МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ

М.О. Дудко

І.М. Мацюк

І.В. Вернер

КОМП'ЮТЕРНА ТЕХНІКА

ТА ПРОГРАМУВАННЯ

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України

як навчальний посібник

для студентів напряму підготовки 6.070101 Транспортні технології

Дніпропетровськ

НГУ

2010

УДК 681.3.06 ББК 32.973-01 Д 81

Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів напряму підготовки 6.070101 Транспортні технології (лист № від )

Рецензенти:

І.В. Жуковицький, д-р техн. наук, професор (Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту, завідувач кафедри електронно-обчислювальних машин);

П.І. Когут, д-р техн. наук, професор (Дніпропетровський національний університет ім. О. Гончара, професор кафедри диференціальних рівнянь).

Дудко М.О.

Д 81 Комп'ютерна техніка та програмування: навч. посібник / М.О. Дудко, І.М. Мацюк, І.В. Вернер. – Д.: Національний гірничий університет, 2010. – 190 с.

У посібнику розглянуті основні категорії апаратних і програмних засобів обчислювальної техніки. Указані базові принципи побудови архітектури обчислювальних систем. Забезпечено методичне обґрунтування процесів взаємодії інформації, даних і методів. Приведені ефективні прийоми роботи з програмними продуктами. Розглянуті основні засоби, прийоми і методи програмування.

Мета посібника – надання допомоги студентам при вивченні навчальної дисципліни "Комп'ютерна техніка та програмування", а також при виконанні індивідуальних завдань.

Навчальний посібник призначений для студентів напряму підготовки 6.070101 "Транспортні технології".

	УДК 681.3.06
	ББК 32.973-01
	 М.О. Дудко, І.М. Мацюк, І.В. Вернер, 2010
 Національний гірничий університет, 2010

ВСТУП

Для успішного використання ЕОМ у своїй професійній діяльності інженер повинен знати технічні можливості та специфіку програмного забезпечення електронних засобів, володіти навичками спілкування з машиною, але головне, він повинен уміти формулювати задачі, розробляти алгоритми їх розв'язку, записувати алгоритми мовою, яка сприймається ЕОМ.

Раціональне й уміле використання широких можливостей ЕОМ – серйозна проблема на сучасному етапі розвитку суспільства, актуальність вирішення якої у світі зростає зі збільшенням парку ЕОМ та із вдосконаленням їх технічного і програмного оснащення. Ефективний шлях вирішення цієї проблеми полягає в широкому використанні на практиці методів алгоритмічного опису задач та програмування їх на основі стандартних мовних засобів, до яких належать мови програмування високого рівня.

Дисципліна “Комп'ютерна техніка і програмування” – обов'язкова в навчальних програмах більшості технічних вузів, вона покликана забезпечити фундаментальну підготовку студентів різних спеціальностей до використання ЕОМ як у навчальному процесі, так і в подальшій професійній діяльності.

Викладання дисципліни “Комп'ютерна техніка та програмування” має на меті навчити студентів:

– грамотно формулювати задачі для розв'язку на ЕОМ;

– вибирати доцільні й зручні методи обчислень;

– розробляти програми розв'язку задач засобами однієї з поширених мов програмування;

– ретельно проводити тестування і налагодження програм, забезпечуючи високу якість програмної розробки;

– працювати в діалоговому і пакетному режимах з ЕОМ, домагаючись своєчасного отримання результатів розв'язку задач у зручному для застосування вигляді.

1. Основні відомості про персональний комп'ютер і способи його використання

1.1. Загальні положення

Слово комп'ютер означає обчислювач, тобто пристрій для обчислень. Це пов'язано з тим, що перші комп'ютери створювалися саме з цією метою, грубо кажучи, спочатку це були вдосконалені, автоматичні арифмометри. Принципова відмінність комп'ютерів від арифмометрів та інших рахункових пристроїв полягає в тому, що перші можуть виконувати тільки окремі обчислювальні операції (додавання, віднімання, множення, ділення і т. д.), а комп'ютери здатні без участі людини проводити складні послідовності обчислювальних операцій за наперед заданою інструкцією – програмою. Крім того, для зберігання даних, проміжних і підсумкових результатів обчислень комп'ютери мають дуже дуже важливу функцію – пам'ять.

Хоча комп'ютери створювалися для числових розрахунків, але виявилось, що вони також можуть обробляти інші види інформації, яку можна подати в числовій формі. Для обробки різної інформації на комп'ютері передбачено засоби, які перетворюють будь-який вид інформації в числову форму й навпаки. У наш час комп'ютери виконують не тільки обчислювальну функцію, їх використовують у видавничій практиці, вони здатні створювати різноманітні рухоми й статичні зображення, музичні твори, здійснювати управління підприємствами і т.д. Комп'ютери перетворилися на універсальні засоби для обробки всіх видів інформації, яка потрібна людині.

1.2. Історія розвитку комп'ютерів

Ще в першій половині ХIХ століття англійський математик Чарльз Беббідж спробував побудувати універсальний обчислювальний пристрій, тобто комп'ютер. Саме Беббідж уперше додумався до того, що комп'ютер повинен мати пам'ять, а для керування його функціями потрібна програма. Беббідж хотів побудувати свій комп'ютер як механічний пристрій, а програми збирався задавати за допомогою перфокарт – аркушів з щільного паперу, які містять інформацію у вигляді отворів. Проте довести до кінця цю роботу Беббідж не зміг – вона виявилася дуже складною для того часу.

У 40-х роках ХХ століття деяки дослідники зробили втімити ідеї Беббіджа за допомогою електромагнітних реле. Першим з них був німецький інженер Конрад Цузе, який у 1941 р. побудував невеликий комп'ютер на основі декількох електромагнітних реле. Але події Другої світової війни завадили цьому вченому продовжити свої дослідження. В 1943 р. на одному з підприємств амеріканскої ії працівник Говард Ейкен створив потужний на той час обчислювальний прилад під назвою “Марк-1”. Він вже дозволяв проводити обчислення в сотні разів швидше, ніж за допомогою арифмометра. Проте недоліком цього комп'ютера була низька його надійність.

У 1945 р. американські інженери Джон Мочлі і Преспер Екерт сконструювали комп'ютер ENIAC на основі електронних ламп. Створений ними прилад працював у тисячу разів швидше, ніж Марк-1, проте він більше простоював, ніж процював, через великі витрати часу на з'єднання провідників для введення програми.

У 1945 р. до роботи над створенням досконалої конструкції комп'ютера було залучено знаменитого математика Джона фон Неймана, який ясно і просто сформулював загальні принципи функціонування таких засобів. Перший комп'ютер, у якому були втілені принципи фон Неймана, був побудований у 1949 р. англійським дослідником Морісом Уїлксом.

У 40-х і 50-х роках минулого століття комп'ютери створювалися на основі електронних ламп, вони були дуже великими, дорогими і ненадійними.

У 1948 р. були винайдені транзистори, що замінили електронні лампи. Перші комп'ютери на основі транзисторів з'явилися в кінці 50-х років. Випущений у 1965 р. амеріканською фірмою Digital Equipment міні-комп'ютер PDP-8 за розміром нагодував холодильник і коштував всього 20 тис. дол. (тоді як комп'ютери 40 – 50-х років коштували мільйони доларів).

У 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel|) винайшов спосіб створення інтегральних схем, що вміщують у собі велику кількість транзисторів та інших напівпровідникових елементів. У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп'ютер на інтегральних схемах, а в 1970 р. фірма Intel почала продавати інтегральні схеми пам'яті.

Того самого року один з працівниківфірми Intel Маршіан Едвард Хофф сконструював інтегральну мікросхему, аналогічну за своїми функціями центральному процесору великого комп'ютера. Це був перший мікропроцесор Intel-4004, продаж якого було разпочато в 1971 р. Через деякий час, у 1973 р. фірма Intel випустила 8-бітовий мікропроцесор Intel-8008, а в 1974 р. його вдосконалену версію Intel-8080, яка до кінця 70-х років стала стандартом для мікрокомп'ютерної індустрії.

Випуск першого персонального комп'ютера на основі мікропроцесора Intel-8080 датується 1975 роком. Ціна цього приладу становила 500 дол. Його можливості були вельми обмежені (оперативна пам'ять – 256 байт, відсутність клавіатури і дисплея).

А вже в кінці 1975 р. програмісти Пол Аллен і Білл Гейтс (майбутній засновник фірми Microsoft) створили інтерпретатор мови Basic, що дозволило користувачам досить просто спілкуватися з комп'ютером і писати для нього програми.

У 1981 р. випущений новий персональний комп'ютер IBM РС з 16-розрядним мікропроцесором Intel-8088. Його використання дозволило значно збільшити потенційні можливості комп'ютера, оскільки він був разрахований на 1 мегабайт пам'яті, а комп'ютери, які існували до цих пір, були обмежені 64 кілобайтами.