Тема 13. Техническое обеспечение КИТ

1.Электроонная вычислиительная машина (ЭВМ) — вычислительная машина, построенная с использованием в качестве функциональных элементов электронных устройств вместо механических

В 1946 году Д. фон Нейман, Г. Голдстайн и А. Беркс в своей совместной статье изложили новые принципы построения и функционирования ЭВМ. В последствие на основе этих принципов производились первые два поколения компьютеров. По сути, Нейману удалось обобщить научные разработки и открытия многих других ученых и сформулировать на их основе принципиально новое.

1. Использование двоичной системы счисления в вычислительных машинах.

2. Программное управление ЭВМ.

3. Память компьютера используется не только для хранения данных, но и программ.

4. Ячейки памяти ЭВМ имеют адреса, которые последовательно пронумерованы.

5. Возможность условного перехода в процессе выполнения программы.

Самым главным следствием этих принципов можно назвать то, что теперь программа уже не была постоянной частью машины (как например, у калькулятора). Программу стало возможно легко изменить.

Обобщенная структура ЭВМ Джен Фон Неймана первого и второго поколений
УПД – устройство подготовки данных.
УВС – устройство ввода.
АЛУ – арифметико-логическое устройство.
УУ – устройство управления.
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство.
ДЗУ – длительно запоминающее устройство
ВЗУ – внешнее запоминающее устройство.
УВ – устройство вывода.
Любая ЭВМ имеет устройство ввода информации, с помощью которого в ЭВМ вводят программы решения задач и данные к ним.
ОЗУ – предназначено для оперативного запоминания программы хранящейся в исполнении.
ВЗУ – предназначено для долговременного хранения информации.
Кэш-память – промежуточная память между ОЗУ и ВЗУ.
УУ – предназначено для автоматического выполнения программ путем принудительной координации всех остальных устройств ЭВМ.
АЛУ – выполняет арифметические и логические операции над данными. Основой АЛУ является операционный автомат, в состав которого входят: сумматоры, счетчики, логические операции.

Классификация ЭВМ по принципу действия: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ).

Классификация ЭВМ по назанчению: универсальные (общего назначения), проблемно-ориентированные и специализированные.

Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям: сверхбольшие, большие, малые, сверхмалые (микроЭВМ).

2. Типы архитектур вычислительных систем (ВС):

Конвейерные ВС. В основе этих систем лежит конвейерный (или цепочечный) способ обработки информации, это относит их к архитектурам типа MISD. В реальных промышленных высокопроизводительных системах имеет место единое управляющее устройство, которое формирует один поток команд на модули обработки информации.

Матричные вычислительные системы. Основываются на применении параллелизма. В них обеспечивается возможность одновременной реализации большого числа операций на элементарных процессорах, объединенных в матрицу.

Мульти процессорные ВС.

Системы с характерной MIMD архитектурой. Они состоят из множества процессоров и общей памяти, взаимодействие между процессорами и памятью осуществляет коммутатор.

Потоковая архитектура ВС - архитектура ВС, которая управляется потоками данных, которые передаются от источника к потребителю, будучи снабженные маркерами /обработка информации в данных архитектурах имеет место только в том случае, если на входе присутствуют все данные.

Архитектура Фон - Неймана. Предназначена для обработки информации. Для хранения программ и данных используется одно пространство памяти. Формат кодирования информации соответствует формату данных. Программы и данные хранятся в одной области памяти и нет никаких признаков, указывающих на тип информации в памяти.

Архитектура гарвардской лаборатории. В отличии от предыдущей: область памяти команд и область памяти данных разделены между собой. С этой архитектурой получается более компактная организация памяти.

3. Центральный процессор является основным вычислительным устройством ВМ, в задачу которого входит исполнение находящейся в памяти машины программы. Основные функциональные блоки (устройства) процессора – арифметико-логическое устройство (АЛУ) и устройство управления (УУ).

УУ выполняет функции управления вычислительным процессом и осуществляет автоматическое исполнение программы, обеспечивая для этого следующие основные действия. Помимо АЛУ и УУ процессор содержит набор устройств локальной памяти процессора – регистры памяти. Под регистром памяти обычно понимается устройство для временного хранения данных ограниченного размера.

4. Персональный компьютер — компьютер, предназначенный для эксплуатации одним пользователем, то есть для личного использования.

Компьютеры принято классифицировать по признакам престижности, по назначению и оформлению.

Престижность

По этому признаку все компьютеры можно подразделить на группы "Brand Name" и "No Name".

ПК группы "Brand Name" изготовляются широкоизве стными фирмами-производителями.

ПК группы "No Name" — прочие фирмы, занимающие ся сборкой компьютеров из комплектующих модулей, полу чаемых от самых разных изготовителей. Назначение: в соответствии с этой спецификацией ПК подразделяются на следующие классы:

Пользовательские компьютеры (Consumer PC) — это компьютеры начального уровня. В их конфигурацию входит жесткий диск и оперативная память небольшого объема, видеоплата, привод CD-ROM, звуковая карта и колонки. Пользовательский компьютер подходит для обучения, несложных игр, а также для малого, например домашнего, офиса.

Компьютеры для офиса отличаются небольшой ценой, отсутствием всего лишнего и надежностью в работе. Помимо компьютера, в офисе важно иметь еще и принтер, иначе преимущества компьютера сразу исчезают.

Обучающие, или "развлекательные" компьютеры — это мощные мультимедийные компьютеры современной кон фигурации для работы не только с текстами и математическими приложениями, но и с графикой и видео. В компьютерах подобного типа устанавливаются самые быстрые процессоры.
Мобильные компьютеры оформляются в виде дипломата или записной книжки, имеют комбинированное питание. Для этих компьютеров важны минимальная масса и возможность длительной работы от химических источников тока.

В зависимости от оформления компьютеры бывают настольные и портативные.

5. Структурная схема ПК. Микропроцессор (МП) является основным элементом ПК и предназначен для управления работой всего ПК, а также для выполнения арифметических и логических операций. В настоящее время наиболее распространенными моделями являются микропроцессоры Pentium, Celeron фирмы Intel и Athlon фирмы AMD. В состав микропроцессора входят: арифметико-логическое устройство (АЛУ), регистры общего назначения (РОН), кэш-память, устройство управления (УУ) Принцип открытой архитектуры 1. принцип построения персонального компьютера. 2. регламентирующий и стандартизирующий только описание принципа действия компьютера и его конфигурации, что позволяет собирать компьютер из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями; 3. предусматривающий наличие в компьютере внутренних расширительных гнезд, в которые пользователь может вставлять различные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту. Назначение и характеристики основных устройств Процессор может обрабатывать различные виды информации: числовую, текстовую, графическую, видео и звуковую. Устройства ввода и вывода информации (клавиатура,графические, планшеты, сканеры манипуляторы). Устройства вывода информации(принтер). Состав персонального компьютера: Минимальный (обязательный) комплект ПК: системный блок, клавиатура, монитор. Внешние устройства – все устройства кроме процессора и внутренней памяти. Контроллер – устройство для связи процессора с внешними устройствами. Типовой персональный компьютер снаружи выглядит очень просто: системный блок, монитор, клавиатура и мышь. Если же разобрать компьютер «по косточкам» (компонентам), то перед нами окажется, как минимум, девять элементов: процессор с системой охлаждения,системная (материнская) плата,модуль оперативной памяти, видеокарта,монитор, жесткий диск, дисковод лазерных дисков, корпус с блоком питания,клавиатура,мышь.

6. Память ПК – это совокупность отдельных устройств, которые запоминают, хранят и выдают информацию. Отдельные устройства памяти называются запоминающими устройствами (ЗУ). Производительность ПК во многом зависит от состава и характеристик запоминающих устройств. Основные характеристики памяти – это емкость и быстродействие (время обращение к памяти). Внутренняя память компьютера предназначена для оперативной обработки данных. Она является более быстрой, чем внешняя память. Оперативная. В нее помещаются программы для выполнения и данные для работы программы, которые используются микропроцессором. Она обладает большим быстродействием и является энергозависимой.; кэш-память (от англ. caсhe – тайник). Она служит буфером между RAM и микропроцессором и позволяет увеличить скорость выполнения операций. В нее помещаются данные, которые процессор получил и будет использовать в ближайшие такты своей работы. Эта память хранит копии наиболее часто используемых участков RAM. Постоянная память - В нее данные занесены при изготовлении компьютера. Хранит: программы для проверки оборудования при загрузке операционной системы; программы начала загрузки операционной системы; программы по выполнению базовых функций по обслуживанию устройств компьютера; программу настройки конфигурации компьютера - Setup. Позволяет установить характеристики: типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет, режимы работы с RAM, запрос пароля при загрузке и т.д; полупостоянная память - CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Хранит параметры конфигурации компьютера. Обладает низким энергопотреблением, потому не изменяется при выключении компьютера, т.к. питается от аккумулятора; Внешняя память - это память, предназначенная для длительного хранения программ и данных. Главная характеристика устройств - емкость хранения (кбайт, Мбайт, Гбайт, Тбайт или KB, MB, GB, TB). накопители на жёстких магнитных дисках; накопители на гибких магнитных дисках; накопители на компакт-дисках; накопители на магнитной ленте (стримеры); накопители на магнитно-оптических дисках; Логический диск - том, созданный на дополнительном разделе базового диска с основной загрузочной записью. Форматирование дисков. Для того чтобы на диске можно было хранить информацию, диск должен быть отформатирован, то есть должна быть создана физическая и логическая структура диска. Логическая структура магнитного диска представляет собой совокупность секторов (емкостью 512 байтов), каждый из которых имеет свой порядковый номер (например, 100). Сектора нумеруются в линейной последовательности от первого сектора нулевой дорожки до последнего сектора последней дорожки. Физическая организация данных о пределяет способ размещения информации непосредственно на машинных носителях и выполняется программными инструментариями автоматически (без участия человека).

7.Устройства ввода-вывода — компоненты ЭВМ с переносными носителями (дисководы), двунаправленные интерфейсы (различные порты компьютера, различные сетевые интерфейсы) Устройства ввода данных: клавиатура, мышь,сенсорные экраны. Устройства вывода информации: мониторы, принтеры. Контроллеры НЖМД, НГМД и НОД представляют собой специализированные устройства, обеспечивающие подключение и функционирование накопителя на жестких магнитных диска (НЖМД -«винчестер»), накопителя на гибких магнитных дисках (НГМД- дискета) и накопителя на оптических дисках (CD-диск) соответственно. Порты (интерфейсы) представляют собой совокупность программных и аппаратных средств для подключения внешних устройств. Конструктивно порты на системном блоке представляют собой стандартные разъемы. Параллельные порты (LPT) позволяет передавать за один такт целый байт информации и применяется для быстрой связи на небольших расстояниях. Последовательные порты (COM) за один такт передают один бит и, в общем случае, работает медленнее, но позволяет передавать данные на большие расстояния. Специальные порты служат для подключения клавиатуры, микрофона и динамиков (для управления последними используется звуковая карта – мультимедийное устройство, позволяющее воспроизводить музыку и внятную человеческую речь). Шина – это канал пересылки данных, используемый совместно различными блоками системы. Шина входит в состав материнской платы, на которой располагаются ее проводники и разъемы.

Поиск по сайту: