Основы информатики и вычислительной техники

1.

вы информатики и вычислительной тех
Проект по информатике
ученика 9 «Г» класса Худяева Глеба Руков

2.

Введение.
План
Основная содержательная часть проекта.
1. Общие сведения об информации и вычислительных машинах.
2. Представление информации в компьютере.
3. Основные устройства компьютера.
4. Операции над данными в компьютере.
5. Демонстрация работы суммирующего устройства.
6. Программное управление компьютером.
Заключение.
Список литературы.

3.

Цель: Сформировать у окружающий представление об преобразовании и обра
Задачи:
1.Донести общие сведения об информации и вычислительных машинах.
2.Рассказать о представлении информации различного рода в компьютере.
3.Рассказать о взаимосвязи и работе устройств компьютера.
4.Рассказать о выполнении операций над данными в компьютере.
5.Наглядно показать выполнение базовых логических и арифметический опер
6.Рассказать о принципе программного управления компьютером.

4.

Введение
Актуальность:
Вычислительная техника очень прочно вошла в нашу жизнь.
Вычислительная техника — наиболее бурно развивающаяся
отрасль. Процессу компьютеризации подверглись самые
разнообразные
отрасли
человеческой
деятельности,
от
производственных задач, до бытовых. Компьютеризация не
столько рост числа компьютеров, сколько перестройка
мышления человека, который должен по-новому подходить к
решению задач различного рода. Нет ни одной сферы
деятельности человека, где применение компьютеров не сулило

5.

Объект исследования — компьютер (ЭВМ).
Субъект исследования — преобразование информации в вычислительн

6.

Общие сведения об информации и
вычислительных машинах.
Вычислительная машина — это средство для автоматизации вычислений.
В общей форме, процесс решения задачи на ВМ проходит этапы:
1.Ввод информации или установка исходных данных.
2.Переработка введённой информации.
3.Определение результатов и вывод переработанной информации.
Таким образом, ВМ получает информацию, запоминает её,
обрабатывает по заданным алгоритмам далее направляет
потребителю или предаёт в другие системы обработки.

7.

Общие сведения об информации и
вычислительных машинах.
Информация — это совокупность данных с методами их обработки. Информация бывает двух
видов аналоговая и дискретная.
Аналоговая информация
Дискретная информация

8.

Общие сведения об информации и
вычислительных машинах.
Классификация вычислительных машин:
Мы рассмотрим работу цифровой электронной вычислительной машины (ЦВМ)

9.

Общие сведения об информации и
вычислительных машинах.
Любая цифровая
ВМ — универсальное
вычислительное средство.
Объектом передачи и преобразования в ЦВМ является дискретная информация. Для её представ

10.

Общие сведения об информации и
вычислительных машинах.
Любая цифровая ВМ является универсальным вычислительным средством. В
противоположность цифровым, аналоговые ВМ предназначены для решения узкого круга задач.
Объектом передачи и преобразования в ЦВМ является дискретная информация. Для её
представления используется алфавит — упорядоченный конечный набор символов.
Все процессы, происходящие в вычислительной системе, связанны с различными
физическими носителями информационных сообщений, а все узлы и блоки этой системы
являются физической средой, в которой осуществляются информационные процессы.
Для представления информации на
т. д.) используется двоичный алфавит.
каком-либо физическом носителе (флешки, диски и

11.

Представление информации в компьютере.
Для представления информации в ЭВМ используется двоичный алфавит, т. к. он
минимальный для представления любого вида информации. Для представления алфавита
используются кодовые комбинации двоичных цифр. Примером может служить Двоичный Код
Обмена Информацией — 8 (ДКОИ-8). Такие коды используются для внутреннего представления
информации в компьютере.

12.

Представление информации в компьютере.
Двоичный алфавит состоит из битов (англ. bit, от binary — двичный и digit — цифра).
Количество информации удобно измерять в байтах, последовательность из восьми двоичных
знаков.
Килобайт = 210 = 1024 байт
Мегабайт = 220 = 1024 К байт
Гигабайт = 230 = 1024 М байт и т. д.
Способность хранить и осуществлять быстрый поиск информации — важное качество
вычислительных машин, обуславливающее их широкое применение в различных системах
автоматизированной обработки информации.

13.

Представление информации в компьютере.
Если в десятичной системе существуют цифры от 0
до 9, то в двоичной от 0 до 1
В математике используется две формы записи чисел:
естественная и нормальная (экспоненциальная).
Естественное представление чисел получило название —
представление в форме с фиксированной запятой.

14.

Представление информации в компьютере.
Представление чисел в ЭВМ в нормальной форме называют представлением числа с
плавающей запятой, т. к. положение запятой в записи числа не всегда постоянно.
В общем виде число в нормальной форме записывается так: A=±m*qp
где m — мантисса числа A, p — порядок числа A, q — основание системы счисления.
Формат машинного изображения числа с плавающей запятой должен
содержать знаковые части и поля для мантиссы и порядка.

15.

Представление информации в компьютере.
Представление звуковой и графической информации.
Представление растрового изображения.
Изображение разбивается на элементы (пиксели) прямоугольной решёткой. Число таких
элементов на единицу площади изображения характеризует разрешающую способность системы
отображения графической информации. Для каждого элемента изображения есть такие
параметры как яркость и цвет. Графическая информация хранится в памяти компьютера в виде
массива двоичного кода.

16.

Представление информации в компьютере.
Представление звуковой и графической информации.
Представление векторного изображения.
Данный чертёж состоит из множества геометрических примитивов: окружностей,
прямых, дуг и т. д.
Прямая задаётся координатами её начала и конца.
Окружность задаётся с помощью координат центра и величины радиуса..
Дуга задаётся координатами её начала и конца и её угла.

17.

Представление информации в компьютере.
Представление звуковой и графической информации.
Представление звуковой информации.
Для представления звуковой информации в дискретном виде, звуковой
сигнал
разбивается на последовательность электрических импульсов, каждый из которых имеет своё
измеренное, конкретизированное значение.

18.

Основные устройства компьютера.
Структурная схема ЭВМ.

19.

Основные устройства компьютера.
Устройства ввода информации — это устройства преобразующие информацию в
символах входного алфавита, в представление в символах внутреннего алфавита, в
котором осуществляется обработка и хранение информации.

20.

Основные устройства компьютера.
Память — устройство для запоминания информации. Память
характеризуется ёмкостью и временем обращения. Устройства памяти различают на:
ОЗУ (RAM) - память с произвольным доступом
ПЗУ (ROM) — память с последовательным доступом.

21.

Представление информации в компьютере.
Компьютерные носители информации
Перфокарта
Дискета(3.5 Дюйма)
Перфолента
Компакт диск (CD)
Магнитная лента
Флешка
Дискета(5.25 Дюйма)
SD Карта

22.

Представление информации в компьютере.
Иерархия устройств памяти.

23.

Основные устройства компьютера.
Арифметическо-логическое устройство (АЛУ) — часть ЭВМ, выполняющая
арифметические и логические операции. АЛУ характеризуется:
●Набором операций, которые оно выполняет.
●Средним
быстродействием (количеством операций выполняемых в
секунду).
●Временем выполнения элементарных операций

24.

Основные устройства компьютера.
Устройство управления (УУ) - часть ЭВМ, предназначенная для автоматического
управления ходом вычислительного процесса, обеспечивающая необходимое
взаимодействие всех устройств машины по автоматическому выполнению заданного
алгоритма решения задачи.

25.

Основные устройства компьютера.
Устройства вывода — это устройства, предназначенные для вывода
результатов вычисления представленных во внутреннем алфавите устройства в
символах выходного алфавита. Основной их характеристикой является скорость
преобразования и выдачи информации.

26.

Основные устройства компьютера.
Рассмотренную
структурную
схему
ЭВМ
можно
назвать

27.

Операции над данными в компьютере.
Рассмотрим работу АЛУ подробнее. АЛУ, как говорилось ранее, выполняет
логические и арифметические операции.
Логические операции:
Конъюнкция (пересечение). Истина тогда, когда все суждения истинны.
Логическое умножение.
Дизъюнкция (объединение). Истина тогда, когда хотя бы одно суждение
истинно. Логическое сложение.
Инверсия (отрицание). Истина обращается в лож и наоборот.
0 (отсутствие сигнала) принимается за лож, а 1 (присутствие сигнала) за
истину.

28.

Операции над данными в компьютере.
Арифметические операции:
АЛУ выполняет четыре основных арифметических операций, при том все
действия выполняются поразрядно. Устройство, выполняющее указанные
арифметические действия называется двоичным сумматором.

29.

Операции над данными.
Двоичный сумматор является основой арифметического устройства любой ЭВМ,
он позволяет реализовать алгоритмы всех арифметических операций.

30.

Суммирующее устройство.
Технические характеристики:
Тип логики — резистивно-транзисторная логика (РТЛ).
●Тип построения — с общей базой.
●Используемые компоненты:
1) Резисторы: 1 К ОМ (52 шт), 10 К ОМ (100 шт).
2) Транзисторы: BC546B pnp структуры (88 шт).
3) Индикаторы: светодиоды (13 шт).
4) Устройства ввода: тумблера (8 шт).
Причины выбора.
Хоть РТЛ и обладает низким быстродействием и является энергонеэффективной, по
сравнению с другими типами логики, но она оказалась довольно дёшева и её
характеристик достаточно, чтобы построить наглядный образец суммирующего
устройства.

31.

Суммирующее устройство.
Этап 1: Перенос тонера на медный слой текстолита.

32.

Суммирующее устройство.
Этап 2: Лужение платы и пайка компонентов.

33.

Суммирующее устройство.
Этап 3: Устранение дефектов монтажа компонентов.

34.

Программное управление компьютером.
Принцип программного управления: Программа → в Память → Обработка →
Результат.
Составление программы.
Программа состоит из команд, имеющих вид: K a1 a2 … , где K — код операции
(КОП), a — адреса памяти, содержащие значения операндов.
Требуется вычислить выражение y=cx2+b.
Алгоритм решения задачи:
1) Ввести в оперативную память значение исходных переменных c, x, b.
2) Вычислить x2. Присвоить переменной y значение полученного результата.
3) Вычислить значение yc и присвоить его переменной y.
4) Вычислить значение y+b и присвоить его переменной y.
5) Вывести на экран значение y.

35.

Программное управление компьютером.
Составление программы.
Примем, что коды операции представляются двухзначными числами и имеют
следующие значения:
01 — ввести,
04 — запомнить,
02 — сложить,
03 — умножить,
05 — вывести,
06 — остановить.
В соответствии с этим, программа будет состоять из такой последовательности
машинных команд:
1) 01 03 01 -> 2) 03 03 03 -> 2) 04 04 00
3) 03 01 04 -> 4) 04 04 00 -> 5) 02 02 04
6) 04 04 00 -> 7) 05 01 04 -> 8) 06 00 00
После того как программа составлена её необходимо ввести в ОЗУ.

36.

Программное управление компьютером.
Составление программы.
Наша программа будет иметь такой вид:
Такой
способ
программирование в машинных кодах
составления
программы
называется

37.

Программное управление компьютером.
Составление программы.
Согласованная работа устройств ЭВМ по автоматическому выполнению
программ обеспечивается устройством управления (УУ).

38.

Программное управление компьютером.
Языки программирования.
Первыми такими языками стали автокоды или ассемблеры.
Например, для использовавшихся нами ранее команд можно ввести следующие
обозначения:
ВВ — ввести,
Тогда наша программа
примет вид:
СЛ — сложить,
01 01 01
УМ — умножить,
01 01 02
01 01 03
03 03 03
04 04 00
ЗР — запомнить результат,
ВЫВ
— вывести,
03
01
04
ВВ
1, С
04 04 00
ОСТ
ВВ — остановить.1, B
02 02 04
ВВ
1, X
04 04 00
УМ
X, X
05 01 04
ЗР
Y
06 00 00
УМ
ЗР
СЛ
ЗР
ВЫ
ОС

39.

Программное управление компьютером.
Языки программирования.
Языки программирования разделяют на низкоуровневые и высокоуровневые.
К первым относятся ассемблеры и другие более или менее аппаратно-зависимые
языки. Ко вторым относятся аппаратно-независимые, такие как крайне
распространённые сегодня Java, Rust, C, C++, C#, Python, PHP, Paskal и множество
других языков.

40.

Программное управление компьютером.
Языки программирования.
Визуально сравните два языка высокого и низкого уровня.

41.

Заключение.
Поставленная цель была достигнута. Изложенный выше материал довольно
исчерпывающе раскрывает тему обработки и преобразования информации в
компьютере для обычного человека. Данные материалы можно использовать в
качестве справочного материала, использовать на занятиях внеурочной деятельности,
в проектно-исследовательской деятельности.
При создании сумматора мне пришлось изучить типы электронной логики,
чтобы придти к созданию наглядной и экономичной демонстрационной схемы
сумматора. Это расширило мои знания в электротехнике, улучшило полезные навыки
пайки и монтажа электросхем.

42.

Литература.
1.
Савельев А. Я. - Электронные вычислительные машины: В 8-ми кн.:
Учебное пособие для ВУЗов. Кн. 1 «Введение в ЭВМ». 1987 г.
2.
Савельев А. Я. - Электронные вычислительные машины: В 8-ми кн.:
Учебное пособие для ВУЗов. Кн. 2 «Основы информатики». 1987 г.
3.
Симонович С. В. - Информатика. Базовый курс. Учебник для ВУЗов 2-е
издание. 2005 г.
4.
Петцольд Ч. - Код. Тайный язык информатики. 2001 г.