Г л а в а 1. ОСНОВЫ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
С увеличением выпуска ПЭВМ возрастает ее популярность. Наиболее широкое ее внедрение происходит в таких областях непромышленной сферы, как образование и административное управление.
ПЭВМ можно считать квалифицированным преподавателем, который в состоянии учесть индивидуальные особенности ученика или студента, дать ту информацию, которая будет им освоена полностью. Так, например, компьютерная система обучения (КСО), описываемая в гл. 11, вовлекает учащихся в активный процесс общения с интересующим их предметом в любой области знаний и позволяет каждому самостоятельно организовать этот процесс.
В настоящее время умение обращаться с ЭВМ рассматривается как один из элементарных навыков, которым обязаны овладеть специалисты самых разных профессий, причем приобретать такие навыки, несомненно, следует уже в начальных классах средних школ.
Использование персональных компьютеров дает возможность поднять производительность труда служащих и эффективность работы учреждений. В частности, новые программные средства "деловой графики" позволяют быстро подготовить слайды и печатные материалы для совещания.
Организованные в локальную сеть, компьютеры помогают индивидуальному пользователю анализировать большие информационные массивы, определять направления развития и преодолевать возникающие трудности. Отпадает надобность в введении огромного количества различных деловых бумаг. Все необходимые данные хранятся в памяти машины, их всегда можно вывести в виде приемлемых форм на экран дисплея или на печатающее устройство.
При работе с компьютером применяется алгоритмический язык БЕЙСИК, созданный в 60-х гг. специалистами Дармутского колледжа. Первоначально БЕЙСИК планировали использовать в качестве языка для обучения студентов программированию, теперь это самый распространенный язык общения с персональными компьютерами. В настоящее время имеются десятки других языков высокого уровня, используемых для ведения диалога с компьютерами.
В "Агате", кроме БЕЙСИКА, можно пользоваться языком ЛОГО и завоевавшим особую популярность в последние годы языком ПАСКАЛЬ. Не менее популярна разработанная специально для "Агата" операционная система "Школьница", имеющая в своем составе два языка (РОБИК и РАПИРА).
ПЭВМ "Агат" выпускается в трех модификациях (исполнение 7, исполнение 8, исполнение 9), различающихся наличием внешних устройств и объемом оперативной памяти. Исполнение 7 - базовое исполнение; исполнение 8 имеет по сравнению с базовой моделью печатающее устройство CPA-80; исполнение 9 имеет память объемом 256К байт, CPA-80 и совместима с ПЭВМ "Apple II".
1.2. КОНСТРУКЦИЯ ПЭВМ
ПЭВМ - это сложная вычислительная система, состоящая из функционально законченных устройств. Ее ядро, определяющее базовое исполнение, составляют (рис. 1.1): системный блок, видеоконтрольное устройство (ВКУ) и блок клавиатуры (БК), предназначенные для выполнения основных операций: ввода, обработки и выдачи информации.
Рис. 1.1. Объединение составных частей ПЭВМ "Агат":
1 - видеоконтрольное устройство; 2 - печатающее устройство; 3 - системный блок; 4 - накопитель на гибком магнитном диске (НГМД); 5 - аналого-цифровые пульты; 6 - блок клавиатуры
Для повышения эффективности использования ПЭВМ используется широкий набор дополнительных средств, обеспечивающих хранение большого количества информации, печатание отчетов, ведомостей и т.п., взаимодействие с другими ЭВМ и множество других функций. К этим устройствам относятся, например, аналого-цифровые пульты, кассетный магнитофон, черно-белый монитор, мозаично-печатающее устройство.
СИСТЕМНЫЙ БЛОК
Основой всей конструкции машины является системный блок. Он объединяет в единую систему все остальные части ПЭВМ, управляя передачей данных от одного устройства к другому, обрабатывает поступающую информацию, хранит ее или выдает в удобном виде. Эти функции выполняют электронные схемы, размещенные на шести платах (модулях) внутри системного блока.
Для долговременного хранения данных предназначен встроенный в блок накопитель на гибком магнитном диске (НГМД). НГМД представляет собой устройство, способное записывать и считывать информацию на гибком магнитном диске (ГМД) или, как его обычно называют, дискете. Дискета - это гибкий пластик в форме диска диаметром 133 мм ("пятидюймовый диск"), покрытый магнитной пленкой и помещенный в твердый пластмассовый пакет для защиты.
Сменные ГМД позволяют оперативно менять программы или данные при работе с компьютером, что значительно расширяет возможности машины.
Блок питания преобразует сетевое напряжение 220 В, 50 Гц в выходное постоянное стабилизированное напряжение, обеспечивающее работу всех узлов ПЭВМ. Блок выполнен в виде функционально законченного устройства и конструктивно размещен внутри системного блока.
Внешние устройства компьютера подключаются к системному блоку с расположенных на задней стенке группы малоконтактных стандартных предназначенных для подключения:
разъем ВИДЕОСИГНАЛ - черно-белого монитора;
разъем RGB - цветного видеоконтрольного устройства;
разъем 
- кассетного магнитофона;
разъем ПУЛЬТ - аналого-цифровых пультов;
разъем КЛАВИАТУРА - блока клавиатуры.
КЛАВИАТУРА И ВИДЕОКОНТРОЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
Клавиатура представляет собой устройство, выполненное в виде отдельного блока и предназначенное для ввода команд и данных. Используя 77 клавиш, можно ввести любой из 256 символов, распознаваемых в ПЭВМ, и организовать диалог между пользователем и машиной. Отличительной особенностью ПЭВМ является то, что выполнение большей части программы происходит в диалоговом режиме работы при непосредственном активном участии пользователя. В этом случае блок клавиатуры используется для оперативного ввода указаний или новой информации в машину в ответ на ее запросы.
Вся совокупность клавиш на клавиатуре "Агат" (рис. 2.1) подразделяется на три группы: алфавитно-цифровые клавиши; функциональные клавиши; клавиши управления.
Работа блока клавиатуры тесно связана с работой ВКУ, который выполнен на базе унифицированного переносного телевизора цветного изображения.
Отображение информации на экране ВКУ может осуществляться в текстовом режиме, когда на экране высвечиваются алфавитно-цифровые символы, или в графическом, когда изображение формируется из отдельных точек (блоков) в виде рисунков, картинок и графиков.
Всего на экране помещается 32 строки, по 32 или 64 символа в строке. Размеры знака в 32-символьной строке вдвое шире по сравнению с 64-символьной строкой (очевидно, что большие по размеру знаки воспринимаются легче).
Разрешающая способность графики определяется числом точек, размещаемых на экране ВКУ. Чем меньше выводится точек, тем меньше разрешающая способность, но тем больше размер самих точек (в этом случае их называют блоками).
В ПЭВМ предусмотрены три режима формирования графического изображения:
графика высокого разрешения - на экран выводится 256 строк по 256 точек в строке;
графика среднего разрешения - 128 строк по 128 блоков в строке;
графика низкого разрешения - 64 строки по 64 блока (один блок в 16 раз больше обычной точки; можно сказать, что в графике среднего разрешения один блок состоит из 4 точек, а в графике низкого разрешения - из 16 точек).
В режимах графики среднего и низкого разрешения, а также при выводе 32-символьных строк может использоваться цветное изображение. Для этого компьютер формирует восемь цветов: черный, белый, красный, желтый, зеленый, синий, голубой, фиолетовый.
МИКРОПРОЦЕССОР И ПАМЯТЬ
Внутри системного блока на одной из плат расположен кристалл большой интегральной схемы (БИС) в пластмассовом корпусе - микропроцессор 6502 - мозг всей машины. Именно микропроцессор координирует выполняемые операции и производит арифметические действия, необходимые для работы системы в целом. Микропроцессор 6502 обладает большим быстродействием (около 700 тыс. операций в секунду).
Микропроцессор непрерывно работает, взаимодействуя с другим важным устройством компьютера - памятью. Емкость памяти измеряется в байтах (один байт памяти - одна машинная ячейка - способен хранить только один символ, поэтому можно рассматривать байты как информационные символы).
В ПЭВМ память кратна 1024 байт (1К байт). Всего компьютер может иметь память емкостью 60 - 748К байт (или 61 440 - 765 952 байт).
Часть памяти реализована на постоянных запоминающих устройствах (ПЗУ). В ПЗУ емкостью 2К байт размещается информация, необходимая для работы ПЭВМ. Именно она определяет, что должен делать микропроцессор, чтобы организовать диалог с пользователем, осуществить обмен данными между устройствами, входящими в состав ПЭВМ. Без этой информации машина работать не будет. Вот почему запись в ПЗУ осуществляется в нестираемой форме в процессе его изготовления и не изменяется, даже если источник питания выключен.
Остальная память машины динамическая, позволяющая многократно записывать и считывать данные в одни и те же ячейки. При отключении питания, в отличие от ПЗУ, содержимое динамической памяти уничтожается. В базовом варианте ПЭВМ "Агат" содержится 64К байт динамической памяти.
ПЕЧАТАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Печатающее устройство (принтер) позволяет печатать на бумаге любую необходимую информацию: документы, сводки, отчеты, тексты программы, таблицы результатов расчета и т.п.
Существует много моделей печатающих устройств, которые можно подключить к компьютеру: DZM-180, ROBOTRON-1156, DARO-1156, D-100, ROBOTRON K-6311, УВВПч-30 и т.д.
ПЭВМ "Агат" девятого исполнения комплектуется принтером CPA-80. На это печатающее устройство можно выводить текстовую и графическую информацию.
АНАЛОГО-ЦИФРОВЫЕ ПУЛЬТЫ И ВСТРОЕННЫЙ ДИНАМИК
Внутри системного блока находится небольшой громкоговоритель для подачи звукового сигнала. Его можно использовать в специальных программах для воспроизведения музыки, звуковых эффектов, человеческой речи.
При желании к ПЭВМ можно подключить аналого-цифровые пульты (АЦП), представляющие собой два потенциометра. Изменяя положение ручек потенциометра, можно управлять объектами на экране ВКУ в программах, предусматривающих использование пультов (например, в играх, графическом редакторе и т.п.).