Где хранятся все программы, включая операционную систему и данные, когда компьютер выключен
Обновлено: 21.11.2024
� �� � - Физические части компьютера -
Центральный процессор; мозг компьютера; управляет другими элементами компьютера
Периферийное устройство, которое считывает и/или записывает информацию на диск
Устройство (обычно внутри корпуса компьютера), которое считывает и записывает информацию, включая операционную систему, программные файлы и файлы данных
Периферийное устройство, используемое для ввода данных нажатием клавиш
Периферийное устройство, используемое для подключения одного компьютера к другому по телефонной линии
Устройство, используемое для визуального отображения информации
Периферийное устройство, используемое для указания элементов на мониторе
Сетевая карта; плата, вставленная в компьютер и обеспечивающая физическое подключение к сети
Периферийное устройство, преобразующее выходные данные компьютера в печатное изображение
Программное обеспечение
���� - Инструкции, выполняемые компьютером -
Полные автономные программы, выполняющие определенную функцию (например, электронные таблицы, базы данных)
Основная единица информации компьютера
Процесс загрузки или инициализации операционной системы на компьютере; обычно происходит сразу после включения компьютера
Программа, используемая для просмотра страниц всемирной паутины, например Netscape Navigator или Internet Explorer
Часть программы, которая обычно вызывает сбои в работе компьютера; часто устраняется с помощью исправлений или обновлений программы
Небольшая единица хранения данных; 8 бит; обычно содержит один символ
Происходит, когда пользователь нажимает кнопку мыши, которая, в свою очередь, генерирует команду для компьютера
Большой структурированный набор данных; файл, содержащий множество записей, содержащих множество полей
Небольшой гибкий диск, используемый для хранения компьютерных данных
Происходит, когда пользователь дважды быстро нажимает кнопку мыши; это генерирует команду для компьютера
Перенос данных с другого компьютера на ваш компьютер
Происходит, когда пользователь наводит указатель мыши на значок или папку, нажимает кнопку и, не отпуская кнопку, перемещает значок или папку в другое место на компьютере, где кнопка была отпущена
Программа, управляющая аппаратным или периферийным устройством
Часто задаваемый вопрос; документы, которые отвечают на вопросы, общие для определенного веб-сайта или программы
Именуемая единица хранения данных; элемент хранения данных; одна последовательность байтов
Графическое представление, используемое для организации набора компьютерных файлов. как в концепции картотеки (жесткого диска компьютера) с файлами (папками)
Программное обеспечение предоставляется пользователю бесплатно
1 073 741 824 байта или 1 024 мегабайта; обычно сокращенно ГБ
Графический пользовательский интерфейс; использует изображения и слова для представления идей, выбора, функций и т. д.
Небольшое изображение, используемое для представления файла или программы в графическом интерфейсе
Сеть компьютерных сетей, охватывающая всемирную паутину, FTP, telnet и многие другие протоколы
Интернет-протокол; уникальный адрес или номер компьютера в Интернете
1024 байта; обычно сокращенно КБ
1 048 576 байт или 1 024 килобайта; достаточно места для хранения, примерно равное 600-страничной книге в мягкой обложке; обычно сокращенно Mb
Любое устройство, на котором хранятся компьютерные данные
Список операций, доступных пользователю программы
Набор подключенных компьютеров
Любое из нескольких аппаратных устройств, подключенных к процессору
Оперативная память; тип хранилища, которое изменяется; при выключении компьютера оперативная память стирается
Постоянная память; тип хранилища, который не меняется даже при выключении компьютера
Позволяет пользователю контролировать, какая часть документа видна в окне; доступно либо горизонтально, либо вертикально, либо и то, и другое
Программное обеспечение предоставляется по минимальной цене пользователям, которые имеют честь отправить в оплату программисту
Программа, организованная в строки и столбцы и работающая с числами
Графическое представление деятельности программы; ряд значков, используемых для выполнения задач в программе
Единый указатель ресурсов; адрес сайта во всемирной паутине; стандартный способ поиска объектов в Интернете
Преднамеренно вредоносная компьютерная программа, предназначенная для создания раздражающих сбоев или уничтожения данных
Экран в программе, который позволяет пользователю просматривать несколько программ одновременно
Компьютеры и программное обеспечение идут рука об руку. Компьютеры сильны, потому что они могут делать много вещей, а программы — это то, как мы заставляем компьютеры делать все это.
Видео: что такое программирование?
Компьютерное оборудование
- Центральный процессор (ЦП)
- Основная память (оперативная память или ОЗУ)
- Дополнительные устройства хранения
- Устройства ввода
- Устройства вывода
ЦП
ЦП — это сердце компьютера. Программа – это последовательность инструкций, хранящихся в оперативной памяти. Когда программа запускается, ЦП получает инструкции и выполняет или следует инструкциям.
Цикл выборки/декодирования/выполнения
- fetch — получение следующей инструкции из основной памяти.
- декодировать — определить, какую инструкцию выполнять.
- выполнить — выполнить инструкцию.
Каждая программа заканчивается последовательностью основных инструкций, состоящих из арифметических и логических операций, а также операций управления потоком.
Арифметические и логические операции включают сложение, вычитание, умножение, деление и сравнение значений (равенство, меньше, больше).
Операции потока управления используются для определения следующей инструкции. Например, в зависимости от инструкции программа может пропустить или перейти к другой части списка инструкций.
Вы узнаете подробности о том, как ЦП обрабатывают инструкции в CS 271, Компьютерная архитектура и язык ассемблера.
Основная память
Основная память или ОЗУ используется для хранения программы во время ее выполнения и для хранения данных, с которыми работает программа.
Сведения об оперативной памяти
- ЦП может быстро получить доступ к любому месту в ОЗУ.
- ОЗУ называется энергозависимой памятью. В отличие от постоянного хранилища, когда компьютер выключается или когда программа завершает выполнение, значения, хранящиеся в ОЗУ, стираются.
- ОЗУ делится на единицы хранения, называемые байтами. Байт — это последовательность из восьми битов.
- Бит — это наименьший элемент ОЗУ, в нем хранится двоичная цифра, 0 или 1. Каждая программа и каждое значение данных на вашем компьютере хранится в виде последовательностей нулей и ls.
Дополнительное хранилище
Вторичное хранилище обеспечивает длительное и постоянное хранение. В отличие от оперативной памяти, данные, хранящиеся во вторичном хранилище, не исчезают при выключении или перезагрузке компьютера. Наиболее распространенной формой вторичного хранилища для больших компьютеров является дисковый накопитель, но компьютеры могут использовать и другие формы вторичного хранилища, например твердотельные накопители, в которых используются микросхемы памяти, сохраняющие значения данных без питания.
Как и в основной памяти, во вторичном хранилище также хранится информация в виде последовательностей нулей и единиц в виде битов и байтов.
Устройства ввода
Обычно мы думаем о клавиатурах и мышах, но устройства ввода могут включать в себя камеры, микрофоны и многие другие типы различных датчиков, когда вы начинаете думать о компьютерах, встроенных в автомобили, электронику и почти любое электрическое устройство.
Устройства вывода
Информация, которую компьютер отправляет во внешний мир, называется выводом. Если задействован человек, выходные данные обычно отправляются на устройство вывода, такое как экран компьютера или принтер. Не все программы будут выводить данные на устройство вывода. Вместо этого выходные данные могут быть отправлены по компьютерной сети или сохранены в базе данных.
Видео: аппаратное и программное обеспечение
Программы и языки программирования
Как сказано выше, программирование включает в себя создание набора инструкций, которым компьютер будет следовать, чтобы решить проблему или выполнить задачу. Давайте уточним нашу терминологию в этом разделе.
Алгоритмы
Алгоритм задает конечную последовательность четко определенных операций для решения конкретной проблемы или класса проблем. Шаги алгоритма можно описать разными способами, включая слова (также известные как естественный язык), блок-схемы, псевдокод (описанный ниже) и код языка программирования.
По мере увеличения сложности задач важно разрабатывать алгоритмы, которые будут эффективными (т. е. быстрыми) и правильными в том смысле, что они будут давать указанный результат для любых допустимых входных данных. На курсе CS 325 "Анализ алгоритмов" вы узнаете о методах анализа сложности и доказательства правильности.
Превращение алгоритмов в программы
Алгоритм может быть реализован на многих различных компьютерных языках, и одна программа может использовать или реализовывать множество различных алгоритмов. Например, вы можете использовать алгоритм сортировки для упорядочивания сообщений и алгоритм расшифровки для понимания сообщений.
Машинный код, язык ассемблера и компиляторы
ЦП компьютера выполняет инструкции вашей программы. Однако пока вы пишете программу на таком языке, как C++, процессор компьютера может следовать только инструкциям, закодированным как последовательность Os и s. Программный компилятор — это специальная программа, которая преобразует операторы, написанные на языке программирования, в двоичную форму (Os и s), называемую машинным кодом. Поскольку нам трудно распознать последовательности 0 и 1, существует низкоуровневая (близкая к аппаратной ) язык программирования, называемый языком ассемблера, который использует короткие сокращения и шаблоны для описания того, что должен делать ЦП.Например, оператор сборки "MOV AL, 61h;" означает копирование следующего значения (61h, шестнадцатеричное представление 97) в ячейку памяти "AL".
Вы узнаете гораздо больше о машинном коде и языке ассемблера в CS 271, Архитектура компьютера и язык ассемблера.
Языки высокого уровня
В этом классе вы изучите C++, язык высокого уровня. Языки высокого уровня — это компьютерные языки, которые скрывают многие низкоуровневые детали компьютерной системы и, как правило, используют более естественные слова и символы по сравнению со словами, такими как «MOV», на языке ассемблера, который является языком низкого уровня.
C++ — один из многих языков высокого уровня. Чтобы увидеть текущую популярность всех компьютерных языков, перейдите в индекс TIOBE.
Исходный код, объектный код и исполняемый код
Исходный код
Когда вы начнете создавать программы в этом классе, вы будете создавать исходный код. Исходный код сохраняется в простом текстовом файле, называемом исходным файлом.
Преобразование исходного кода в исполняемый код
Ваш компьютер не понимает исходный код. Вы должны использовать компилятор для преобразования исходного кода в исполняемый код, который вы можете запустить и запустить на своем компьютере.
Во время преобразования исходного кода в исполняемый файл компилятор C++ создаст объектный код.
Исходный код преобразуется компилятором в так называемый объектный код. Объектный код программы на C++ сохраняется в файлах с суффиксом .o или .obj. На последнем этапе, называемом связыванием, объектные файлы объединяются с любыми библиотечными подпрограммами (подпрограммами, предоставленными языком для использования вами) для создания окончательного исполняемого файла с расширением .exe.
В зависимости от того, как вы компилируете свою программу, вы можете увидеть или не увидеть различные этапы преобразования исходных файлов в исполняемый файл. Например, во многих IDE (интегрированных средах разработки, таких как Visual Studio, Code:: Blocks или XCode) промежуточные шаги выполняются автоматически, поэтому вы можете нажать кнопку «сборка», и исполняемый файл будет создан.
Из чего состоит программа?
Языковые элементы
Большинство языков программирования включают следующие элементы.
Ключевые слова
Ключевые слова – это слова, имеющие особое значение в языке. Их можно использовать только по прямому назначению. Также известны как зарезервированные слова.
Определяемые программистом идентификаторы
Идентификаторы, определяемые программистом, — это слова, которые вы выбираете как программист для определения переменных или процедур программирования.
Операторы
Операторы выполняют операции над одним или несколькими операндами. Операнд — это часть данных. Различные арифметические символы, такие как +, * и /, являются примерами операторов.
Пунктуация
Знаки препинания отмечают начало или конец утверждения или отдельных элементов в списке.
Синтаксис
Правила, которые необходимо соблюдать при построении программы. Эти правила определяют, как вы можете комбинировать ключевые слова, определенные программистом идентификаторы, операторы и знаки препинания.
Специфика C++. Вы начнете изучать элементы языка, характерные для C++, в главе 2.
Строки и операторы
Мы часто думаем, что программы состоят из строк и операторов. Строка — это всего лишь одна строка в программе. Вы можете отображать номера строк в большинстве редакторов исходного кода IDE. В Visual Studio 2013 их необходимо включить, поскольку по умолчанию они отключены. Вы часто будете видеть ссылки на номера строк при компиляции программы и возникновении ошибки.
На снимке экрана показана программа с ошибкой. Когда программа была скомпилирована, выходные данные (серые окна выше) включали «source.cpp(B)», что указывало на то, что проблема была в строке 8 файла с именем source. цена за тысячу показов
Инструкция — это полная инструкция, которая заставляет компьютер выполнить какое-либо действие. Оператор может занимать более одной строки. Значение оператора станет более понятным, как только вы начнете программировать в главе 2.
Переменные
Инструкция — это полная инструкция, которая заставляет компьютер выполнить какое-либо действие. Оператор может занимать более одной строки. Значение оператора станет более понятным, как только вы начнете программировать в главе 2.
Ввод и вывод
Двумя наиболее важными факторами при программировании являются ввод и вывод. Многие программы, которые вы напишете для классных заданий, будут использовать ввод с клавиатуры. Программа запросит ввод, и вы наберете ответ. По мере прохождения программы обучения вы приобретете опыт работы с файлами, базами данных, веб-ресурсами и другими источниками ввода.
Во многих, если не во всех заданиях CS 161, вы будете направлять вывод программы на консоль.Вы не часто видите вывод консоли, если запускаете приложения в Windows или OS X, потому что эти типы прикладных программ используют графические пользовательские интерфейсы (GUI). Однако программирование с графическим интерфейсом добавляет гораздо больше работы по созданию программы, и наша работа в CS 161 состоит в том, чтобы научить вас основам программирования, поэтому мы будем придерживаться консольного вывода.
Пример вывода в консоль
Активность
Выберите хотя бы одно занятие, которое учащиеся могут активно вовлечь в изучение материала. Чем больше, тем лучше!
Просмотреть
Обобщите содержание раздела. Кроме того, не забудьте связать материал с тем, что будет дальше, чтобы помочь учащимся связать этот материал со следующим материалом.
Несмотря на то, что были приложены все усилия для соблюдения правил стиля цитирования, могут быть некоторые расхождения. Если у вас есть какие-либо вопросы, обратитесь к соответствующему руководству по стилю или другим источникам.
Наши редакторы рассмотрят то, что вы отправили, и решат, нужно ли пересматривать статью.
операционная система (ОС), программа, которая управляет ресурсами компьютера, особенно распределением этих ресурсов среди других программ. Типичные ресурсы включают центральный процессор (ЦП), память компьютера, хранилище файлов, устройства ввода-вывода (I/O) и сетевые соединения. Задачи управления включают планирование использования ресурсов, чтобы избежать конфликтов и помех между программами. В отличие от большинства программ, которые выполняют задачу и завершают работу, операционная система работает бесконечно и завершает работу только при выключении компьютера.
Современные многопроцессорные операционные системы позволяют активировать множество процессов, где каждый процесс представляет собой «поток» вычислений, используемый для выполнения программы. Одна из форм многопроцессорной обработки называется разделением времени, что позволяет многим пользователям совместно использовать доступ к компьютеру, быстро переключаясь между ними. Разделение времени должно защищать от помех между программами пользователей, и в большинстве систем используется виртуальная память, в которой память или «адресное пространство», используемое программой, может находиться во вторичной памяти (например, на магнитном жестком диске), когда не используется в данный момент, чтобы его можно было заменить обратно, чтобы по требованию занять более быструю основную память компьютера. Эта виртуальная память увеличивает адресное пространство, доступное для программы, и помогает предотвратить вмешательство программ друг в друга, но требует тщательного контроля со стороны операционной системы и набора таблиц распределения для отслеживания использования памяти. Пожалуй, самой деликатной и критической задачей для современной операционной системы является выделение центрального процессора; каждому процессу разрешается использовать ЦП в течение ограниченного времени, которое может составлять доли секунды, а затем он должен отказаться от управления и приостановиться до следующего хода. Переключение между процессами само по себе должно использовать ЦП при защите всех данных процессов.
Как Интернет перемещает информацию между компьютерами? Какая операционная система сделана Microsoft? Войдите в этот тест и проверьте свои знания о компьютерах и операционных системах.
У первых цифровых компьютеров не было операционных систем. Они запускали одну программу за раз, которая распоряжалась всеми системными ресурсами, а оператор-человек предоставлял любые необходимые специальные ресурсы. Первые операционные системы были разработаны в середине 1950-х гг. Это были небольшие «программы-супервизоры», которые обеспечивали базовые операции ввода-вывода (например, управление устройствами чтения перфокарт и принтерами) и вели учет использования ЦП для выставления счетов. Программы супервизора также предоставляли возможности мультипрограммирования, позволяющие запускать несколько программ одновременно. Это было особенно важно, чтобы эти первые многомиллионные машины не простаивали во время медленных операций ввода-вывода.
Компьютеры приобрели более мощные операционные системы в 1960-х годах с появлением разделения времени, которое требовало системы для управления несколькими пользователями, совместно использующими процессорное время и терминалы. Двумя ранними системами разделения времени были CTSS (совместимая система разделения времени), разработанная в Массачусетском технологическом институте, и базовая система Дартмутского колледжа, разработанная в Дартмутском колледже. Другие многопрограммные системы включали Atlas в Манчестерском университете, Англия, и IBM OS/360, вероятно, самый сложный программный пакет 1960-х годов.После 1972 года система Multics для компьютера General Electric Co. GE 645 (а позже и для компьютеров Honeywell Inc.) стала самой сложной системой с большинством возможностей мультипрограммирования и разделения времени, которые позже стали стандартными.
У мини-компьютеров 1970-х годов был ограниченный объем памяти и требовались операционные системы меньшего размера. Самой важной операционной системой того периода была UNIX, разработанная AT&T для больших миникомпьютеров как более простая альтернатива Multics. Он стал широко использоваться в 1980-х годах, отчасти потому, что он был бесплатным для университетов, а отчасти потому, что он был разработан с набором инструментов, которые были мощными в руках опытных программистов. Совсем недавно Linux, версия UNIX с открытым исходным кодом, разработанная частично группой под руководством финского студента информатики Линуса Торвальдса и частично группой под руководством американского программиста Ричарда Столлмана, стала популярной как на персональных компьютерах, так и на большие компьютеры.
Помимо таких систем общего назначения, на небольших компьютерах работают специальные операционные системы, управляющие сборочными линиями, самолетами и даже бытовой техникой. Это системы реального времени, предназначенные для обеспечения быстрого реагирования на датчики и использования их входных данных для управления механизмами. Операционные системы также были разработаны для мобильных устройств, таких как смартфоны и планшеты. iOS от Apple Inc., работающая на iPhone и iPad, и Android от Google Inc. — две известные мобильные операционные системы.
С точки зрения пользователя или прикладной программы операционная система предоставляет услуги. Некоторые из них представляют собой простые пользовательские команды, такие как «dir» — показать файлы на диске, а другие — низкоуровневые «системные вызовы», которые графическая программа может использовать для отображения изображения. В любом случае операционная система обеспечивает соответствующий доступ к своим объектам, таблицам расположения дисков в одном случае и подпрограммам для передачи данных на экран в другом. Некоторые из его подпрограмм, управляющие процессором и памятью, обычно доступны только другим частям операционной системы.
Современные операционные системы для персональных компьютеров обычно имеют графический интерфейс пользователя (GUI). Графический пользовательский интерфейс может быть неотъемлемой частью системы, как в более старых версиях Mac OS от Apple и ОС Windows от Microsoft Corporation; в других случаях это набор программ, которые зависят от базовой системы, как в системе X Window для UNIX и Mac OS X от Apple.
Операционные системы также предоставляют сетевые службы и возможности обмена файлами — даже возможность совместного использования ресурсов между системами разных типов, такими как Windows и UNIX. Такое совместное использование стало возможным благодаря внедрению сетевых протоколов (правил связи), таких как TCP/IP в Интернете.
На этом этапе вы узнаете, как компоненты компьютера взаимодействуют друг с другом с момента нажатия кнопки включения.
Последовательность запуска
С того момента, как вы нажмете кнопку питания, внутри вашего компьютера начнется вихрь задач.
Давайте рассмотрим каждый из компонентов и систем, которые работают вместе, чтобы запустить ваш компьютер.
Хотите продолжать
учиться?
Понимание компьютерных систем
ЦП, или центральный процессор, представляет собой большую микросхему внутри компьютера. Это мозг компьютера: он всем управляет. Он работает, считывая инструкции и данные из оперативной памяти (ОЗУ), выполняя инструкции, а затем записывая данные обратно в ОЗУ. Некоторые инструкции могут включать другие компоненты, такие как жесткий диск, но центральный процессор находится под контролем.
ОЗУ временно хранит данные, пока ваш компьютер работает.
- ОЗУ доступно как для чтения, так и для записи. Вы можете добавлять, изменять и удалять данные, хранящиеся в ОЗУ.
- Это изменчиво. При выключении компьютера все данные, хранящиеся в оперативной памяти, теряются.
- Это быстро.
ROM означает постоянную память. Это чип, содержащий данные, установленные производителем, который обычно не заменяется или не обновляется. В нем хранится BIOS.
- ПЗУ доступно только для чтения. Обычно он запрограммирован производителем компьютера и не может быть изменен или перезаписан. (Существует процесс перезаписи ПЗУ, называемый «перепрошивкой», но это сложно и может привести к полной поломке и невозможности восстановления компьютера.)
- ROM – это энергонезависимая память, то есть для хранения данных в ней не требуется питание.
- Это быстро.
Жесткий диск
Жесткий диск (иногда называемый жестким диском) — это основное запоминающее устройство вашего компьютера.Как и ОЗУ, его можно добавлять и изменять, и, как и ПЗУ, оно энергонезависимо, но работает медленно. Если у вас есть файлы и папки на вашем компьютере, они хранятся на жестком диске. Операционная система также хранится на жестком диске.
BIOS означает базовую систему ввода-вывода. BIOS хранится в ПЗУ. Он содержит весь основной код для управления компьютерным оборудованием (например, клавиатурами, мышами, мониторами и жесткими дисками). После того, как последовательность запуска завершена и управление передано операционной системе, BIOS почти ничего не делает.
При включении компьютера может появиться черный экран с надписью "Нажмите F2 для настройки". Это БИОС. Нажав F2, вы попадете на экран настройки, где вы можете изменить, откуда BIOS загружает операционную систему.
Операционная система обычно хранится на жестком диске, но вместо этого вы можете загрузить операционную систему с USB-накопителя или компакт-диска.
Последовательность запуска
Итак, как эти компоненты используются в последовательности запуска?
- ЦП запускается и получает инструкции в ОЗУ из BIOS, которые хранятся в ПЗУ.
- BIOS запускает монитор и клавиатуру, а также выполняет некоторые базовые проверки, чтобы убедиться, что компьютер работает правильно. Например, он будет искать оперативную память.
- Затем BIOS запускает последовательность загрузки. Он будет искать операционную систему.
- Если вы не измените какие-либо настройки, BIOS получит операционную систему с жесткого диска и загрузит ее в ОЗУ.
- Затем BIOS передает управление операционной системе.
Много информации и сокращений!
Надеюсь, этот шаг помог вам понять, что происходит под капотом компьютера, когда вы его включаете. Как только вы выучите эту последовательность, вы сможете создавать на её основе действительно забавные планы уроков…
Пример урока
Дайте учащимся или группам учащихся по одному компоненту:
- ЦП
- БИОС
- ПЗУ
- ОЗУ
- Операционная система
Разместите их на разных столах в комнате вместе с бумагой. Между учениками должно быть некоторое расстояние, чтобы всем было хорошо видно, что происходит.
Попросите каждую команду обсудить ключевые особенности своего компонента и записать их на большом листе бумаги. Они могут использовать свои заметки, или это может быть проверка того, что они уже узнали.
Выполните простой сценарий. Например: «Я пишу документ в Word, и мой компьютер зависает. Что делает оперативная память?»
Попросите учащихся физически бросить лист бумаги, лежавший на столе RAM, в мусорное ведро. Он потерян без силы. Выбросьте данные ПЗУ в мусорное ведро и спросите у студентов: это правильно?
Выполните более сложную последовательность запуска. Возьмите карточку со словом КОНТРОЛЬ, чтобы указать, кто имеет контроль. Каждая команда должна сказать, что они делают, как они это делают. Например:
Читайте также: