Grundlagen von Computern - Kurzanleitung

Als modernes Kind müssen Sie Computer benutzt, gesehen oder gelesen haben. Dies liegt daran, dass sie ein wesentlicher Bestandteil unseres täglichen Lebens sind. Ob Schule, Banken, Geschäfte, Bahnhöfe, Krankenhaus oder Ihr eigenes Zuhause, Computer sind überall vorhanden, was unsere Arbeit für uns einfacher und schneller macht. Da sie so ein wesentlicher Bestandteil unseres Lebens sind, müssen wir wissen, was sie sind und wie sie funktionieren. Beginnen wir mit der formalen Definition des Begriffs Computer.

Die wörtliche Bedeutung von Computer ist ein Gerät, das berechnen kann. Moderne Computer können jedoch viel mehr als nur rechnen.Computer ist ein elektronisches Gerät, das Eingaben empfängt, speichert oder gemäß Benutzeranweisungen verarbeitet und Ausgaben im gewünschten Format bereitstellt.

Eingabe-Prozess-Ausgabe-Modell

Computereingabe wird aufgerufen data und die Ausgabe, die nach der Verarbeitung auf der Grundlage der Anweisungen des Benutzers erhalten wird, wird aufgerufen information. Es werden rohe Fakten und Zahlen aufgerufen, die mit arithmetischen und logischen Operationen verarbeitet werden können, um Informationen zu erhaltendata.

Es gibt zwei Arten von Prozessen, die auf Daten angewendet werden können:

• Arithmetic operations - Beispiele sind Berechnungen wie Addition, Subtraktion, Differentiale, Quadratwurzel usw.

• Logical operations - Beispiele sind Vergleichsoperationen wie größer als, kleiner als, gleich, entgegengesetzt usw.

Die entsprechende Zahl für einen tatsächlichen Computer sieht ungefähr so ​​aus -

Die grundlegenden Teile eines Computers sind wie folgt:

• Input Unit - Geräte wie Tastatur und Maus, mit denen Daten und Anweisungen in den Computer eingegeben werden, werden als Eingabeeinheit bezeichnet.

• Output Unit - Geräte wie Drucker und visuelle Anzeigeeinheit, mit denen dem Benutzer Informationen im gewünschten Format bereitgestellt werden, werden als Ausgabeeinheit bezeichnet.

• Control Unit- Wie der Name schon sagt, steuert dieses Gerät alle Funktionen des Computers. Alle Geräte oder Teile des Computers interagieren über die Steuereinheit.

• Arithmetic Logic Unit - Dies ist das Gehirn des Computers, in dem alle arithmetischen und logischen Operationen stattfinden.

• Memory- Alle Eingabedaten, Anweisungen und Daten, die zwischen den Prozessen liegen, werden gespeichert. Es gibt zwei Arten von Speicher:primary memory und secondary memory. Der Primärspeicher befindet sich in der CPU, während der Sekundärspeicher außerhalb der CPU liegt.

Steuereinheit, arithmetische Logikeinheit und Speicher werden zusammen als bezeichnet central processing unit oder CPU. Computergeräte wie Tastatur, Maus, Drucker usw., die wir sehen und berühren können, sind diehardwareKomponenten eines Computers. Die Anweisungen oder Programme, mit denen der Computer mithilfe dieser Hardwareteile funktioniert, werden aufgerufensoftware. Wir können keine Software sehen oder berühren. Für die Arbeit eines Computers sind sowohl Hardware als auch Software erforderlich.

Eigenschaften des Computers

Um zu verstehen, warum Computer ein so wichtiger Teil unseres Lebens sind, schauen wir uns einige ihrer Eigenschaften an -

• Speed - Normalerweise kann ein Computer 3-4 Millionen Anweisungen pro Sekunde ausführen.

• Accuracy- Computer weisen ein sehr hohes Maß an Genauigkeit auf. Fehler, die auftreten können, sind normalerweise auf ungenaue Daten, falsche Anweisungen oder Fehler in Chips zurückzuführen - alles menschliche Fehler.

• Reliability - Computer können dieselbe Art von Arbeit wiederholt ausführen, ohne Fehler aufgrund von Müdigkeit oder Langeweile zu verursachen, die beim Menschen sehr häufig sind.

• Versatility- Computer können eine breite Palette von Arbeiten ausführen, von der Dateneingabe und Ticketbuchung bis hin zu komplexen mathematischen Berechnungen und kontinuierlichen astronomischen Beobachtungen. Wenn Sie die erforderlichen Daten mit den richtigen Anweisungen eingeben können, übernimmt der Computer die Verarbeitung.

• Storage Capacity- Computer können eine sehr große Datenmenge zu einem Bruchteil der Kosten der herkömmlichen Speicherung von Dateien speichern. Außerdem sind Daten vor normalem Verschleiß durch Papier geschützt.

Vorteile der Verwendung von Computer

Jetzt, da wir die Eigenschaften von Computern kennen, können wir die Vorteile erkennen, die Computer bieten

• Computer können dieselbe Aufgabe wiederholt mit derselben Genauigkeit ausführen.

• Computer werden nicht müde oder gelangweilt.

• Computer können Routineaufgaben übernehmen und gleichzeitig Personal für intelligentere Funktionen freigeben.

Nachteile der Verwendung von Computer

Trotz so vieler Vorteile haben Computer einige eigene Nachteile -

• Computer haben keine Intelligenz; Sie folgen den Anweisungen blind, ohne das Ergebnis zu berücksichtigen.

• Regelmäßige Stromversorgung ist erforderlich, damit Computer funktionieren, was sich insbesondere in Entwicklungsländern überall als schwierig erweisen könnte.

Booten

Das Starten eines Computers oder eines in ein Computer eingebetteten Geräts wird aufgerufen booting. Das Booten erfolgt in zwei Schritten -

• Stromversorgung einschalten
• Laden des Betriebssystems in den Hauptspeicher des Computers
• Halten Sie alle Anwendungen in einem Bereitschaftszustand, falls dies vom Benutzer benötigt wird

Das erste Programm oder der erste Befehlssatz, der beim Einschalten des Computers ausgeführt wird, wird aufgerufen BIOS oder Basic Input Output System. BIOS ist einfirmwaredh eine Software, die permanent in die Hardware programmiert ist.

Wenn ein System bereits ausgeführt wird, aber neu gestartet werden muss, wird es aufgerufen rebooting. Ein Neustart kann erforderlich sein, wenn eine Software oder Hardware installiert wurde oder das System ungewöhnlich langsam ist.

Es gibt zwei Arten des Bootens -

• Cold Booting- Wenn das System durch Einschalten der Stromversorgung gestartet wird, spricht man von Kaltstart. Der nächste Schritt beim Kaltstart ist das Laden des BIOS.

• Warm Booting- Wenn das System bereits ausgeführt wird und neu gestartet oder neu gestartet werden muss, spricht man von einem Warmstart. Warmstart ist schneller als Kaltstart, da das BIOS nicht neu geladen wird.

In der Vergangenheit wurden Computer nach Prozessortypen klassifiziert, da die Entwicklung der Prozessor- und Verarbeitungsgeschwindigkeit die Entwicklungsmaßstäbe waren. Die frühesten Computer verwendeten Vakuumröhren zur Verarbeitung, waren riesig und fielen häufig aus. Wenn jedoch Vakuumröhren durch Transistoren und dann durch Chips ersetzt wurden, nahm ihre Größe ab und die Verarbeitungsgeschwindigkeiten nahmen um ein Vielfaches zu.

Alle modernen Computer und Computer verwenden Mikroprozessoren, deren Geschwindigkeit und Speicherkapazität von Tag zu Tag in die Höhe schnellen. Der Entwicklungsmaßstab für Computer ist jetzt ihre Größe. Computer werden jetzt nach ihrer Verwendung oder Größe klassifiziert -

• Desktop
• Laptop
• Tablet
• Server
• Mainframe
• Supercomputer

Lassen Sie uns all diese Computertypen im Detail betrachten.

Desktop

Desktop Computer sind personal computers (PCs)Entwickelt für die Verwendung durch eine Person an einem festen Ort. IBM war der erste Computer, der die Verwendung von Desktops einführte und bekannt machte. Eine Desktop-Einheit verfügt normalerweise über eine CPU (Central Processing Unit), einen Monitor, eine Tastatur und eine Maus. Die Einführung von Desktops verbreitete die Nutzung von Computern unter gewöhnlichen Menschen, da sie kompakt und erschwinglich waren.

Aufgrund der zunehmenden Beliebtheit des Desktops wurden viele Software- und Hardwaregeräte speziell für den Heim- oder Bürobenutzer entwickelt. Die wichtigste Überlegung beim Design war hier die Benutzerfreundlichkeit.

Laptop

Trotz seiner großen Beliebtheit machten Desktops in den 2000er Jahren einem kompakteren und tragbareren Personalcomputer namens Laptop Platz. Laptops werden auch genanntnotebook computers oder einfach notebooks. Laptops werden mit Batterien betrieben und stellen mithilfe von Wi-Fi-Chips (Wireless Fidelity) eine Verbindung zu Netzwerken her. Sie haben auch Chips für Energieeffizienz, damit sie nach Möglichkeit Strom sparen und eine längere Lebensdauer haben können.

Moderne Laptops verfügen über genügend Rechenleistung und Speicherkapazität, um für alle Büroarbeiten, das Design von Websites, die Softwareentwicklung und sogar die Audio- / Videobearbeitung verwendet zu werden.

Tablette

Nach Laptops wurden Computer weiter miniaturisiert, um Maschinen zu entwickeln, die über die Rechenleistung eines Desktops verfügen, aber klein genug sind, um in der Hand gehalten zu werden. Tablets haben einen berührungsempfindlichen Bildschirm von normalerweise 5 bis 10 Zoll, auf dem mit einem Finger Symbole berührt und Anwendungen aufgerufen werden.

Die Tastatur wird bei Bedarf auch virtuell angezeigt und mit Berührungsstrichen verwendet. Anwendungen, die auf Tablets ausgeführt werden, werden aufgerufenapps. Sie verwenden Betriebssysteme von Microsoft (Windows 8 und neuere Versionen) oder Google (Android). Apple-Computer haben ein eigenes Tablet namens entwickeltiPad welches ein proprietäres Betriebssystem namens verwendet iOS.

Server

Server sind Computer mit hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten, die einen oder mehrere Dienste für andere Systeme auf dem Server bereitstellen network. Sie können Bildschirme haben oder nicht. Eine Gruppe von Computern oder digitalen Geräten, die miteinander verbunden sind, um Ressourcen gemeinsam zu nutzen, wird als a bezeichnetnetwork.

Server haben eine hohe Verarbeitungsleistung und können mehrere Anforderungen gleichzeitig verarbeiten. Zu den am häufigsten vorkommenden Servern in Netzwerken gehören:

• Datei- oder Speicherserver
• Spieleserver
• Anwendungsserver
• Datenbankserver
• Mail-Server
• Druck Server

Mainframe

Mainframessind Computer, die von Organisationen wie Banken, Fluggesellschaften und Eisenbahnen verwendet werden, um Millionen und Billionen von Online-Transaktionen pro Sekunde abzuwickeln. Wichtige Merkmale von Mainframes sind -

• Groß in der Größe
• Hundertmal schneller als Server, normalerweise hundert Megabyte pro Sekunde
• Sehr teuer
• Verwenden Sie ein vom Hersteller bereitgestelltes proprietäres Betriebssystem
• Eingebaute Sicherheitsfunktionen für Hardware, Software und Firmware

Supercomputer

Supercomputerssind die schnellsten Computer der Welt. Sie dienen zur Durchführung komplexer, schneller und zeitintensiver Berechnungen für wissenschaftliche und technische Anwendungen. Die Geschwindigkeit oder Leistung des Supercomputers wird in Teraflops gemessen, dh 1012 Gleitkommaoperationen pro Sekunde.

Chinesischer Supercomputer Sunway TaihuLight ist der schnellste Supercomputer der Welt mit einer Bewertung von 93 Petaflops pro Sekunde, dh 93 Billiarden Gleitkommaoperationen pro Sekunde.

Die häufigsten Anwendungen von Supercomputern sind:

• Molekulare Kartierung und Forschung
• Wettervorhersage
• Umweltforschung
• Öl- und Gasexploration

Wie Sie wissen, benötigen die Hardwaregeräte Benutzeranweisungen, um zu funktionieren. Eine Reihe von Anweisungen, die ein einzelnes Ergebnis erzielen, werden als Programm oder Prozedur bezeichnet. Viele Programme, die zusammenarbeiten, um eine Aufgabe zu erledigen, machen asoftware.

Mit einer Textverarbeitungssoftware kann der Benutzer beispielsweise Dokumente erstellen, bearbeiten und speichern. Ein Webbrowser ermöglicht dem Benutzer das Anzeigen und Freigeben von Webseiten und Multimediadateien. Es gibt zwei Kategorien von Software -

• Systemsoftware
• Anwendungssoftware
• Utility-Software

Lassen Sie uns sie im Detail besprechen.

Systemsoftware

Software, die zum Ausführen der Hardwareteile des Computers und anderer Anwendungssoftware erforderlich ist, wird aufgerufen system software. Systemsoftware fungiert alsinterfacezwischen Hardware und Benutzeranwendungen. Eine Schnittstelle wird benötigt, da Hardwaregeräte oder Maschinen und Menschen in verschiedenen Sprachen sprechen.

Maschinen verstehen nur die Binärsprache, dh 0 (kein elektrisches Signal) und 1 (Vorhandensein eines elektrischen Signals), während Menschen Englisch, Französisch, Deutsch, Tamilisch, Hindi und viele andere Sprachen sprechen. Englisch ist die vorherrschende Sprache für die Interaktion mit Computern. Software ist erforderlich, um alle menschlichen Anweisungen in maschinenverständliche Anweisungen umzuwandeln. Und genau das macht Systemsoftware.

Aufgrund ihrer Funktion gibt es vier Arten von Systemsoftware:

• Betriebssystem
• Sprachprozessor
• Gerätetreiber

Betriebssystem

Es wird eine Systemsoftware aufgerufen, die für das Funktionieren aller Hardwareteile und deren Interoperabilität zur erfolgreichen Ausführung von Aufgaben verantwortlich ist operating system (OS). Das Betriebssystem ist die erste Software, die beim Einschalten des Computers in den Computerspeicher geladen wird. Dies wird aufgerufenbooting. Das Betriebssystem verwaltet die Grundfunktionen eines Computers wie das Speichern von Daten im Speicher, das Abrufen von Dateien von Speichergeräten, das Planen von Aufgaben nach Priorität usw.

Sprachprozessor

Wie bereits erwähnt, besteht eine wichtige Funktion der Systemsoftware darin, alle Benutzeranweisungen in eine maschinenverständliche Sprache umzuwandeln. Wenn wir von Mensch-Maschine-Interaktionen sprechen, gibt es drei Arten von Sprachen:

• Machine-level language- Diese Sprache ist nichts anderes als eine Folge von Nullen und Einsen, die die Maschinen verstehen können. Es ist vollständig maschinenabhängig.

• Assembly-level language - Diese Sprache führt durch Definieren eine Abstraktionsebene ein mnemonics. Mnemonicssind englische Wörter oder Symbole, die eine lange Folge von Nullen und Einsen bezeichnen. Beispielsweise kann das Wort "READ" so definiert werden, dass der Computer Daten aus dem Speicher abrufen muss. Das Ganzeinstructionwird auch die Speicheradresse mitteilen. Assembler-Sprache istmachine dependent.

• High level language- Diese Sprache verwendet englische Aussagen und ist völlig unabhängig von Maschinen. Programme, die in Hochsprachen geschrieben wurden, sind einfach zu erstellen, zu lesen und zu verstehen.

Programm, das in höheren Programmiersprachen wie Java, C ++ usw. geschrieben ist, wird aufgerufen source code. Ein Befehlssatz in maschinenlesbarer Form wird aufgerufenobject code oder machine code. System software das Quellcode in Objektcode konvertiert, wird aufgerufen language processor. Es gibt drei Arten von Sprachdolmetschern

• Assembler - Konvertiert das Programm auf Baugruppenebene in ein Programm auf Maschinenebene.

• Interpreter - Konvertiert übergeordnete Programme zeilenweise in Programme auf Maschinenebene.

• Compiler - Konvertiert High-Level-Programme auf einmal und nicht zeilenweise in Programme auf Maschinenebene.

Gerätetreiber

Es wird eine Systemsoftware aufgerufen, die die Funktion eines bestimmten Geräts auf dem Computer steuert und überwacht device driver. Jedem Gerät wie Drucker, Scanner, Mikrofon, Lautsprecher usw., das extern an das System angeschlossen werden muss, ist ein bestimmter Treiber zugeordnet. Wenn Sie ein neues Gerät anschließen, müssen Sie dessen Treiber installieren, damit das Betriebssystem weiß, wie es verwaltet werden muss.

Anwendungssoftware

Eine Software, die eine einzelne Aufgabe und nichts anderes ausführt, wird aufgerufen application software. Anwendungssoftware ist sehr spezialisiert auf ihre Funktion und ihren Ansatz zur Lösung eines Problems. Eine Tabellenkalkulationssoftware kann also nur Operationen mit Zahlen und sonst nichts ausführen. Eine Krankenhausverwaltungssoftware verwaltet die Krankenhausaktivitäten und sonst nichts. Hier sind einige häufig verwendete Anwendungssoftware -

• Textverarbeitung
• Spreadsheet
• Presentation
• Datenbankmanagement
• Multimedia-Tools

Utility-Software

Anwendungssoftware, die Systemsoftware bei ihrer Arbeit unterstützt, wird aufgerufen utility software. Utility-Software ist also tatsächlich eine Kreuzung zwischen Systemsoftware und Anwendungssoftware. Beispiele für Utility-Software sind:

• Antiviren Software
• Tools zur Datenträgerverwaltung
• Dateiverwaltungstools
• Komprimierungswerkzeuge
• Backup-Tools

Wie Sie wissen, fungiert die Systemsoftware als Schnittstelle für das zugrunde liegende Hardwaresystem. Hier werden wir einige wichtige Systemsoftware im Detail diskutieren.

Betriebssystem

Operating system (OS)ist die Lebensader des Computers. Sie verbinden alle Grundgeräte wie CPU, Monitor, Tastatur und Maus. Schließen Sie das Netzteil an und schalten Sie es ein, wenn Sie glauben, dass alles vorhanden ist. Der Computer wird jedoch erst gestartet oder zum Leben erweckt, wenn ein Betriebssystem installiert ist, da das Betriebssystem -

• Hält alle Hardwareteile bereit, den Benutzeranweisungen zu folgen
• Koordinaten zwischen verschiedenen Geräten
• Plant mehrere Aufgaben nach Priorität
• Ordnet jeder Aufgabe eine Ressource zu
• Ermöglicht dem Computer den Zugriff auf das Netzwerk
• Ermöglicht Benutzern den Zugriff auf und die Verwendung von Anwendungssoftware

Neben dem ersten Booten sind dies einige der Funktionen eines Betriebssystems -

• Verwalten von Computerressourcen wie Hardware, Software, freigegebenen Ressourcen usw.
• Zuweisung von Ressourcen
• Verhindern Sie Fehler während der Verwendung der Software
• Kontrollieren Sie die missbräuchliche Verwendung des Computers

Eines der frühesten Betriebssysteme war MS-DOS,entwickelt von Microsoft für IBM PC. Es war eineCommand Line Interface (CLI)Betriebssystem, das den PC-Markt revolutionierte. DOS war aufgrund seiner Schnittstelle schwierig zu bedienen. Die Benutzer mussten sich Anweisungen merken, um ihre Aufgaben zu erledigen. Um Computer zugänglicher und benutzerfreundlicher zu machen, hat Microsoft entwickeltGraphical User Interface (GUI) basiertes Betriebssystem aufgerufen Windows, was die Art und Weise veränderte, wie Menschen Computer benutzten.

Assembler

Assembler ist eine Systemsoftware, die Programme auf Baugruppenebene in Code auf Maschinenebene konvertiert.

Dies sind die Vorteile der Programmierung auf Baugruppenebene -

• Erhöht die Effizienz des Programmierers, da das Erinnern an Mnemonik einfacher ist
• Die Produktivität steigt mit abnehmender Anzahl von Fehlern und damit Debugging-Zeit
• Der Programmierer hat Zugriff auf Hardwareressourcen und kann daher flexibel Programme schreiben, die auf den jeweiligen Computer zugeschnitten sind

Dolmetscher

Der Hauptvorteil der Assembler-Sprache war ihre Fähigkeit, die Speichernutzung und die Hardwareauslastung zu optimieren. Mit dem technologischen Fortschritt hatten Computer jedoch mehr Speicher und bessere Hardwarekomponenten. Das einfache Schreiben von Programmen wurde daher wichtiger als die Optimierung des Speichers und anderer Hardwareressourcen.

Darüber hinaus bestand das Bedürfnis, einer Handvoll ausgebildeter Wissenschaftler und Computerprogrammierer die Programmierung zu entziehen, damit Computer in mehr Bereichen eingesetzt werden können. Dies führte zur Entwicklung von Hochsprachen, die aufgrund der Ähnlichkeit der Befehle mit der englischen Sprache leicht zu verstehen waren.

Die Systemsoftware, mit der Zeilenquellcode auf hoher Ebene Zeile für Zeile in Sprachobjektcode auf Maschinenebene übersetzt wird, wird als bezeichnet interpreter. Ein Interpreter nimmt jede Codezeile, konvertiert sie in Maschinencode und speichert sie in der Objektdatei.

Das advantageDie Verwendung eines Interpreters besteht darin, dass sie sehr einfach zu schreiben sind und keinen großen Speicherplatz benötigen. Es gibt jedoch einen großen Nachteil bei der Verwendung von Dolmetschern, dh die Ausführung interpretierter Programme dauert lange. Um dies zu überwindendisadvantage, insbesondere für große Programme, compilers wurden entwickelt.

Compiler

Systemsoftware, die das gesamte Programm speichert, scannt, das gesamte Programm in Objektcode übersetzt und dann einen ausführbaren Code erstellt, wird als Compiler bezeichnet. Auf den ersten Blick vergleichen sich Compiler ungünstig mit Dolmetschern, weil sie -

• sind komplexer als Dolmetscher
• brauche mehr Speicherplatz
• Nehmen Sie sich mehr Zeit beim Kompilieren des Quellcodes

Kompilierte Programme werden jedoch auf Computern sehr schnell ausgeführt. Das folgende Bild zeigt Schritt für Schritt, wie ein Quellcode in einen ausführbaren Code umgewandelt wird.

Dies sind die Schritte beim Kompilieren des Quellcodes in ausführbaren Code -

• Pre-processing - In dieser Phase werden Vorprozessoranweisungen interpretiert, die normalerweise von Sprachen wie C und C ++ verwendet werden, dh in eine Sprache auf Assemblyebene konvertiert.

• Lexical analysis - Hier werden alle Anweisungen in konvertiert lexical units wie Konstanten, Variablen, arithmetische Symbole usw.

• Parsing - Hier werden alle Anweisungen überprüft, um festzustellen, ob sie übereinstimmen grammar rulesder Sprache. Wenn Fehler auftreten, werden Sie vom Compiler aufgefordert, diese zu beheben, bevor Sie fortfahren können.

• Compiling - Zu diesem Zeitpunkt wird der Quellcode in konvertiert object code.

• Linking- Wenn Links zu externen Dateien oder Bibliotheken vorhanden sind, werden dem Programm Adressen ihrer ausführbaren Datei hinzugefügt. Wenn der Code für die tatsächliche Ausführung neu angeordnet werden muss, werden sie neu angeordnet. Die endgültige Ausgabe ist dieexecutable code das ist bereit ausgeführt zu werden.

Wie Sie wissen, ist das Betriebssystem für die Funktion des Computersystems verantwortlich. Zu diesem Zweck werden diese drei großen Kategorien von Aktivitäten ausgeführt:

• Essential functions - Gewährleistet eine optimale und effektive Nutzung der Ressourcen

• Monitoring functions - Überwacht und sammelt Informationen zur Systemleistung

• Service functions - Bietet Dienste für Benutzer

Lassen Sie uns einige der wichtigsten Funktionen betrachten, die mit diesen Aktivitäten verbunden sind.

Prozessorverwaltung

Das Verwalten der CPU eines Computers, um die optimale Auslastung sicherzustellen, wird aufgerufen processor management. Das Verwalten des Prozessors umfasst im Wesentlichen das Zuweisen von Prozessorzeit zu den Aufgaben, die ausgeführt werden müssen. Das nennt manjob scheduling. Jobs müssen so geplant werden, dass -

• Die CPU ist maximal ausgelastet
• Die Bearbeitungszeit, dh die für die Ausführung jedes Auftrags erforderliche Zeit, ist minimal
• Die Wartezeit ist minimal
• Jeder Job erhält die schnellstmögliche Antwortzeit
• Der maximale Durchsatz wird erreicht, wobei der Durchsatz die durchschnittliche Zeit ist, die zum Ausführen jeder Aufgabe benötigt wird

Es gibt zwei Methoden zur Jobplanung, die von Betriebssystemen ausgeführt werden:

• Präventive Planung
• Nicht präventive Planung

Präventive Planung

Bei dieser Art der Planung kann der nächste vom Prozessor auszuführende Job geplant werden, bevor der aktuelle Job abgeschlossen ist. Wenn ein Job mit höherer Priorität angezeigt wird, kann der Prozessor gezwungen werden, den aktuellen Job freizugeben und den nächsten Job aufzunehmen. Es gibt zwei Planungstechniken, die die vorbeugende Planung verwenden:

• Round robin scheduling - Eine kleine Zeiteinheit namens time sliceist definiert und jedes Programm erhält jeweils nur eine Zeitscheibe. Wenn es während dieser Zeit nicht abgeschlossen ist, muss es am Ende in die Jobwarteschlange gestellt werden und warten, bis alle Programme eine Zeitscheibe haben. Der Vorteil hierbei ist, dass alle Programme die gleichen Chancen erhalten. Der Nachteil ist, dass die CPU für den Rest der Dauer inaktiv ist, wenn ein Programm die Ausführung vor Ablauf der Zeitscheibe abschließt.

• Response ratio scheduling - Antwortverhältnis ist definiert als

  $$\frac{Elapsed \: Time}{Execution \: time \: received}$$

  Ein Job mit kürzerer Antwortzeit erhält eine höhere Priorität. Daher muss ein größeres Programm möglicherweise warten, selbst wenn es früher als das kürzere Programm angefordert wurde. Dies verbessert den Durchsatz der CPU.

Nicht präemptive Planung

Bei dieser Art der Zeitplanung werden Jobplanungsentscheidungen erst nach Abschluss des aktuellen Jobs getroffen. Ein Job wird niemals unterbrochen, um Jobs mit höherer Priorität Vorrang einzuräumen. Planungstechniken, die eine nicht präemptive Planung verwenden, sind:

• First come first serve scheduling - Dies ist die einfachste Technik, bei der das erste Programm, das eine Anforderung auslöst, zuerst abgeschlossen wird.

• Shortest job next scheduling - Hier wird als nächstes der Job geplant, der für die Ausführung am wenigsten Zeit benötigt.

• Deadline scheduling - Der Auftrag mit der frühesten Frist soll als nächstes ausgeführt werden.

Speicherverwaltung

Der Prozess der Regulierung des Computerspeichers und der Verwendung von Optimierungstechniken zur Verbesserung der Gesamtsystemleistung wird aufgerufen memory management. Speicherplatz ist in modernen Computerumgebungen sehr wichtig, daher spielt die Speicherverwaltung eine wichtige Rolle bei Betriebssystemen.

Wie Sie wissen, haben Computer zwei Arten von Speicher - primary und secondary. Primärspeicher istfast but expensive und sekundärer Speicher ist cheap but slower. Das Betriebssystem muss ein Gleichgewicht zwischen beiden herstellen, um sicherzustellen, dass die Systemleistung nicht durch sehr wenig Primärspeicher beeinträchtigt wird oder die Systemkosten nicht durch zu viel Primärspeicher steigen.

Eingabe- und Ausgabedaten, Benutzeranweisungen und Daten zwischen der Programmausführung müssen für eine hohe Systemleistung effizient gespeichert, abgerufen und abgerufen werden. Sobald eine Programmanforderung akzeptiert wurde, weist das Betriebssystem sie gemäß den Anforderungen primären und sekundären Speicherbereichen zu. Sobald die Ausführung abgeschlossen ist, wird der ihm zugewiesene Speicherplatz freigegeben. Das Betriebssystem verwendet viele Speicherverwaltungstechniken, um alle zugewiesenen oder freien Speicherplätze zu verfolgen.

Kontinuierliche Speicherzuordnung

Dies ist die einfachste Speicherplatzzuweisungstechnik, bei der jedem Programm zusammenhängende Speicherplätze zugewiesen werden. Das Betriebssystem muss vor der Zuweisung die für den gesamten Prozess erforderliche Speichermenge schätzen.

Nicht zusammenhängende Speicherzuordnung

Wie der Name schon sagt, müssen Programm und zugehörige Daten nicht an zusammenhängenden Orten gespeichert werden. Das Programm ist in kleinere Komponenten unterteilt und jede Komponente wird an einem separaten Ort gespeichert. In einer Tabelle wird aufgezeichnet, wo jede Komponente des Programms gespeichert ist. Wenn der Prozessor auf eine Komponente zugreifen muss, bietet das Betriebssystem Zugriff über diese Zuordnungstabelle.

In einem realen Szenario reicht der primäre Speicherplatz möglicherweise nicht aus, um das gesamte Programm zu speichern. In diesem Fall nimmt das Betriebssystem die Hilfe vonVirtual StorageTechnik, bei der das Programm physisch im Sekundärspeicher gespeichert ist, aber im Primärspeicher gespeichert zu sein scheint. Dies führt zu einer winzigen Zeitverzögerung beim Zugriff auf die Programmkomponenten. Es gibt zwei Ansätze für virtuelle Speicher:

• Program paging - Ein Programm ist in feste Größen unterteilt pageund im sekundären Speicher gespeichert. Die Seiten sind gegebenlogical address or virtual addressvon 0 bis n. EINpage table Ordnet die logischen Adressen den physischen Adressen zu, mit denen die Seiten bei Bedarf abgerufen werden.

• Program segmentation - Ein Programm ist in logische Einheiten unterteilt, die aufgerufen werden segments, logische Adresse von 0 bis n zugewiesen und im Sekundärspeicher gespeichert. EINsegment table wird verwendet, um Segmente vom sekundären Speicher in den primären Speicher zu laden.

Betriebssysteme verwenden normalerweise eine Kombination aus Seiten- und Programmsegmentierung, um die Speichernutzung zu optimieren. Ein großes Programmsegment kann in Seiten unterteilt werden oder mehr als ein kleines Segment kann als einzelne Seite gespeichert werden.

Dokumentenverwaltung

Daten und Informationen werden in Form von Dateien auf Computern gespeichert. Die Verwaltung des Dateisystems, damit Benutzer ihre Daten sicher und korrekt aufbewahren können, ist eine wichtige Funktion von Betriebssystemen. Das Verwalten von Dateisystemen nach Betriebssystem wird aufgerufenfile management. Die Dateiverwaltung ist erforderlich, um Tools für diese dateibezogenen Aktivitäten bereitzustellen.

• Erstellen neuer Dateien zum Speichern von Daten
• Updating
• Sharing
• Sichern von Daten durch Passwörter und Verschlüsselung
• Wiederherstellung bei Systemausfall

Geräteverwaltung

Der Prozess der Implementierung, des Betriebs und der Wartung eines Geräts durch das Betriebssystem wird aufgerufen device management. Das Betriebssystem verwendet eine Dienstprogramm-Software namensdevice driver als Schnittstelle zum Gerät.

Wenn viele Prozesse auf die Geräte zugreifen oder den Zugriff auf die Geräte anfordern, verwaltet das Betriebssystem die Geräte so, dass die Geräte effizient für alle Prozesse freigegeben werden. Verarbeitet Zugriffsgeräte übersystem call interface, eine vom Betriebssystem bereitgestellte Programmierschnittstelle.

Mit der Entwicklung von Computern und Computertechnologien im Laufe der Jahre hat sich auch ihre Verwendung in vielen Bereichen entwickelt. Um den wachsenden Anforderungen gerecht zu werden, haben immer mehr kundenspezifische Software den Markt überflutet. Da jede Software ein Betriebssystem benötigt, um zu funktionieren, haben sich im Laufe der Jahre auch Betriebssysteme entwickelt, um den wachsenden Anforderungen an ihre Techniken und Fähigkeiten gerecht zu werden. Hier diskutieren wir einige gängige Betriebssystemtypen, die auf ihren Arbeitstechniken basieren, und einige häufig verwendete Betriebssysteme.

GUI OS

GUI ist die Abkürzung für Graphical User Interface. Ein Betriebssystem, das eine Schnittstelle mit Grafiken und Symbolen darstellt, wird als a bezeichnetGUI OS. Das GUI-Betriebssystem ist sehr einfach zu navigieren und zu verwenden, da Benutzer sich nicht an Befehle erinnern müssen, die zur Ausführung der einzelnen Aufgaben gegeben werden müssen. Beispiele für GUI-Betriebssysteme sind Windows, MacOS, Ubuntu usw.

Time-Sharing-Betriebssystem

Betriebssysteme, die Aufgaben für eine effiziente Prozessornutzung planen, werden aufgerufen time sharing OS. Time Sharing odermultitaskingwird von Betriebssystemen verwendet, wenn mehrere Benutzer an verschiedenen Terminals Prozessorzeit benötigen, um ihre Aufgaben zu erledigen. Viele Scheduling-Techniken wie Round-Robin-Scheduling und Short-Job Next Scheduling werden vom Time-Sharing-Betriebssystem verwendet.

Echtzeit-Betriebssystem

Ein Betriebssystem, das garantiert, dass Live-Ereignisse oder -Daten verarbeitet und die Ergebnisse innerhalb eines festgelegten Zeitraums geliefert werden, wird als a bezeichnet real time OS. Dies kann Single Tasking oder Multitasking sein.

Verteiltes Betriebssystem

Ein Betriebssystem, das viele Computer verwaltet, dem Benutzer jedoch eine Schnittstelle eines einzelnen Computers bietet, wird aufgerufen distributed OS. Ein solcher Betriebssystemtyp ist erforderlich, wenn die Rechenanforderungen nicht von einem einzelnen Computer erfüllt werden können und mehr Systeme verwendet werden müssen. Die Benutzerinteraktion ist auf ein einzelnes System beschränkt. Es ist das Betriebssystem, das die Arbeit auf mehrere Systeme verteilt und dann die konsolidierte Ausgabe so darstellt, als hätte ein Computer an dem vorliegenden Problem gearbeitet.

Beliebte Betriebssysteme

Anfangs hatten Computer keine Betriebssysteme. Jedes Programm benötigte vollständige Hardwarespezifikationen, um korrekt ausgeführt zu werden, da die Prozessor-, Speicher- und Geräteverwaltung von den Programmen selbst durchgeführt werden musste. Mit der Entwicklung hochentwickelter Hardware und komplexerer Anwendungsprogramme wurden jedoch Betriebssysteme unverzichtbar. Als PCs bei Einzelpersonen und kleinen Unternehmen populär wurden, stieg die Nachfrage nach Standardbetriebssystemen. Schauen wir uns einige der derzeit gängigen Betriebssysteme an -

• Windows - Windows ist ein GUI-Betriebssystem, das erstmals 1985 von Microsoft entwickelt wurde. Die neueste Version von Windows ist Windows 10. Windows wird von fast 88% der PCs und Laptops weltweit verwendet.

• Linux- Linux ist ein Open-Source-Betriebssystem, das hauptsächlich von Großrechnern und Supercomputern verwendet wird. Open Source zu sein bedeutet, dass der Code kostenlos verfügbar ist und jeder ein neues Betriebssystem darauf aufbauen kann.

• BOSS- Bharat Operating System Solutions ist eine indische Linux-Distribution, die auf Debian, einem Betriebssystem, basiert. Es ist lokalisiert, um die Verwendung lokaler indischer Sprachen zu ermöglichen. BOSS besteht aus -

• Linux Kernel
• Office-Anwendungssuite BharteeyaOO
• Webbrowser
• E-Mail-Service Thunderbird
• Chat-Anwendung Pidgim
• Filesharing-Anwendungen
• Multimedia-Anwendungen

Mobiles Betriebssystem

Ein Betriebssystem für Smartphones, Tablets und andere mobile Geräte wird aufgerufen mobile OS. Einige der beliebtesten Betriebssysteme für mobile Geräte sind -

• Android- Dieses Linux-basierte Betriebssystem von Google ist derzeit das beliebteste mobile Betriebssystem. Fast 85% der Mobilgeräte verwenden es.

• Windows Phone 7 - Es ist das neueste mobile Betriebssystem, das von Microsoft entwickelt wurde.

• Apple iOS - Dieses mobile Betriebssystem wurde von Apple exklusiv für eigene mobile Geräte wie iPhone, iPad usw. entwickelt.

• Blackberry OS - Dies ist das Betriebssystem, das von allen Blackberry-Mobilgeräten wie Smartphones und Playbooks verwendet wird.

Anwendungssoftware, die das Betriebssystem bei der Ausführung bestimmter spezieller Aufgaben unterstützt, wird als Dienstprogramm-Software bezeichnet. Schauen wir uns einige der beliebtesten Dienstprogramme an.

Antivirus

Ein Virus kann als Schadprogramm definiert werden, das sich an ein Hostprogramm anfügt und mehrere Kopien von sich selbst erstellt, wodurch das System verlangsamt, beschädigt oder zerstört wird. Eine Software, die das Betriebssystem bei der Bereitstellung einer virenfreien Umgebung für die Benutzer unterstützt, wird aufgerufenantivirus. Ein Antivirenprogramm durchsucht das System nach Viren und entfernt diese, wenn es erkannt wird, indem es gelöscht oder isoliert wird. Es kann viele Arten von Viren wie erkennenboot virus, Trojan, worm, spyware, usw.

Wenn ein externes Speichergerät wie ein USB-Laufwerk an das System angeschlossen ist, scannt die Antivirensoftware es und gibt eine Warnung aus, wenn ein Virus erkannt wird. Sie können Ihr System für regelmäßige Scans oder Scans einrichten, wann immer Sie dies benötigen. Eine Kombination beider Techniken ist ratsam, um Ihr System virenfrei zu halten.

Dateiverwaltungstools

Wie Sie wissen, ist die Dateiverwaltung eine wichtige Funktion von Betriebssystemen, da alle Daten und Anweisungen in Form von Dateien auf dem Computer gespeichert werden. Hilfsprogramme, die regelmäßige Dateiverwaltungsaufgaben wie Durchsuchen, Suchen, Aktualisieren, Vorschau usw. bereitstellen, werden als Dateiverwaltungswerkzeuge bezeichnet.Windows Explorer unter Windows Google desktop, Directory Opus, Double Commanderusw. sind Beispiele für solche Werkzeuge.

Komprimierungswerkzeuge

Speicherplatz ist in Computersystemen immer knapp. Daher suchen Betriebssysteme immer nach Möglichkeiten, um den von Dateien belegten Speicherplatz zu minimieren.Compression tools sind Dienstprogramme, die Betriebssysteme beim Kürzen von Dateien unterstützen, damit sie weniger Speicherplatz beanspruchen. Nach der Komprimierung werden Dateien in einem anderen Format gespeichert und können nicht direkt gelesen oder bearbeitet werden. Es muss dekomprimiert werden, bevor auf es zur weiteren Verwendung zugegriffen werden kann. Einige der beliebtesten Komprimierungswerkzeuge sindWinRAR, PeaZip, The Unarchiver, usw.

Datenträgerbereinigung

Tools zur Datenträgerbereinigung unterstützen Benutzer beim Freigeben von Speicherplatz. Die Software durchsucht Festplatten nach Dateien, die nicht mehr verwendet werden, und gibt durch Löschen Speicherplatz frei.

Festplatten Defragmentierer

Der Defragmentierer ist ein disk management utility Dies erhöht die Dateizugriffsgeschwindigkeit durch Neuanordnung fragmented files auf contiguous locations. Große Dateien werden in Fragmente zerlegt und können dort gespeichert werdennon-contiguousStandorte, wenn keine zusammenhängenden verfügbar sind. Wenn der Benutzer auf solche Dateien zugreift, ist die Zugriffsgeschwindigkeit aufgrund der Fragmentierung langsam. Das Dienstprogramm zum Defragmentieren von Datenträgern durchsucht die Festplatte und versucht, Dateifragmente zusammenzusetzen, damit sie an zusammenhängenden Speicherorten gespeichert werden können.

Backup

Das Sicherungsprogramm ermöglicht das Sichern von Dateien, Ordnern, Datenbanken oder vollständigen Datenträgern. Backups werden erstellt, damit bei Datenverlust Daten wiederhergestellt werden können. Backup ist ein Dienst, der von allen Betriebssystemen bereitgestellt wird. In eigenständigen Systemen kann die Sicherung auf demselben oder einem anderen Laufwerk erfolgen. Bei vernetzten Systemen kann die Sicherung auf Sicherungsservern erfolgen.

Eine Software, deren source code wird mit einer Lizenz zum Studieren, Ändern und Weiterverteilen an jedermann für jeden Zweck frei verteilt open source software. Open Source-Software ist im Allgemeinen eine Teamarbeit, bei der engagierte Programmierer den Quellcode verbessern und die Änderungen innerhalb der Community teilen. Open Source-Software bietet den Benutzern diese Vorteile aufgrund ihrer florierenden Community -

• Security
• Affordability
• Transparent
• Interoperabel auf mehreren Plattformen
• Flexibel aufgrund von Anpassungen
• Lokalisierung ist möglich

Freeware

Eine Software, die kostenlos zur Verwendung und Verteilung verfügbar ist, aber nicht geändert werden kann, da ihr Quellcode nicht verfügbar ist, wird aufgerufen freeware. Beispiele für Freeware sind Google Chrome, Adobe Acrobat PDF Reader, Skype usw.

Shareware

Eine Software, die anfangs kostenlos ist und auch an andere verteilt werden kann, aber nach Ablauf einer festgelegten Zeit bezahlt werden muss, wird aufgerufen shareware. Der Quellcode ist ebenfalls nicht verfügbar und kann daher nicht geändert werden.

Proprietäre Software

Es wird Software aufgerufen, die nur verwendet werden kann, indem die Lizenz des Entwicklers nach der Bezahlung eingeholt wird proprietary software. Eine Einzelperson oder ein Unternehmen kann eine solche proprietäre Software besitzen. Sein Quellcode wird oft streng geheim gehalten und es kann große Einschränkungen geben wie -

• Keine weitere Verteilung
• Anzahl der Benutzer, die es verwenden können
• Computertyp, auf dem es installiert werden kann, z. B. Multitasking oder Einzelbenutzer usw.

Zum Beispiel, Microsoft Windows ist eine proprietäre Betriebssoftware, die in vielen Editionen für verschiedene Arten von Clients wie Einzelbenutzer, Mehrbenutzer, Profis usw. erhältlich ist.

Anwendungssoftware, die Benutzer bei regulären Büroarbeiten wie dem Erstellen, Aktualisieren und Verwalten von Dokumenten, dem Umgang mit großen Datenmengen, dem Erstellen von Präsentationen, dem Planen usw. unterstützt, wird als Office-Tool bezeichnet. Die Verwendung von Office-Tools spart Zeit und Mühe und viele sich wiederholende Aufgaben können problemlos ausgeführt werden. Einige der Software, die dies tun, sind -

• Textverarbeitungen
• Spreadsheets
• Datenbanksysteme
• Präsentationsprogramm
• E-Mail-Tools

Lassen Sie uns einige davon im Detail betrachten.

Textverarbeitungssystem

Eine Software zum Erstellen, Speichern und Bearbeiten von Textdokumenten wird als Textverarbeitung bezeichnet. Einige gängige Textverarbeitungsprogramme sind MS-Word, WordPad, WordPerfect, Google Docs usw.

Mit einem Textverarbeitungsprogramm können Sie -

• Dokumente erstellen, speichern und bearbeiten
• Formatieren Sie Texteigenschaften wie Schriftart, Ausrichtung, Schriftfarbe, Hintergrundfarbe usw.
• Überprüfen Sie Rechtschreibung und Grammatik
• Füge Bilder hinzu
• Fügen Sie Kopf- und Fußzeilen hinzu, legen Sie Seitenränder fest und fügen Sie Wasserzeichen ein

Kalkulationstabelle

Spreadsheet ist eine Software, die Benutzer bei der Verarbeitung und Analyse von Tabellendaten unterstützt. Es ist ein computergestütztes Buchhaltungstool. Daten werden immer in a eingegebencell (Schnittpunkt von a row und ein column) und Formeln und Funktionen zur Verarbeitung einer Gruppe von Zellen sind leicht verfügbar. Einige der beliebtesten Tabellenkalkulationssoftware umfassen MS-Excel, Gnumeric, Google Sheets usw. Hier finden Sie eine Liste der Aktivitäten, die in einer Tabellenkalkulationssoftware ausgeführt werden können:

• Einfache Berechnungen wie Addition, Durchschnitt, Zählung usw.
• Vorbereiten von Diagrammen und Grafiken für eine Gruppe verwandter Daten
• Dateneingabe
• Datenformatierung
• Zellenformatierung
• Berechnungen basieren auf logischen Vergleichen

Präsentationswerkzeug

Presentation tool ermöglicht es dem Benutzer, Informationen zu demonstrieren, die in kleine Teile unterteilt und auf aufgerufenen Seiten angeordnet sind slides. Eine Reihe von Folien, die einem Publikum eine zusammenhängende Idee präsentieren, wird als a bezeichnetpresentation. Auf den Folien können Text, Bilder, Tabellen, Audio-, Video- oder andere Multimedia-Informationen angeordnet sein. MS-PowerPoint, OpenOffice Impress, Lotus Freelance usw. sind einige beliebte Präsentationstools.

Datenbankverwaltungssystem

Software, die verwaltet storage, updating und retrieval von Daten durch Erstellen von Datenbanken wird aufgerufen database management system. Einige beliebte Datenbankverwaltungstools sind MS-Access, MySQL, Oracle, FoxPro usw.

Abhängig von seiner Verwendung kann Software sein generic oder specific. Generic softwareist eine Software, die mehrere Aufgaben in verschiedenen Szenarien ausführen kann, ohne geändert zu werden. Beispielsweise kann eine Textverarbeitungssoftware von jedem verwendet werden, um verschiedene Arten von Dokumenten wie Berichte, Whitepaper, Schulungsmaterial usw. zu erstellen.Specific Software ist eine Software für eine bestimmte Anwendung, wie z. B. ein Eisenbahnreservierungssystem, Wettervorhersagen usw. Schauen wir uns einige Beispiele für domänenspezifische Tools an.

Schulverwaltungssystem

Das Schulmanagementsystem übernimmt die verschiedenen Aktivitäten einer Schule wie Prüfung, Besuch, Zulassung, Studiengebühren, Stundenplan, Lehrerausbildung usw.

Bestandsverwaltung

Das Verwalten mehrerer Aktivitäten wie Einkauf, Verkauf, Bestellung, Lieferung, Lagerhaltung usw., die mit rohen oder verarbeiteten Waren in einem Unternehmen verbunden sind, wird als Bestandsverwaltung bezeichnet. Die Bestandsverwaltungssoftware stellt sicher, dass die Lagerbestände niemals unter den festgelegten Grenzwerten liegen und der Kauf / die Lieferung rechtzeitig erfolgt.

Payroll Software

Die Lohn- und Gehaltsabrechnungssoftware übernimmt die vollständige Gehaltsberechnung der Mitarbeiter, kümmert sich um Urlaub, Bonus, Kredite usw. Die Lohn- und Gehaltsabrechnungssoftware ist normalerweise eine Komponente der Personalverwaltungssoftware (Personalmanagement) in mittelgroßen bis großen Unternehmen.

Finanzbuchhaltung

Die Finanzverwaltungssoftware zeichnet alle Finanztransaktionen der Organisation elektronisch auf. Es hat viele Funktionsköpfe wie Forderungen, Verbindlichkeiten, Kredite, Gehaltsabrechnungen usw.

Restaurantleitung

Die Restaurantverwaltungssoftware hilft Restaurantmanagern dabei, Lagerbestände, tägliche Bestellungen, Kundenverwaltung, Mitarbeiterplanung, Tischbuchungen usw. zu verfolgen.

Eisenbahnreservierungssystem

Das Bahnreservierungssystem ist eine Software, die mehrere Module wie Zugstrecken, Zugverwaltung, Sitzplatzbuchung, Lebensmittelbuchung, Zugwartung, Zugstatus, Reisepakete usw. verwaltet.

Wettervorhersagesystem

Das Wettervorhersagesystem ist eine Echtzeitsoftware, die das Wetter eines Ortes vorhersagt, indem sie zahlreiche Live-Daten über Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Windstärke usw. sammelt. Sie wird verwendet, um Katastrophen größeren Ausmaßes wie Erdbeben, Hurrikane, Tsunamis usw. vorherzusagen.

Die Technik zum Darstellen und Arbeiten mit Zahlen wird aufgerufen number system. Decimal number systemist das gebräuchlichste Zahlensystem. Andere beliebte Zahlensysteme umfassen binary number system, octal number system, hexadecimal number system, usw.

Dezimalzahlensystem

Das Dezimalzahlensystem ist a base 10Zahlensystem mit 10 Ziffern von 0 bis 9. Dies bedeutet, dass jede numerische Größe mit diesen 10 Ziffern dargestellt werden kann. Das Dezimalzahlensystem ist auch einpositional value system. Dies bedeutet, dass der Wert der Ziffern von seiner Position abhängt. Nehmen wir ein Beispiel, um dies zu verstehen.

Angenommen, wir haben drei Zahlen - 734, 971 und 207. Der Wert 7 in allen drei Zahlen ist unterschiedlich

• In 734 beträgt der Wert 7 7 Hundert oder 700 oder 7 × 100 oder 7 × 10 ²
• In 971 beträgt der Wert 7 7 Zehner oder 70 oder 7 × 10 oder 7 × 10 ¹
• In 207 ist der Wert 0f 7 7 Einheiten oder 7 oder 7 × 1 oder 7 × 10 ⁰

Die Gewichtung jeder Position kann wie folgt dargestellt werden:

In digitalen Systemen werden Anweisungen durch elektrische Signale gegeben; Die Variation erfolgt durch Variation der Spannung des Signals. Es ist schwierig, 10 verschiedene Spannungen zu haben, um ein Dezimalzahlensystem in digitalen Geräten zu implementieren. Daher wurden viele Zahlensysteme entwickelt, die einfacher digital zu implementieren sind. Schauen wir sie uns genauer an.

Binärzahlensystem

Der einfachste Weg, Anweisungen durch elektrische Signale zu variieren, ist das Zwei-Zustands-System - Ein und Aus. Ein wird als 1 und Aus als 0 dargestellt, obwohl 0 eigentlich kein Signal ist, sondern ein Signal mit einer niedrigeren Spannung. Das Zahlensystem mit nur diesen beiden Ziffern - 0 und 1 - wird aufgerufenbinary number system.

Jede Binärziffer wird auch als a bezeichnet bit. Das Binärzahlensystem ist auch ein Positionswertsystem, bei dem jede Ziffer einen Wert in Zweierpotenzen hat, wie hier angezeigt.

In jeder Binärzahl wird die am weitesten rechts stehende Ziffer aufgerufen least significant bit (LSB) und die am weitesten links stehende Ziffer wird aufgerufen most significant bit (MSB).

Das Dezimaläquivalent dieser Zahl ist die Summe der Produkte jeder Ziffer mit ihrem Positionswert.

11010 ₂ = 1 × 2 ⁴ + 1 × 2 ³ + 0 × 2 ² + 1 × 2 ¹ + 0 × 2 ⁰

= 16 + 8 + 0 + 2 + 0

= 26 ₁₀

Der Computerspeicher wird daran gemessen, wie viele Bits gespeichert werden können. Hier ist eine Tabelle für die Konvertierung der Speicherkapazität.

• 1 Byte (B) = 8 Bits
• 1 Kilobyte (KB) = 1024 Byte
• 1 Megabyte (MB) = 1024 KB
• 1 Gigabyte (GB) = 1024 MB
• 1 Terabyte (TB) = 1024 GB
• 1 Exabyte (EB) = 1024 PB
• 1 Zettabyte = 1024 EB
• 1 Yottabyte (YB) = 1024 ZB

Oktalzahlensystem

Octal number system hat acht Ziffern - 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7. Das Oktalzahlensystem ist auch ein Positionswertsystem, bei dem jede Ziffer ihren Wert in Potenzen von 8 ausdrückt, wie hier gezeigt -

Das Dezimaläquivalent einer Oktalzahl ist die Summe der Produkte jeder Ziffer mit ihrem Positionswert.

726 ₈ = 7 × 8 ² + 2 × 8 ¹ + 6 × 8 ⁰

= 448 + 16 + 6

= 470 ₁₀

Hexadezimalzahlensystem

Octal number system hat 16 Symbole - 0 bis 9 und A bis F, wobei A gleich 10 ist, B gleich 11 ist und so weiter bis F. Das Hexadezimalzahlensystem ist auch ein Positionswertsystem, bei dem jede Ziffer ihren Wert in Potenzen von 16 ausgedrückt hat , wie hier gezeigt -

Das Dezimaläquivalent einer Hexadezimalzahl ist die Summe der Produkte jeder Ziffer mit ihrem Positionswert.

27FB ₁₆ = 2 × 16 ³ + 7 × 16 ² + 15 × 16 ¹ + 10 × 16 ⁰

= 8192 + 1792 + 240 + 10

= 10234 ₁₀

Zahlensystembeziehung

Die folgende Tabelle zeigt die Beziehung zwischen Dezimal-, Binär-, Oktal- und Hexadezimalzahlensystemen.

HEXADEZIMAL	DEZIMAL	OKTAL	BINÄR
0	0	0	0000
1	1	1	0001
2	2	2	0010
3	3	3	0011
4	4	4	0100
5	5	5	0101
6	6	6	0110
7	7	7	0111
8	8	10	1000
9	9	11	1001
EIN	10	12	1010
B.	11	13	1011
C.	12	14	1100
D.	13	15	1101
E.	14	16	1110
F.	15	17	1111

ASCII

Neben numerischen Daten muss der Computer in der Lage sein, Alphabete, Satzzeichen, mathematische Operatoren, spezielle Symbole usw. zu verarbeiten, die den vollständigen Zeichensatz der englischen Sprache bilden. Der gesamte Satz von Zeichen oder Symbolen wird als alphanumerische Codes bezeichnet. Der vollständige alphanumerische Code enthält normalerweise -

• 26 Großbuchstaben
• 26 Kleinbuchstaben
• 10 Ziffern
• 7 Satzzeichen
• 20 bis 40 Sonderzeichen

Jetzt versteht ein Computer nur numerische Werte, unabhängig vom verwendeten Zahlensystem. Daher müssen alle Zeichen ein numerisches Äquivalent haben, das als alphanumerischer Code bezeichnet wird. Der am häufigsten verwendete alphanumerische Code ist der amerikanische Standardcode für den Informationsaustausch (ASCII). ASCII ist ein 7-Bit-Code mit 128 (27) möglichen Codes.

ISCII

ISCII steht für Indian Script Code for Information Interchange. IISCII wurde entwickelt, um indische Sprachen am Computer zu unterstützen. Zu den von IISCI unterstützten Sprachen gehören Devanagari, Tamil, Bangla, Gujarati, Gurmukhi, Tamil, Telugu usw. IISCI wird hauptsächlich von Regierungsabteilungen verwendet und bevor es sich durchsetzen kann, wird ein neuer universeller Kodierungsstandard genanntUnicode wurde vorgestellt.

Unicode

Unicode ist ein internationales Codierungssystem, das für die Verwendung mit verschiedenen Sprachskripten entwickelt wurde. Jedem Zeichen oder Symbol wird ein eindeutiger numerischer Wert zugewiesen, weitgehend im Rahmen von ASCII. Zuvor hatte jedes Skript ein eigenes Codierungssystem, das miteinander in Konflikt stehen konnte.

Im Gegensatz dazu ist dies das, was Unicode offiziell anstrebt - Unicode bietet eine eindeutige Nummer für jeden Charakter, unabhängig von der Plattform, unabhängig vom Programm und der Sprache .

Wie Sie wissen, sind Dezimal-, Binär-, Oktal- und Hexadezimalzahlensysteme Positionswertnummernsysteme. Um Binär-, Oktal- und Hexadezimalzahlen in Dezimalzahlen umzuwandeln, müssen wir nur das Produkt jeder Ziffer mit ihrem Positionswert addieren. Hier lernen wir andere Konvertierungen unter diesen Zahlensystemen.

Dezimal zu Binär

Dezimalzahlen können durch wiederholte Division der Zahl durch 2 in Binärzahlen umgewandelt werden, während der Rest aufgezeichnet wird. Nehmen wir ein Beispiel, um zu sehen, wie dies geschieht.

Die Reste sind von unten nach oben zu lesen, um das binäre Äquivalent zu erhalten.

43 ₁₀ = 101011 ₂

Dezimal bis Oktal

Dezimalzahlen können durch wiederholtes Teilen der Zahl durch 8 in Oktal umgewandelt werden, während der Rest aufgezeichnet wird. Nehmen wir ein Beispiel, um zu sehen, wie dies geschieht.

Lesen Sie die Reste von unten nach oben,

473 ₁₀ = 731 ₈

Dezimal bis hexadezimal

Dezimalzahlen können durch wiederholte Division der Zahl durch 16 in Oktal umgewandelt werden, während der Rest aufgezeichnet wird. Nehmen wir ein Beispiel, um zu sehen, wie dies geschieht.

Wenn wir die Reste von unten nach oben lesen, erhalten wir:

423 ₁₀ = 1A7 ₁₆

Binär zu Oktal und umgekehrt

Um eine Binärzahl in eine Oktalzahl umzuwandeln, gehen Sie folgendermaßen vor:

• Bilden Sie ausgehend vom niedrigstwertigen Bit Gruppen von drei Bits.

• Wenn die Gruppen ein oder zwei Bits weniger enthalten, können nach dem höchstwertigen Bit Nullen hinzugefügt werden

• Konvertieren Sie jede Gruppe in ihre entsprechende Oktalzahl

Nehmen wir ein Beispiel, um dies zu verstehen.

1011001010 ₁₂ = 2625 ₈

Um eine Oktalzahl in eine Binärzahl umzuwandeln, wird jede Oktalzahl gemäß dieser Tabelle in ihr 3-Bit-Binäräquivalent umgewandelt.

Oktalziffer	0	1	2	3	4	5	6	7
Binäres Äquivalent	000	001	010	011	100	101	110	111

54673 ₈ = 101100110111011 ₂

Binär bis hexadezimal

Um eine Binärzahl in eine Hexadezimalzahl umzuwandeln, gehen Sie folgendermaßen vor:

• Bilden Sie ausgehend vom niedrigstwertigen Bit Gruppen von vier Bits.

• Wenn die Gruppen ein oder zwei Bits weniger enthalten, können nach dem höchstwertigen Bit Nullen hinzugefügt werden.

• Konvertieren Sie jede Gruppe in ihre entsprechende Oktalzahl.

Nehmen wir ein Beispiel, um dies zu verstehen.

10110110101 ₂ = DB5 ₁₆

Um eine Oktalzahl in eine Binärzahl umzuwandeln, wird jede Oktalzahl in ihr 3-Bit-Binäräquivalent umgewandelt.

Microprocessorist das Gehirn des Computers, das die ganze Arbeit erledigt. Es ist ein Computerprozessor, der alle Funktionen der CPU (Central Processing Unit) auf einem einzelnen IC (Integrated Circuit) oder höchstens einigen ICs enthält. Mikroprozessoren wurden erstmals Anfang der 1970er Jahre eingeführt. 4004 war der erste Allzweck-Mikroprozessor, der von Intel beim Bau von PCs verwendet wurde. Die Ankunft kostengünstiger Allzweck-Mikroprozessoren hat maßgeblich zur Entwicklung der modernen Gesellschaft beigetragen.

Wir werden die Eigenschaften und Komponenten eines Mikroprozessors im Detail untersuchen.

Eigenschaften von Mikroprozessoren

Mikroprozessoren sind Mehrzweckgeräte, die für allgemeine oder spezielle Funktionen ausgelegt werden können. Die Mikroprozessoren von Laptops und Smartphones sind universell einsetzbar, während diejenigen, die für die grafische Verarbeitung oder Bildverarbeitung entwickelt wurden, spezialisierte sind. Es gibt einige Eigenschaften, die allen Mikroprozessoren gemeinsam sind.

Dies sind die wichtigsten charakteristischen Merkmale eines Mikroprozessors -

• Taktfrequenz
• Befehlssatz
• Wortgröße

Taktfrequenz

Jeder Mikroprozessor hat eine internal clockDies regelt die Geschwindigkeit, mit der Anweisungen ausgeführt werden, und synchronisiert sie auch mit anderen Komponenten. Die Geschwindigkeit, mit der der Mikroprozessor Befehle ausführt, wird aufgerufenclock speed. Taktraten werden in MHz oder GHz gemessen, wobei 1 MHz 1 Million Zyklen pro Sekunde bedeutet, während 1 GHz 1 Milliarde Zyklen pro Sekunde entspricht. Hier bezieht sich der Zyklus auf einen einzelnen elektrischen Signalzyklus.

Derzeit haben Mikroprozessoren eine Taktrate im Bereich von 3 GHz, was das Maximum ist, das die aktuelle Technologie erreichen kann. Mehr Geschwindigkeiten erzeugen genug Wärme, um den Chip selbst zu beschädigen. Um dies zu überwinden, verwenden Hersteller mehrere Prozessoren, die parallel auf einem Chip arbeiten.

Wortgröße

Die Anzahl der Bits, die von einem Prozessor in einem einzelnen Befehl verarbeitet werden können, wird als its bezeichnet word size. Die Wortgröße bestimmt die Menge an RAM, auf die auf einmal zugegriffen werden kann, und die Gesamtzahl der Pins auf dem Mikroprozessor. Die Gesamtzahl der Eingangs- und Ausgangspins bestimmt wiederum die Architektur des Mikroprozessors.

Der erste kommerzielle Mikroprozessor Intel 4004 war ein 4-Bit-Prozessor. Es hatte 4 Eingangsstifte und 4 Ausgangsstifte. Die Anzahl der Ausgangsstifte entspricht immer der Anzahl der Eingangsstifte. Derzeit verwenden die meisten Mikroprozessoren eine 32-Bit- oder 64-Bit-Architektur.

Befehlssatz

Ein Befehl, der einer digitalen Maschine gegeben wird, um eine Operation an einem Datenelement auszuführen, wird als bezeichnet instruction. Ein grundlegender Satz von Anweisungen auf Maschinenebene, für deren Ausführung ein Mikroprozessor ausgelegt ist, wird als its bezeichnetinstruction set. Diese Anweisungen führen diese Arten von Operationen aus -

• Datentransfer
• Rechenoperationen
• Logische Operationen
• Kontrollfluss
• Ein- / Ausgabe und Maschinensteuerung

Mikroprozessorkomponenten

Im Vergleich zu den ersten Mikroprozessoren sind die heutigen Prozessoren sehr klein, haben aber immer noch diese grundlegenden Teile vom ersten Modell an -

• CPU
• Bus
• Memory

Zentralprozessor

Die CPU ist als sehr große integrierte Schaltung (VLSI) hergestellt und besteht aus diesen Teilen -

• Instruction register - Es enthält die auszuführende Anweisung.

• Decoder - Der Befehl wird dekodiert (in eine Sprache auf Maschinenebene konvertiert) und an die ALU (Arithmetic Logic Unit) gesendet.

• ALU - Es sind Schaltungen erforderlich, um arithmetische, logische, Speicher-, Register- und Programmsequenzierungsoperationen auszuführen.

• Register- Es enthält Zwischenergebnisse, die während der Programmverarbeitung erzielt wurden. Register werden verwendet, um solche Ergebnisse anstelle von RAM zu speichern, da der Zugriff auf Register fast zehnmal schneller ist als der Zugriff auf RAM.

Bus

Verbindungsleitungen, die zum Verbinden der internen Teile des Mikroprozessorchips verwendet werden, werden als Bus bezeichnet. In einem Mikroprozessor gibt es drei Arten von Bussen:

• Data Bus- Leitungen, die Daten zum und vom Speicher übertragen, werden als Datenbus bezeichnet. Es ist ein bidirektionaler Bus mit einer Breite, die der Wortlänge des Mikroprozessors entspricht.

• Address Bus - Es ist unidirektional dafür verantwortlich, die Adresse eines Speicherorts oder E / A-Ports von der CPU zum Speicher oder E / A-Port zu übertragen.

• Control Bus - Leitungen, die Steuersignale wie tragen clock signals, interrupt signal oder ready signalwerden Steuerbus genannt. Sie sind bidirektional. Ein Signal, das anzeigt, dass ein Gerät zur Verarbeitung bereit ist, wird aufgerufenready signal. Ein Signal, das einem Gerät anzeigt, seinen Prozess zu unterbrechen, wird als bezeichnetinterrupt signal.

Erinnerung

Der Mikroprozessor verfügt über zwei Speichertypen

• RAM- Direktzugriffsspeicher ist ein flüchtiger Speicher, der beim Ausschalten gelöscht wird. Alle Daten und Anweisungen werden im RAM gespeichert.

• ROM- Nur-Lese-Speicher ist ein nichtflüchtiger Speicher, dessen Daten auch nach dem Ausschalten erhalten bleiben. Der Mikroprozessor kann jederzeit daraus lesen, aber nicht darauf schreiben. Es ist mit den wichtigsten Daten wie der Startsequenz des Herstellers vorprogrammiert.

Der erste 1971 eingeführte Mikroprozessor war ein 4-Bit-Mikroprozessor mit 4 m5 KB Speicher und 45 Befehlen. In den letzten 5 Jahrzehnten hat sich die Geschwindigkeit des Mikroprozessors alle zwei Jahre verdoppelt, wie Gordon Moore, Mitbegründer von Intel, vorausgesagt hat. Aktuelle Mikroprozessoren können auf 64 GB Speicher zugreifen. Abhängig von der Breite der Daten, die Mikroprozessoren verarbeiten können, gehören sie zu diesen Kategorien

• 8-bit
• 16-bit
• 32-bit
• 64-bit

Die Größe des Befehlssatzes ist ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Kategorisierung von Mikroprozessoren. Anfangs hatten Mikroprozessoren sehr kleine Befehlssätze, da komplexe Hardware sowohl teuer als auch schwierig zu bauen war.

Mit der Entwicklung der Technologie zur Überwindung dieser Probleme wurden immer komplexere Anweisungen hinzugefügt, um die Funktionalität des Mikroprozessors zu erhöhen. Es stellte sich jedoch bald heraus, dass große Befehlssätze kontraproduktiv waren, da viele Befehle, die selten verwendet wurden, auf wertvollem Speicherplatz im Leerlauf lagen. So gewann die alte Denkschule, die kleinere Unterrichtssätze unterstützte, an Popularität.

Lassen Sie uns anhand ihres Befehlssatzes mehr über die beiden Arten von Mikroprozessoren erfahren.

RISC

RISC steht für Reduced Instruction Set Computers. Es enthält einen kleinen Satz hochoptimierter Anweisungen. Komplexe Befehle werden auch unter Verwendung einfacherer Befehle implementiert, wodurch die Größe des Befehlssatzes verringert wird. Die Designphilosophie für RISC beinhaltet diese herausragenden Punkte -

• Die Anzahl der Anweisungen sollte minimal sein.
• Anweisungen sollten gleich lang sein.
• Es sollten einfache Adressierungsmodi verwendet werden
• Reduzieren Sie die Speicherreferenzen, um Operanden abzurufen, indem Sie Register hinzufügen

Einige der von der RISC-Architektur verwendeten Techniken umfassen:

• Pipelining- Eine Folge von Anweisungen wird abgerufen, auch wenn dies bedeutet, dass sich Anweisungen beim Abrufen und Ausführen überlappen.

• Single cycle execution - Die meisten RISC-Anweisungen benötigen einen CPU-Zyklus, um ausgeführt zu werden.

Beispiele für RISC-Prozessoren sind Intel P6, Pentium4, AMD K6 und K7 usw.

CISC

CISC steht für Complex Instruction Set Computers. Es unterstützt Hunderte von Anweisungen. Computer, die CISC unterstützen, können eine Vielzahl von Aufgaben ausführen und sind daher ideal für PCs geeignet. Dies sind einige Merkmale der CISC-Architektur -

• Größere Anweisungen
• Anweisungen sind von variabler Länge
• Komplexe Adressierungsmodi
• Anweisungen dauern mehr als einen Taktzyklus
• Arbeiten Sie gut mit einfacheren Compilern

Beispiele für CISC-Prozessoren sind Intel 386 und 486, Pentium, Pentium II und III, Motorola 68000 usw.

EPOS

EPIC steht für Explicitly Parallel Instruction Computing. Es ist eine Computerarchitektur, die eine Kreuzung zwischen RISC und CISC darstellt und versucht, das Beste aus beiden zu bieten. Zu seinen wichtigen Merkmalen gehören -

• Parallele Anweisungen statt fester Breite
• Mechanismus zum Ausführungsplan des Kommunikations-Compilers für die Hardware
• Programme müssen eine sequentielle Semantik haben

Einige EPIC-Prozessoren sind Intel IA-64, Itanium usw.

In Computern ist Speicher erforderlich, um Daten und Anweisungen zu speichern. Der Speicher ist physisch als eine große Anzahl von Zellen organisiert, die jeweils ein Bit speichern können. Logischerweise sind sie als aufgerufene Bitgruppen organisiertwordsdenen eine Adresse zugewiesen ist. Über diese wird auf Daten und Anweisungen zugegriffenmemory address. Die Geschwindigkeit, mit der auf diese Speicheradressen zugegriffen werden kann, bestimmt die Kosten des Speichers. Schneller die Speichergeschwindigkeit, höher der Preis.

Man kann sagen, dass der Computerspeicher hierarchisch organisiert ist, wobei der Speicher mit den schnellsten Zugriffsgeschwindigkeiten und den höchsten Kosten oben liegt, während der Speicher mit den niedrigsten Geschwindigkeiten und damit den niedrigsten Kosten unten liegt. Basierend auf diesen Kriterien gibt es zwei Arten von Speicher:primary und secondary. Hier werden wir uns den Primärspeicher im Detail ansehen.

Die Hauptmerkmale des Primärspeichers, die ihn vom Sekundärspeicher unterscheiden, sind:

• Der Prozessor greift direkt darauf zu
• Es ist der schnellste verfügbare Speicher
• Jedes Wort wird ebenso gespeichert wie
• Es ist flüchtig, dh sein Inhalt geht nach dem Ausschalten verloren

Da Primärspeicher teuer sind, werden Technologien entwickelt, um seine Verwendung zu optimieren. Hierbei handelt es sich um breite Arten von Primärspeicher.

RAM

RAM steht für Random Access Memory. Der Prozessor greift unabhängig von der Wortlänge direkt auf alle Speicheradressen zu, wodurch das Speichern und Abrufen schnell erfolgt. RAM ist der schnellste verfügbare Speicher und daher der teuerste. Diese beiden Faktoren implizieren, dass RAM in sehr kleinen Mengen von bis zu 1 GB verfügbar ist. RAM ist flüchtig, aber ich kann von einem dieser beiden Typen sein

DRAM (Dynamic RAM)

Jede Speicherzelle in einem DRAM besteht aus einem Transistor und einem Kondensator, die ein Datenbit speichern. Diese Zelle verliert jedoch ihre Ladung und daher werden Daten in weniger als einer Tausendstelsekunde gespeichert. Es muss also tausendmal pro Sekunde aktualisiert werden, was Prozessorzeit in Anspruch nimmt. Aufgrund der geringen Größe jeder Zelle kann ein DRAM jedoch eine große Anzahl von Zellen aufweisen. Der primäre Speicher der meisten PCs besteht aus DRAM.

SRAM (SRAM)

Jede Zelle im SRAM besteht aus einem Flip-Flop, das ein Bit speichert. Es behält sein Bit bei, bis die Stromversorgung eingeschaltet ist, und muss nicht wie DRAM aktualisiert werden. Es hat auch kürzere Lese- / Schreibzyklen im Vergleich zu DRAM. SRAM wird in speziellen Anwendungen verwendet.

Rom

ROM steht für Read Only Memory. Wie der Name schon sagt, kann ROM nur vom Prozessor gelesen werden. Neue Daten können nicht in das ROM geschrieben werden. In das ROM zu speichernde Daten werden während der Herstellungsphase selbst geschrieben. Sie enthalten Daten, die nicht geändert werden müssen, z. B. die Startsequenz eines Computers oder algorithmische Tabellen für mathematische Anwendungen. ROM ist langsamer und daher billiger als RAM. Es behält seine Daten auch bei ausgeschaltetem Gerät bei, dh es ist nicht flüchtig. ROM kann nicht so geändert werden, wie RAM sein kann, aber Technologien stehen zur Verfügung, um diese Arten von ROMs zu programmieren -

PROM (Programmierbares ROM)

PROM kann mit einem speziellen Hardwaregerät namens PROM-Programmierer oder PROM-Brenner programmiert werden.

EPROM (löschbares programmierbares ROM)

Das EPROM kann gelöscht und dann mit speziellen elektrischen Signalen oder UV-Strahlen programmiert werden. EPROMs, die mit UV-Strahlen gelöscht werden können, werden als UVEPROM bezeichnet, und solche, die mit elektrischen Signalen gelöscht werden können, werden als EEPROM bezeichnet. Der Umgang mit elektrischen Signalen ist jedoch einfacher und sicherer als UV-Strahlen.

Cache-Speicher

Ein kleines Stück flüchtigen Hochgeschwindigkeitsspeichers, das dem Prozessor für eine schnelle Verarbeitung zur Verfügung steht, wird aufgerufen cache memory. Der Cache kann ein reservierter Teil des Hauptspeichers, ein anderer Chip auf der CPU oder ein unabhängiges Hochgeschwindigkeitsspeichergerät sein. Der Cache-Speicher besteht aus schnellen SRAMs. Der Vorgang, bei dem einige Daten und Anweisungen für einen schnelleren Zugriff im Cache gespeichert werden, wird aufgerufencaching. Das Caching erfolgt, wenn immer wieder auf eine Reihe von Daten oder Anweisungen zugegriffen wird.

Wann immer der Prozessor Daten oder Anweisungen benötigt, überprüft er zuerst den Cache. Wenn es dort nicht verfügbar ist, wird auf den Hauptspeicher und schließlich auf den Sekundärspeicher zugegriffen. Da der Cache eine sehr hohe Geschwindigkeit aufweist, ist der Zeitaufwand für den Zugriff jedes Mal vernachlässigbar, verglichen mit der Zeitersparnis, wenn sich Daten tatsächlich im Cache befinden. Das Finden von Daten oder Anweisungen im Cache wird aufgerufencache hit.

Sie wissen, dass der Prozessorspeicher, auch als Primärspeicher bezeichnet, sowohl teuer als auch begrenzt ist. Der schnellere Primärspeicher ist ebenfalls flüchtig. Wenn wir große Datenmengen oder Programme dauerhaft speichern müssen, benötigen wir einen billigeren und dauerhaften Speicher. Ein solches Gedächtnis heißtsecondary memory. Hier werden sekundäre Speichergeräte erläutert, mit denen große Daten-, Audio-, Video- und Multimediadateien gespeichert werden können.

Eigenschaften des Sekundärspeichers

Dies sind einige Merkmale des Sekundärspeichers, die ihn vom Primärspeicher unterscheiden -

• Es ist nicht flüchtig, dh es speichert Daten, wenn die Stromversorgung ausgeschaltet wird
• Es ist eine große Kapazität in Terabyte
• Es ist billiger als der Primärspeicher

Abhängig davon, ob das sekundäre Speichergerät Teil der CPU ist oder nicht, gibt es zwei Arten des sekundären Speichers - fest und entfernbar.

Schauen wir uns einige der verfügbaren sekundären Speichergeräte an.

Festplatte

Das Festplattenlaufwerk besteht aus einer Reihe von kreisförmigen Festplatten, die als Festplattenlaufwerk bezeichnet werden platters übereinander angeordnet fast ½ Zoll voneinander entfernt um a spindle. Scheiben bestehen aus nichtmagnetischem Material wie einer Aluminiumlegierung und sind mit 10-20 nm magnetischem Material beschichtet.

Der Standarddurchmesser dieser Festplatten beträgt 14 Zoll und sie drehen sich mit Geschwindigkeiten von 4200 U / min (Umdrehungen pro Minute) für PCs bis 15000 U / min für Server. Daten werden durch Magnetisieren oder Entmagnetisieren der Magnetbeschichtung gespeichert. Ein magnetischer Lesearm wird verwendet, um Daten von den Platten zu lesen und auf diese zu schreiben. Eine typische moderne Festplatte hat eine Kapazität in Terabyte (TB).

CD Laufwerk

CD steht für Compact Disk. CDs sind kreisförmige Platten, die optische Strahlen, normalerweise Laser, zum Lesen und Schreiben von Daten verwenden. Sie sind sehr billig, da Sie 700 MB Speicherplatz für weniger als einen Dollar erhalten können. CDs werden in CD-Laufwerke eingelegt, die in den CPU-Schrank eingebaut sind. Sie sind tragbar, da Sie das Laufwerk auswerfen, die CD entfernen und mitnehmen können. Es gibt drei Arten von CDs -

• CD-ROM (Compact Disk – Read Only Memory)- Die Daten auf diesen CDs werden vom Hersteller aufgezeichnet. Proprietäre Software, Audio oder Video werden auf CD-ROMs veröffentlicht.

• CD-R (Compact Disk – Recordable)- Daten können vom Benutzer einmal auf die CD-R geschrieben werden. Es kann später nicht gelöscht oder geändert werden.

• CD-RW (Compact Disk – Rewritable) - Auf diesen optischen Datenträgern können immer wieder Daten geschrieben und gelöscht werden.

DVD-Laufwerk

DVD steht für Digital Video Display. DVDs sind optische Geräte, die das 15-fache der von CDs gespeicherten Daten speichern können. Sie werden normalerweise zum Speichern umfangreicher Multimediadateien verwendet, die eine hohe Speicherkapazität benötigen. DVDs gibt es auch in drei Varianten - schreibgeschützt, beschreibbar und wiederbeschreibbar.

USB Stick

Pen Drive ist ein tragbares Speichergerät, das anstelle von Magnetfeldern oder Lasern Festkörperspeicher zum Aufzeichnen von Daten verwendet. Es verwendet eine RAM-ähnliche Technologie, ist jedoch nicht flüchtig. Es wird auch als USB-Laufwerk, Schlüssellaufwerk oder Flash-Speicher bezeichnet.

Blu Ray Disk

Blu Ray Disk (BD) ist ein optisches Speichermedium zum Speichern von HD-Videos und anderen Multimedia-Dateien. BD verwendet im Vergleich zu CD / DVD Laser mit kürzerer Wellenlänge. Dies ermöglicht es dem Schreibarm, sich stärker auf die Festplatte zu konzentrieren und somit mehr Daten einzupacken. BDs können bis zu 128 GB Daten speichern.

Ein Verbindungspunkt, der als Schnittstelle zwischen dem Computer und externen Geräten wie Maus, Drucker, Modem usw. fungiert, wird aufgerufen port. Es gibt zwei Arten von Ports:

• Internal port - Es verbindet das Motherboard mit internen Geräten wie Festplattenlaufwerk, CD-Laufwerk, internem Modem usw.

• External port - Es verbindet das Motherboard mit externen Geräten wie Modem, Maus, Drucker, Flash-Laufwerken usw.

Schauen wir uns einige der am häufigsten verwendeten Ports an.

Serielle Schnittstelle

Serielle Ports übertragen Daten nacheinander bitweise. Sie benötigen also nur einen Draht, um 8 Bits zu übertragen. Es macht sie jedoch auch langsamer. Serielle Anschlüsse sind normalerweise 9-polige oder 25-polige Stecker. Sie werden auch als COM- (Kommunikations-) Ports oder RS323C-Ports bezeichnet.

Parallele Schnittstelle

Parallele Ports können jeweils 8 Bits oder 1 Byte senden oder empfangen. Parallele Anschlüsse werden in Form von 25-poligen Buchsenstiften geliefert und dienen zum Anschließen von Drucker, Scanner, externem Festplattenlaufwerk usw.

USB-Anschluss

USB steht für Universal Serial Bus. Es ist der Industriestandard für digitale Kurzstrecken-Datenverbindungen. Der USB-Anschluss ist ein standardisierter Anschluss zum Anschließen einer Vielzahl von Geräten wie Drucker, Kamera, Tastatur, Lautsprecher usw.

PS-2-Anschluss

PS / 2 steht für Personal System/2. Es handelt sich um eine 6-polige Buchse, die an das Mini-DIN-Kabel angeschlossen wird. PS / 2 wurde von IBM eingeführt, um Maus und Tastatur mit PCs zu verbinden. Dieser Port ist mittlerweile größtenteils veraltet, obwohl einige mit IBM kompatible Systeme möglicherweise über diesen Port verfügen.

Infrarotanschluss

Infrared portist ein Port, der den drahtlosen Datenaustausch in einem Umkreis von 10 m ermöglicht. Zwei Geräte mit Infrarotanschlüssen sind einander zugewandt, sodass Infrarotlichtstrahlen zum Datenaustausch verwendet werden können.

Bluetooth-Anschluss

Bluetoothist eine Telekommunikationsspezifikation, die die drahtlose Verbindung zwischen Telefonen, Computern und anderen digitalen Geräten über eine drahtlose Verbindung mit kurzer Reichweite erleichtert. Der Bluetooth-Anschluss ermöglicht die Synchronisation zwischen Bluetooth-fähigen Geräten. Es gibt zwei Arten von Bluetooth-Anschlüssen:

• Incoming - Es wird verwendet, um eine Verbindung von Bluetooth-Geräten zu empfangen.

• Outgoing - Hiermit wird die Verbindung zu anderen Bluetooth-Geräten angefordert.

FireWire-Anschluss

FireWire ist der Schnittstellenstandard von Apple Computer für die Ermöglichung der Hochgeschwindigkeitskommunikation über den seriellen Bus. Es wird auch als IEEE 1394 bezeichnet und hauptsächlich für Audio- und Videogeräte wie digitale Camcorder verwendet.