При создании первых
вычислительных машин в 1945 математик Джон фон Нейман описал основы конструкции
компьютера. Согласно принципам фон Неймана, компьютер должен иметь следующие
устройства:
●
Арифметическо-логическое устройство — для непосредственного осуществления
вычислений и логических операций.
●
Устройство
управления — для организации процесса управления программ.
●
Запоминающее устройство (память) —
для хранения программ и информации.
●
Внешние устройства — для ввода и
вывода информации.
Подавляющее большинство
компьютеров в своих основных чертах соответствует принципам фон Неймана, но
схема устройства современных компьютеров несколько отличается от классической
схемы. В частности, арифметическо-логическое устройство и устройство управления,
как правило, объединены в центральный процессор. Многие быстродействующие
компьютеры осуществляют параллельную обработку данных на нескольких процессорах.
Компьютерная информация хранится
в электронном виде в различных запоминающих устройствах, которые называют
компьютерной памятью. Для долговременного хранения информации используются
постоянные носители компьютерной памяти, которые служат при вводе данных в
компьютер и при выводе результатов его работы. Для хранения выполняемых в данный
момент программ и промежуточных данных используется оперативная память
компьютера, которая работает значительно быстрее постоянных носителей памяти.
В компьютерах используется
двоичная система
счисления, которая
основана на двух цифрах,«0» и «1». Информация любого типа может быть
закодирована с использованием двух цифр и помещена в оперативную или постоянную
память компьютера. Использование двоичной системы счисления позволяет сделать
устройство компьютера максимально простым. Впервые принцип двоичного счисления
был сформулирован в 17 веке немецким математиком Готфридом Лейбницем.
Для обозначения двоичных цифр
применяется термин бит
— сокращение английского словосочетания «двоичная цифра» (binary digit — bit).
Для передачи и хранения информации применяют восьмибитовые коды —
байты
(byte). Существует 256 восьмибитовых чисел. Этого достаточно для кодирования
всех заглавных и строчных букв национальных алфавитов, цифр, знаков препинания,
символов и служебных кодов, используемых при передаче информации.
В байтах измеряют количество
информации. В одном байте достаточно информации для представления одной буквы
алфавита или двух десятичных цифр. Килобайт (Кбайт) равен 210 байт
= 1024 байтам, мегабайт (1 Мбайт = 1024 Кбайт = 1048576 байт), гигабайт (1 Гбайт
= 1024 Мбайт = 1073741824 байт). Современные носители информации имеют емкость
до нескольких гигабайт.
Работа компьютера
обеспечивается, с одной стороны, аппаратными устройствами, а с другой —
программами. Аппаратное обеспечение включает в себя внутренние компоненты
(прежде всего интегральные микросхемы, в том числе процессоры, а также системные
и интерфейсные платы) и внешние устройства (мониторы, принтеры, модемы,
акустические системы). Компьютерные программы подразделяются на три категории:
Прикладные программы,
которые непосредственно выполняют необходимые пользователю компьютера работы
(редактирование текстов, обработка информационных массивов, просмотр видео,
пересылка сообщений).
Системные программы,
особую роль среди которых играет операционная система — программа, управляющая
компьютером, запускающая другие программы и выполняющая сервисные функции при
работе компьютера. Другие сервисные программы обычно выполняют различные
вспомогательные функции — создают резервные копии используемой информации,
проверяют работоспособность устройств компьютеров.
Инструментальные программы
(системы программирования), которые помогают создавать новые программы для
компьютера. |