Физические и цифровые основы компьютера - Курс лекций

КУРС ЛЕКЦИЙУстройства ввода информации 8.2 Манипулятор «мышь» Мультимедиа компьютерные технологии 9.1 Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователиПо принципу представления информации: Аналоговые ЭВМ, в которых данные вводятся и обрабатываются в виде непрерывных функций (электрических сигналов). Проблемно-ориентированные ЭВМ, применяются для решения определенного класса задач, например, при расчетах прогноза погоды, создании трехмерной графики.При этом вычисление любой функции сводится к расчету суммы членов бесконечного ряда, на который она разлагается: Например: Чем больше членов ряда используется, тем точнее рассчитывается значение функции. До создания ЭВМ для расчетов значения функций использовались различные таблицы, на создание которых уходило несколько лет. Примером необходимости использования ЭВМ может служить следующий факт: в 60-е годы было подсчитано, что для нормального функционирования народного хозяйства СССР в год нужно было производить порядка 1017 вычислительных операций. В настоящее время ЭВМ в основном используют для поиска, обработки и хранения информации, а уж потом для непосредственных вычислений. Пример - расчет заработной платы сотрудников предприятия, где основное время уходит на учет количества рабочих дней, больничных, командировочных, налогов и т.д.Опасные факторы при работе и обслуживании ЭВМ: Возможное появление высокого напряжения (220 V).Под понятием система понимается упорядоченная совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, создающих единое целое, служащих для достижения общей цели, обладающая свойствами, которые отсутствуют у элементов ее образующих. Если в этом объекте происходят изменения, связанные с изменениями окружающей среде, то этот объект становится источником информации об этой среде. Существует две формы представления информации: аналоговая и дискретная. Примером аналоговой формы представления информации может служить изменение электрического тока, пропорциональное изменению, какой либо величины. Обычно каждому из символов присваивается соответствующее числовое значение, тогда информация приобретает чисто цифровой вид.Позиционная система счисления - это система, в которой значение символа зависит от его положения в записи, т.е. его позиции (символ имеет различный «вес») весовая система. Используемые символы называются алфавитом системы счисления, а их количество - основанием системы счисления. Любое число N в позиционной системе счисления можно представить суммой произведений целых однозначных коэффициентов аі, взятых из алфавита системы, на последовательные степени основания S. Для физического представления чисел (хранения и передачи информации) необходимы элементы (устройства), способные находиться в одном из нескольких устойчивых состояний, причем число таких состояний должно быть равно основанию принятой системы счисления. Перевод целого числа из системы счисления с основанием S в другую систему с основанием q осуществляется последовательным делением его на основание q новой системы счисления до тех пор, пока не получится частное, меньшее q.Длина слова - количество бит (разрядов), которое оно содержит. Коды представления чисел в ЭВМ используются для упрощения арифметических операций. Для обозначения знака числа в этих кодах выделяется специальный знаковый разряд слева от цифровых (нулевая позиция), который отделяется при записи точкой. Сложение чисел в прямом коде выполняется просто, при вычитании (алгебраическом сложении) - возникают трудности, т.к. приходится 1) определять большее по модулю число; 2) производить вычитание; 3) присваивать разности знак большего по модулю числа. 2) При заданной длине разрядной сетки дополнительный код представляет на одно отрицательное число больше, чем прямой и обратный коды.Часть этих уровней заполнена электронами, а часть - не заполнена, но эти уровни разрешены. При конденсации газообразного вещества в жидкость, а затем при образовании кристаллической решетки твердого тела все имеющиеся у атомов данного типа электронные уровни несколько смещаются вследствие действия соседних атомов друг на друга. Причиной образования зон является то, что при сближении атомов происходит перекрытие их электронных оболочек и существенно изменяется характер движения электронов. При сближении эти четыре электрона образуют связи с соседними атомами Si, формируя кристаллическую решетку. Таким образом, введя понятия энергетических зон и обозначив: 1 - валентная зона (диапазон значений энергий валентных электронов прочно связанных со своим атомом); 2 - зона проводимости (диапазон значений энергий электронов, свободно перемещающихся по кристаллу, остающихся при этом в нем); 3 - запрещенная зона (диапазон запрещенных значений энергий электронов), мы можем разделить все твердые вещества на три больших класса: диэлектрики, полупроводники и проводники, характерными представителями которых являются металлы.

Содержание

1. Введение

1.1 История разработки и создания первых ВМ

1.2 Классификация ЭВМ

1.3 Применение ЭВМ

1.4 Техника безопасности

2. Информация и ее представление в ЭВМ

2.1 Информация и ее формы

2.2 Системы счисления

2.3 Представление чисел в ЭВМ

3. Полупроводниковые приборы

3.1 Полупроводники

3.2 Примесные полупроводники

3.3 Р-n переход

3.4 Полупроводниковый диод

3.5 Транзисторы

3.6 Интегральные микросхемы

4. Цифровые устройства

4.1 Импульс

4.2 Комбинационные схемы

4.3 Цифровые автоматы

4.4 Функциональные узлы и устройства ЭВМ

4.5 Сумматор

5. Устройство IBM PC

5.1 Архитектура компьютеров IBM PC

5.2 Процессор

5.3 Принципы программного управления

5.4 Интерфейс

5.5 Интерфейс внешнего устройства

6. Запоминающие устройства

6.1 Классификация и принцип действия ЗУ

6.2 Оперативная память

6.3 Накопители на жестких магнитных дисках (винчестеры)

6.4 Оптические диски

7. Устройства вывода информации

7.1 Мониторы

7.2 Жидкокристаллические мониторы

7.3 Плазменные мониторы