Програмний принцип роботи комп'ютера. Компоненти комп'ютера і їх функції

Компоненти комп'ютера і їх функції знають всі сучасні школярі, уважно прослухали курс інформатики. Студенти, які вступили на технічні спеціальності, пов'язані з ЕОМ, теж чудово орієнтуються в цій сфері. Але от якщо в принципах роботи сучасного комп'ютера хоче розібратися людина, в освітній програмі специфічних відомостей не отримав, доведеться пошукати адекватні джерела інформації. Варто визнати, що деякі автори пишуть немов би для себе: використовують безліч незрозумілих для далекого від цієї області людини термінів. Зрозуміти, як влаштований і працює персональний комп'ютер (ПК), нескладно, треба просто відповідально поставитися до поставленої перед собою мети. Світ обчислювальної техніки дійсно захоплюючий!

Про що йдеться?

Перш ніж з'ясовувати, які основи системного програмного забезпечення, з чого складається машина і як програмувати з її застосуванням, спершу треба розібратися, що за предмет опинився у фокусі уваги. Найменування його прийшло до нас з англійської мови. Комп'ютером в наші дні прийнято називати таку електронну машину, яку можна запрограмувати для накопичення даних, обробки інформації та передачі знань.


Самий головний, основний предмет, на якому побудована ЕОМ – тактовий генератор. Саме він виробляє сигнали з заданими часовими проміжками. Імпульси далі беруть участь в робочому процесі різних внутрішніх, зовнішніх пристроїв введення інформації, її обробки і виводу. Фактично процес управління передбачає розподіл сигналів таким чином, щоб досягти поставленої перед людиною цілі. Самостійно спрямовувати всі сигнали куди потрібно потреби немає: це відбувається в автоматичному режимі при наявності відповідного програмного управління. Правда, успішним буде результат тільки в умовах адекватного код без помилок.

Як це працює?

Ключовий аспект, який завжди роз'яснюють в рамках комп'ютерних курсів для початківців: програмний принцип – ось база для робочого процесу. Мова йде про наявність в комп'ютерній пам'яті спеціалізованої програми. Така ідея стала найважливішою для архітектури ЕОМ на поточний момент часу. На курсах (комп'ютерних) для початківців обов'язково розписують основні тези принципу:

обчислювальна програма записується в електронну пам'ять, де зберігається, як і вихідні значення; сформовані в програму послідовності команд закодовані числами і форматом не відрізняються.

Основний постулат програмного принципу роботи комп'ютера

Загальний опис комп'ютера завжди починається з декларування цього управлінського принципу, зумовленого наявністю заздалегідь написаного коду, який машина повинна виконати. Така ідея стала базою розуміння універсальності ЕОМ: в конкретний часовий проміжок вирішується таке завдання, яка регламентована актуалізованої програмою. Як тільки результат отримано, можна приступати до наступної програми, проводячи обчислення з описаного в ній алгоритму. Такий підхід передбачає застосування програмного забезпечення. Програмний принцип роботи комп'ютера декларує обов'язковою наявність для будь-якого сучасного користувача. Що цікаво, створюють код (звичайно, не будь-який, але все ж) люди теж застосовують програми, алгоритми, які є ЗА.

Про термінології

Як видно з назви, базовим поняттям для сучасного підходу до визначення принципів працездатності ЕОМ стає програма. Через неї відбувається запис даних, виведення даних з пам'яті на зовнішнє пристрій, будь-які інші операції – розрахунки, побудова зображення і так далі. Терміном прийнято позначати алгоритмічну запис, що дозволяє отримати розв'язок сформульованої задачі послідовним виконанням операцій. Програма формулюється застосуванням операторів вибраної мови, доступного для ЕОМ. Головне завдання будь-якої сучасної програми – контроль за активністю апаратних засобів. Використання програм являє собою перший ознака програмного принципи роботи комп'ютера.

Як цим користуватися?

Припустимо, в рамках рішення робочої завдання людина потребує аналізу роботи підприємства, де він працевлаштований, і стосовно цього питання йому необхідно побудувати приклади комп'ютерних моделей. Програмний принцип роботи комп'ютера стає для нього незамінним інструментом у досягненні завдання: не потрібно нічого малювати від руки і проводити об'ємні обчислення, необхідно вибрати таку програму, яка правильному режимі та в установленому порядку активізує апаратні можливості машини, в кінцевому підсумку виводять на пристрій передачі інформації (монітор, принтер) результат.

З іншого боку, підсумки коректними тільки у випадку використання налагодженого. Воно не повинно вимагати доопрацювання, тобто користувач лише запускає продукт і користується зрозумілими йому функціями, не маючи спеціальної освіти, що стосується внутрішньої структури. Все, що йому потрібно, – розуміння порядку застосування і знання загального опису комп'ютера. Програмний принцип роботи комп'ютера передбачає наявність спеціалізованої документації на все застосовуване ПО.

Програмне забезпечення

Цим терміном прийнято характеризувати сукупність правил, процедурних наборів, програмних компонентів, офіційною супровідній документації, що дозволяє обробляти дані і реалізовувати заявлену функціональність системи. Розбираючись, в чому суть програмного принципи роботи комп'ютера, важливо враховувати, що ЗА і апаратна структура постійно перебувають у тісному взаємозв'язку, функціональність однієї визначається чіткістю роботи іншого. ЗА, що застосовується на сучасних ЕОМ, залежить від технічних параметрів і називається програмною конфігурацією.

Методологічний підхід

Програмний принцип роботи комп'ютера базується на ідеях, висловлених Бэббиджем, фон Нейманом. Прийнято говорити про три ключових компонентах: процесор; пам'ять; пристрої, що дозволяють виводити, вводити відомості. Говорячи про процесорі, прийнято підрозділ на два пристрої: керуюче; забезпечує логічні, арифметичні операції.

Система класифікації

Прийнято поділ ЕОМ на кілька великих категорій: великі; міні; мікро; ПК. Великі – потужні прилади, поширені у великих організаціях, нерідко працюють на благо галузі народного господарства. Для обслуговування таких приладів необхідно кілька десятків професіоналів. Великі ЕОМ – базовий компонент формування обчислювального центру. В такій величезній машині неспеціалісту абсолютно неможливо здогадатися, яке пристрій призначений для обробки інформації! Міні – такі ЕОМ, які мають невеликі габарити, відносно низьку продуктивність, малу ціну. Часто застосовуються компаніями, науковими, дослідницькими, освітніми установами. На них покладено функції контролю за виробничими процесами. Мікро – ще менші за габаритами ЕОМ, які активно застосовуються не тільки на підприємствах, але в обчислювальних центрах у якості допоміжного обладнання.

ПК

Мабуть, саме ця категорія техніки і викликає у широких мас таку цікавість щодо програмних принципів роботи комп'ютера. Терміном прийнято позначати техніку, що застосовується в межах робочого місця, тобто призначену для однієї людини. Нерідко за допомогою ПК роблять більш ефективним навчальний, робочий процес, але цим функціональність не обмежується. Міжнародна стандартизація дозволила ввести розподіл групи. Виділяють наступні категорії: масові; офісні; мобільні; робочі; ігрові.

Навіщо потрібні?

В залежності від більш або менш широкої спрямованості на вирішення завдань прийнято говорити про спеціалізації ЕОМ. Існують: універсальні; спеціалізовані. Перші призначені для широкого спектру завдань, обчислювальні системи можна комплектувати за власним бажанням, підбираючи оптимальні структурні елементи. Комп'ютер, отриманий в результаті, буде ефективний для робочих процесів редагування тексту або музичних файлів і так далі. Спеціалізовані – це машини, створені в розрахунку на певну спрямованість роботи. До таких належать бортові комп'ютери, встановлювані у повітряних суднах, автомобілях. Досліджуючи таку машину, недосвідчений користувач навряд чи зможе одразу розібратися пристрій, який призначений для обробки інформації! Багато з них відрізняються великою кількістю екранів, лічильників, датчиків, вогників – очі просто розбігаються. Тому для застосування на практиці такого приладу спершу доведеться пройти спеціалізований курс освоєння.

Дані: зберігати і обробляти

Програмний принцип роботи комп'ютера полягає у виконанні заданих програм, що в результаті продукує корисну інформацію, яка застосовується користувачем для вирішення поставлених перед ним завдань. Фактично ЕОМ – виконавець заданого людиною набору шаблонних команд, званих алгоритмом. Ідеї конструювання засновані на булевої алгебри. Фактично в машину завантажують в зрозумілому для ЕОМ форматі набір приписів, які дозволяють послідовно виконати обмежена кількість дій, за підсумками чого буде отримано потрібний людині результат. Алгоритм характеризується найменуванням, початковою точкою, кінцевою. Уявлення про те, у чому суть програмного принципи роботи комп'ютера, можна отримати, якщо проаналізувати основні характеристики алгоритму: дискретність (набір команд формується заданими діями, для яких декларований порядок); детермінованість (кожна дія строго визначено, не може мати більше одного сенсу); кінцівку (дії окремо, алгоритм загалом обов'язково мають шлях завершення); результативність (відсутність помилок, доказове отриманням результату за кінцеве кількість ітерацій); масовість (придатність до великої кількості однотипних завдань, відмінних розкидом вихідних параметрів).

Три принципу Неймана

Ці постулати були втілені в реальність у 1946-му, коли вдалося побудувати першу ЕОМ в історії людства. Принципи Неймана: програмне управління; однорідність пам'яті; адресність.

А якщо детальніше?

Управлінський принцип передбачає наявність командного набору, послідовно виконується процесором в автоматичному режимі. Однорідність пам'яті передбачає накопичення відомостей в одному типі пам'яті, що дозволяє виключити необхідність визначення характеру даних в заданій комірці. Програми і дані зберігаються, що дозволяє застосовувати до них однакові послідовності дій. Користувач, вміло користуючись такою особливістю, отримує широкі можливості. Скажімо, запустивши програму, можна працювати над нею, вибираючи правила отримання частин. Адресність свідчить, що комп'ютерна пам'ять структурована, сформована комірками, у кожній з них є свій унікальний номер. Процесор в будь-який момент часу може вимагати інформацію з довільної комірки, упорядкована структура забезпечить максимально швидкий доступ до потрібних відомостей. Різні області пам'яті можуть бути пойменовані по-різному, програми, записані в них, просто шукаються, а накопичення інформації про структурованості дозволяє спростити процедуру звернення. Крім того, використовуючи присвоєні імена, простіше міняти записані відомості, виконуючи вибраний програмний набір дій.

Дані та програмне подання

Будь-яка інформація може оброблятися сучасними ЕОМ: графіки, картинки, текст, звук. Обумовлено це можливістю конвертації в такий формат, який зрозумілий для апаратного рівня. Процесор отримує інструкцію, на підставі якої виготовляє операції. Рішення задачі супроводжується послідовністю заходів, нерідко включає в себе незліченно багато операцій. Її називають програмою. ПО, яким має в своєму розпорядженні сучасний користувач, з'явилося не одномоментно. Кілька десятиліть у передових умів нашого світу пішло на розробку основних принципів побудови програм, налагодження оптимальних операцій, що дозволяють швидко і ефективно отримувати результат з мінімальною завантаженістю апаратного забезпечення. ЗА сучасного комп'ютера – сукупність таких програм.

ЗА: особливості

Жоден звичайний сучасний користувач не зможе працювати, якщо ЕОМ не оснащена системним ПО. Головний компонент цього комплексу – операційна система, визнана базовою складовою. Цей елемент необхідний, його відсутність унеможливлює роботу комп'ютера у розумінні пересічної людини. Крім ОС категорія системного включає в себе різноманітні обслуговуючі проекти, сервісні програми. Деякі з них займаються дисками, інші стискають дані, протистоять атакам шкідливих програм і так далі. Щоб можна було з застосуванням ЕОМ вирішувати поставлені перед користувачем завдання, необхідно розташовувати З програмним. Такі проекти допомагають формувати графічну інформацію, малюнки, звуки, тексти, що дозволяють здійснювати операції з числовими даними. Категорія прикладного підрозділяється на: додатки; системи для програмування.

Прикладне

Системи програмування необхідні професіоналам, працюючим в сфері створення нових продуктів для ЕОМ. Розроблено декілька мов програмування, найбільш широко поширене в даний час сімейство для об'єктно-орієнтованого програмування. Великою популярністю користуються візуальні середовища. Навіть початківець при застосуванні таких продуктів може освоїти базові операції кодування і скласти власний працездатний продукт. Додатки – це дещо інший тип прикладного ПО. Через нього відбувається обробка текстових масивів, графічної і звукової інформації, чисел і відео. Можна застосовувати спеціалізовані програми для мережевої роботи. Використання продуктів не вимагає наявності навичок програмування. Спільні програми, що дозволяють вирішувати класичні завдання, потрібні практично будь-якому користувачеві. До таких відносять редактори тексту, графіки, таблиці, системи, що дозволяють централізовано керувати накопичують дані базами. Не варто випускати з виду і продукти, за допомогою яких можна створювати презентації. Комп'ютерні мережі, що активно розвиваються останнім часом, істотно підвищили важливість програм для забезпечення комунікації користувачів.

Які ще бувають програми?

Деякі пропонують виділяти в окрему групу антивірусні програми, значимість яких з року в рік зростає через підвищення поширеності шкідливого ПО. Заслуговують уваги професійні програмні середовища, що застосовуються квалицированными користувачами. Такі використовуються для створення анімації, графіки, допомагають розробляти проекти, робити складні бухгалтерські розрахунки, перекладати тексти. Винятково цінні для багатьох сучасних користувачів електронні словники. Важлива категорія ПО – навчальні програми, що дозволяють підвищити свій рівень в обраній спеціалізації без залучення третіх осіб. Найбільш актуально це стосовно до іноземних мов. Попитом користуються тести, репетитори, запрограмовані в електронному форматі.

ОС: функціональність

ОС працює в тісній взаємодії з апаратурою ЕОМ, керує технікою, передає команди користувача в зрозумілому для машини форматі. Функціональність ОС: обмін даних між пристроями; зберігання даних, забезпечення їх доступності; організованість виконання робочих процесів; звіт про помилки, адекватна реакція на аварію; контроль за роботою обладнання; доступ до системних засобів; забезпечення взаємного діалогу машини і користувача.