Тема 3. Вычислительная машина

Вычислительная машина (ВМ) (синонимы - компьютер, электронная вычислительная машина - ЭВМ, персональный компьютер - ПК) - это универсальное техническое устройство, предназначенный для автоматизации создания, хранения и обработки информации.

Большинство современных компьютеров в основных чертах соответствуют принципам Джона фон Неймана, изложенным им в 1945 году, и описывающим, как должен быть устроен универсальный компьютер.

Структура компьютера фон Неймана представлена на рис.1.

Оперативная память представляет собой последовательность пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться либо данные, либо команды (инструкции) программы.

С помощью внешнего устройства в оперативную память записывается программа. Устройство управления считывает из ОП первую команду программы и организует ее выполнение. Команды могут представлять из себя либо инструкцию на выполнение арифметической или логической операции, либо задавать чтение данных из ОП для выполнения этих операций, либо запись в ОП результатов их выполнения или команды на ввод или вывод данных с внешних устройств.

Здесь:

АЛУ - арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

УУ - устройство управления, организующее процесс выполнения программы;

ВУ - внешние устройства, обеспечивающие ввод и вывод информации;

ОП - оперативная память, для хранения программ и данных;

— - управляющие связи;

= - информационные связи.

Обычно выполнение команд программы осуществляется последовательно. Однако с помощью команд передачи управления можно изменить эту последовательность, указав управляющему устройству номер ячейки памяти, из которой надо взять следующую команду для выполнения.

Современные компьютеры в целом следуют этим принципам работы, хотя схемы устройства их могут отличаться от приведенной здесь схемы.

Представление информации в компьютере

Информация является первичным и неопределяемым в рамках науки и понятием. Термин «информация» происходит от латинского "informatio", что означает разъяснение, осведомление, изложение. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Вся другая информация (текст, звуки, изображения, анимация) для обработки на компьютере должна быть преобразована в числовую форму. Компьютеры обычно работают в двоичной системе счисления, которая состоит из двух цифр: 0 и 1. Цифра двоичной системы называется битом (bit- Binary digit - двоичная цифра).

Компьютер работает не с отдельными битами, а с восемью битами сразу. Восемь последовательных битов составляют байт.

Байт (byte) - является основной единицей информации. В одном байте можно закодировать значение одного символа из 256 возможных символов (256=2⁸).

Более крупными единицами информации являются: 1 Kb (килобайт) = 1024 Ь. 1 Mb (мегабайт) = 1024 Kb. 1 Gb (гигабайт) = 1024 Mb. (Ю24=2¹⁰)

Например: Если на странице текста помещается в среднем 1500 символов, то 1 Mb - это примерно 500 страниц, а 1 Gb - 500 тыс. страниц.