Практична робота №5

Завдання.

Створити форму для обчислення середнього балу успішності учня. Число предметів, які оцінюються  — чотири. На формі розмістити п’ять елементів для введення/виведення даних (TextBox),  6 написів (Label) і дві кнопки (CommandButton).

Порядок виконання роботи

  1. Запустіть програму Visual Basic 6.
  2. Створіть новий проект командою File, New Project.
  3. Дайте формі ім’я і заголовок (Name, Caption) у вікні Властивостей (Properties).
  4. Розмістіть на формі написи (Label) і  для кожної з них визначіть властивості:

—          ім’я (Name);

—          вирівнювання тексту – по центру (Alignment, Center).

1. Розмістіть на формі  вікна для введення оцінок, використовуючи елемент управління  TextBox. Для кожного вікна визначите властивості:

—          ім’я (Name);

—          початкове значення поля – порожньо (Text, видалите інформацію);

2.Розмістіть командні кнопки, використовуючи елемент управління CommandButton. Для кожної кнопки визначите властивості:

—          ім’я (Name);

—          найменування (Caption);

Решта властивостей об’єктів приймається за замовчанням.

Код програми:

Private Sub cmdVved_Click()

fiz = Val(txtFizika.Text)

mat = Val(txtMatematika.Text)

inf = Val(txtInformatika.Text)

fizk = Val(txtFizkultura.Text)

Sb = (fiz + mat + inf + Fizk) / 4

txtSrBall.Text = Sb

End Sub

Рядкові величини у Visual Basic.

Рядкові змінні дуже важливі. Без них, наприклад, неможлива «розмова» з комп’ютером. Та і взагалі, значна частина інформації, з якою працює комп’ютер, текстова (тобто рядкова).

Оголошення Dim b As String говорить про те, що змінна b має текстове значення, тобто її значенням буде не число, а довільний ланцюжок символів, наприклад, Привіт всім! або рпН2Н(*fD6:u.

Для присвоєння деякого значення текстовій величині можна використовувати оператор присвоєння: а=»Привіт усім!»

Зверніть увагу, що в програмі текст повинен братися в подвійні лапки, а в пам’яті він зберігається без лапок і на екран виводиться без лапок.

Другий спосіб присвоєння значення – через оператор InputBox:

Dim a As String

Private Sub Command1_Click()

a = InputBox(«Введіть довільне слово»)

Text1.text= a

End Sub

Багато функцій, які зустрічаються в мові Бейсік, є складовою частиною мови і називаються стандартними функціями. Назвіть деякі з них (ABS(X), COS(X), SIN(X), SQR(X) і т. д.) Ці функції є числовими і обробляють числові значення.

Для роботи з символьними  величинами – теж є свої функції. Вони називаються рядковими (символьними) функціями. Кожна така функція має унікальне ім’я, по якому відбувається звернення до неї.

 

Складання текстових величин.

Над текстовими змінними можна виконати наступні дії – складання, порівняння, виділення або вставка символу, складання або конкатенація – це запис однієї змінної услід за іншою без пропуску.

Приклад 1. Скласти текстові змінні v та r.

V = «Visual»

r = «Basic»

D = v + » » & r

Text1.Text = D

Результат: Visual Basic

Знаки + і & в ході складання текстових змінних рівноцінні. Відмінність знаків полягає в тому, що & може об’єднувати рядкові дані з числовими, змінюючи їх значення на тип Variant.

Приклад 2. Скласти в єдиний рядок число 1 і слово «Травня».

n = 1

A = «Травня»

Text2.Text = n & A

Результат: 1 Травня

Функція Len

Len використовується для визначення кількості символів в текстовій змінній. Формат функції:

Х=len(A), де  Х — числова змінна, якій присвоюється кількість символів змінної A.

Зверніть увагу! Рахуються не тільки букви, але і пропуски, розділові знаки, окрім лапок.

Аргументом функції LEN повинна бути символьна величина. Результатом є ціле число, від 0 до 255.

LEN ( “SOS”) = 3

LEN (“ ***** “ ) = 5

LEN (“ ”) = 0

Приклад 3. Присвоїти текстовій змінній рядок «програмування» і визначити скільки в ній знаків.

А = “програмування”

X = Len(A)

Text3.Text = X

Результат: 13

Ця функція незамінна при організації циклів по обробці і аналізу тексту.

Функція Left

Дана функція виділяє перші n знаків з рядкової змінної А. Формат функції:

B=Left(A, n), де А – рядкова змінна, n – кількість символів, що виділяються.

Приклад 4.

C = «abcdefg»

D = Left(C, 3)

txtRes.Text = D

Результат: abc

Функція Rigth

Дана функція виділяє останні n знаків з рядкової змінної А. Формат функції:

B=Right (A, n), де А – рядкова змінна, n – кількість символів, що виділяються.

Приклад 4.

C = «abcdefg»

D = Right(C, 3)

txtRes.Text = D

Результат: efg

Функція Mid

1. Дана функція виділяє k знаків з рядкової змінної А починаючи з позиції n. Формат функції:

B=Mid (A, n, k), де А – рядкова змінна, n – позиція, з якої починається виділення, k – кількість символів, що виділяються.

Приклад 4.

C = «Привіт, світ»

D = Mid(C, 4, 3)

E = Mid(C, 9, 4)

Text3.Text = D + »  » + E

Результат: віт світ

2. Якщо Mid стоїть перез знаком = , то ця функція заміняє символи у вихідній змінній. Формат функції:

B=Mid (A, n, k), де А – рядкова змінна, в якій заміняються символи,  n – позиція, з якої починається заміна, k – кількість символів, що заміняються.

Приклад 5. Текстовій змінній A, починаючи з 3-го, заменити 2 символи на перші 2 символа змінної B.

A = «123456»

B = «abc»

Mid(A, 3, 2) = B

txtOutput.Text = A

Результат:12ab56

Функція String

STRING( N, M ) створює рядок з N однакових символів, рівних першому символу рядка M.

Приклади:

STRING ( 20, “ * ” )= “********************”

STRING ( 5, “ ПРИВЕТ” ) = “ППППП”

Функція Instr

Функція INSTR ( [N ], X, Y ) ( від англ. Inspect STRing – проглянути рядок ) проводить пошук першого входження підрядка Y в рядок X починаючи з N-го символу рядка X. Якщо N не задане, пошук виконується з першого символу. Значенням функції є ціле число – номер позиції входження (0 – якщо рядок не знайдений).

Приклади:

InStr(«Іван Іванович», «Іван») = 1

InStr(«Крокодил», «код») = 4

Таблиця функцій для обробки текстових величин.

Функція

Результат

Пояснення

«Мото»  + «ролер»

Моторолер

Операція + над рядками поєднує рядки в один. VB може переплутати її з додаванням чисел

«Мото»&«рол»&«ер»

Моторолер

Операція  &  теж поєднує рядки в один. Її рекомендується завжди застосовувати замість +

Len («Чук та Гек»)

10

Довжина рядка разом з пробіла

Mid («Астроном» , 3, 4)

трон

Частина рядка довжиною 4, починаючи з 3-го символу

Mid («Чук та Гек», 5, )

т

5-й символ в рядку

InStr(«Астроном»,»трон»)

3

Номер символу, з якого рядок «трон» розташовано в рядку «Астроном»

InStr(«Астроном»,»торт»)

0

Рядок «торт» не знайдено в рядку «Астроном»

Left («Перемога», 2)

Пе

2 лівих символи в рядку

Right («Перемога», 3)

ога

3 правих символи в рядку

Ucase («астРОнОм»)

АСТРОНОМ

Все символи рядка переводяться в верхній регістр

Lcase («астРОнОм»)

астроном

Все символи рядка переводяться в нижній регістр

Str (5 * 5)

25

Число 25 перетворюється в рядок «25».

«Ж» &  LTrim(»    Текст1  Текст2   «)  &  «Ж»

Жтекст1  текст2     Ж

Функція LTrim відсікає зайві пробіли зліва від слова

«Ж» &  LTrim(»    Текст1  Текст2   «)  &  «Ж»

Ж   текст1  текст2Ж

Функція RTrim відсікає зайві пробіли справа від слова

«Ж» &  LTrim(»    Текст1  Текст2   «)  &  «Ж»

Жтекст1  текст2Ж

Функція Trim відсікає зайві пробіли справа та зліва від слова

Опис величин у Visual Basic. Змінні та константи.

1. Алфавіт мови VB

Для запису операторів, функцій, імен, арифметичних виразів використовуються:

  • всі  прописні і рядкові букви латинського алфавіту;
  • арабські цифри;
  • спеціальні знаки

! & ‘ $ ?, . { } ( ) [ ] = — + _ ^ % / ~ < > : ;.

2. Ім’я змінної

Імена змінних вибираються по наступних правилах:

  • імена повинні починатися з букви, але не з цифри;
  • у імені допускається знак підкреслення, решта всіх знаків заборонена;
  • не допускається, щоб імена мали пропуски;
  • довжина імені не повинна перевищувати 255 символів;
  • ім’я не повинне співпадати ні з яким ключовим словом, функцією або оператором VB;
  • всі процедури і модулі повинні мати різні імена.

Таблиця 1

Приклади імен змінних

Допустимі імена

Неприпустимі імена

A

Ім’я більше 255 символів

Go4Ln

1p

SUMMA

P 1

P1

W?

S_1

Sub

У VB прописні і рядкові букви не розрізняються, але введені прописні букви зберігаються.

3. Оголошення змінних

Кожну змінну перед використанням слід оголосити. У Visual Basic ви можете застосовувати такі типи даних:

  • числовий (integer, Long, Single, Double, Currency);
  • рядковий (String);
  • типу дата (Date);
  • логічний (Boolean);
  • довільний (variant);

Тип даних Variant є універсальним. Змінна цього типу може зберігати будь-який з вище описаних типів даних. Всі необхідні перетворення виконуються при привласненні змінній значення. Об’єм оперативної пам’яті залежить від типу привласненого значення, але не може бути менше 16 байт.

При розробці програм в середовищі Visual Basic залежно від типу даних змінних рекомендується використовувати префікси, приведені в табл. 5.1.

Таблиця. Префікси, використовувані в назвах змінних

Тип даних

Префікс

Приклад

Boolean

bin

binSuccess

Date

dtm

dtmFinish

Double

dbl

dblSum

Integer

int

intQuantity

Long

Ing

IngTotal

Single

sng

sngLength

String

str

strLastname

Variant

vnt

vntValue

 

4. Оператор опису змінних

У Visual Basic використовується явне і неявне оголошення змінній. Явне оголошення здійснюється операторами Dim, private, Static, public, які мають наступний синтаксис:

Dim Ім’яЗмінної  As типДанных

Private Ім’яЗмінної As типДанных

Static Ім’яЗмінної As типДанных

Public Ім’яЗмінної As типДанных

Оператори Dim, Private, static, public визначають область дії змінної. За допомогою одного оператора ви можете оголошувати декілька змінних, розділяючи їх комами.

Приклади оголошення змінних приведені нижче:

Private binSuccess As Boolean

Dim strLastname As String, dblSum As Double

Область дії змінних

Для створення змінної, яку ви хочете визначити як глобальну, в розділ General Declarations головного модуля додатку помістіть оператор public. Наприклад:

Public gdtmFinish As Date

Для оголошення локальної змінної усередині модуля або форми, використовуйте оператор private або Dim в розділі General Declarations модуля або форми (мал.) В цьому випадку оголошена змінна буде доступна для тих процедур, що входять у форму або модуль, але в той же час недоступна в процедурах інших модулів і форм.

Змінні, локальні на рівні процедури, створюються операторами Dim або static усередині процедури. Наприклад:

Sub CalcTotal

Dim bSuccess As Boolean

End Sub

Для оголошення константи на рівні процедури використовується оператор Const, що має наступний синтаксис:

Const имяКонстанты As типДанных = вираз

Наприклад:

Const strDBErrorMessage As String = «Помилка доступу до бази даних»

5. Знаки операцій

У VB операція є або спеціальним символом, або ключовим словом у виразі, який комбінує два значення з метою отримання нового результату.

VB розділяє операції на три головні категорії: арифметичні, логічні і операції порівняння.

Якщо вираз містить знаки операцій з двох або більш за категорії, то VB виконує операції з різних категорій в наступному порядку:

1)        арифметичні;

2)        операції порівняння;

3)        логічні операції.

Щоб змінити послідовність виконання операцій, у виразі використовують дужки. Усередині кожної категорії операцій теж є правила порядку виконання операцій (табл. 3).

Таблиця 3

Порядок виконання операцій в VB

Знаки операцій

Операції

Арифметичні

^

Піднесення до ступеня

* або /

Множення або ділення

\

Цілочисельне ділення

Mod

Обчислення остачі від ділення

+ або —

Додавання або віднімання

6. Математичні функції

У VB, як і в інших застосуваннях Microsoft Office, є вбудовані математичні функції. Ці функції можна використовувати в арифметичних виразах для обчислення, наприклад, цілої частини числа, модуля числа, синуса числа і ін.

Математичні функції VB

Функція

Опис

Abs(N)

Модуль числа N

Atn(N)

Арктангенс числа N. Значення аргументу від – ¥ до + ¥

Cos(N)

Косинус  аргумента

Exp(N)

Повертає число е, возведенное в указанную степень

Fix(N)

Округлення

Int(N)

Ціла частина

Log(N)

Натуральний логарифм аргумента

Rnd(N)

Випадкове число в  інтервалі від 0 до 1

Round(N, [дес])

Повертає число, округлене до заданої кількості десяткових знаків

Sgn(N)

Повертає знак числа: 1 , якщо N>0;  0 ,  якщо N=0;  -1, якщо  N<0

Sin(N)

Обчислює синус кута

Sqr(N)

Корінь квадратний з аргумента

Tan(N)

Тангенс угла

Val(C)

Перетворює аргумент символьного типу в число

 

7. Оператор присвоєння

Перш ніж використовувати змінну в програмі, їй необхідно присвоїти значення. Найпростіший спосіб присвоєння полягає у використанні оператора присвоєння «=», який має наступний синтаксис:

змінна = вираз

Аргумент змінна задає ім’я змінної, якій буде присвоєно значення виразу, що стоїть праворуч від знаку рівності. Наприклад:

sngFirst = 10

strLastname = «Іванов»

Праворуч від знаку рівності може стояти не тільки константа, але і складніший вираз. Наприклад:

sngResult = sngFirst + 255

strName = «Іванов» & «: » & strTeam

8. Введення даних

Для складання програм необхідно в пам’ять ЕОМ ввести дані. Вводити дані можна кількома  способами. Найпоширеніші:

  1. За допомогою оператора присвоєння.

Приклад

а = 2

b = 4.5

  1. За допомогою елемента TextBox
  2. За допомогою оператора зчитування InputBox(“Повідомлення”).

Даний оператор виводить на екран діалогове вікно, що містить повідомлення і поле введення, встановлює режим очікування введення тексту користувачем або натиснення кнопки, а потім повертає значення типу String, що містить текст, введений в поле.

Приклад

A = InputBox (“Введіть А”)

На екрані з’явиться діалогове вікно (мал. 2).

Якщо оператор залишити у такому вигляді, то змінній А привласниться значення символу “2”, а не числа 2.

Для перетворення символу в число використовуватимемо функцію Val(Рядок), яка повертає число, що міститься в рядку, як числове значення відповідного типу.

Якщо ми запишемо A = Val (InputBox (“Введіть А”)) і в полі введення введемо число 2, то змінній А привласниться значення числа 2.

 

9. Оператор виводу

Виведення інформації в VB можна здійснювати за допомогою відомим вам елементів (TextBox, Label), а також за допомогою оператора виводу — MsgBox (Список аргументів)

Цей оператор виводить на екран діалогове вікно, що містить повідомлення, встановлює режим очікування натиснення користувачем кнопки, а потім повертає в програму.

Приклад: MsgBox (“Значення А=” & A)

В результаті на екрані з’явиться наступне діалогове вікно (мал. 3). У цьому операторі можна виводити значення декілька змінних.

Приклад: MsgBox (“Значення А=” & A & “,  значення В=” & B)

Символ “&” означає злиття в один рядок всіх символьних рядків, записаних в дужках.

Для виведення даних можна використовувати маски виводу.

Наприклад, для виведення дробового числа з трьома знаками після коми треба дати команду:

MsgBox «Результат Y=» & Format(y,»#0,000″)

 

10. Лінійний процес

Лінійним обчислювальним процесом називається процес, в якому всі оператори виконуються послідовно один за одним.

Приклад 1. Задано два числа. Обчислити їх суму, добуток та частку.

Sub PR1()

Dim а As Integer, b As Integer, s As Integer, p As Integer

Dim ch As Double

а = Val(InputBox(«Введіть А»))     ‘ введення першого числа

b = Val(InputBox(«Введіть В»))     ‘ введення другого числа

s = а + b                          ‘ обчислення суми

MsgBox («сумма=» & s)              ‘ виведення суми

p = а * b                          ‘ обчислення добутку

MsgBox («добуток=» & p)                   ‘ виведення дотку

ch = а / b                         ‘ обчислення частки

MsgBox («частка=» & ch)           ‘ виведення частки

End Sub

У програмі можна писати коментарі – пояснення до вашої програми, які призначені для користувача, а не для комп’ютера. Коментарі починаються з символу ‘ (апостроф). Все, що написане в рядку програмної коди праворуч від апострофа, вважається коментарем.

Якщо ви хочете розмістити декілька операторів в один рядок, то для цього необхідно записати цих операторів через двокрапку. Для запису декількох операторів в одному рядку між ними ставиться двокрапка.

Приклад 2.Задані цілі числа а, b, с. Обчислити значення виразу

Private Sub Command2_Click()

Dim a As Integer, b As Integer, c As Integer, y As Double

 

a = Val(InputBox(«Введіть А»))

b = Val(InputBox(«Введіть В»))

c = Val(InputBox(«Введіть C»))

y = (Sqr(a + b)+b^2)/(a+b+c)^3

MsgBox («Y=» & Format(y, «#0.00»))

 

End Sub

Практична робота №4

Практична робота № 4. Використання елементу лічильник.

Об’єкти: UpDown, TextBox, Label, Slider, CheckBox, Frame

Мета роботи. Створити форму з лічильником, з таблицею множення.

 

1. Робота лічильника.

Компонент «лічильник» додається на панель інструментів таким чином:

—         права кнопка миші на панелі

—         Components

—         Microsoft Windows Common Controls – 2

—        інструмент UpDown («лічильник») має два режими  — автономний та приєднаний. Нам простіше використовувати приєднаний. При цьому за лічильником слідкуватиме сам об’єкт.

 

Властивості:

—         AutoBuddy – true (приєднаний лічильник)

—         Buddy Control – text1 (приєднаний об’єкт)

—         Buddy Property – text (властивість приєднаного об’єкту)

—         Max – максимальне значення лічильника

—         Min – мінімальне значення лічильника

 

Private Sub Text1_Change() –

процедура, що оброблює події при зміні тексту в текстовому полі

 

В поле користувач може вводити і числа, і текст. Для того, щоб програма сприймала введений текст, як число існує функція Val, яка перетворює текстові дані в числові величини. Якщо користувач введе в поле текст, то значення цієї змінної буде рівне 0.

Давайте використаємо допоміжну змінну і:

i=Val(Text1.text)

Якщо користувач вкаже число більше або менше за можливі, то автоматично має відбутися заміна введеного значення на найближче з мождивих.

if i<0 then i=1

if i>100 then i=100

 

Готова програма має такий вигляд

Private Sub Text1_Change()

i = Val(Text1.Text)

If i < 1 Then i = 1

If i > 100 Then i = 100

Label1.Font.Size = i

End Sub

2. Таблиця множення.

Компонент Slider («повзунок») додається на панель інструментів таким чином:

—         права кнопка миші на панелі

—         Components

—         Microsoft Windows Common Controls – 6

Властивості:

—         Max – максимальне значення «повзунка»

—         Min – мінімальне значення «повзунка»

—         Value – задає біжуче положення «повзунка»

—         SmallChange – найменша зміна (стрілки вгору, вниз, вліво, вправо). Наприклад, 1.

—         LargeChange  — великі зміни (PageUp, PageDown). Наприклад, 7.

—         TickFrequency – частота засічок. Наприклад, 7.

 

Додаємо рамку для відображення результату Frame, Label1, Label2, Label3, CheckBox.

 

Повний код програми:

Private Sub Check1_Click()

Slider2.Value = Slider1.Value

End Sub

 

Private Sub Slider1_Change()

Label1.Caption = Str$(Slider1.Value)

Label3.Caption = Str$(Slider1.Value * Slider2.Value)

If Check1.Value = 1 Then

Slider2.Value = Slider1.Value

End If

End Sub

 

Private Sub Slider2_Change()

Label2.Caption = Str$(Slider2.Value)

Label3.Caption = Str$(Slider1.Value * Slider2.Value)

End Sub

Процесор. Пам’ять.

Процесор — головна мікросхема комп’ютера, його «мозок». Він дозволяє виконувати програмний код, що знаходиться у пам’яті і керує роботою всіх пристроїв комп’ютера. Швидкість його роботи визначає швидкодію комп’ютера. Конструктивно, процесор — це кристал кремнію дуже маленьких розмірів.

Процесор має спеціальні комірки, які називаються регістрами. Саме в цих регістрах містяться команди, які виконуються процесором, а також дані, якими оперують ці команди. Робота процесора полягає у вибиранні з пам’яті у певній послідовності команд та даних і виконанні їх. На цьому і базується виконання програм. У ПК обов’язково має бути присутній центральний процесор (Central Rpocessing Unit — CPU), який виконує всі основні операції. Часто ПК оснащений додатковими співпроцесорами, орієнтованими на ефективне виконання специфічних функцій, такими як, математичний співпроцесор для обробки числових даних у форматі з плаваючою точкою, графічний сопроцесор для обробки графічних зображень, сопроцесор введення/виведення для виконання операції взаємодії з периферійними пристроями.

 

Основними параметрами процесорів є:

  • тактова частота,
  • розрядність,
  • робоча напруга,
  • розмір кеш пам’яті.

 

Тактова частота визначає кількість елементарних операцій (тактів), що виконуються процесором за одиницю часу. Тактова частота сучасних процесорів вимірюється у МГц та ГГц (1 Гц відповідає виконанню однієї операції за одну секунду). Чим більша тактова частота, тим більше команд може виконати процесор, і тим більша його продуктивність. Перші процесори, що використовувалися в ПК працювали на частоті 4,77 МГц, а сьогодні робочі частоти процесорів досягли позначки в 2 ГГц (1 ГГц).

Розрядність процесора показує, скільки біт даних він може прийняти і обробити в свої регістрах за один такт. Розрядність процесора визначається розрядністю командної шини, тобто кількістю провідників у шині, по якій передаються команди. Сучасні процесори сімейства Intel є 32- та 64-розрядними.

Робоча напруга процесора забезпечується материнською платою, тому різним маркам процесорів відповідають різні материнські плати. Зараз робоча напруга процесорів не перевищує 3 В. Пониження робочої напруги дозволяє зменшити розміри процесорів, а також зменшити тепловиділення в процесорі, що дозволяє збільшити його продуктивність без загрози перегріву.

Кеш-пам’ять. Обмін даними всередині процесора відбувається набагато швидше ніж обмін даними між процесором і оперативною пам’яттю. Тому, для того щоб зменшити кількість звертань до оперативної пам’яті, всередині процесора створюють так звану надоперативну або кеш-пам’ять. Коли процесору потрібні дані, він спочатку звертається до кеш-пам’яті, і тільки якщо там потрібні дані відсутні, відбувається звертання до оперативної пам’яті. Чим більший розмір кеш-пам’яті, тим більша ймовірність, що необхідні дані знаходяться там. Тому високопродуктивні процесори оснащуються підвищеними обсягами кеш-пам’яті.

 

2. Шини

З іншими пристроями, і в першу чергу з оперативною пам’яттю, процесор зв’язаний групами провідників, які називаються шинами. Основних шин три:

  • шина даних,
  • адресна шина,
  • командна шина.

Адресна шина. Дані, що передаються по цій шині трактуються як адреси комірок оперативної пам’яті. Саме з цієї шини процесор зчитує адреси команд, які необхідно виконати, а також дані, із якими оперують команди. У сучасних процесорах адресна шина 32-розрядна, тобто вона складається з 32 паралельних провідників.

Шина даних. По цій шині відбувається копіювання даних з оперативної пам’яті в регістри процесора і навпаки. У ПК на базі процесорів Intel Pentium шина даних 64-розрядна. Це означає, що за один такт на обробку поступає відразу 8 байт даних.

Командна шина. По цій шині з оперативної пам’яті поступають команди, які виконуються процесором. Команди представлені у вигляді байтів. Прості команди вкладаються в один байт, але є й такі команди, для яких потрібно два, три і більше байтів. Більшість сучасних процесорів мають 32-розрядну командну шину, хоча існують 64-розрядні процесори з командною шиною.

 

Шини на материнській платі використовуються не тільки для зв’язку з процесором. Усі інші внутрішні пристрої материнської плати, а також пристрої, що підключаються до неї, взаємодіють між собою за допомогою шин. Від архітектури цих елементів багато в чому залежить продуктивність ПК у цілому.

 

3. Внутрішня пам’ять

Під внутрішньою пам’яттю розуміють всі види запам’ятовуючих пристроїв, що розташовані на материнській платі. До них відносяться:

  • оперативна пам’ять,
  • постійна пам’ять,
  • енергонезалежна пам’ять.

 

Оперативна пам‘ять RAM (Random Access Memory).

Пам’ять RAM — це масив кристалічних комірок, що здатні зберігати дані. Вона використовується для оперативного обміну інформацією (командами та даними) між процесором, зовнішньою пам’яттю та периферійними системами. З неї процесор бере програми та дані для обробки, до неї записуються отримані результати. Назва «оперативна» походить від того, що вона працює дуже швидко і процесору не потрібно чекати при зчитуванні даних з пам’яті або запису. Однак, дані зберігаються лише тимчасово при включеному комп’ютері, інакше вони зникають.

Оперативна пам’ять у комп’ютері розміщена на стандартних панельках, що звуться модулями. Модулі оперативної пам’яті вставляють у відповідні роз’єми на материнській платі.

Основними характеристиками модулів оперативної пам’яті є: об’єм пам’яті та час доступу. Час доступу показує, скільки часу необхідно для звертання до комірок пам’яті, чим менше, тим краще.

 

Постійна пам‘ять ROM (Read Only Memory)

В момент включення комп’ютера в його оперативній пам’яті відсутні будь-які дані, оскільки оперативна пам’ять не може зберігати дані при вимкненому комп’ютері. Але процесору необхідні команди, в тому числі і відразу після включення. Тому процесор звертається за спеціальною стартовою адресою, яка йому завжди відома, за своєю першою командою. Ця адреса вказує на пам’ять, яку прийнято називати постійною пам’яттю ROM або постійним запам’ятовуючим пристроєм (ПЗП). Мікросхема ПЗП здатна тривалий час зберігати інформацію, навіть при вимкненому комп’ютері. Кажуть, що програми, які знаходяться в ПЗП, «зашиті» у ній — вони записуються туди на етапі виготовлення мікросхеми. Комплект програм, що знаходиться в ПЗП утворює базову систему введення/виведення BIOS (Basic Input Output System). Основне призначення цих програм полягає в тому, щоб перевірити склад та працездатність системи та забезпечити взаємодію з клавіатурою, монітором, жорсткими та гнучкими дисками.

 

Енергонезалежна пам’ять CMOS

Робота таких стандартних пристроїв, як клавіатура, може обслуговуватися програмами BIOS, але такими засобами неможливо забезпечити роботу з усіма можливими пристроями (у зв’язку з їх величезною різноманітністю та наявністю великої кількості різних параметрів). Але для своєї роботи програми BIOS вимагають всю інформацію про поточну конфігурацію системи. З очевидних причин цю інформацію не можна зберігати ні в оперативній пам’яті, ні в постійній.

Спеціально для цих цілей на материнській платі є мікросхема енергонезалежної пам’яті, яка по технології виготовлення називається CMOS. Від оперативної пам’яті вона відрізняється тим, що її вміст не зникає при вимкненні комп’ютера, а від постійної пам’яті вона відрізняється тим, що дані можна заносити туди і змінювати самостійно, у відповідності з тим, яке обладнання входить до складу системи. Мікросхема пам’яті CMOS постійно живиться від невеликої батарейки, що розташована на материнській платі. У цій пам’яті зберігаються дані про гнучкі та жорсткі диски, процесори і т.д. Той факт, що комп’ютер чітко відслідковує дату і час, також пов’язаний з тим, що ця інформація постійно зберігається (і обновлюється) у пам’яті CMOS. Таким чином, програми BIOS зчитують дані про склад комп’ютерної системи з мікросхеми CMOS, після чого вони можуть здійснювати звертання до жорсткого диска та інших пристроїв.

Базова конфігурація персонального комп’ютера.

Конфігурацію ПК можна змінювати в міру необхідності. Але, існує поняття базової конфігурації, яку можна вважати типовою:

  • системний блок;
  • монітор;
  • клавіатура;
  • мишка.

Комп’ютери випускаються і у портативному варіанті (laptop або notebook виконання). В цьому випадку, системний блок, монітор та клавіатура містяться в одному корпусі: системний блок прихований під клавіатурою, а монітор вбудований у кришку.

Системний блок — основна складова, в середині якої містяться найважливіші компоненти. Пристрої, що знаходяться в середині системного блока називають внутрішніми, а пристрої, що під’єднуються ззовні називають зовнішніми. Зовнішні додаткові пристрої, що призначені для вводу та виводу інформації називаються також периферійними. За зовнішнім виглядом, системні блоки відрізняються формою корпуса, який може бути горизонтального (desktop) або вертикального (tower) виконання. Корпуси вертикального виконання можуть мати різні розміри: повнорозмірний (BigTower), середньорозмірний (MidiTower), малорозмірний (MiniTower).

Корпуси персональних комп’ютерів мають різні конструкторські особливості та додаткові елементи (елементи блокування несанкціонованого доступу, засоби контролю внутрішньої температури, шторки від пилу).

Корпуси поставляються разом із блоком живлення. Потужність блоку живлення є одним із параметрів корпусу. Для масових моделей достатньою є потужність 200-250 Вт.

 

Основними вузлами системного блоку є:

  • електричні плати, що керують роботою комп’ютера (мікропроцесор, оперативна пам’ять, контролери пристроїв тощо);
  • накопичувач на жорсткому диску (вінчестер), призначений для читання або запису інформації;
  • накопичувачі (дисководи) для гнучких магнітних дисків (дискет).

Основною платою ПК є материнська плата (MotherBoard). На ній розташовані:

  • процесор — основна мікросхема, що виконує математичні та логічні операції;
  • чіпсет (мікропроцесорний комплект) — набір мікросхем, що керують роботою внутрішніх пристроїв ПК і визначають основні функціональні можливості материнської плати;
  • шини — набір провідників, по яких відбувається обмін сигналами між внутрішніми пристроями комп’ютера;
  • оперативний запам’ятовуючий пристрій (ОЗП) — набір мікросхем, що призначені для тимчасового зберігання даних, поки включений комп’ютер;
  • постійний запам’ятовуючий пристрій (ПЗП) — мікросхема, призначена для довготривалого зберігання даних, навіть при вимкненому комп’ютері;
  • роз’єми для під’єднання додаткових пристроїв (слоти).

 

Периферійні пристрої — пристрої, що здійснюють обмін інформацією між людиною (користувачем) і комп’ютером із метою розв’язання певних задач. До периферійних пристроїв належать пристрої введення-виведення інформації.

Пристрої введення — це пристрої, за допомогою яких можна ввести ін­формацію в комп’ютер від користувача. Стандартним пристроєм введення є клавіатура, хоча велика кількість сучасного програмного забезпечення вже орієнтована на роботу з мишею.

Клавіатура комп’ютера призначена для введення символьної та керуючої інформації.

На стандартній клавіатурі (101 клавіша) виділяють такі групи клавіш: алфавітно-цифрові, керуючі, клавіші керування курсором, функціональні, спеціальні клавіші та цифрову (малу) клавіатуру.

Маніпулятори — це пристрої введення, що забезпечують природний спосіб спілкування користувача з комп’ютером і широко використовуються в сучасних програмах, наприклад миша, джойстик, трекбол, трекпоїнт.

Найбільш розповсюдженим маніпулятором є миша, що була створена в 1963 р. Д.Енджельбартом. Існують різні типи маніпуляторів «миша», що розрізняються способом зчитування інформації (механічні, оптико-механічні, оптичні); кількістю кнопок; способом з’єднання з комп’ютером (кабельні, бездротові).

Сканер — це пристрій, що дає можливість вводити в комп’ютер зображен­ня з паперу чи іншої плоскої поверхні. Сканери розрізняються роздільною здатністю, кількістю кольорів, що сприймаються, або кількістю відтінків сірого кольору. За конструкцією розрізняються сканери ручні, планшетні, протяжні, проекційні.

Графічний планшет (дигітайзер) — пристрій для введення у комп’ютер контурних зображень по точках.

Світлове перо — пристрій, що визначає рух світла на екрані й передає інформацію про напрямок променя в комп’ютер, застосовується для вибору операцій у меню, малювання схем.

Пристрої виведення — це пристрої, призначені для виведення інфор­мації з комп’ютера у вигляді, доступному для сприйняття користувачем. Стандартними засобами для відображення візуальної інформації є монітори (дисплеї).

Монітор (від англ. to monitor — відслідковувати), або дисплей (від англ. to display — показувати) призначений для виведення на екран текстової та графічної інформації.

Екран монітора складається з множини точок, які називаються пікселами (від англ. picture element — елемент зображення). Основними характеристи­ками моніторів, реалізованих на базі електронно-променевої трубки, є роз­дільна здатність, відстань між точками на екрані, довжина діагоналі екрана.

Принтер призначений для виведення зображення на папір, плівку. Розрізняють матричні, струменеві, лазерні, термічні принтери.

Основні характеристики принтерів:

—  ширина каретки принтера, що визначає максимально можливий формат
документа;

—  швидкість друку, яка визначає кількість знаків або сторінок, що друкуються принтером за одиницю часу (секунду або хвилину);

—  роздільна здатність принтера, що визначає якість друку як кількість точок на дюйм — dpi (dots per inch) під час виведення символу.

Плоттер (графобудівник) забезпечує друк графічної інформації: схем, складних архітектурних креслень, художньої графіки, карт, тривимірних зображень високої якості.

Пристрої передавання — це пристрої, що забезпечують передавання інформації від одного пристрою до іншого.

Інформаційна система (ІС). Апаратна та програмна складові.

  1. Структура ІС.

Інформаційна система — це взаємозалежна сукупність засобів, методів і персоналу, використовуваних для зберігання, опрацювання й видачі інформації для осягнення поставленої мети.

Сучасне розуміння ІС припускає використання як основного технічного засобу переробки інформації персонального комп’ютера. У великих органі­заціях поряд із персональним комп’ютером до складу технічної бази ІС може входити мейнфрейм або суперЕОМ.

Необхідно розуміти різницю між комп’ютерами та ІС. Комп’ютери, осна­щені спеціалізованими програмними засобами, є технічною базою й інстру­ментом для ІС. Без персоналу, що взаємодіє з комп’ютерами й телекомунікаціями, уявити ІС неможливо.

Серед підсистем ІС зазвичай виділяють інформаційне, технічне, математичне, програмне, організаційне та правове забезпечення.

Інформаційне забезпечення. Призначення підсистеми інформаційного забезпечення полягає у своєчасному формуванні й видачі достовірної інфор­мації для прийняття управлінських рішень.

Технічне забезпечення — комплекс технічних засобів, які забезпечують ІС, а також відповідна документація на ці засоби й технологічні процеси. Комплекс технічних засобів становлять комп’ютери будь-яких моделей; пристрої збирання, накопичування, опрацювання, передавання та виведення інформації; пристрої передавання даних і лінії зв’язку; оргтехніка й пристрої автоматичного зчитування інформації; експлуатаційні матеріали та ін.

Математичне і програмне забезпечення — сукупність математичних методів, моделей, алгоритмів і програм для реалізації цілей і задач ІС, а та­кож нормального функціонування комплексу технічних засобів.

Організаційне забезпечення — сукупність методів і засобів, які регламен­тують взаємодію працівників із технічними засобами та між собою в процесі розробки й експлуатації ІС.

Правове забезпечення — сукупність правових норм, які визначають ство­рення, юридичний статус і функціонування ІС, що регламентують порядок одержання, перетворення й використання інформації.

2. Апаратна та програмна складові ПК.

Із наведених раніше прикладів використання комп’ютерів у житті людини зрозуміло, як відбувається взаємодія людини (користувача) й ЕОМ. Інформація, що надходить до комп’ютера, повинна відповідати вимогам конкрет­ності й однозначності. Основний робочий елемент комп’ю­тера — ЦП — працює з інформацією, поданою у двійкових кодах.

Інформація зберігається в пам’яті комп’ютера. Складовою частиною інформації є команди, які виконує ЦП для того, щоб розв’язати по­ставлене завдання. Кожна команда має свій двійковий код (машин­ний код команди), відомий ЦП. Цей код позначає певну дію, яку має виконати ЦП після добування відповідної команди з пам’яті. Дій, які відрізняються за змістом (різних команд), що їх виконує ЦП, зовсім небагато.

Це команди:

  • виконання арифметичних дій;
  • виконання логічних операцій;
  • обмін інформацією між ЦП і пам’яттю;
  • управління порядком роботи ЦП;
  • введення і виведення.

Окрім того, команда містить і позначення того місця в пам’яті, де містяться дані, за допомогою яких виконується відповідна дія.

Система  команд  ЦП — це повний набір команд, які може виконувати цей ЦП.

Щоб розв’язати конкретне завдання, комп’ютер повинен вико­нати певні дії (команди) в чітко визначеному порядку.

Програма — це записаний у певному порядку набір команд, виконання яких забезпечує розв’язання конкретного завдання.

Процес складання програм називається програмуванням. Отже, щоб розв’язати конкретне завдання, необхідно мати комп’ютер, тобто сам пристрій для здійснення операцій. В англійській мові є спеціальне слово — hardware (твердий виріб) для позначення всіх частин та пристроїв, з яких складається комп’ютер. У спеціальній літературі вживається як це англійське слово, так і відповідна назва апаратна частина.

Апаратна частина – це набір пристроїв, з яких він складається.

 

Окрім набору пристроїв, необхідно мати набір програм, що керують діями комп’ютера, — програмне забезпечення. В англійській мові є спеціальне слово — software (м’який виріб). Це слово ввели спеціально, щоб наголосити, що програмне забезпечення є рівноправною частиною комп’ютера. Але програмне забезпечення є гнучким, змінюється залежно від конкретної задачі, що розв’язується.

 

Залежно від використання програмного продукту, його можна розділити на три групи ПЗ: системне, прикладне та інструментарій технології програмування.

Системне програмне забезпечення організовує процес опрацювання інформації в комп’ютері й забезпечує нормальне робоче середовище для прикладних програм..

Прикладне програмне забезпечення призначене для розв’язання конкретних задач користувача й організації обчислювального процесу інформаційної системи в цілому.

Інструментарій технологій програмування — сукупність програм і програмних комплексів, які забезпечують технологію розробки, налагодження і вкорінення програмних продуктів.

До складу системного програмного забезпечення входять базове та сервісне програмне забезпечення:

Базове ПЗ — мінімальний набір програмних засобові, які забезпечують роботу ПК. До базового ПЗ належать: операційні системи, операційні оболонки (текстові й графічні), мережні операційні системи.

Сервісне ПЗ — програми й програмні комплекси, які розширюють можливості базового ПЗ: антивірусні програми, програми обслуговування дисків, програми архівування даних, програми обслуговування мережі.

Пакет прикладних програм (ППП) — це комплекс програм, призначений для розв’язання задач певного класу:

— ППП загального призначення — універсальні програмні продукти для автоматизації розробки й експлуатації функціональних задач користувачів та інформаційних систем у цілому: текстові редактори й процесори, графічні, електронні таблиці, системи керування базами даних, засоби презентаційної графіки, інтегровані пакети.

— методо-орієнтовані ППП включають програмні продукти, що забезпечують незалежно від предметної галузі і функцій інформаційних систем математичні, статистичні та інші методи розв’язання задач;

— проблемно орієновані ППП — програмні продукти, призначені для розв’язання будь-якої задачі в конкретній функціональній сфері.

Системи штучного інтелекту реалізують окремі функції інтелекту людини.

Офісні ППП — програми, що забезпечують організаційне керування діяльності офісу: органайзери, програми-перекладачі, засоби перевірки орфографії, словники, комутаційні ППП, електронна пошта, програмі засоби мультимедіа, настільні видавничі системи.

Інструментарій технології програмування — програмні продукти підтримки забезпечення технології програмування.

Історія розвитку обчислювальної техніки.

Перші обчислювальні машини

Неможливо точно відповісти на питання, хто саме винайшов комп’ютер. Річ у тому, що комп’ютер не є винаходом однієї людини. Комп’ютер увібрав у собі ідеї та технічні рішення багатьох вчених та інженерів. Розвиток обчислювальної техніки стимулювався потребою у швидких та точних обчислюваннях і тривав сотні років. У процесі розвитку обчислювальна техніка ставала дедалі більш досконалою. Цей процес триває і в наш час.

Леонардо да Вінчі

Вважається, що перший у світі ескізний малюнок тринадцятирозрядного десятинного сумуючого пристрою на базі коліщаток з десятьма зуб­цями був виконаний Леонардо да Вінчі в одному з його щоденників (вчений почав вести цей щоденник ще до відкриття Америки 1492 р.).

Рис.1. Ескіз пристрою Леонардо да Вінчі

Вільгельм Шиккард

1623 року (більш ніж через 100 років після смерті Леонардо да Вінчі) німецький вчений Вільгельм Шиккард запропонував свою модель шестирозрядного десятинного обчислювача, який мав складатися також із зубчатих коліщаток та міг би виконувати додавання, віднімання, а також множення та ділення. Винаходи да Вінчі та Шиккарда були знайдені лише в наш час і залишилися тільки на папері.

Рис.2 Пристрій, побудованийк за ескізами Шиккарда.

Блез Паскаль

1642 року 19-річний французький математик Блез Паскаль сконструював першу в світі працюючу механічну обчислювальну машину, відому як підсумовуюча машина Паскаля («Паскаліна»). Ця машина являла собою комбінацію взаємопов’язаних коліщаток та приводів. На коліщатках були зображені цифри від 0 до 9. Якщо перше коліщатко робить повний оберт від 0 до 9, автоматично починає рухатись друге коліщатко. Якщо і друге коліщатко доходить до цифри 9, починає обертатися третє і так далі. Машина Паскаля могла лише додавати та віднімати.

Рис. 3. Паскаліна

Готфрід Вільгельм фон Лейбніц

1673 року німецький математик Готфрід Вільгельм фон Лейбніц сконструював свою обчислювальну машину. На відміну від Паскаля, Лейбніц використав у своїй машині циліндри, а не коліщатка та приводи. На циліндри було нанесено цифри. Кожен циліндр мав дев’ять рядків виступів та зубців. При цьому перший ряд мав один виступ, другий ряд — два виступи і так до дев’ятого ряду, який мав відповідно дев’ять виступів. Циліндри з виступами були пересувними, оператор надавав їм певного положення.

Машина Лейбніца, на відміну від підсумовуючої машини Паскаля, була значно складнішою за конструкцією. Вона була здатна виконувати не тільки додавання та віднімання, але й множення, ділення та обчислювання квадратного кореня.

 

Обчислювальні машини XIX сторіччя

Чарльз Бебідж

Винахід першої програмованої обчислювальної машини належить видатному англійському математику Чарлзу Бебіджу (1830 р.). Він присвятив майже все своє життя цій праці, але так і не створив діючу модель. Бебідж назвав свій винахід «Аналітична машина». За планом машина мала діяти завдяки: силі пару. При цьому вона була б здатна сприймати команди, виконувати обчислення та видавати необхідні результати у надрукованому вигляді. Про­грами в свою чергу мали кодуватися та переноситись на перфокарти. Ідея використання перфокарт була запозичена Бебіджем у французького винахідника Жозефа Жаккара (кінець XVIII ст.). Для контролю ткацьких операцій Жаккар використовував отвори, пробиті в картках. Картки з різним розташуванням отворів давали різні візерунки на плетінні тканини. По суті, Бебідж був першим, хто використав перфокарти стосовно обчислювальних машин.

Рис. 5. Чарльз Беббідж.

Гаспар де Проні

У своїй машині Бебідж використав також технологію обчислень, запропоновану наприкінці XVIII сторіччя французьким вченим Гаспаром де Проні. Він розділив обчислення на три етапи: розробка чисельного методу, створення програми послідовності арифметичних дій, проведення обчислень шляхом арифметичних операцій над числами згідно зі створеною програмою.

 

Августа Лавлейс

Серед учених, які зробили значний внесок у розвиток обчислювальної техніки, була математик леді Августа Лавлейс — дочка видатного англійського поета лорда Байрона. Саме вона переконала Бебіджа у необхідності використання у його винаході двійкової системи обчислення замість десяткової. Вона також розробила принципи програмування, що передбачали повторення послідовності команд та виконання цих команд за певних умов. Ці принципи використовуються і в сучасній обчислювальній техніці.

 

Герман Холеріт

Чарлз Бебідж вперше висловив ідею використання перфокарт в обчислювальній техніці, але реалізовано цю ідею було тільки 1887 року Германом Холерітом. Його машина була призначена для обробки результатів перепису населення США. Також Холеріт уперше застосував для організації процесу обчислення електричну силу.

 

Картки використовувались для кодування даних перепису, при цьому на кожну людину була заведена окрема картка. Кодування велося за допомогою певного розташування отворів, що пробивалися в картці по рядках та колонках. Наприклад, отвір, що був пробитий в третій колонці та четвертому рядку, міг означати, що людина одружена. Коли картка, що мала розмір банкноти в один долар, пропускалася крізь машину, вона прощупувалась системою голок. Якщо навпроти голки з’являвся отвір, то голка проходила крізь нього і доторкалася до металевої поверхні, що була розташована під карткою. Контакт, який відбувався при цьому, замикав електричний ланцюг, завдяки чому до результату обчислення додавалася одиниця.

 

Перші електронно-обчислювальні машини

 

Перші електронні комп’ютери з’явилися в першій половині XX ст. На відміну від попередніх, вони могли виконувати задану послідовність операцій за програмою, що була задана раніше, або послідовно розв’язувати задачі різних типів. Перші комп’ютери були здатні зберігати інформацію в спеціальній пам’яті.

 

Конрад Цузе

1934 року німецький студент Конрад Цузе, який працював над дипломним проектом, вирішив створити у себе вдома цифрову обчислювальну машину з програмним управлінням та з використанням (вперше в світі) двійкової системи числення. 1937 року машина 21 (Цузе 1) запрацювала. Вона була 22-розрядною, з пам’яттю на 64 числа і працювала на суто механічній (важільній) базі.

 

Необхідність у швидких та точних обчисленнях особливо зросла під час Другої світової війни (1939—1945 рр.) перш за все для розв’язання задач балістики, тобто науки про траєкторію польоту артилерійських та інших снарядів до цілі.

 

Джон Атанасов

1937 року Джон Атанасов (американський вчений, болгарин за походженням) вперше запропонував ідею використання електронних ламп як носіїв інформації.

 

Алан Тьюрінг

В 1942—1943 роках в Англії була створена за участю Алана Тьюрінга обчислювальна машина «Колос». В ній було 2000 електронних ламп. Машина призначалася для розшифрування радіограм німецького вермахту. «Колос» вперше в світі зберігав та обробляв дані за допомогою електроніки, а не механічно.

 

Машини Цузе та Тьюрінга були засекреченими, про їх створення стало відомо через багато років після закінчення війни.

 

Говард Айкен — Марк 1

1944 року під керівництвом професора Гарвардського університету Говарда Айкена було створено обчислювальну машину з автоматичним керуванням послідовністю дій, відому під назвою Марк 1. Ця обчислювальна машина була здатна сприймати вхідні дані з перфокарт або перфострічок. Машина Марк 1 була електромеханічною, для зберігання даних використовувались механічні прилади (коліщатка та перемикачі). Машина Айкена могла виконувати близько однієї операції за секунду та мала величезні розміри: понад 15 м завдовжки та близько 2,5 м заввишки і складалася більш ніж із 750 тисяч деталей.

 

Джон Моучлі та Дж. Преспер Еккерт — ЕНІАК

1946 року групою інженерів під керівництвом Джона Моучлі та Дж. Преспера Еккерта на замовлення військового відомства США було створено машину ЕНІАК, яка була здатна виконувати близько 3 тисяч операцій за секунду. За розмірами ЕНІАК був більшим за Марк 1: понад ЗО метрів завдовжки, його об’єм становив 85 м3. Важив ЕНІАК ЗО тонн. Замість тисяч механічних деталей Марка 1, в ЕНІАКу було використано 18 тисяч електронних ламп.

 

Джон фон Нейман

Суттєвий внесок у створення ЕОМ зробив американський математик Джон фон Нейман, що брав участь у створенні ЕНІАКа. Фон Нейман запропонував ідею зберігання програми в пам’яті машини. Такі ЕОМ були значним кроком уперед на шляху створення більш досконалих машин. Вони були здатні обробляти команди в різному порядку.

 

ЕДСАК

Перша ЕОМ, яка зберігала програми у пам’яті, дістала назву ЕДСАК (Electronic Delay Storage Automatic Calculator — електронний калькулятор з пам’яттю на лініях затримки). Вона була створена в Кембріджському університеті (Англія) 1949 року. З того часу всі ЕОМ є комп’ютерами з програмами, які зберігаються у пам’яті.

 

С. Лєбєдєв – МЕОМ, ШЕОМ

1951 року в Києві під керівництвом С. Лєбєдєва незалежно було створено МЕОМ (Мала Електрична Обчислювальна Машина). 1952 року ним же було створено ШЕОМ (Швидкодіюча Електрична Обчислювальна Машина), яка була на той час кращою в світі та могла виконувати близько 8 тисяч операцій за секунду.

 

Джон Моучлі та Дж. Преспер Еккерт — UNIVAC

1951 року компанія Джона Моучлі та Дж. Преспера Еккерта створила машину UNIVAC (Universal Automatic Computer — універсальна автоматична обчислювальна машина). Перший екземпляр ЮНІВАКа було передано в Бюро перепису населення США. Потім було створено багато різних моделей ЮНІВАКа, які почали застосовуватися у різних сферах діяльності. Таким чином, ЮНІВАК став першим серійним комп’ютером. Крім того, це був перший комп’ютер, в якому замість перфострічок та карток було використано магнітну стрічку.

 

Покоління комп’ютерів

Перше покоління комп’ютерів

Такі комп’ютери, як ЕНІАК, ЕДСАК, ШЕОМ та ЮНІВАК, являли собою. лише перші моделі ЕОМ. Упродовж десятиріччя після створення ЮНІВАКа було виготовлено та введено в експлуатацію в США близько 5000 комп’ютерів.

 

Гігантські машини на електронних лампах 50-х років склали перше покоління комп’ютерів.

 

Друге покоління комп’ютерів

 

Друге покоління комп’ютерів з’явилося на початку 60-х років, коли на зміну електронним лампам прийшли транзистори. Винайдені 1948 р. транзистори, як виявилось, були спроможні виконувати всі ті функції, які до цього часу виконували електронні лампи. Але при цьому вони були значно менші за розмірами та споживали набагато менше електроенергії. До того ж транзистори дешевші, випромінюють менше тепла та більш надійні, ніж електронні лампи. І все ж таки найдивовижнішою властивістю транзистора є те, що він один здатен виконувати функції 40 електронних ламп та ще й з більшою швидкістю, ніж вони. В результаті швидкодія машин другого покоління виросла приблизно в 10 разів порівняно з машинами першого покоління, обсяг їх пам’яті також збільшився. Водночас із процесом заміни електронних ламп транзисторами вдосконалювалися методи зберігання інформації. Магнітну стрічку, що вперше було використано в ЕОМ ЮНІВАК, почали використовувати як для введення, так і для виведення інформації. А в середині 60-х років набуло поширення зберігання інформації на дисках.

 

Третє покоління комп’ютерів

 

Поява інтегрованих схем започаткувала новий етап розвитку обчислювальної техніки — народження машин третього покоління. Інтегрована схема, яку також називають кристалом, являє собою мініатюрну електронну схему, витравлену на поверхні кремнієвого кристала площею приблизно 10 мм2. Перші інтегровані схеми (ІС) з’явилися 1964 року.

 

Поява інтегрованих схем означала справжню революцію в обчислювальній техніці. Одна така схема здатна замінити тисячі транзисторів, кожний 3 яких у свою чергу уже замінив 40 електронних ламп. Інакше кажучи, один крихітний, але складний кристал має такі ж самі обчислювальні можливості, як і 30-тонний ЕНІАК!

 

Швидкодія ЕОМ третього покоління збільшилася приблизно в 100 разів порівняно з машинами другого покоління, а розміри набагато зменшилися.

 

Четверте покоління комп’ютерів

 

Четверте покоління — ЕОМ на великих інтегрованих схемах.

Розвиток мікроелектроніки дав змогу розміщати на одному кристалі тисячі інтегрованих схем. Так, 1980 р. центральний процесор невеликої ЕОМ вдалося розташувати на кристалі площею 1,6 см2. Почалася епоха мікрокомп’ютерів. Швидкодія сучасної ЕОМ в десятки разів перевищує швидкодію ЕОМ третього покоління на інтегральних схемах, в 100 разів — швидкодію ЕОМ другого покоління на транзисторах та в 10 000 разів швидкодію ЕОМ першого покоління на електронних лампах.

 

П’яте покоління комп’ютерів

 

Нині створюються та розвиваються ЕОМ п’ятого покоління — ЕОМ на надвеликих інтегрованих схемах. Ці ЕОМ використовують нові рішення у архітектурі комп’ютерної системи та принципи штучного інтелекту.

Двійкова система числення.

Подання чисел десяткової системи числення у двійковій.

Переведення чисел з десяткової системи числення у двійкову і навпаки.

А тепер нам слід навчитися подавати будь-яке число у вигляді комбінації нулів та одиниць. Це подання повинно бути однознач­ним, тобто різним числам повинні відповідати різні комбінації.

Система числення — це система запису чисел за допомогою певного набору знаків.

У звичній для нас системі запису чисел — десятковій системі числення (Історично ця система виникла при використанні для лічби пальців на руках)— для запису чисел використовуються десять цифр: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. У цій системі будь-яке ціле невід’ємне число подається за допомогою степенів числа 10 (100=1; 101=10; 102=100; 103=1000; 104=10000 …). Число 10 є осно­вою цієї системи числення.

Дійсно, якщо число менше за 10, то записується відповідна йому одна цифра.

Якщо число більше або дорівнює 10, але менше за 100, то воно подається двома цифрами: перша показує кількість повних десятків, що містяться в числі, друга — кількість одиниць в остан­ньому неповному десятку.

Наприклад: 87=80+7=8∙10+7=8∙101+7∙100=8710.

Індекс внизу вказує систему числення, в якій записане вихід­не число.

Якщо число більше або дорівнює 100, але менше за 1000, то для його запису використовуються вже три цифри. Перша цифра — це кількість повних сотень, що містяться в числі, друга цифра — кількість повних десятків у останній неповній сотні, третя циф­ра — кількість одиниць в останньому неповному десятку.

Наприклад: 645=600+40+5=6∙100+4∙10+5=6∙102+4∙101+5∙100=64510.

Двійкова система числення — це система, в якій для запису чисел використову­ються дві цифри, 0 і 1. Основою двійкової системи числення є число 2.

Для запису числа у двійковій системі використовується подання цього числа за допомогою степенів числа 2.

Розглянемо на прикладах, як подаються числа за допомогою степенів числа 2.

Спочатку наведемо таблицю значень степенів числа 2.

п

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2П

1

2

4

8

16

32

64

128

256

512

1024

Скориставшись цією таблицею, можна записати:

0=0∙20

1=20=1∙20

2=21=1∙21+0∙20

3=2+1=21+20=1∙21+1∙20

4=22=1∙22+0∙21+0∙20

5=4+1=22+20=1∙22+0∙21+1∙20

6=4+2=22+21=1∙22+1∙21+0∙20

7=4+2+1=22+21+20=1∙22+1∙21+1∙20

25=16+8+1=24+23+20=1∙24+1∙23+0∙22+0∙21+1∙20

120=64+32+16+8=26+25+24+23=1∙26+l∙25+l∙24+1∙23+0∙22+0∙21+0∙20.

У загальному вигляді подання цілого невід’ємного числа за до­помогою степенів двійки записується так само, як і подання (1) з §6 із заміною числа 10 на число 2:

,                      (2)

Коефіцієнти  у цьому виразі є двійкові цифри 0 або 1, причому ап=1.

Запис числа у двійковій системі відбувається так само, як і в де­сятковій: першою записується цифра ап, другою — цифра ап-1 і т. д., останньою — цифра а0.

Двійковий код числа — запис цього числа у двійковій системі числення.

Таким чином, двійковим кодом числа є послідовність коефіцієн­тів з подання (2). У наведених прикладах двійкові коди мають вигляд:

0=

02

5=

1012

1=

12

6=

1102

2=

102

7=

1112

3=

112

25=

110012

4=

1002

120=

11110002

Зверніть увагу: Коефіцієнти в поданні (2) повинні набувати лише одне з двох значень: 0 або 1. Це забезпечує однозначність такого подання.

Якщо один із коефіцієнтів більше 1, то відбувається перехід до наступного степеня числа 2.

Наприклад:

22п=12п+1; 32п=(2+1)2п= 12п+1+12п.

Старший коефіцієнт завжди дорівнює 1, тобто двійковий код завжди починається з 1 (так само, як і десятковий запис числа не може починатися з нуля).

Щоб краще усвідомити, як отримується двійковий код певно­го числа, уявімо собі послідовність розрядів, кожний з яких може містити тільки одну з двійкових цифр 0 або 1, тобто один біт інформації. Надалі під бітом і розрядом будемо розуміти те саме.

Пронумеруємо розряди справа наліво. Номер найправішого (молодшого) розряду дорівнює нулю. Номер найлівішого (стар­шого) розряду дорівнює показнику найбільшого степеня двійки, що міститься в числі. Отже, загалом кількість розрядів, врахо­вуючи нульовий, на один більша за номер старшого розряду (як­що, наприклад, номер старшого розряду дорівнює 7, то загалом ми маємо 8 розрядів з номерами від 0 до 7). Номер кожного роз­ряду дорівнює показнику відповідного степеня двійки.

Вміст розряду з номером п (п≥0) дорівнює 1, якщо 2п бере участь у поданні числа у вигляді суми степенів двійки, і дорів­нює 0, якщо не бере участі.

Подивимось, як отримується двійкове подання, наприклад, числа 25. Спочатку скористаємось нижнім рядком таблиці на малюнку 1. Число 25 подається у вигляді суми чисел з цього рядка: 25=16+8+1. Кожне число береться тільки один раз — це забезпечує однозначність двійкового коду. Потім вибрані чис­ла замінюються відповідними до них степенями двійки з верх­нього рядка таблиці: 16=24, 8=23, 1=20; 25=24+23+20. І, нарешті, розряди, номери яких дорівнюють числам, що виб­рані з верхнього рядка таблиці (4, 3, 0), заповнюються одиниця­ми, а решта — нулями.

25=16+8+1=24+23+20=

=

1∙24

+1∙23

+0∙22

+0∙21

+1∙20

п

4

3

2

1

0

ап

1

1

0

0

1

 

 

Завдання.

Записати числа у десятковій системі числення, перевести їх у двійкову систему числення: 12+N, 18+N, 34+N, 53+N, 16+N, 123+N, 1024+N,  де N – ваш номер за списком у журналі.

 

Властивості інформації. Інформаційні процеси.

Властивості інформації.

  1. Повнота : якщо вас повідомлять, що буде контрольна, але не зазначать, з якої теми та з якого предмету, то інформація буде неповною.Ця властивість характеризує якість інформації і визначає достатність даних для ухвалення рішення. Ніж повніше дані, тим ширше діапазон методів, що можна використовувати в ході інформаційного процесу;
  2. Достовірність : якщо вам скажуть, що контрольна буде завтра, а насправді вона буде післязавтра, то інформація буде недостовірною. При реєстрації сигналів завжди є присутнім якійсь рівень сторонніх сигналів — «інформаційний шум». Якщо корисний сигнал зареєстрований більш чітко, чим сторонні сигнали, достовірність інформації буде більш високої;
  3. Адекватність — це ступінь відповідності реальному об’єктивному стану справи. Неадекватна інформація утворюється звичайно при створенні нової інформації на основі неповних або недостовірних даних. До створення неадекватної інформації може привести і застосування неадекватних методів до повних і достовірних даних;
  4. Корисність : якщо ви дізнаєтеся, що контрольна буде з певної теми математики, то отримана інформація буде для вас корисною.
  5. Своєчасність : якщо ви дізнаєтеся про контрольну вже після її проведення, то отримана інформація буде несвоєчасною.
  6. Зрозумілість : якщо інформацію про контрольну передати азбукою Морзе, яку ви не знаєте, то така інформація буде для вас незрозумілою. Це міра можливості одержати ту або іншу інформацію. На ступінь доступності інформації впливають одночасно як доступність даних, так і доступність адекватних методів для їхньої інтерпретації;
  7. Об’єктивність : Це поняття є відносним. Елемент суб’єктивності вносять методи. Наприклад, ті самі події, які зафіксовані в історичних документах різних країн, виглядають цілком по-різному. Інформація про об’єкти, отримана за допомогою фотознімків, більш об’єктивна, чим отримана за допомогою рисунків;

Формування уявлень про інформаційні процеси.

Дані є складовою частиною інформації, що являють собою зареєстровані сигнали. Під час інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою методів. Обробка даних містить в собі множину різних операцій.

Основними операціями є:

  • збір даних — накопичення інформації з метою забезпечення достатньої повноти для прийняття рішення;
  • формалізація даних — приведення даних, що надходять із різних джерел до однакової форми;
  • фільтрація даних — усунення зайвих даних, які не потрібні для прийняття рішень;
  • сортування даних — впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання;
  • архівація даних — збереження даних у зручній та доступній формі;
  • захист даних — комплекс дій, що скеровані на запобігання втрат, відтворення та модифікації даних;
  • транспортування даних — прийом та передача даних між віддаленими користувачами інформаційного процесу. Джерело даних прийнято називати сервером, а споживача — клієнтом;
  • перетворення даних — перетворення даних з однієї форми в іншу, або з однієї структури в іншу, або зміна типу носія.

Предмет і задачі інформатики.

Слово «інформатика» походить від французького слова Informatique, утвореного в результаті об’єднання термінів Informacion (інформація) і Automatique (автоматика), що виражає її суть як науки про автоматичну обробку інформації.

Під інформатикою в даний час розуміється комплексна наукова й інженерна дисципліна, що вивчає всі аспекти розробки, проектування, створення, оцінки, функціонування комп’ютерних систем переробки інформації, їх застосування і впливу на різні галузі соціальної практики.

Предмет інформатики складають такі поняття:

  • апаратне забезпечення засобів обчислювальної техніки;
  • програмне забезпечення засобів обчислювальної техніки;
  • засоби взаємодії апаратного і програмного забезпечення;
  • засоби взаємодії людини з апаратними і програмними засобами.

Як видно з цього списку особлива увага приділяється питанням взаємодії. У інформатиці методи і засоби взаємодії називають інтерфейсом. Методи і засоби взаємодії людини з апаратними і програмними засобами називають користувальним інтерфейсом. Відповідно існують апаратні, програмні й апаратно-програмні інтерфейси.

Основна задача інформатики — впровадження і розвиток передових технологій, а також автоматизація етапів роботи з даними, методичне забезпечення нових технологічних досліджень.

У складі основної задачі інформатики сьогодні можна виділити наступні напрямки для практичних додатків:

  • архітектура обчислювальних систем (прийоми і методи побудов систем, призначених для автоматичної обробки даних);
  • інтерфейси обчислювальних систем (прийоми і методи керування апаратним і програмним забезпеченням);
  • програмування (прийоми і методи розробки комп’ютерних програм);
  • перетворення даних (прийоми і методи перетворення структур даних);
  • захист інформації (узагальнення прийомів, розробка методів і засобів захисту даних);
  • автоматизація (функціонування програмно-апаратних засобів без участі людини);
  • стандартизація (забезпечення сумісності між апаратними і програмними засобами).