5.1. Призначення комп'ютера як головного інструментарію інформаційних систем

Електронний комп'ютер було розроблено в 50-ті роки як пристрій для проведення швидких обчислень. У 60-ті роки у пам'ять комп'ютера стали записувати тексти і шукати можливості оперування ними.

Формалізовану для обробки на комп'ютері інформацію можна поділити на дані та програми, які зберігабться на носіях інформації – дисках і т.п. у вигляді файлів. Інформація (дані та програми) вводиться для обробки в оперативну пам'ять комп'ютера, де масивам даних виділяються поля з адресами і дані обробляються програмами послідовним виконанням операцій. Обробка даних перетворюється у формалізований процес пошуку, зберігання та оперування даними.

Організація даних на фізичному рівні складається в запам'ятовуванні (запису) і збереженні інформації (даних) на фізичних носіях – на фізичних дисках, циліндрах, доріжках, кластерах, секторах і комірках оперативної пам'яті. Організація даних на логічному рівні визначає спосіб оперування даними користувачами.

Структурно комп'ютер (мал. 15) складається з п'яти головних функціональних блоків. Характер дій і їх послідовність визначаються програмою, що являє собою сукупність машинних операцій - команд. Керує роботою комп'ютера пристрій керування. Він одержує команди з пам'яті, декодує їх і генерує необхідні для їх виконання сигнали. Кожна команда в пам'яті знаходиться за визначеною адресою, що вказується програмним лічильником, який знаходиться в пристрої пам'яті. Для запам'ятовування команд в пристрої керування є спеціальний регістр команд.

Пристрої вводу і виведення перетворюють зовнішню інформацію у машинні коди або з машинних кодів і швидкостей, на яких працює комп'ютер, на ті, що сприймає людина або система, що працює з даним комп'ютером.

Мал. 15 . Структура комп'ютера

Найважливішим функціональним блоком комп'ютера є процесор (мал. 16). Команди з оперативної пам'яті надходять через пристрій вводу в регістр інструкцій. Згідно цих інструкцій блок керування виробляє команди для усіх функціональних блоків комп'ютера. Система регістрів загального користування служить безпосередньої обробки даних.

Мал. 16 Блок-схема центрального процесора

Адресний регістр забезпечує правильну адресацію даних у системі пам'яті, він також забезпечує кожну інструкцію вказівками про адреси пам'яті, де вона буде запам'ятовуватися.

Арифметичний пристрій виконує арифметичні та логічні операції над даними, що поступають від регістра загального призначення. Про те, які саме функції необхідно виконувати, говорять команди блоку керування.

Одним із ключових функціональних блоків комп'ютера є програмний лічильник, призначенням якого є відновлення кожної інструкції і тимчасове запам'ятовування її номера.

Інформація в комп'ютері запам'ятовується у вигляді груп двійкових знаків (0 і 1) на запам'ятовуючих пристроях - регістрах. Група двійкових знаків, що обробляються одночасно, називається машинним словом, а кількість двійкових знаків у слові - довжиною слова. Слово є базовою логічною одиницею інформації в комп'ютері. Процесори мають довжину слова 4, 8, 12, 16, 32 або 64 двійкових розряди. В сучасних комп'ютерах слово має довжину 64 біт - розрядів.

Кожна комірка оперативної пам'яті комп'ютера дорівнюється машинному слову. Можливості комп'ютера визначаються зокрема обсягом оперативної пам'яті.