Архитектура ЭВМ. Электронные таблицы Microsoft Excel

12

Задание № 1

1. Архитектура ЭВМ.

2. Проводник Windows.

3. Word. Формат основных элементов документа.

4. Exel. Создание математических зависимостей в табличных документах.

Задание № 2

Составить опись остатков материалов на складе на первое число по следующей форме (в руб.)

номер карточки	наименование материала	номенклатурный номер	количество	цена	сумма
121	тетради	348756	750	5,78
348	блокноты	215607	90	29,00
295	карандаши	704385	1200	5,50
306	скрепки	442051	100	14,00
117	маркеры	106398	135	37,00
ИТОГО

Введение

Сегодня человек живет в мире, где информация имеет огромное значение. Жизненно важно научиться правильно с ней работать и использовать различные инструменты для этой работы. Одним из таких инструментов является компьютер, который стал универсальным помощником человеку в различных сферах деятельности.

Внедрение компьютерной техники во все сферы деятельности человека послужило толчком к зарождению новой научной и прикладной дисциплины - информатика. Термин «информатика» появился в середине 60-х годов ХХ века во Франции для названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью вычислительных машин. В англоязычных странах этому термину соответствует синоним «computer science» (наука о компьютерной технике). В нашей стране информатика впервые стала определяться как самостоятельная область деятельности, как инженерная и научная дисциплина, как отрасль хозяйства с начала 80-х годов ХХ века.

Информатика определяет сферу человеческой деятельности, связанную с процессами хранения и передачи информации с помощью компьютера. Важнейшей задачей изучения информатики является развитие информационной культуры. Уровень информационной культуры наряду с общей культурой становится необходимой характеристикой грамотного и полноценного члена информационного общества XXI века.

1. Архитектура ЭВМ

Обычно ЭВМ включает три основных устройства: системный блок, клавиатуру и дисплей (монитор).

Однако для расширения функциональных возможностей ЭВМ можно подключить различные дополнительные периферийные устройства, в частности: печатающие устройства (принтеры), накопители на магнитной ленте (стриммеры), различные манипуляторы (мышь, джойстик, трекбол, световое перо), устройства оптического считывания изображений (сканеры), графопостроители (плоттеры) и др.

Эти устройства подсоединяются к системному блоку с помощью кабелей через специальные гнезда (разъемы), которые размещаются обычно на задней стенке системного блока.

В некоторых моделях ЭВМ при наличии свободных гнезд дополнительные устройства вставляются непосредственно в системный блок, например, модем для обмена информацией с другими ЭВМ через телефонную связь или стриммер для хранения больших массивов информации на МЛ.

ЭВМ, как правило, имеет модульную структуру. Все модули связаны с системной магистралью (шиной).

Системная магистраль. Она выполняется в виде совокупности шин, используемых для передачи данных, адресов и управляющих сигналов. Количество линий в адресно-информационной шине определяется разрядностью кодов адреса и данных, а количество линий в шине управления - числом управляющих сигналов, используемых в ЭВМ.

Системный блок. Являясь главным в ЭВМ, этот блок включает в свой состав: центральный микропроцессор, сопроцессор, модули оперативной и постоянной памяти, контроллеры, накопители на магнитных дисках и другие функциональные модули. Набор модулей определяется типом ЭВМ. Пользователи по своему желанию могут изменять конфигурацию ЭВМ, подключая дополнительные периферийные устройства.

В системный блок может быть встроено звуковое устройство, с помощью которого пользователю удобно следить за работой машины, вовремя обращать внимание на возникшие сбои в отдельных устройствах или на возникновение необычной ситуации при решении задачи на ЭВМ.

Со звуковым устройством часто связан таймер, позволяющий вести отсчет времени работы машины, фиксировать календарное время, указывать на окончание заданного промежутка времени при выполнении той или иной задачи.

Контроллеры (К). Эти устройства служат для управления внешними устройствами. Каждому ВУ соответствует - свой контроллер. Электронные модули-контроллеры реализуются на отдельных печатных платах, вставляемых внутрь системного блока. Такие платы часто называют адаптерами ВУ (от адаптировать - приспосабливать). После получения команды от микропроцессора контроллер функционирует автономно, освобождая микропроцессор от выполнения специфических функций, требуемых для того или другого конкретного ВУ.

Контроллер содержит регистры двух типов - регистр состояния (управления) и регистр данных. Эти регистры часто называют портами ввода-вывода. За. каждым портом закреплен определенный номер - адрес порта. Через порты пользователь может управлять ВУ, используя команды ввода-вывода. Программа, выполняющая по обращению из основной выполняемой программы операции ввода-вывода для конкретного устройства или группы устройств ПЭВМ, входит в состав ядра операционной системы ЭВМ.

Для ускорения обмена информацией между микропроцессором и внешними устройствами в ЭВМ используется прямой доступ к памяти (ПДП). Контроллер ПДП, получив сигнал запроса от внешнего устройства, принимает управление обменом на себя и обеспечивает обмен данными с ОП, минуя центральный микропроцессор. В это время микропроцессор продолжает без прерывания выполнять текущую программу. Прямой доступ к памяти, с одной стороны, освобождает микропроцессор от непосредственного обмена между памятью и внешними устройствами, а с другой стороны, позволяет значительно быстрее по сравнению с режимом прерываний удовлетворять запросы на обмен.

Микропроцессор. Ядром любой ЭВМ является центральный микропроцессор, который выполняет функции обработки информации и управления работой всех блоков ЭВМ.

Конструктивно МП, как правило, выполнен на одном кристалле (на одной СБИС). В состав МП входят:

* центральное устройство управления;

* арифметико-логическое устройство;

* внутренняя регистровая память;

* КЭШ-память;

* схема формирования действительных адресов операндов для обращения к оперативной памяти;

* схемы управления системной шиной и др.

Рассмотрим структуру и функционирование микропроцессора на примере разработанной фирмой Intel модели 486.

АЛУ выполняет логические операции, а также арифметические операции в двоичной системе счисления и в двоично-десятичном коде, причем арифметические операции над числами, представленными в форме с плавающей точкой, реализуются в специальном блоке. В некоторых конфигурациях с этой целью используется арифметический сопроцессор . Он имеет собственные регистры данных и управления, работает параллельно с центральным МП, обрабатывает данные с плавающей точкой.

Устройство управления микропроцессорного типа обеспечивает конвейерную обработку данных с помощью блока предварительной выборки (очереди команд).

Блок предварительной выборки команд и данных осуществляет заполнение очереди команд длиной 32 байта, причем выборка байтов из памяти выполняется в промежутках между магистральными циклами команд.

Производительность микропроцессора значительно повышается за счет буферизации часто используемых команд и данных во внутренней КЭШ-памяти размером (в данном случае) 8 Кбайт. При этом сокращается число обращений к внешней памяти. Внутренняя КЭШ-память имеет несколько режимов работы, что обеспечивает гибкость отладки и выполнения рабочих программ.

Блоки формирования адресов операндов (диспетчер памяти) состоит из блока сегментации и блока страничной адресации. Физический адрес ячейки памяти формируется последовательно: сначала в пределах сегмента, а затем в пределах страницы.

В МП i486 реализуются два режима работы - режим реальных адресов и многозадачный режим (защищенный режим).

В режиме реальных адресов выполняется расширенный набор команд над 32-разрядными операндами. В этом режиме МП i486 работает совместимо с МП i086. При работе МП i486 в режиме реальных адресов применяется относительная адресация.

В многозадачном (защищенном) режиме работы МП i486 применяется виртуальная адресация, соединяющая сегментацию памяти и страничную адресацию.

Сегментация памяти является средством управления пространством логических адресов. Сегментированная память представляет собой набор блоков, характеризуемых определенными атрибутами, такими, как расположение, размер, тип (стек, программа, данные), класс защиты памяти. В МП i486 каждой задаче доступно, до 16384 сегментов размером до 4 Гбайт каждый. Таким образом, каждая задача может использовать до 64 Тбайт виртуальной памяти.

Страничная адресация действует на более низком уровне. Каждый сегмент делится на страницы размером по 4 Кбайт, которые могут размещаться в любом месте памяти.

Сегментация полезна для организации в памяти локальных модулей. Это инструмент прикладного программиста, в то время как страничное распределение удобно системному программисту для эффективного использования физической памяти ЭВМ.

В состав внутренней памяти МП входят доступные программисту функциональные регистры: регистры общего назначения, указатель команд, регистр флагов и регистры сегментов.

Восемь 32-разрядных регистров общего назначения используются для хранения данных и адресов. Они обеспечивают работу с данными разрядностью 1, 8, 16, 32 и 64 бита и адресами размером 16 и 32 бита. Каждый из таких регистров имеет свое имя, например ЕАХ или ESP.

32-разрядный указатель команд содержит смещение при определении адреса следующей команды.

32-разрядный регистр флагов указывает признаки результата выполнения команды.

Регистры сегментов содержат значения селекторов сегментов, определяющих текущие адресуемые сегменты памяти.

Кроме вышеуказанных, регистровая память МП содержит регистры процессора обработки чисел с плавающей точкой, системные и некоторые другие регистры.

Устройство управления микропроцессора обеспечивает многозадачность. Многозадачность - способ организации работы ЭВМ, при котором в ее памяти одновременно содержатся программы и данные для выполнения нескольких задач. В составе МП i486 имеются аппаратно-программные средства, позволяющие эффективно организовать многозадачный режим, в том числе системы прерывания и защиты памяти.

Система прерываний обрабатывает запросы на прерывание как от внешних устройств, так и от внутренних блоков МП. Поступление запроса на прерывание от внутреннего блока МП свидетельствует о возникновении исключительной ситуации, например о переполнении разрядной сетки. Внешнее прерывание может быть связано с обслуживанием запросов от периферийных устройств. Требуя своевременного обслуживания, внешнее устройство посылает запрос прерывания микропроцессору. Микропроцессор в ответ приостанавливает нормальное выполнение текущей программы и переходит на обработку этого запроса, чтобы в дальнейшем выполнить определенные действия по вводу-выводу данных. После совершения таких действий происходит возврат к прерванной программе. МП i486 способен обрабатывать до 256 различных типов прерываний, причем первые 32 типа отведены для внутрисистемных целей и недоступны пользователю.

Зашита памяти от несанкционированного доступа в многозадачном режиме осуществляется с помощью системы привилегий, регулирующих доступ к тому или иному сегменту памяти в зависимости от уровня его защищенности и степени важности.

Защищенность определяется уровнем привилегии, требуемым для доступа к соответствующему сегменту. Уровни привилегии задаются номерами от 0 до 3. Наиболее защищенная область памяти - отведенная под ядро операционной системы -имеет уровень 0. При обращении программы к сегментам программ или данных в защищенном режиме происходит проверка уровня привилегии, и в случае, если этот уровень недостаточен, происходит прерывание.

Обмен информацией между блоками МП происходит через магистраль микропроцессора, включающую 32-разрядную шину адреса, 32-разрядную двунаправленную шину данных и шину управления.

Шина адреса используется для передачи адресов ячеек памяти и регистров для обмена информацией с внешними устройствами.

Шина данных обеспечивает передачу информации между МП, памятью и периферийными устройствами. По этой шине возможна пересылка 32, 16 и 8-разрядных данных. Шина двунаправленная, т.е. позволяет осуществлять пересылку данных как в прямом, так и в обратном направлении.

Шина управления предназначена для передачи управляющих сигналов - управления памятью, управления обменом данных, запросов на прерывание и т.д.

Внутренняя память ЭВМ состоит из оперативной памяти и постоянной памяти (ПП).

Оперативная память (ОП) ЭВМ. Она построена на БИС или СБИС и является энергозависимой: при отключении питания информация в ОП теряется. В оперативной памяти хранятся исполняемые машинные программы, исходные и промежуточные данные и результаты. Емкость ОП в ЭВМ измеряется в Килобайтах и Мегабайтах. Иногда адресное пространство увеличивается до Гигабайта. В наиболее распространенных конфигурациях ЭВМ емкость ОП составляет 1-16 Мбайт.

В ОП обычно выделяется область, называемая стеком. Обращение к стековой памяти возможно только в той ячейке, которая адресуется указателем стека. Стек удобен при организации прерываний и обращении к подпрограммам.

Постоянная память (ПП). Она является энергонезависимой, используется для хранения системных программ, в частности, так называемой базовой системы ввода-вывода (BIOS - Basic Input and Output System), вспомогательных программ и т.п. Программы, хранящиеся в ПП, предназначены для постоянного использования микропроцессором.

2. Проводник Windows

Проводник в своем первоначальном значении определялся как программа -обозреватель локальных и сетевых ресурсов персонального компьютера. Его функции во многом сродни функциям программ - оболочек операционной системы MS DOS, таких как, например, Norton Commander.

Проводник (Windows Explorer) в среде Windows 98 - программа (приложение), с помощью которой пользователь может отыскать любой объект файловой системы (папку или файл) и произвести с ним необходимые действия.

С помощью Проводника можно запускать приложения, открывать документы, перемещать или копировать файлы и папки, форматировать дискеты, просматривать Web - страницы в Интернете и др. Интерфейс Проводника сделан предельно понятным для пользователя. Внешний вид окна Проводника может изменяться, но его функции при этом практически не меняются.

Основное рабочее поле Проводника может быть разделено на две - три панели. Правая панель отображает содержимое папки, адрес которой указан в адресной строке. Каждый значок на правой панели представляет собой папку, щелчок по которой откроет ее содержимое. Средняя панель играет вспомогательную роль, создавая интерфейс Internet Explorer. В левой панели отображается иерархическая структура подчиненности папок.

В правой части любого окна Проводника находятся Управляющее меню и панели инструментов:

· панель с кнопками, предназначенными для быстрого выполнения наиболее употребляемых команд;

· адресная строка, в которой указывается имя активной (текущей) папки или адреса Интернета;

· кнопка ‹Ссылки›, упрощающая доступ к Web- страницам при работе в сети Интернет.

3. Word. Формат основных элементов документа

Операции форматирования включают в себя разбивку текста на строки ( в рамках абзаца) и страницы, выбор расположения абзацев, отступов и отбивок между абзацами, обтекания отдельных абзацев, а также видов и начертаний шрифтов. Эти операции выполняются различными текстовыми процессами с разной степенью автоматизации. Например, разбивку на строки и страницы Win Word выполняет автоматически (это свойство - отличительная черта мощных текстовых процессов). Лексикон автоматически разбивает только на строки, а разбивку на страницы выполняет лишь по специальной команде. MultiEdit и то и другое выполняет по команде. Таким образом, после введения с клавиатуры исходных установок (команд) форматирования, определяемых конкретным видом документа, текстовый процессор автоматически переформатирует документ.

В чем суть форматирования? Это способность текстового процессора изменять оформление документа на страницы, а именно:

· изменять границы рабочего поля, определяя поля сверху, снизу, слева, справа;

· устанавливать межстрочный интервал (разреженность строк на страницы) и межбуквенный интервал в слове;

· выравнивать текст - центрировать, прижимая к левой или правой границы, равномерно распределять слова в строке;

· использовать разные шрифты и т.д.

Форматирование текста - процедура оформления страницы текста.

4. Exel. Создание математических зависимостей в табличных документах

Электронные таблицы Microsoft Excel очень мощное средство создания и ведения различных электронных документов.

В Интернете встречаются еще такие названия: exel, excell, exsel, эксель, ексель.

Интерфейс программы очень схож с Microsoft Word. После запуска программы экран Excel содержит пять областей (по порядку сверху вниз):

· строка меню;

· панели инструментов;

· строка формул;

· окно книги;

· строка состояния.

Основным отличием от Word является присутствие вместо окна документа, так называемого окна книги, другими словами электронной таблицы.

Книга Excel разбита на несколько листов (таблиц). Листы можно удалять или добавлять новые. Как и всякая таблица, лист Excel состоит из строк и столбцов, пересечения которых образуют ячейки.

В нижней части окна книги находится несколько кнопок, с помощью которых можно переходить от одного листа к другому. Если видны не все ярлычки листов, то для просмотра содержания книги можно использовать четыре кнопки, расположенные в нижнем левом углу окна.

Ячейки Excel являются основными строительными единицами рабочего листа. Каждая ячейка имеет свои строго определенные координаты, или адрес ячейки, где можно хранить и отображать информацию. Ячейка, находящаяся на пересечении столбца А и строки 1 имеет адрес А1.

Зачастую границы данных таблицы выходят за пределы экрана монитора. В этом случае для просмотра содержимого листа надо использовать полосы прокрутки, расположенные вдоль правой и нижней сторон окна книги.

В верхней части рабочей области Excel расположена строка меню. Ниже находятся панели инструментов с кнопками, выполняющими наиболее часто используемые функции. Работа с этой частью рабочей области Excel аналогична работе в Word.

Ниже панели инструментов расположена строка формул.

Содержимое активной (выделенной в данный момент) ячейки Excel всегда появляется в строке формул. В процессе ввода или редактирования данных в ячейке, в строке формул появляются три кнопки:

- кнопка отмены (красный крестик);

- кнопка ввода (зеленая галочка);

- кнопка изменения формулы (знак функции).

Информацию можно вводить как непосредственно в ячейку, так и в строку формул.

В самом низу окна рабочей области находится строка состояния, показывающая режим работы программы.

На этом первое знакомство с Excel закончим и перейдем к более детальному изучению возможностей программы.

Порядок ввода формулы

Вводить формулу надо со знака равенства. Это надо для того, чтобы Excel понял, что в ячейку вводится именно формула, а не данные.

Выделим произвольную ячейку, например А1. В строке формул введем =2+3 и нажмем Enter. В ячейке появится результат (5). А в строке формул останется сама формула.

Поэкспериментируйте с различными арифметическими операторами: сложения (+), вычитания (-), умножения (*), деления (/). Чтобы их правильно использовать надо четко представлять их приоритет.

1. В первую очередь выполняются выражения внутри скобок.

2. Умножение и деление имеют более высокий приоритет чем сложение и вычитание.

3. Операторы с одинаковым приоритетом выполняются слева направо.

Мой вам совет - ИСПОЛЬЗУЙТЕ СКОБКИ. В этом случае вы обезопасите себя от случайной ошибки в вычислениях с одной стороны, а с другой - скобки значительно облегчают чтение и анализ формул. Если в формуле количество закрывающих и открывающих скобок не совпадает, Excel выдаст сообщение об ошибке и предложит вариант ее исправления. Сразу после ввода закрывающей скобки Excel отображает жирным шрифтом (или другим цветом) последнюю пару скобок, что очень удобно при наличии в формуле большого количества скобок. Теперь давайте попробуем поработать с использованием в формулах ссылок на другие ячейки.

Введите в ячейку А1 число 10, а в ячейку А2 - число 15. В ячейке А3 введите формулу =А1+А2. В ячейке А3 появится сумма ячеек А1 и А2 - 25. Поменяйте значения ячеек А1 и А2 (но не А3!). После смены значений в ячейках А1 и А2 автоматически пересчитывается значение ячейки А3 (согласно формулы).

Дабы не ошибиться при вводе адресов ячеек, можно использовать при вводе ссылок мышь. В нашем случае надо проделать следующее.

Выделить ячейку А3 и ввести в строке формул знак равенства.

Щелкнуть на ячейке А1 и ввести знак плюс.

Щелкнуть на ячейке А2 и нажать Enter.

Результат будет аналогичным.

Относительные, абсолютные и смешанные ссылки

Относительная ссылка указывает на ячейку, согласно ее положения относительно ячейки, содержащей формулу. Обозначение относительной ячейки - А1.

Абсолютная ссылка указывает на ячейку, местоположение которой неизменно. Обозначение абсолютной ячейки - $A$1.

Смешанная ссылка содержит комбинацию относительной и абсолютной ссылок - $A1, A$1.

Для быстрого изменения типа ссылки используется клавиша F4. Введите в ячейку А1 любое число. В ячейку А2 введите формулу =А1. Затем нажимайте клавишу F4. После каждого нажатия клавиши тип ссылки будет меняться.

 

 

Чтобы лучше разобраться в различиях ссылок, давайте поэкспериментируем.

Для начала разберем относительные ссылки. Введите в ячейки следующие значения:

А1 - 20 В1 - 200

А2 - 30 В2 - 300

В ячейку А3 введите формулу =А1+А2 и нажмите ввод.

Теперь установите курсор на правый нижний угол ячейки А3, нажмите правую кнопку мыши и протяните на ячейку В3 и отпустите кнопку мыши. Появится контекстное меню, в котором надо выбрать "Копировать ячейки".

После этого значение формулы из ячейки А3 будет скопировано в ячейку В3. Активизируйте ячейку В3 и посмотрите какая формула получилась - В1+В2. Почему так получилось? Когда мы записали в ячейке А3 формулу А1+А2, Excel интерпретировал эту запись так: "Взять значения из ячейки, расположенной в текущем столбце на две строки выше и сложить со значением ячейки, расположенной в текущем столбце на одну строку выше". Т.е. скопировав формулу из ячейки А3, например, в ячейку С43, мы получим - С41+С42. Вот в этом прелесть относительных ссылок, формула как бы сама подстраивается под наши задачи.

Рассмотрим теперь абсолютные ссылки.

Введите в ячейки следующие значения:

А1 - 20 В1 - 200

А2 - 30 В2 - 300

Введите в ячейку С1 число 5.

В ячейку А3 введите следующую формулу =А1+А2+$C$1. Аналогичным образом скопируйте формулу из А3 в В3. Посмотрите что получилось. Относительные ссылки "подстроились" под новые значения, а вот абсолютная - осталась неизменной.

Попробуйте теперь сами поэкспериментировать со смешанными ссылками и посмотрите как они работают. Можно ссылаться на другие листы той же книги точно так, как и на ячейки текущего листа. Даже можно ссылаться на листы других книг. В этом случае ссылка будет называться внешней ссылкой.

Например, чтобы записать в ячейку А1 (Лист 1) ссылку на ячейку А5 (Лист2), надо проделать следующее:

- выделить ячейку А1 и ввести знак равенства;

- щелкните на ярлыке "Лист 2";

- щелкните на ячейке А5 и нажмите клавишу ввода;

- после этого будет активизирован опять Лист 1 и в ячейке А1 появится следующая формула =Лист2!А5.

Ссылка на ячейку из другой книги будет выглядеть так - =[Книга2]Лист2!А5.

Редактирование формул происходит аналогично редактированию текстовых значений в ячейках. Т.е. надо активизировать ячейку с формулой выделением или двойным щелчком мыши, а затем произвести редактирование, используя, при необходимости, клавиши Del, Backspace. Фиксация изменений выполняется клавишей Enter.

Использование текста в формулах

С текстовыми значениями можно выполнять математические операции, если текстовые значения содержат только следующие символы:

Цифры от 0 до 9 , + - е Е /

Еще можно использовать пять символов числового форматирования:

$ % ( ) пробел

При этом текст должен быть заключен в двойные кавычки.

Неправильно: =$55+$33

Правильно: ="$55"+$"33"

При выполнении вычислений Excel преобразует числовой текст в числовые значения, так результатом вышеуказанной формулы будет значение 88.

Для объединения текстовых значений служит текстовый оператор & (амперсанд). Например, если ячейка А1 содержит текстовое значение "Юрий", а ячейка А2 - "Кордык", то введя в ячейку А3 следующую формулу =А1&А2, получим "ЮрийКордык". Для вставки пробела между именем и фамилией надо написать так =А1&" "&А2. Амперсанд можно использовать для объединения ячеек с разными типами данных. Так, если в ячейке А1 находится число 10, а в ячейке А2 - текст "мешков", то в результате действия формулы =А1&А2, мы получим "10мешков". Причем результатом такого объединения будет текстовое значение.

Задание № 2

Опись остатков

номер карточки	наименование материала	номенклатурный номер	количество	цена	сумма
121	тетради	348756	750	5,78	4335,00
348	блокноты	215607	90	29,00	2610,00
295	карандаши	704385	1200	5,50	6600,00
306	скрепки	442051	100	14,00	1400,00
117	маркеры	106398	135	37,00	4995,00
ИТОГО	19940,00

Литература

1. С.В. Симонович «Информатика. Базовый курс». Питер, 1999г.

2. В.Э. Фигурнов «IBM PC для пользователей». Изд. 7-е, 1997г.