Читать книгу «Інформатика. Дитяча енциклопедія» онлайн.
Вправа № 2
Переводити погляд діагонально ліворуч-вниз-прямо, праворуч-вгору-прямо, праворуч-вниз-прямо, ліворуч-вгору-прямо, поступово збільшуючи затримки в кожному положенні, дихання вільне. Повторити 10 разів.
Роздiл III
Здрастуй, комп’ютер
Як працює комп’ютер
Отже, комп’ютер стоїть на вашому столі, його можна здвинути, до нього можна доторкнутися. Комп’ютер допомагає вам учитися і розважатися. Він дуже «моторний». Можна ще і ще перераховувати особливості комп’ютера, але краще познайомитися з ним ближче.
Як побудовано комп’ютер і з яких частин він складається? Відповіді на ці питання можуть бути простими і складними, в залежності від того, як людина збирається працювати подалі з комп’ютером. Якщо комп’ютер потрібен для того, щоб полегшити роботу з інформацією, то про будову комп’ютера достатньо мати досить поверхові відомості: треба знати і розуміти призначення його головних пристроїв і вміти працювати у деякому програмному середовищі, наприклад MS Word. На це здатна будь-яка людина у будь-якому віці. Якщо ж використовувати комп’ютер професійно, будучи фахівцем у даній галузі знань, то треба засвоїти досить складний світ комп’ютерних правил, законів, пристроїв. І це дуже складне завдання.
Ми познайомимось з комп’ютером з точки зору користувачів, які будуть застосувати комп’ютер як інструмент для обробки інформації, але деякі розділи можуть зацікавити і тих, хто почуває себе професіоналом.
Принципова схема обробки інформації
Комп’ютер як інструмент обробки інформації повинен отримувати дані, запам’ятовувати їх, робити над ними різні дії і видавати результат своєї роботи – тобто виконувати основні етапи обробки інформації: ввід, зберігання, перетворення, вивід.
Для виконання цих завдань комп’ютер використовує різні пристрої, які складають те, що ми називаємо його апаратним забезпеченням.
Персональні комп’ютери можуть зберігати стільки ж даних, скільки величезні бібліотеки. За хвилину вони передають або приймають більше 15 000 сторінок тексту. Комп’ютери встигають зробити мільярди математичних операцій за одну секунду. Не дивно, що людям здається, що машина стає розумнішою за них. Але насправді комп’ютер – ніщо без людини. Бо всіма його діями керує оператор. Навіть тоді, коли здається, що комп’ютер працює сам. Як це можливо? Довгі послідовності вказівок заздалегідь фіксуються у вигляді програми. І потім комп’ютер виконує ці вказівки «самостійно». Тож програма – це впорядкована послідовність команд (інструкцій), необхідних комп’ютеру для вирішення завдання. Тобто усі «знання» комп’ютера зосереджені в програмах. А слова «комп’ютер зробив» (порахував, намалював і т. д.) значать, що була виконана програма, яка дозволила зробити таку дію.
Крім того що ПК виконує команди людини, він «розуміє» й уміє працювати тільки з числами. Навіть у тому випадку, коли комп’ютер виводить на монітор зображення, він усе одно рахує. Усі операції обчислення виконує центральний процесор. Також центральний процесор керує іншими пристроями комп’ютера. Його можна порівняти з мозком людини.
Згідно з принципами роботи ЕОМ, які сформулював американський математик Джон фон Нейман у 1945 році, центральний процесор складається з двох частин. Пристрій керування сприймає команди й організовує їх виконання. Арифметико-логічний пристрій (АЛП) виконує обчислення.
Дані, у тому числі й програми, зберігаються в запам’ятовуючих пристроях. Якщо дані потрібно зберігати довгий час, то застосовуються постійні носії. Для зберігання програм, що виконуються, а також проміжних даних використовується оперативна пам’ять. Вона працює набагато швидше, але не може зберігати дані після вимкнення живлення. Крім того, оперативної пам’яті зазвичай набагато менше, ніж постійної. Так само людина найпотрібнішу на даний момент інформацію зберігає «в голові» і може миттєво до неї звернутися. Наприклад, можна згадати номер телефону кращого друга. Але без постійного нагадування така інформація швидко забувається. І запам’ятати дуже багато ми теж не в змозі. Тож усі телефони ми заносимо до записника. Щоб знайти потрібний номер, нам знадобиться певний час, але натомість ми збережемо навіть ті дані, які не можемо запам’ятати.
Двійкова система
Винайдення писемності дозволило людям зберігати накопичені дані. Багато віків люди зберігали свої знання, записуючи їх за допомогою певних алфавітів. Діти спочатку вивчають слова рідної мови, коли батьки називають і показують їм предмети чи дії. Потім вони вчаться записувати ці слова за допомогою літер. На землі є дуже багато різних алфавітів і ще більше мов. Якщо відомості про якусь із мов втрачені, дуже важко розшифрувати текст, написаний цією мовою. Особливо коли для запису використовувався невідомий алфавіт. Деякі стародавні тексти вчені досі не можуть зрозуміти.
Тож мова й писемність людей занадто складна й різноманітна, щоб бути основою «мови» комп’ютера. Для збереження інформації в ЕОМ, як і в багатьох більш простих машинах, використовують двійкову систему числення.
Кодувати літери за допомогою цифр навчилися давно. В ЕОМ за допомогою різних комбінацій усього двох цифр «1» та «0» можна представити всі літери, а також описати малюнок, мелодію та будь-які інші дані, з якими працює комп’ютер.
Наприклад, літери українського алфавіту можна закодувати так: а – 0, б – 1, в – 10, г – 11, г – 100, д – 101, е – 110, є – 111, ж – 1000, з – 1001, и – 1010, і – 1011, ї – 1100, й – 1101, к – 1110, л – 1111, м – 10000, н – 10001, о – 10010, п – 10011, р – 10100, с – 10101, т – 10110, у – 10111, ф – 11000, х – 11001, ц – 11010, ч – 11011, ш – 11100, щ – 11101, ю – 11110, я – 11111, ь – 100000, апостроф – 100001.
Отже, двійкова система названа так через дві цифри, що лежать в її основі. На фізичному рівні вони можуть бути представлені, наприклад, відсутністю чи присутністю сигналу, або рівнем напруги чи іншими фізичними процесами. Такий засіб найнадійніший і найпростіший.
Закодовані дані будь-якого типу розміщуються в пам’яті комп’ютера. Вперше принцип двійкового числення був сформульований німецьким математиком Готфрідом Лейбніцем у XVII столітті.
Біти та байти
Для позначення двійкових цифр використовується термін біт. Це скорочення від словосполучення «двійкова цифра» (binary digit – bit). Біт – найменша одиниця вимірювання обсягу інформації. Один біт – це одна двійкова одиниця чи один нуль.
Але використовувати тільки біти в роботі комп’ютера неможливо. Розглянемо приклад. Запишемо слово «інформатика» за допомогою тих кодів, які наведені в розділі «Двійкова система». Тобто а – 0, б – 1, в – 10 і т. д.
Отримаємо:
Інформатика = 10111000111000100101010010000010110101011100.
А тепер спробуймо розшифрувати це слово. Воно починається з 1, і це може бути буква б; 10 – може бути в; 101 – д і т. д. Нам потрібно точно знати, де закінчується одна літера й починається наступна. Щоб не вводити додаткові знаки, домовилися, що кожна літера буде складатися з восьми біт. Тобто в нашому прикладі буква а буде записуватися як 00000000, б – 00000001, в – 00000010 і т. д. Закодоване слово буде довшим, але його можна буде розшифрувати тільки одним – правильним – способом. Спробуйте зробити це самостійно.
Для передачі та збереження інформації використовують 8-бітовий код – байт (byte). Існує 28 = 256 восьмибітових чисел. Цього достатньо для кодування всіх великих та малих літер алфавіту, цифр, розділових знаків, символів національних алфавітів, інших необхідних символів та службових кодів, які використовуються при передаванні інформації.
Для роботи з великими числами використовують слова – 16-бітові, та двійні слова – 32-бітові числа.
Шістнадцятерична система