Kapitel 1: Den allmänna datorn och numren som används

Del 1: Introduktion till datorer och operativsystem
Del 1.1: Innehållsförteckning
Kapitel 1: Den allmänna datorn och numren som används

Datorn är en elektronisk maskin som är uppbyggd av flera komponenter för bearbetning och lagring av data. Data kan resultera i text, bild, ljud eller video.

1.1 Externa fysiska komponenter i en allmändator

Följande bild visar ritningen av en allmändator med de mest använda komponenterna:

Figur. 1.1 Dator för allmänt bruk

Tangentbordet, musen och mikrofonen är inmatningsenheter. Högtalaren och skärmen (monitorn) är utgångsenheter. Systemenheten, kallad datorn i diagrammet, är det som gör all beräkning. Inmatningsenheter och utgångsenheter kallas kringutrustning.

Det föregående diagrammet är ett torndatorsystem eller helt enkelt en torndator. För det är systemenheten upprätt. Alternativt kan systemenheten utformas för att ligga plant på skrivbordet (bordet), och monitorn placeras ovanpå den. Ett sådant datorsystem hänvisas till som ett stationärt datorsystem eller helt enkelt en stationär dator.

Följande figur är diagrammet över en bärbar dator med namnen på de externa komponenterna:

Fig 1.2 Bärbar dator

När man sätter sig ner kan den bärbara datorn läggas i hans knä för att arbeta. Den optiska enheten i diagrammet är CD- eller DVD-enheten. Pekplattan ersätter musen. Systemenheten har tangentbordet.

1.2 Skriva

Eftersom varje elit i någon del av världen idag förväntas kunna använda datorn, då måste varje elit lära sig att skriva på tangentbordet. Klasser för att skriva kan betalas för eller gratis på Internet. Om pengarna eller medlen inte finns för klasserna måste läsaren använda följande råd för att veta hur man skriver:

På det engelska tangentbordet har en av de mittersta raden F- och K-tangenterna. F-tangenten är till vänster, men inte i den vänstra änden av raden. J-tangenten är till höger, men inte i höger ände.

På vardera handen på en person finns tummen, pekfingret, långfingret, ringfingret och lillfingret. Innan du skriver måste pekfingret på vänster hand vara ovanför F-tangenten. Långfingret måste vara ovanför nästa tangent som rör sig mot vänster. Ringfingret måste följa ovanför nästa tangent, och lillfingret ovanför tangenten efteråt, allt åt vänster. Innan du skriver måste pekfingret på höger hand vara ovanför J-tangenten. Långfingret på höger hand måste vara ovanför nästa tangent som rör sig mot höger. Ringfingret måste följa ovanför nästa tangent, och lillfingret måste vara ovanför tangenten efteråt, allt åt höger.

Med inställningen av händerna ska du använda närmaste finger för att trycka på den avsedda närmaste tangenten på tangentbordet. I början kommer din skrivning att vara långsam. Din skrivning kommer dock att gå snabbare under veckorna och månaderna.

Överge aldrig denna attityd, eftersom skrivhastigheten ökar. Till exempel, överge aldrig korrekt användning av de tre sista fingrarna på vänster hand. Om det överges kommer det att vara mycket svårt att komma tillbaka till rätt skrivsätt. Därför kommer skrivhastigheten inte att förbättras så länge felet inte korrigeras.

1.3 Moderkort

Moderkortet är ett brett kort och det sitter i systemenheten. Den har elektroniska kretsar med elektroniska komponenter på den. Kretsarna på moderkortet är följande:

Mikroprocessor
Idag är detta en komponent. Det är en integrerad krets. Den har stift för att ansluta till resten av de andra kretsarna på moderkortet

Mikroprocessorn gör all analys och core computing för moderkortet och hela datorsystemet.

Hårdvaruavbrottskrets
Antag att datorn för närvarande kör ett program (applikation), och en tangent på tangentbordet trycks ned. Mikroprocessorn måste avbrytas för att den ska ta emot nyckelkoden eller göra vad den förväntas göra som ett resultat av att trycka på en viss tangent.

Sådana hårdvaruavbrott kan göras på två sätt: antingen har mikroprocessorn ett stift för avbrottssignalen för varje möjlig kringutrustning eller så kan mikroprocessorn ha ungefär två stift och det finns en avbrottskrets som föregår dessa två stift mot mikroprocessorn för alla möjliga kringutrustning. Denna avbrottskrets har stift för avbrottssignalerna från alla möjliga kringutrustningar som skulle avbryta mikroprocessorn.

Avbrottskretsen är vanligtvis en liten integrerad krets, tillsammans med några små elektroniska komponenter, kallade grindar.

Direkt minnesåtkomst
Varje dator har ett Read Only Memory (ROM) och ett Random Access Memory (RAM). Storleken på ROM är liten och den innehåller bara en liten information permanent, även när datorn är avstängd. Storleken på RAM är stor, men inte lika stor som storleken på hårddisken.

När strömmen är på (datorn har slagits på) kan RAM-minnet innehålla mycket information. När datorn stängs av (strömmen är avstängd) upphör all information i RAM-minnet att existera.

När en enstaka teckenkod måste överföras från minnet till en perifer eller vice versa, gör mikroprocessorn jobbet. Detta betyder att mikroprocessorn måste vara aktiv.

Det finns tillfällen då en stor mängd data måste överföras från minnet till disken eller vice versa. Det finns en krets på moderkortet som kallas DMA-kretsen (Direct Memory Access). Detta gör överföringen, precis som mikroprocessorn.

DMA:n träder bara i funktion, endast när mängden data som ska överföras mellan minnet och in-/utgångsenheten (periferi) är hög. När det händer är mikroprocessorn fri att fortsätta med annat arbete – och det är den största fördelen med att ha en direkt minnesåtkomstkrets.

DMA-kretsen är vanligtvis en IC (Integrated Circuit), tillsammans med några små elektroniska komponenter som kallas grindar.

Adapterkrets för visuell displayenhet
För att data ska kunna flyttas från mikroprocessorn till skärmen måste den passera genom adapterkretsen för Visual Display Unit på moderkortet. Detta beror på att tecknen eller signalerna från mikroprocessorn inte är lämpliga för skärmen direkt.

Andra kretsar
Andra kretsar kan finnas på moderkortet. Till exempel kan en ljudkrets för högtalaren finnas på moderkortet. Ljudkretsen kan även komma som en ljudkortskrets för att sättas in i en kortplats på moderkortet.

För detta kapitels syfte är det tillräckligt att känna till förekomsten av de tidigare nämnda kretsarna, även utan ljudkretsen.

Mikroprocessorn kallas även Central Processing Unit som förkortas CPU. Mikroprocessorn förkortas µP. CPU betyder samma sak som µP. CPU och µP används mycket i resten av denna online karriärkurs för att betyda som mikroprocessor eller centralenhet, som båda är samma sak.

1.4 Räkna i olika baser

Räkna innebär att lägga till 1 till föregående siffra eller föregående nummer. Följande är tio siffror, inklusive 0 för att räkna i bas 10:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9

Ett annat namn för bas är radix. Radix eller bas är antalet distinkta siffror i en basräkning. Bas tio har tio siffror utan tio som består av två siffror. Efter att ha lagt till 1 till 9 skrivs 0 och överföringen av 1 skrivs precis framför 0 för att ha tio. Faktum är att det inte finns någon (enkel) siffra för någon bas (valfri radix). Observera att det inte finns någon siffra för tio. Tio kan skrivas som 1010 som läses som en-noll bas tio.

Bas sexton har sexton siffror, inklusive 0, som är:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

I bas sexton är talen tio, elva, tolv, tretton, fjorton, femton A, B, C, D, E respektive F. De kan också skrivas med gemener som: a, b, c, d, e, f. Observera att det inte finns någon siffra för sexton.

I bas sexton, efter att ha lagts till 1 till F, skrivs 0 ner och bärandet av 1 skrivs precis framför 0 för att få 1016 som läses som en noll bas sexton.

Bas åtta har åtta siffror, inklusive 0, som är:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

Observera att det inte finns någon siffra för åtta.

I bas åtta, efter att ha lagts till 1 till 7, skrivs 0 ner och överföringen av 1 skrivs precis framför 0 för att få 108 som läses som en-noll bas åtta.

Bas två har två siffror, inklusive 0, som är:

0, 1

Observera att det inte finns någon siffra för två.

I bas två, efter att ha lagts till 1 till 1, skrivs 0 ner och överföringen av 1 skrivs precis framför 0 för att få 102 som läses som en-noll bas 2.

I följande tabell görs räkningen från en till en-noll bas sexton. Motsvarande tal i bas tio, bas åtta och bas två anges också i varje rad:

Kom ihåg att räkning innebär att man lägger till 1 till föregående siffra eller föregående nummer. För varje basräkningsnummersekvens fortsätter överföringen av 1 att flyttas åt vänster. När de större siffrorna kommer upp breddar det ut sig.

Binära tal och bitar
Ett nummer består av symboler. En siffra är vilken som helst av symbolerna i numret. Bas 2-tal kallas binära tal. En bas 2 siffra kallas en BIT som vanligtvis skrivs som bit som en kort term för binär siffra

1.5 Konvertera ett tal från en bas till en annan

Konvertering av ett tal från en bas till en annan visas i det här avsnittet. Datorn fungerar i princip i bas 2.

Konvertering till bas 10
Eftersom alla uppskattar värdet av ett tal i bas 10, förklarar detta avsnitt omvandlingen av ett icke-bastal 10 till bas 10. För att konvertera ett tal till bas 10, multiplicera varje siffra i det givna bastalet med basen som höjs till indexet för sin position och lägg till resultaten.

Varje siffra för valfritt tal i valfri bas har en indexposition som börjar från 0 och från den högra änden av talet, rör sig åt vänster. Följande tabeller visar sifferindexpositionerna för D76F16, 61538, 10102 och 678910:

Index – > 3 2 1 0
Siffra -> D 7 6 F16

Index – > 3 2 1 0
Siffra -> 6 1 5 38

Index – > 3 2 1 0
Siffra -> 1 0 1 02

Index – > 3 2 1 0
Siffra -> 6 7 8 910

Att konvertera D76F16 till bas 10 är som följer:

D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160

Obs: Alla tal som höjs till index 0 blir 1.

163 = 16 x 16 x 16;
162 = 16 x 16
161 = 16
160 = 1

Observera också att i matematik betyder => 'detta innebär att' och ∴ betyder därför.

I ett matematiskt uttryck måste alla multiplikationer göras först innan addition; detta är från BODMAS-sekvensen (parentes först, följt av Varav är fortfarande multiplikation, sedan följt av division, multiplikation, addition och subtraktion). Så exemplen är som följer:

D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = D x 16 x16 x 16 + 7 x 16 x16 + 6 x 16 + F x 160
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = D x 4096 + 7 x 256 + 6 x 16 + F x 1
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = 53248 + 1792 + 96 + 15
=> D x 163 + 7 x 162 + 6 x 161 + F x 160 = 55151

∴ D76F16 = 5515110

Att konvertera 61538 till bas 10 är som följer:

6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80

Obs: Alla tal som höjs till index 0 blir 1.

83 = 8 x 8 x 8;
82 = 8 x 8
81 = 8
80 = 1

Observera också att i matematik betyder => 'detta innebär att' och ∴ betyder därför.

I ett matematiskt uttryck måste alla multiplikationer göras först innan addition; detta är från BODMAS-sekvensen. Så, exempeldemonstrationen är som följer:

6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80 = 6 x 8 x 8 x 8 + 1 x 8 x 8 + 5 x 8 + 3 x 80
=> 6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80 = 6 x 512 + 1 x 64 + 5 x 8 + 3 x 1
=> 6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80 = 3072 + 64 + 40 + 3
=> 6 x 83 + 1 x 82 + 5 x 81 + 3 x 80 = 3179

∴ 61538 = 317910

Att konvertera 10102 till bas 10 är som följer:

1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20

Obs: Alla tal som höjs till index 0 blir 1.

23 = 2 x 2 x 2;
22 = 2 x 2
21 = 2
20 = 1

Observera också att i matematik betyder => 'detta innebär att' och ∴ betyder därför.

I ett matematiskt uttryck måste alla multiplikationer göras först innan addition; detta är från BODMAS-sekvensen. Så, exempeldemonstrationen är som följer:

1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20 = 1 x 2 x 2 x 2 + 0 x 2 x 2 + 1 x 2 + 0 x 10
=> 1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20 = 1 x 8 + 0 x 4 + 1 x 2 + 0 x 1
=> 1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20 = 8 + 0 + 2 + 0
=> 1 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 0 x 20 = 10

∴ 10102 = 1010

Konvertering från bas 2 till bas 8 och till bas 16
Konvertering från bas 2 till bas 8 eller bas 2 till bas 16 är enklare än omvandling från en annan bas till en annan bas i allmänhet. Bas 2-tal uppskattas också bättre i bas 8 och bas 16.

Konvertering från bas 2 till bas 8
För att konvertera från bas 2 till bas 8, gruppera bas 2 siffrorna i treor, från den högra änden. Läs sedan varje grupp i bas åtta. Tabell 1.1 (Räkna i olika radixer), som har överensstämmelse mellan bas 2 och bas åtta för de första åtta talen, kan användas för att läsa grupperna av bas 2-tal till bas åtta.

Exempel:
Konvertera 1101010101012 till bas 8.

Lösning:
Gruppering i treor, från höger, ger följande:

| 110 | 101 | 010 | 101 |

Från tabell 1.1 och läsning från höger här, är 1012 58 och 0102 är 28, bortse från den inledande nollan. Sedan är 1012 fortfarande 58 och 1102 är 68. Så i bas 8 blir grupperna:

| 68 | 58 | 28 | 58 |

Och för konventionellt skrivande:

1101010101012 = 65258

Ett annat exempel:

Konvertera 011000101102 till bas 8.

Lösning:

011010001102 = | 01 | 101 | 000 | 110 |
=> 011010001102 = | 18 | 58 | 08 | 68 |
∴ 011010001102 = 15068

Observera att de inledande nollorna i varje grupp ignoreras. Om alla siffror i en grupp är nollor, ersätts de alla av en nolla i den nya basen.

Konvertering från bas 2 till bas 16
För att konvertera från bas 2 till bas 16, gruppera basens 2 siffror i fyror, från den högra änden. Läs sedan varje grupp i bas sexton. Tabell 1.1 (Räkna i olika radixer), som har överensstämmelse mellan bas 2 och bas sexton för de första sexton talen, kan användas för att läsa grupperna av bas 2-tal till bas sexton.

Exempel:
Konvertera 1101010101012 till bas 16.

Lösning:
Gruppering i fyror, från höger, ger följande:

| 1101 | 0101 | 0101 |

Från tabell 1.1 och läsning från höger här, är 01012 58 som ignorerar den inledande 0:an, 01012 är fortfarande 58 ignorerar den inledande 0:an och 11012 är D16. Så i bas 16 blir grupperna:

D16 | 516 | 516 |

Och för konventionellt skrivande:

1101010101012 = D5516

Ett annat exempel:
Konvertera 11000101102 till bas 16.

Lösning:

11010001102 = | 11 | 0100 | 0110 |
=> 11010001102 = | 316 | 416 | 616 |
∴ 11010001102 = 34616

Observera att de inledande nollorna i varje grupp ignoreras. Om alla siffror i en grupp är nollor, ersätts de alla av en nolla i den nya basen.

1.6 Konvertering från bas 10 till bas 2

Omvandlingsmetoden är en kontinuerlig division av decimaltalet (i bas 10) med 2. Läs sedan resultatet från botten, som följande tabell visar, för decimaltalet 529:

Läser man från botten är svaret 1000010001. För varje delningssteg finns utdelningen som divideras med divisorn för att ge kvoten. Kvoten har alltid ett heltal och en rest. Resten kan vara noll. Vid konvertering till bas 2 är den sista kvoten alltid noll rest 1.

1.7 Problem

Läsaren rekommenderas att lösa alla problem i ett kapitel innan du går vidare till nästa kapitel.

1. a) Lista i listan över tre inmatningsenheter till systemenheten för en allmändator.
b) Lista i listan två utgångsenheter till systemenheten för en allmändator.

2. Vilka råd skulle du ge till en person som vill lära sig att skriva men inte har pengar eller medel för professionella maskinskrivningskurser?

3. Ge namnen på fyra huvudkretsar (komponenter) på moderkortet på en allmändator och förklara kort deras roller.

4. Skapa en räknetabell för tio, sexton, åtta och två baser med bas sexton tal från 116 till 2016.

5. Konvertera följande siffror som det görs i en matteklass:
a) 7C6D16 till bas 10
b) 31568 till bas 10
c) 01012 till bas 10

6. Konvertera följande tal till bas 8 som det görs i en matteklass:
a) 1101010101102
b) 011000101002

7. Konvertera följande tal till bas 8 som det görs i en matteklass:
a) 1101010101102
b) 11000101002

8. Konvertera 102410 till bas två.