ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ФИЛИАЛ
Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ»
В Г. ТВЕРИ
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой Гуманитарных и естественно-научных дисциплин
________________
«___»___________ 2009 г.
Учебно-методический комплекс
дисциплины федерального компонента
по курсу « КОМПЬЮТЕРНАЯ ПОДГОТОВКА.»
для студентов заочной формы обучения, специальности 060400 «Финансы и кредит», 061000 «Государственное и муниципальное управление», 350500 «Социальная работа»
Содержание:
Краткое содержание лекции по дисциплине.
Учебно-методические материалы по лекции.
Вопросы для зачета
Учебно-методические материалы по практическим занятиям. Методические указания преподавателю
Учебно-методические материалы по практическим занятиям. Методические указания для студентов
Автор-составитель О.Р.Старостин
«____» ____________ 2009г
Тверь 2009 Оглавление
Учебно-методический комплекс 1
Тверь 2009 1
Оглавление 2
Введение 4
1.0. Поколения ЭВМ 7
2.0.Функциональная СХЕМА ЭВМ 7
2.1. Основные принципы работы цифровых вычислительных систем 12
2.1.1 Системы счисления. 12
2.1.2 Арифметические действия над двоичными числами 13
2.2. Арифметико - логическое устройство (АЛУ) 14
2.2.1. Сумматор 14
3.2.2. Накапливающий сумматор 15
3.2.3. Дешифратор 16
3.2.4. Преобразователи с цифровой индикацией 18
2.4. Основные микропроцессорные комплекты. 21
3.0. Типовая структура обрабатывающей части МП 23
3.1. Микро ЭВМ на базе МП 24
3.2. Форматы команд и способы адресации 25
3.3. Центральный процессорный элемент 27
3.4. Система сбора данных на базе МП 28
3.5. Центральный процессорный элемент (ЦПЭ) 29
3.6. Блок микропрограммного управления (БМУ). 30
3.7. Структурная схема и принцип действия блока микропрограммного управления (БМУ) 31
3.8 блок приоритетного прерывания (БПП) 33
3.9. Схема ускоренного переноса (СУП) 34
4.0. Организация памяти ЭВМ 35
4.1. Постоянные запоминающие устройства 37
4.2. Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) 38
4.3. Фазовая модуляция. 38
5.0. Устройства ввода - вывода информации 39
Вопросы для повторения. 46
6.0. Понятие и структура программного обеспечения (ПО). 46
6.1.. Общесистемное программное обеспечение(ОПО). 47
6.2. Эволюция операционных систем 49
6.2.1. Появление первых операционных систем 49
6.2.2. Появление мультипрограммных операционных систем для ПК. 50
6.3. Архитектура операционной системы 51
6.3.1. Ядро в привилегированном режиме 51
6.3.2. Аппаратная зависимость и переносимость ОС. 52
6.3.3Машинно-зависимые компоненты ОС 52
6.3.4. Микроядерная архитектура 53
6.3.5Совместимость 53
6.3.6Множественные прикладные среды 53
6.4. Назначение и функции операционной системы для ПК 53
6.4.1. ОС как виртуальная машина 54
6.4.2. ОС как система управления ресурсами 55
6.4.3. Способы реализации прикладных программных сред 55
6.4.5 Функциональные компоненты операционной системы персонального компьютера 56
6.4.6. Управление процессами 56
6.4.7. Управление памятью 56
6.4.8. Управление файлами и внешними устройствами 57
6.4.9. Защита данных и администрирование 57
6.4.10. Интерфейс прикладного программирования 58
6.4.11. Пользовательский интерфейс 58
7.0. Сетевые и распределенные ОС. 58
7.1. Функциональные компоненты сетевой ОС. 59
Краткий обзор темы системного программного обеспечения 59
8.0. Операционная система Windows 60
8.1. Защита уровня С-2 61
8.2. Независимость от аппаратуры 61
8.3. Файловая система 61
8.4. Выполнение программного кода 61
8.5. Многозадачность 62
8.6. Управление памятью 63
8.7. Выполнение приложений. 63
8.8. Виртуальные машины. 63
8.9. Драйверы устройств 63
8.10. Интерфейс прикладного программирования 64
8.11. Реестр Windows 64
8.12Стандартные диалоговые окна Windows 66
№9.0. Операционные системы и глобальные сети. 66
9.1. Операционные системы мини-компьютеров и первые локальные сети 67
9.2. Развитие операционных систем в 80-е годы 67
9.3. Краткий обзор сетевых операционных систем 70
Вопросы для повторения. 70
№10. Прикладное ПО. 71
10.1. Понятие и структура информационного обеспечения. 71
10.2. Системы классификации информации и методы классификации. 72
10.3. Внемашинное информационное обеспечение. 73
10.4. Внутримашинное информационное обеспечение. 75
10.5. Кодирование экономической информации. Системы кодирования. 76
11.0. Встроенные приложения ОС Windows/ 76
11.1Вызов программы «Калькулятор» 76
12.1. Назначение и классификация текстовых редакторов 79
11.2. Базовые возможности текстовых редакторов. 81
11.3. Подготовка текстового документа 84
11.4. Работа с текстом 90
11.5. Назначение графического редактора. 95
Вопросы для повторения. 99
12.0. Компьютерные сети и телекоммуникации 99
12.1. Основные понятия. 99
12.2. Локальные вычислительные сети 102
12.3. Основные принципы и структура глобальной сети 105
12.4. Система адресов Интернет. 108
12.5. Сервисы Интернета 112
12.6. Поиск в Интернете 115
Вопросы для повторения. 118
Литература 118
Таблица. Задания для проверки усвоения материала. 120
Задания для проверки знаний практической работы на ПК. 136
Порядок выполнения контрольной работы. 138
A) Дать ответ на один из приведенных ниже вопросов в текстовом процессоре WordPad и сохранить его в своей папке на диске D: под именем «Ответ на вопрос № ». 139
Порядок выполнения контрольной работы 139
Введение
История вычислительной техники началась тогда, когда появилось понятие числа. Во многих языках слово «цифра» происходит от слова «палец». Пальцы стали первой «вычислительной машиной», которая всегда находилась « под рукой».
Ещё к 4-м веку до н.э. относят изобретение Абака – первого инструмента для вычислений. Он появился в Греции и Египте. Важно, что на абаке отмечались места (колонки и строчки) для отдельных разрядов чисел. Алгоритмы вычислений на абаке были подробно разработаны французским ученым Гербертом (950-1003).
С увеличением объёма вычислений начался поиск возможности выполнять их с помощью какого-нибудь инструмента. На рубеже 16-17 веков появился русский абак – счёты. Это и есть самый известный счётный инструмент. Такое устройство позволяет быстро и точно производить простые арифметические действия с большими числами.
В 17 веке появились первые механические счётные устройства.
В 20-е годы английский математик Вильям Оутред придумал логарифмическую линейку, в усовершенствовании которых идеей бегунка принял участие и великий Ньютон.
1632 год: немецкий учёный Вильгельм Шиккард сконструировал первый в истории счётный механизм. Машина Шиккарда состояла из суммирующего и множительного устройства, а также из механизма записи промежуточных результатов.
Первую механическую «арифметическую» машину, осуществлявшую 4 арифметических действия в 10-тичной системе счисления, изготовил в 1642 году французский математик, физик и философ Блез Паскаль. Его машина «Паскалина» была предназначена для работы 6-8 разрядными числами, но она могла только складывать и вычитать.
Только в 1673 году немецкий математик Готфрид Вильгельм фон Лейбниц сконструировал арифмометр, выполнявший все четыре арифметические действия. Он также разработал двоичную систему счисления, которая и легла в основу автоматизации вычислений в современных компьютерах.
В первой половине 19 века англичанин Чарльз Беббидж разработал конструкцию машины, которую можно было бы назвать первым компьютером. Своё изобретение Беббидж назвал «Аналитической машиной». Но он не был построен, т.к. необходимая точность изготовления деталей для этой машины была недостижима в середине 19 века. Устройство компьютера по чертежам Беббиджа было описано Августой Адой Лавлейс. Согласно проекту, машина должна была приводиться в действие силой пара. При этом она могла воспринимать команды, выполнять вычисления и выдавать необходимые результаты в отпечатанном виде. Загружать программу надо было при помощи карточек с пробитыми дырочками – перфокарт. Лавлейс также разработала теорию программирования, предусматривающую повторение одной и той же последовательности команд и выполнение этих команд при определенных условиях. Она первая и написала программу для машины Беббиджа в 1846 году.
В конце XIX века Герман Холлерит в Америке изобрёл счётно-перфорационные машины. Но в этих Машиных перфокарты использовались не для представления программы, а для хранения числовой информации.
Первые электронные компьютеры появились в первой половине 20 века.
Так в 1930 году американский учёный Ванневер Буш разработал «дифференциальный анализатор». Это был первый в мире компьютер. Эта машина решала сложные математические задачи. Она приводилась в действие электрическим током, а для хранения информации в ней использовались электронные лампы. Однако он был очень громоздким, что даже более поздняя модель весила 200 тонн!
Непосредственными предшественниками ЭВМ были релейные вычислительные машины. В процессе работы такой машины происходит переключение тысяч реле. Скорость вычислений в самых совершенных таких машинах составляла 50 сложений и 20 умножений в секунду.
Первым изобретателем, применившим электромагнитное реле в счётном устройстве, был немецкий инженер Конрад Цузе. В 1941 году он построил небольшой компьютер, работающий на таких реле.
А в США в 1943 году на одном из предприятий фирмы IBM Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием «Марк-1». Управляющие работой машины команды вводились с перфорированной ленты. Она могла перемножить два 23-разрядных числа за 4 секунды и за один день выполняла расчеты, которые вручную выполнялись 6 месяцев. Приблизительно в это же время были созданы ряд «чисто релейных машин» - уже с двоично-десятичным (1941 г., Цузе, Германия) или с двоично-пятеричным (Штибитц), или с чисто двоичным (1954, Бессонов, СССР) представлением чисел.
Век релейных машин был очень недолгим. Начиная с 1943 года, в США группа ученых под руководством Джона Мочли и Преспера Экера начала конструировать компьютер ENIAC на основе электронных ламп. Созданный ими компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем Марк-1. ENIAC тратил на сложение 0.0002 сек., а на умножение – 0,0028 сек. Но машина имела и существенный недостаток: у него отсутствовала память, а для того, чтобы задать программу, надо было часами присоединять нужным образом провода. Пионером в программировании на ENIACе по праву считается Грейс Хоппер. Именно ей мы обязаны таким термином, как «отладка».
ENIAC стал первым представителем первого поколения компьютеров. Скорость счёта самых быстрых машин первого поколения доходила до 20 тысяч операций в секунду (ЭВМ М-20). Для ввода данных использовались перфокарты и перфоленты.
В 1945 известный математик Джон фон Нейман подготовил доклад о компьютере, который мог бы хранить программу в своей памяти. Первый компьютер, в котором были воплощены идеи «хранимой программы» Неймана, был построен английским исследователем Морисом Уилксом в 1949 году (EDSAC), но она существовала только в единственном экземпляре. Это была машина совершенно нового типа. После неё настроили много ламповых машин, в том числе МЭСМ (Лебедев, Киев), БЭСМ (Лебедев, Москва) и, наконец, семейство первых в СССР серийных машин «Урал».
В середине 50-х годов на смену ламповым машинам пришли машины на полупроводниковых транзисторах, более быстродействующие, надёжные машины. Это были машины 2-го поколения. Такие как БЭСМ-6(СССР), «Атлас» (Англия), СТРЕТЧ (США). В них применялись долговременные запоминающие устройства на магнитных лентах. Начали применять языки программирования высокого уровня, такие как Фортран, АЛГОЛ. КОБОЛ.
В 60-70-х годах были выпущены компьютеры серии IBM-360 (США), на которых вместо транзисторов были использованы интегральные схемы. Появились магнитные диски. Типичными представителями этих машин, которые мы относим к 3-му поколению компьютеров, стали «Наири-3», система машин ЕС и СМ (СССР) и ILLIAC-4(США), со скоростью 200 миллионов операций в секунду. Широко стали использоваться новые типы устройств ввода-вывода: графопостроители и дисплеи.
В 70-е годы линия малых (мини) ЭВМ получила широкое развитие. Своеобразным эталоном здесь стали машины американской фирмы DEC серии PDP-11.
Дальнейшее развитие микроэлектроники привело к созданию СБИС – сверхбольших интегральных схем. Это и знаменует создание компьютеров четвёртого поколения. Техника 4-го поколения породила новый вид ЭВМ- микропроцессор (фирма INTEL, США, 1971 г.). Чётко выделились две концепции развития ЭВМ: первая – суперкомпьютеры, вторая – персональные ЭВМ.
Из больших компьютеров на СБИС особенно выделяются американские машины «КРЕЙ», а также советские модели «Эльбрус». Эти многопроцессорные ЭВМ, в связи с их громадным быстродействием, используются для решения уникальных задач из области аэродинамики, гидродинамики, долгосрочного прогноза погоды и др.
В начале 1975 года появился первый персональный компьютер Альтаир-8800 на базе микропроцессора INTEL-8080, а к концу этого же года Пол Ален и Билл Гейтс создали компьютерный язык Basic, что позволило легко писать программы для ПК.
Появление феномена персональных компьютеров связано также с именами американцев Стива Джобса и Стива Возняка (позднее основавших фирму Apple Macintosh). В 1976 году появился созданный ими первый серийный персональный компьютер Apple-1. В аппаратном комплекте ПК используется цветной графический дисплей, манипуляторы типа «мышь», «джойстик», удобная клавиатура, компактные диски.
В 1976 году фирма Intel начала усиленно работать над микропроцессором 8086 . Размер его регистров был увеличен в два раза , что дало возможность увеличить производительность в 10 раз по сравнению с 8080 . Кроме того размер информационных шин был увеличен до 16 разрядов , что дало возможность увеличить скорость передачи информации на микропроцессор и с него в два раза. Размер его адресной шины также был существенно увеличен - до 20 бит. Это позволило 86-му прямо контролировать 1М оперативной памяти .
Как прямой потомок 8080 и двоюродный брат Z80 , 8086 унаследовал большую часть множества их микрокоманд. Регистры нового процессора были разработаны таким образом , что они могли обрабатывать как 16-ти битные значения так и 8-ми битные - также как это делал 8080.
Память 8086 была также доработана специальным образом. Весь мегабайт оперативной памяти не представлялся единым полем, а был разделен на 16 сегментов величиной по 64К. Таким образом , память 8086 можно было представить как объединенную вместе память нескольких 8080. 8086 работал с каждым сегментом по отдельности , не позволяя большим информационным структурам переходить через граница сегментов.
В некотором смысле I8086 опередил свое время. Малые компьютеры основывались на 8-ми битной архитектуре, память была очень дорога , требовались дополнительные 16-ти битные микросхемы . Использование этого процессора предполагалось в 16-ти битных устройствах, которые не оправдывали свою цену в то время.
|
