1. Omów system binarny i szesnastkowy.

Ludzie w sposób naturalny przyzwyczajeni są do liczenia w systemie dziesiętnym, dlatego też konstrukcje i użyciu systemu dwójkowego przedstawiamy przez analogię do systemu dziesiętnego. Do zapisu dowolnej liczby bez znaku system dziesiętny, wykorzystuje dziesięć symboli graficznych, zwanymi cyframi: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Przy ich użyciu jesteśmy w stanie przedstawić dowolną liczbę. System dziesiętny, podobnie jak i system dwójkowy jest systemem pozycyjnym. Liczbę 425D (D oznacza zapis liczbowy w systemie dziesiętnym) możemy przedstawić jako następującą sumę: 424D= 4*100+2*10+5*1

czyli:

4 2 4 D= 4* 10
+ 2*10
+5*10

0 - pozycja jedynek

1 - pozycja dziesiątek

2 - pozycja setek

Tak więc cyfra na danej pozycji mnożona jest odpowiednią potęgę liczby 10, przy czym wykładnik tej potęgą zależy od położenia danej cyfry w liczbie. Pozycje cyfr w liczbie numerujemy od 0 (najmłodsza cyfra). Poszczególne mnożniki, zwane inaczej wagami, w systemie dziesiętnym noszą nazwę odpowiednio: jedynek(10
= 1), dziesiątek (10
=10), setek (10²=100) itd. Poszczególne wagi w systemie dziesiętnym są potęgami liczby 10, dlatego jest ona zwana podstawą tego systemu (p=10).

Ponieważ w systemie dziesiętnym dysponowaliśmy dziesięcioma cyframi dla zapisania dowolnej liczby bez znaku, w systemie dwójkowym musimy do tego celu używać jedynie dwóch cyfr: 0;1. Jak już wspominałam obydwa systemy są systemami pozycyjnymi, co oznacza, że cyfrę na danej pozycji mnoży się przez określoną wagę. Dla systemu dwójkowego podstawą jest liczba 2 (p=2) i wagami są odpowiednie potęgi tej liczby. Kolejne pozycje liczby zwane są więc pozycjami jedynek, dwójek, czwórek, ósemek itd. Zapis w systemie dwójkowym, zwany inaczej systemem binarnym, liczby 10100B (litera B sygnalizuje liczbę w systemie dwójkowym) oznacza:

10100B= 1*2
+0*2
+1*2
+0*2
+0*2
=

1*16+0*8+1*4+0*2+0*1=16+4=20D

Jedną z konwencji liczby dziesiętnej na dwójkową pokażę na przykładzie, pomijając uzasadnienie jej poprawności. Metoda ta polega na wykonywaniu kolejnych dzieleń całkowitych, z zapisem reszty, przez liczbę 2. Rozpoczynamy od podzielenia liczby przeliczanej przez 2. Kolejne dzielenie wykonujemy na liczbie będącej ilorazem poprzedniego dzielenia. Postępowanie kontynuujemy aż do momentu otrzymania jako wyniku 0. Reszty dzieleń ustawione w odpowiedniej kolejności dają poszukiwaną liczbę binarną.

PRZYKŁAD:

Dokonać konwencji liczby 23D na liczbę binarną.

23 : 2 = 11 r = 1

11 : 2 = 5 r = 1 kierunek odczytu wyniku

5 : 2 = 2 r = 1

2 : 2 = 1 r = 0

1 : 2 = 0 r = 1

zatem 23D = 10111B.

System heksadecymalny, czyli szesnastkowy, nie jest używany bezpośrednio przez układy cyfrowe, jest natomiast wygodnym, zwartym sposobem zapisu liczb binarnych. Stosowany jest on często przez programistów czy też przy wyświetlaniu informacji cyfrowej na ekranie.

W systemie tym do zapisu dowolnej liczby dysponujemy szesnastoma cyframi. Ponieważ symboli graficznych oznaczających liczby arabskie jest dziesięć, brakuje symboli sześciu cyfr. Przyjęto więc, że będą one oznaczone początkowymi literami alfabetu. Zatem A oznacza dziesiątkę, B jedenastkę, aż do cyfry F, która oznacza piętnastkę. Pełny zestaw cyfr szesnastkowych jest następujący

a i Є {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}

Gdzie a i oznacza cyfrę heksadecymalną. Cyfr heksadecymalnych jest szesnaście. Liczba szesnaście jest też podstawą tego systemu. Konwersji liczby dziesiętnej na heksadecymalną można dokonać metodą analogiczną do pokazanej dla systemu dwójkowego, wykonując kolejne dzielenia z resztą przez liczbę 16. Reszty z dzielenia zapisujemy w postaci cyfr heksadecymalnych, czyli np.: 14 zapisujemy jako E.

Najistotniejszą cechą systemu szesnastkowego jest łatwość przechodzenia od zapisu binarnego do szesnastkowego i na odwrót, przez co zapis szesnastkowy staje się zwartym zapisem liczb binarnych.

Przy przejściu od liczby binarnej do szesnastkowej wykorzystujemy fakt, że każdej cyfrze szesnastkowej odpowiada określona kombinacja czterech cyfr binarnych i na odwrót. Pokazuje to tabela:

CYFRA HEKSADECYMALNA	CYFRA BINARNA
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F	0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

Przeliczaną liczbę binarną dzielimy do końca(czyli od najmłodszej pozycji) na czwórki, a następnie każdą z nich zapisujemy w postaci jednej cyfry szesnastkowej, zgodnie z tabelą. Jeżeli ostatni fragment liczby nie jest pełną czwórką, możemy ją dopełnić do czwórki zerami.

Podobnie możemy postąpić przy przeliczaniu w drugą stronę. Wówczas każdą cyfrę szesnastkową zapisujemy w postaci czwórki cyfr binarnych. Ewentualnie nieznaczące zera na początku liczby binarnej można w wyniku pominąć.

2. Przedstaw dwie dowolne liczby systemu dziesiętnego w postaci binarnej i odwrotnej oraz dowolną liczbę binarną w postaci szesnastkowej i odwrotnie.

1. 
   
   
   
   
   177: 2 1 780: 2 0

88: 2 0 390: 2 0

44: 2 0 195: 2 1

22: 2 0 97: 2 1

11: 2 1 48: 2 0

5: 2 1 24: 2 0

2: 2 0 12: 2 0

1: 2 1 6: 2 0

3: 2 1

2: 2 0

1011001 1: 2 1 10100001100

Binarna na dziesiętną

1111= 1*2
+ 1*2
+ 1*2
+ 1*2
= 8+4+2+1=15

11001= 1*2
+1*2
+0*2
+0*2
+1*2
=16+8+4+2+1=31

2. binarna na szesnastkową

111100100110 = F26

szesnastkowa na binarną

76AB8 = 01110110101010111000

3. Wymień rodzaje i zastosowania pamięci półprzewodnikowej.

Pamięciami półprzewodnikowymi nazywamy cyfrowe układy scalone przeznaczone do przechowywania większych ilości informacji i w postaci binarnej. Podstawowymi parametrami pamięci są pojemność i czas dostępu.

Pojemnością pamięci nazywamy maksymalną ilość informacji jaką możemy przechować w danej pamięci. Pojemność pamięci podajemy w bitach (b) lub w bajtach (B).

Czasem dostępu do pamięci w przypadku operacji i odczytu nazywamy czas, jaki musi upłynąć od momentu podania poprawnego adresu odczytywanego słowa w pamięci do czasu ustalenia się poprawnej wartości tego słowa na wyjściu pamięci, lub w przypadku operacji zapisu czas jaki upłynie do momentu zapisania wartości do tego słowa z wejścia pamięci.

W technice komputerowej używane są praktycznie pamięci półprzewodnikowe o dostępie swobodnym (w odróżnieniu na przykład od dostępu sekwencyjnego w pamięciach recyrkulacyjnych).

Pamięcią o dostępie swobodnym nazywamy pamięć, dla której czas dostępu praktycznie nie zależy od adresu słowa w pamięci, czyli od miejsca w którym jest przechowywana informacja.

Ze względu na własności użytkowe, pamięci półprzewodnikowe możemy dzielić na pamięci RAM i ROM.

Pamięcią RAM nazywamy półprzewodnikową o dostępie swobodnym przeznaczoną do zapisu i odczytu. Pamięć RAM jest pamięcią ulotną, co oznacza, że po wyłączeniu jej zasilania informacja w niej przechowywana jest tracona.

Pamięcią ROM nazywamy pamięć półprzewodnikową o dostępie swobodnym przeznaczaną tylko do odczytu. Pamięć ta jest pamięcią nie ulotną.

Z pamięci RAM buduje się tak zwaną pamięć operacyjną komputera, przeznaczoną do przechowywania w trakcie pracy systemu danych oraz programów (gdzie RAM jest pamięcią do zapisu i odczytu).

Pamięci ROM przechowuje się programy inicjujące pracę komputera, gdyż muszą być one przechowywane w pamięci nie ulotnej.

Pamięci RAM dzielimy na dwie podstawowe grupy:

• statyczne SRAM

• dynamiczne DRAM

Pamięć DRAM są wolniejsze łatwiej podlegają scalaniu co oznacza, że dla porównywalnej wielkości układu uzyskujemy z nich znacznie większe pojemności. Wadą pamięci dynamicznej jest również fakt, że dla poprawnego ich funkcjonowania konieczny jest tzw. proces odświeżania. Polega on na cyklicznym, ponownym zapisie przechowywanej informacji do komórek tej pamięci. Pamięci dynamiczne stosowane są do budowy głównej pamięci komputera, co wynika z ich niskiej ceny i dużych pojemności układów yć scalonych tej pamięci. Wadą tych pamięci w porównaniu z pamięciami statycznymi jest przede wszystkim ich szybkość działania.

Podstawowe wyprowadzenia układu pamięci półprzewodnikowej.

DB < =>

AB =>

R/W # pamięć p-p

CS #

Szyna wyjścia / wejścia danych (DB) służy do wprowadzenia i wyprowadzenia informacji do i z pamięci. Wejście adresowe służy do dokonania wyboru, na którym z wielu słów w pamięci zostanie wykonana operacja. Wejście sterujące R /W # informuje układ pamięci, jakiego rodzaju operacja będzie wykonana i odczytywany zapis. Wreszcie wejście CS# służy do uaktywnienia układu pamięci wejścia tj. używane przy budowie zespołów pamięci metodą łączenia dwóch lub więcej układów scalonych pamięci.

Adresem nazywamy niepowtarzalną liczbę przypisaną danemu miejscu w pamięci w celu jego identyfikacji.

Słowem w pamięci nazywamy zestaw pojedynczych komórek pamięci, do którego odwołujemy się pojedynczym adresem.

Ilość bitów w pojedynczym słowie pamięci będziemy nazywać długością słowa pamięci. Zauważmy, że długość słowa pamięci musi być równa ilości wprowadzeń szyny wejścia / wyjścia, gdyż słowa są wprowadzane i wyprowadzane z pamięci równolegle.

Przy m - bitowej szynie adresowej mamy do dyspozycji 2
różnych adresów. Jeżeli ilość słów przechowywanych w pamięci wynosi N musi być spełniony warunek:

N
2

Wartość pojemności pamięci, długości słowa oraz ilości linii adresowych wiąże prosty i oczywisty wzór. Jeżeli pojemność pamięci oznaczymy przez M. długość słowa przez n, a ilość linii adresowych przez m., to spełniona jest zależność:

M.= m. * 2

Organizacją pamięci nazywamy w sposób podziału obszaru na słowa.

Rozbudowę pamięci możemy podzielić na dwa podstawowe przypadki:

• zwiększenie długości słowa

• zwiększenie ilości słów w pamięci.

W celu zwiększenia długości słowa pamięci szerszą magistralą danych budujemy z bitów linii danych kolejnych układów scalonych pamięci, natomiast magistralę adresową i sygnały sterujące łączymy równolegle. Połączenie równoległe wejść adresowych oznacza, że we wszystkich układach, z których budujemy blok o większej długości słowa, wybieramy słowa położone w takim samym miejscu. Jest to najprostsze rozwiązanie.

Zwiększenie ilości słów pamięci oznacza zwiększenie ilości potrzebnych adresów, rozbudowę szyny adresowej o dodatkowe bity potrzebne do uzyskania tych adresów. Przy niezmiennej długości słowa szyna danych pozostaje bez zmian.

Pamięci dynamiczne RAM w skrócie DRAM, są pamięciami pozwalającymi uzyskać duże pojemności w pojedynczym układzie scalonym. Zasada działania komórki pamięci dynamicznej opiera się na magazynowaniu ładunku na określonej, niewielkiej pojemności elektrycznej. Pojemność nie naładowana oznacza 0 logiczne pojemność naładowana oznacza zapisaną jedynkę logiczną. Sposób przechowywania stanów logicznych powoduje potrzebę odświeżania czyli cyklicznego doładowania tych pamięci jest przyczyną innych problemów.

Pamięć SDRAM - modyfikacja tej pamięci polega na synchronizowaniu organizacji pamięci zewnętrznym zegarem. Zmiana dotyczy więc interfejsu pomiędzy pamięcią a systemem. Opisane do tej pory pamięci pracowały asynchronicznie w stosunku do procesora, który z kolei jest układem synchronicznym. Synchronizacja operacji pamięci z zegarem procesora pozwala osiągnąć optymalną szybkość współpracy obydwu układu. Pamięć SDRAM szczególnie nadaje się do współpracy z pamięcią podręczną(cache).

Pamięć ROM jest pamięcią nie ulotną przeznaczoną tylko do odczytu.

Nie ulotność oznacza, że po wyłączeniu napięcia zasilania tej pamięci informacja w niej przechowywana nie jest tracona.

Podział pamięci ROM, który przedstawię poniżej oparty jest przede wszystkim na własnościach użytkowych tych pamięci, choć niewątpliwie ma to związek z zasadą ich działania i technologią wykonania. Niektóre z wymienionych typów pamięci ROM nie są już używane, ale podają je, ponieważ były pewnym etapem w rozwoju tych pamięci.

Podstawowymi typami pamięci ROM są:

• MROM - pamięci, których zawartość jest ustalona w procesie produkcji nie może być zmieniona. W technice komputerowej dobrym przykładem zastosowania tego typu pamięci jest BIOS obsługujący klawiaturę.

• PROM - pamięć jednokrotnie programowalna. Oznacza to, że użytkownik może sam wprowadzić zawartość tej pamięci jednakże potem nie można z faktu, że programowanie tej pamięci polega na nieodwracalnym niszczeniu niektórych połączeń wewnętrznych.

• EPROM - pamięć wielokrotnie programowana, przy czym kasowanie poprzedniej zawartości tej pamięci odbywa się drogą naświetlania promieniami UV. Programowanie i kasowanie tej pamięci odbywa się poza systemem urządzenia zwanych odpowiednio kasownikami i programatorami pamięci EPROM. Pamięć ta wychodzi już z użycia.

• EEPROM - pamięć kasowana i programowana na drodze czysto elektrycznej. Istnieje możliwość wprowadzenia zawartości tego typu pamięci bez wymontowywania jej z systemu choć czas zapisu informacji jest nie porównywalnie dłuższy niż czas zapisu do pamięci RAM. W tego typu pamięci przechowywany jest tzw. flesh - BIOS czyli oprogramowanie BIOS, które może być uaktywnione.

6. Ergonomia pracy przy komputerze

Stanowisko komputerowe i jego otoczenie tworzą swego rodzaju ekosystem. Zachowanie równowagi pomiędzy poszczególnymi elementami systemu stanowi podstawę do zachowania zdrowia podczas pracy. Organizacja pracy przy komputerze powinna zapewnić jak najlepsze relacje układu - człowiek - komputer w celu zapewnienia optymalnych warunków pracy, źródła dyskomfortu i dolegliwości typowych dla pracy przy komputerze, jak złe samopoczucie, bóle głowy, dolegliwości wzrokowe, alergie skórne czy dolegliwości układu mięśniowo - szkieletowego tkwią nie tylko w fizycznych warunkach pracy, takich jak parametry ekranu, klawiatury, krzesło czy oświetlenie, ale również w bardzo poważnym stopniu organizacji zadań wynikających z wykorzystania komputera. Wyniki badań przeprowadzonych na terenie Niemiec wskazuje, że regularne bóle głowy skarży się 60% pracowników zatrudnionych przy monitorach, 90% odczuwa takie dolegliwości od czasu do czasu, 60% cierpi na bóle pleców, a 40% na chroniczne dolegliwości oczu. Inne badania przeprowadzone w USA na 1600 ciężarnych kobiet spędzających przed monitorem 30godzin tygodniowo wykazały w grupie eksperymentalnej dwukrotnie więcej poronień w pierwszych 12 tyg ciąży. Nie wyklucza się faktów, że przyczyną zaobserwowanego zjawiska mógł być również charakterystyczny dla pracy z komputerem wysoki poziom stresu.

Monitor ekranowy - aby monitor spełniał swoje zadanie powinien wyświetlać obraz bez zniekształceń. Migotanie obrazu to nie dostrzegalne pulsowanie niską częstotliwością. Może ono powodować zmęczenie i bóle głowy. Monitor powinien być tak ustawiony aby nie padało żadne silne światło. Górna krawędź monitora powinna znajdować się na poziomie oczu użytkownika. W przeciwnym razie powoduje bule karku i szyi.

Klawiatura - osoby piszące dużo tekstów narzekają na bóle pleców i stawów promieniowo - nadgarstkowych. Aby klawiatura spełniała swoje funkcje i nie powodowała ubocznych skutków powinna być odpowiednio ustawiona i posiadać odpowiednio długi przedmiot. Jej umieszczenie musi pozwalać na równoległe ułożenie ramion.

Mysz - częste korzystanie z myszki może powodować nadwerężenie dłoni co powoduje zmęczenie a nawet schorzenie dłoni ramienia i barku. Element na którym leży ręka musi być wypukły tak aby ułożenie ręki nie powodowało nacisku na naczynia krwionośne. Przednia część myszy musi być niższa od tylnej.

---