je radix. Radiks ali osnova je število različnih števk v osnovnem štetju. Osnova deset ima deset števk brez desetice, ki je sestavljena iz dveh števk. Po dodajanju 1 k 9 se zapiše 0 in prenos 1 se zapiše tik pred 0, da dobimo deset. Pravzaprav ni (ene) števke za nobeno osnovo (kateri koli koren). Upoštevajte, da za deset ni številke. Deset lahko zapišemo kot 1010, kar se bere kot ena-ničla osnova deset.

Osnova šestnajst ima šestnajst števk, vključno z 0, ki so:

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

V osnovi šestnajst so številke deset, enajst, dvanajst, trinajst, štirinajst, petnajst A, B, C, D, E in F. Z malimi črkami jih lahko pišemo tudi kot: a, b, c, d, e, f. Upoštevajte, da ni števke za šestnajst.

V osnovi šestnajst se po dodajanju 1 k F zapiše 0 in prenos 1 zapiše tik pred 0, da dobimo 1016, kar se bere kot ena ničla osnova šestnajst.

Osnova osem ima osem števk, vključno z 0, ki so:

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

Upoštevajte, da ni števke za osem.

V osnovi osem se po dodajanju 1 k 7 zapiše 0 in prenos 1 zapiše tik pred 0, da dobimo 108, ki se bere kot ena ničla osnova osem.

Osnova dve ima dve števki, vključno z 0, ki sta:

0, 1

Upoštevajte, da ni števke za dve.

V drugi osnovi se po dodajanju 1 k 1 zapiše 0 in prenos 1 zapiše tik pred 0, da dobimo 102, ki se bere kot ena ničla z osnovo 2.

V naslednji tabeli se štetje izvede od ena do ena ničla šestnajst. Ustrezne številke z osnovo deset, osnovo osem in osnovo dve so podane tudi v vsaki vrstici:

Ne pozabite, da štetje pomeni dodajanje 1 prejšnji številki ali prejšnjemu številu. Za katero koli zaporedje številk z osnovnim štetjem se prenos 1 še naprej premika v levo. Ko pride do večjih številk, se razširi.

Binarna števila in biti
Število je sestavljeno iz simbolov. Števka je katerikoli od simbolov v številu. Števila z osnovo 2 se imenujejo binarna števila. Osnovna 2-mestna številka se imenuje BIT, ki se običajno zapiše kot bit kot kratek izraz za dvojiško števko

1.5 Pretvarjanje števila iz ene baze v drugo

Pretvarjanje števila iz ene baze v drugo je prikazano v tem razdelku. Računalnik deluje v osnovi v base 2.

Pretvorba v bazo 10
Ker vsi cenijo vrednost števila z osnovo 10, je v tem razdelku razložena pretvorba števila brez osnove 10 v osnovo 10. Če želite število pretvoriti v osnovo 10, pomnožite vsako števko v danem osnovnem številu s povišano osnovo na indeks njegovega položaja in dodajte rezultate.

Vsaka številka za katero koli številko v kateri koli bazi ima položaj indeksa, ki se začne od 0 in od desnega konca številke, ki se premika levo. Naslednje tabele prikazujejo položaje indeksov števk za D76F16, 61538, 10102 in 678910:

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

Indeks – > 3 2 1 0
Številka -> 6 1 5 38

Indeks – > 3 2 1 0
Številka -> 1 0 1 02

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

Pretvorba D76F16 v osnovo 10 je naslednja:

D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + Š x 160

Opomba: Vsako število, ki je povišano na indeks 0, postane 1.

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

Upoštevajte tudi, da v matematiki => pomeni 'to implicira to' in ∴ pomeni torej.

V matematičnem izrazu je treba najprej opraviti vsa množenja pred seštevanjem; to je iz zaporedja BODMAS (najprej oklepaji, ki jim sledi Od tega je še vedno množenje, nato sledijo Deljenje, Množenje, Seštevanje in Odštevanje). Torej, primeri so naslednji:

D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = D x 16 x 16 x 16 + 7 x 16 x 16 + 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

Pretvorba 61538 v osnovo 10 je naslednja:

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

Opomba: Vsako število, ki je povišano na indeks 0, postane 1.

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

Upoštevajte tudi, da v matematiki => pomeni 'to implicira to' in ∴ pomeni torej.

V matematičnem izrazu je treba najprej opraviti vsa množenja pred seštevanjem; to je iz zaporedja BODMAS. Torej, primer demonstracije je naslednji:

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

Pretvorba 10102 v osnovo 10 je naslednja:

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

Opomba: Vsako število, ki je povišano na indeks 0, postane 1.

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

Upoštevajte tudi, da v matematiki => pomeni 'to implicira to' in ∴ pomeni torej.

V matematičnem izrazu je treba najprej opraviti vsa množenja pred seštevanjem; to je iz zaporedja BODMAS. Torej, primer demonstracije je naslednji:

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

Pretvorba iz baze 2 v bazo 8 in v bazo 16
Pretvorba iz baze 2 v bazo 8 ali baze 2 v bazo 16 je na splošno preprostejša kot pretvorba iz druge baze v drugo bazo. Poleg tega so številke z osnovo 2 bolje cenjene v osnovi 8 in 16.

Pretvorba iz baze 2 v bazo 8
Za pretvorbo iz osnove 2 v osnovo 8 združite števke osnove 2 v tri tri od desnega konca. Nato preberite vsako skupino v osnovi osem. Tabelo 1.1 (Štetje v različnih korenih), ki vsebuje ujemanja med osnovo 2 in osnovo osem za prvih osem števil, lahko uporabite za branje skupin števil z osnovo 2 v osnovo osem.

primer:
Pretvorite 1101010101012 na osnovo 8.

rešitev:
Združevanje v tri z desne daje naslednje:

| 110 | 101 | 010 | 101 |

Iz tabele 1.1 in branja od tukaj je 1012 58 in 0102 28, pri čemer zanemarimo prvo 0. Nato je 1012 še vedno 58 in 1102 68. Torej, v osnovi 8 postanejo skupine:

| 68 | 58 | 28 | 58 |

In za namen običajnega pisanja:

1101010101012 = 65258

Drug primer:

Pretvorite 011000101102 na osnovo 8.

rešitev:

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

Upoštevajte, da so vodilne ničle v vsaki skupini prezrte. Če so vse števke v skupini ničle, se vse zamenjajo z eno ničlo v novi osnovi.

Pretvorba iz baze 2 v bazo 16
Za pretvorbo iz osnove 2 v osnovo 16 združite števke osnove 2 v štiri štiri od desnega konca. Nato preberite vsako skupino v osnovi šestnajst. Tabelo 1.1 (Štetje v različnih korenih), ki vsebuje ujemanja med osnovo 2 in osnovo šestnajst za prvih šestnajst števil, lahko uporabite za branje skupin števil z osnovo 2 v osnovo šestnajst.

primer:
Pretvorite 1101010101012 na osnovo 16.

rešitev:
Združevanje v štiri z desne daje naslednje:

| 1101 | 0101 | 0101 |

Iz tabele 1.1 in branja od tukaj je 01012 58 brez upoštevanja vodilne 0, 01012 je še vedno 58 brez upoštevanja vodilne 0 in 11012 je D16. Torej, v bazi 16 postanejo skupine:

D16 | 516 | 516 |

In za namen običajnega pisanja:

1101010101012 = D5516

Drug primer:
Pretvorite 11000101102 na osnovo 16.

rešitev:

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

Upoštevajte, da so vodilne ničle v vsaki skupini prezrte. Če so vse števke v skupini ničle, se vse zamenjajo z eno ničlo v novi osnovi.

1.6 Pretvorba iz baze 10 v bazo 2

Metoda pretvorbe je zvezno deljenje decimalnega števila (z osnovo 10) z 2. Nato preberite rezultat od spodaj, kot prikazuje naslednja tabela, za decimalno število 529:

Če beremo od spodaj, je odgovor 1000010001. Za vsak korak deljenja obstaja dividenda, ki se deli z deliteljem, da dobimo količnik. Kvocient ima vedno celo število in ostanek. Ostanek je lahko nič. Pri pretvorbi v osnovo 2 je zadnji količnik vedno nič ostanek 1.

1.7 Težave

Bralcu svetujemo, da reši vse težave v poglavju, preden se premakne na naslednje poglavje.

1. a) Na seznamu naštejte tri vhodne naprave v sistemsko enoto računalnika za splošno uporabo.
b) Na seznamu naštejte dve izhodni napravi za sistemsko enoto računalnika za splošno uporabo.

2. Kaj bi svetovali osebi, ki se želi naučiti tipkanja, a nima denarja ali sredstev za profesionalne tečaje tipkanja?

3. Poimenujte štiri glavna vezja (komponente) matične plošče računalnika za splošno uporabo in na kratko razložite njihove vloge.

4. Izdelajte tabelo štetja za osnove deset, šestnajst, osem in dve s številkami osnove šestnajst od 116 do 2016.

5. Pretvorite naslednja števila, kot se to naredi pri pouku matematike:
a) 7C6D16 na osnovo 10
b) 31568 na osnovo 10
c) 01012 na osnovo 10

6. Naslednja števila pretvorite v osnovo 8, kot se to naredi pri pouku matematike:
a) 1101010101102
b) 011000101002

7. Naslednja števila pretvorite v osnovo 8, kot se to naredi pri pouku matematike:
a) 1101010101102
b) 11000101002

8. Pretvorite 102410 v osnovo dve.