Скачать презентацию 1 Устройство компьютера 32 Принципы устройства компьютеров Скачать презентацию 1 Устройство компьютера 32 Принципы устройства компьютеров

6f20ef3bebb114674b30b821b9a863ed.ppt

  • Количество слайдов: 74

1 Устройство компьютера § 32. Принципы устройства компьютеров § 33. Магистрально-модульная организация компьютера § 1 Устройство компьютера § 32. Принципы устройства компьютеров § 33. Магистрально-модульная организация компьютера § 34. Процессор § 35. Память § 36. Устройства ввода § 37. Устройства вывода К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

2 Устройство компьютера § 32. Принципы устройства компьютеров К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2 Устройство компьютера § 32. Принципы устройства компьютеров К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

3 Устройство компьютера, 10 класс Принципы устройства компьютеров А. Беркс, Г. Голдстайн и Дж. 3 Устройство компьютера, 10 класс Принципы устройства компьютеров А. Беркс, Г. Голдстайн и Дж. фон Нейман: «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства» (1946) • состав основных компонентов вычислительной машины • принцип двоичного кодирования • принцип адресности памяти • принцип иерархической (многоуровневой) организации памяти • принцип хранимой программы • принцип программного управления К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

4 Устройство компьютера, 10 класс Архитектура фон Неймана устройства ввода обрабатывает данные внутренняя память 4 Устройство компьютера, 10 класс Архитектура фон Неймана устройства ввода обрабатывает данные внутренняя память временное хранение данных во время обработки процессор (АЛУ, УУ) устройства вывода К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 долговременное хранение данных внешняя память обеспечивает выполнение программы Джон фон Нейман (1903 -1957) http: //kpolyakov. spb. ru

5 Устройство компьютера, 10 класс Принцип двоичного кодирования Все данные хранятся в двоичном коде. 5 Устройство компьютера, 10 класс Принцип двоичного кодирования Все данные хранятся в двоичном коде. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua 10010100… проще устройства для хранения и обработки данных Троичная ЭВМ «Сетунь» (1959) Н. П. Брусенцов К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

6 Устройство компьютера, 10 класс Принцип адресности памяти • оперативная память состоит из отдельных 6 Устройство компьютера, 10 класс Принцип адресности памяти • оперативная память состоит из отдельных битов • группы соседних битов объединяется в ячейки • каждая ячейка имеет свой адрес (номер) • нумерация ячеек начинается с нуля • за один раз можно прочитать или записать только целую ячейку К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

7 Устройство компьютера, 10 класс Принцип адресности памяти • размеры ячеек: у первых ЭВМ 7 Устройство компьютера, 10 класс Принцип адресности памяти • размеры ячеек: у первых ЭВМ – 36, 48, 60 битов сейчас – 8 битов Первые ЭВМ (I и II поколения) 200 201 202 203 204 205 III и IV поколения 200 числа К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 200 204 205 206 207 208 201 202 символы 208 209 20 A 203 числа 20 B http: //kpolyakov. spb. ru

8 Устройство компьютера, 10 класс Память с произвольным доступом RAM = Random Access Memory 8 Устройство компьютера, 10 класс Память с произвольным доступом RAM = Random Access Memory чтение данных из ячеек и запись в них в произвольном порядке • ОЗУ – оперативное запоминающее устройство (оперативная память) • ПЗУ – постоянное запоминающее устройство ROM = Read Only Memory ▫ содержит программное обеспечение для загрузки и тестирования компьютера ▫ запись запрещена К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

9 Устройство компьютера, 10 класс Иерархическая организация памяти Требования к памяти: • большой объём 9 Устройство компьютера, 10 класс Иерархическая организация памяти Требования к памяти: • большой объём • высокая скорость доступа ! Эти требования противоречивы! Использование несколько уровней памяти: • внутренняя память (небольшой объём, высокое быстродействие) • внешняя память (большой объём, низкое быстродействие) • … К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

10 Устройство компьютера, 10 класс Принцип хранимой программы Фрагмент коммутационной панели IBM-557 5 10 10 Устройство компьютера, 10 класс Принцип хранимой программы Фрагмент коммутационной панели IBM-557 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Код программы хранится в ПЗУ или во внешней памяти и загружается в ОЗУ для решения задач. ! Программа хранится в единой памяти вместе с данными! В гарвардской архитектуре есть отдельные области памяти для программ и данных! К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

11 Устройство компьютера, 10 класс Принцип программного управления • программа – это набор команд 11 Устройство компьютера, 10 класс Принцип программного управления • программа – это набор команд • команды выполняются процессором автоматически в определённом порядке ? А как? Счётчик адреса команд – это регистр процессора, в котором хранится адрес следующей команды. IP (Instruction Pointer) в процессорах Intel К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

12 Устройство компьютера, 10 класс Основной алгоритм работы процессора 1) выбрать команду 2) записать 12 Устройство компьютера, 10 класс Основной алгоритм работы процессора 1) выбрать команду 2) записать в счётчик команд адрес следующей команды 3) выполнить команду 4) перейти к п. 1 ? Что будет при включении компьютера? Начальный адрес может заноситься • вручную (в первых ЭВМ) • из ПЗУ, аппаратно (тестирование, потом передача управления загрузчику операционной системы) К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

13 Устройство компьютера, 10 класс Что такое архитектура? Архитектура компьютера – это общие принципы 13 Устройство компьютера, 10 класс Что такое архитектура? Архитектура компьютера – это общие принципы построения конкретного семейства компьютеров (PDP, ЕС ЭВМ, Apple, IBM PC, …). • принципы построения системы команд и их кодирования • форматы данных и особенности их машинного представления • алгоритм выполнения команд программы • способы доступа к памяти и внешним устройствам • возможности изменения конфигурации оборудования К архитектуре НЕ относятся особенности конкретного компьютера: набор микросхем, тип жёсткого диска, ёмкость памяти, тактовая частота и т. д. К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

14 Устройство компьютера § 33. Магистрально-модульная организация компьютера К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 14 Устройство компьютера § 33. Магистрально-модульная организация компьютера К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

15 Устройство компьютера, 10 класс Типы компьютеров • настольные (desktop) моноблок • переносные (ноутбуки) 15 Устройство компьютера, 10 класс Типы компьютеров • настольные (desktop) моноблок • переносные (ноутбуки) • нетбуки (нет привода DVD) К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

Устройство компьютера, 10 класс 16 Типы компьютеров • планшетные • смартфоны и карманные персональные Устройство компьютера, 10 класс 16 Типы компьютеров • планшетные • смартфоны и карманные персональные компьютеры (КПК) К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

17 Устройство компьютера, 10 класс Типы компьютеров • суперкомпьютеры «Ломоносов» К. Ю. Поляков, Е. 17 Устройство компьютера, 10 класс Типы компьютеров • суперкомпьютеры «Ломоносов» К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

18 Устройство компьютера, 10 класс Взаимодействие устройств Шина (или магистраль) – это группа линий 18 Устройство компьютера, 10 класс Взаимодействие устройств Шина (или магистраль) – это группа линий связи для обмена данными между несколькими устройствами компьютера. процессор (АЛУ, УУ) внутренняя память шина адреса шина данных шина управления К К К устройства ввода устройства вывода внешняя память К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

19 Устройство компьютера, 10 класс Контроллеры Контроллер — это электронная схема для управления внешним 19 Устройство компьютера, 10 класс Контроллеры Контроллер — это электронная схема для управления внешним устройством и простейшей предварительной обработки данных. контроллер клавиатуры сетевая карта К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 контроллер диска видеокарта http: //kpolyakov. spb. ru

20 Устройство компьютера, 10 класс Архитектура современных компьютеров Магистрально-модульная архитектура: набор устройств (модулей) легко 20 Устройство компьютера, 10 класс Архитектура современных компьютеров Магистрально-модульная архитектура: набор устройств (модулей) легко расширяется путём подключения к шине (магистрали). Принцип открытой архитектуры (IBM): • спецификация на шину (детальное описание всех параметров) опубликована • производители могут выпускать новые совместимые устройства • на материнской плате есть стандартные разъёмы • нужны драйвера (программы управления) для каждого устройства К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

21 Устройство компьютера, 10 класс Обмен данными с внешними устройствами Программно-управляемый обмен – все 21 Устройство компьютера, 10 класс Обмен данными с внешними устройствами Программно-управляемый обмен – все операции ввода и вывода предусмотрены в программе, их полностью выполняет процессор. § простота § не нужно дополнительное оборудование § процессор долго ждёт медленные устройства ! Идея: пусть устройство само сообщит, что данные готовы (или оно готово к приёму данных)! К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

22 Устройство компьютера, 10 класс Обмен данными с внешними устройствами Обмен по прерываниям – 22 Устройство компьютера, 10 класс Обмен данными с внешними устройствами Обмен по прерываниям – внешнее устройство передаёт процессору запрос на обслуживание (прерывание). • процессор прерывает выполнение программы и … • переходит на программу обработки прерывания и … • возвращается к прерванной программе Контроллер прерываний – использует приоритет различных типов прерываний § процессор не ждёт устройства § всю работу выполняет процессор К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

23 Устройство компьютера, 10 класс Обмен данными с внешними устройствами Прямой доступ к памяти 23 Устройство компьютера, 10 класс Обмен данными с внешними устройствами Прямой доступ к памяти (ПДП) DMA = Direct Memory Access обмен данными выполняет внешнее устройство по команде центрального процессора. • процессор готовит обмен: программирует контроллер ПДП • контроллер ПДП пересылает данные § процессор загружен минимально § сложность (нужен контроллер ПДП) К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

24 Устройство компьютера § 34. Процессор К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: 24 Устройство компьютера § 34. Процессор К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

25 Устройство компьютера, 10 класс Что такое процессор? Процессор – это устройство, предназначенное для 25 Устройство компьютера, 10 класс Что такое процессор? Процессор – это устройство, предназначенное для автоматического считывания команд программы, их расшифровки и выполнения. • AЛУ = арифметико-логическое устройство, выполняет обработку данных • УУ = устройство управления, которое управляет выполнением программы и обеспечивает согласованную работу всех узлов компьютера К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

26 Устройство компьютера, 10 класс АЛУ • 2 регистра • сумматор • схема управления 26 Устройство компьютера, 10 класс АЛУ • 2 регистра • сумматор • схема управления операциями Регистр состояния процессора – биты устанавливаются по результату R последней операции бит Z (zero) – установлен, если R = 0 бит N (negative) – установлен, если R < 0 бит C (carry) – установлен, если произошел перенос R 0: N or Z R 0: not N ! АЛУ работает с целыми числами, математический сопроцессор – с вещественными! К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

27 Устройство компьютера, 10 класс Устройство управления • извлечение из памяти очередной команды • 27 Устройство компьютера, 10 класс Устройство управления • извлечение из памяти очередной команды • расшифровка команды, определение необходимых действий • определение адресов ячеек памяти, где находятся исходные данные • занесение в АЛУ исходных данных • управление выполнением операции • сохранение результата команда микрокоманда … микрокоманда генератор тактовых импульсов К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

28 Устройство компьютера, 10 класс Регистры общего назначения (РОН) Для процессоров Intel: 63 H 28 Устройство компьютера, 10 класс Регистры общего назначения (РОН) Для процессоров Intel: 63 H = High (старший байт) 32 31 16 15 AH L = Low (младший байт) 8 7 AL 0 AX EAX RAX Обработка 8 -, 16 -, 32 - и 64 -битовых данных. Есть RBX, RCX, RDX и др… К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

29 Устройство компьютера, 10 класс Основные характеристики процессора Тактовая частота — количество тактовых импульсов 29 Устройство компьютера, 10 класс Основные характеристики процессора Тактовая частота — количество тактовых импульсов в секунду. 1 ГГц (гигагерц) = 1 млрд герц ! Недостаточно для сравнения быстродействия! Разрядность — это максимальное количество двоичных разрядов, которые процессор способен обработать за одну команду. • разрядность регистров • разрядность шины данных • разрядность шины адреса R К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 Величина адресного пространства 2 R байтов http: //kpolyakov. spb. ru

30 Устройство компьютера, 10 класс Система команд процессора • команды передачи (копирования) данных • 30 Устройство компьютера, 10 класс Система команд процессора • команды передачи (копирования) данных • арифметические операции • логические операции, например «НЕ» , «ИЛИ» , «исключающее ИЛИ» • команды ввода и вывода • команды переходов (условного, безусловного) ! Совместимость: новые модели поддерживают все команды предыдущих! Intel 8080 Pentium III Core i 7 К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

31 Устройство компьютера, 10 класс Система команд процессора 81 C 2 01 01 код 31 Устройство компьютера, 10 класс Система команд процессора 81 C 2 01 01 код регистра DX код операции ADD (сложить регистр и число) на языке ассемблера число 10116 ADD DX, 101 h операнды – данные, с которыми выполняется операция DX : = DX + 10116 К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

32 Устройство компьютера, 10 класс Система команд процессора CISC = Complex Instruction Set Computer, 32 Устройство компьютера, 10 класс Система команд процессора CISC = Complex Instruction Set Computer, компьютер с набором сложных команд • команды разной длины • есть сложные команды (умножение, деление, …) • команды выполняются за разное число тактов • есть операции с данными в памяти • мало регистров § удобство программирования § сложно проектировать процессор § ниже быстродействие ! Многие сложные команды используются редко! К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

33 Устройство компьютера, 10 класс Система команд процессора RISC = Reduced Instruction Set Computer, 33 Устройство компьютера, 10 класс Система команд процессора RISC = Reduced Instruction Set Computer, компьютер с набором упрощённых команд • команды одинаковой длины (32 бита, …) • только простые команды (сложение и т. п. ) • команды выполняются за 1 такт А умножение? • только две операции с памятью – чтение (LOAD) в регистр и запись (STORE) из регистра • много регистров (32, …) ? § проще аппаратура § выше быстродействие § сложнее писать программы ! Современные процессоры: CISC-команды выполняются RISC-ядром! К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

34 Устройство компьютера § 35. Память К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: 34 Устройство компьютера § 35. Память К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

35 Устройство компьютера, 10 класс Что такое компьютерная память? Память — это устройство компьютера, 35 Устройство компьютера, 10 класс Что такое компьютерная память? Память — это устройство компьютера, которое используется для записи, хранения и выдачи по запросу команд программы и данных. • внутренняя или основная (для хранения программ и данных в момент решения задачи), ОЗУ и ПЗУ • внешняя или долговременная (… на длительный срок) К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

36 Устройство компьютера, 10 класс Внутренняя память RAM = Random Access Memory, обращение к 36 Устройство компьютера, 10 класс Внутренняя память RAM = Random Access Memory, обращение к ячейкам в любом порядке. ОЗУ = оперативное запоминающее устройство 1) на электронно-лучевых трубках 2) на магнитных сердечниках сейчас: 3) на триггерах (статическая): регистры, кэш-память 4) на полупроводниковых конденсаторах (динамическая): ú ú большая ёмкость меньшая стоимость меньшее быстродействие потребляет больше электроэнергии К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

37 Устройство компьютера, 10 класс Внутренняя память – ПЗУ = постоянное запоминающее устройство первые: 37 Устройство компьютера, 10 класс Внутренняя память – ПЗУ = постоянное запоминающее устройство первые: информация заносится только на заводе затем программируемые ПЗУ затем перепрограммируемые ПЗУ (флэш-память) Минимальный набор программ: • тестирование компьютера • программа начальной загрузки • программы для обмена данными с клавиатурой, монитором, принтером В компьютерах IBM PC: BIOS = Basic Input/Output System К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

Устройство компьютера, 10 класс 38 Внешняя память — часть памяти компьютера, которая используется для Устройство компьютера, 10 класс 38 Внешняя память — часть памяти компьютера, которая используется для долговременного хранения программ и данных. Устройства внешней памяти = накопители: • на магнитных дисках • на оптических дисках • флэш-память • … контроллер К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

39 Устройство компьютера, 10 класс Внешняя память • данные располагается блоками (на дисках – 39 Устройство компьютера, 10 класс Внешняя память • данные располагается блоками (на дисках – сектора) • блок данных читается и пишется как единое целое; работать с частью блока невозможно • прежде чем процессор сможет использовать программу или данные, их нужно загрузить из внешней памяти в ОЗУ • обменом данными управляют контроллеры К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

40 Устройство компьютера, 10 класс Виды внешней памяти • перфоленты, перфокарты • магнитные ленты, 40 Устройство компьютера, 10 класс Виды внешней памяти • перфоленты, перфокарты • магнитные ленты, магнитные диски ! Файловые системы! К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

41 Устройство компьютера, 10 класс Виды внешней памяти • оптические диски CD (Compact Disk) 41 Устройство компьютера, 10 класс Виды внешней памяти • оптические диски CD (Compact Disk) до 700 Мбайт DVD (Digital Versatile Disk) до 17, 1 Гбайт Blu-ray Disk до 500 Гбайт • флэш-память флэш-карты К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 флэш-диски SSD (Solid State Drive) http: //kpolyakov. spb. ru

42 Устройство компьютера, 10 класс Чтение данных в ОЗУ 1. Передача «задания» контроллеру процессор 42 Устройство компьютера, 10 класс Чтение данных в ОЗУ 1. Передача «задания» контроллеру процессор ОЗУ шина 2. Ввод данных в ОЗУ процессор ОЗУ шина К К носитель информации линия не задействована сигналы управления передача данных ! Ещё участвует контроллер ПДП! К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

43 Устройство компьютера, 10 класс Иерархия памяти компьютер процессор регистры объем ОЗУ быстродействие, стоимость 43 Устройство компьютера, 10 класс Иерархия памяти компьютер процессор регистры объем ОЗУ быстродействие, стоимость бита компьютерные сети ? Какая память внутри процессора? ? Где расположить ОЗУ? К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

44 Устройство компьютера, 10 класс Кэш-память — это память, ускоряющая работу другого (более медленного) 44 Устройство компьютера, 10 класс Кэш-память — это память, ускоряющая работу другого (более медленного) типа памяти, за счёт сохранения прочитанных данных на случай повторного обращения к ним. • статическая память (на триггерах) • нет собственных адресов ячеек • кэш программ и данных отдельно процессор контроллер кэш-памяти 2 -й раз 1 -й раз кэш-память ОЗУ К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

45 Устройство компьютера, 10 класс Кэш-память Проблемы: • небольшой объём, быстро заполняется • при 45 Устройство компьютера, 10 класс Кэш-память Проблемы: • небольшой объём, быстро заполняется • при изменении данных в регистрах нужно обновлять кэш Решаются контроллером кэш-памяти. К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

46 Устройство компьютера, 10 класс Виртуальная память • использование сред быстрой разработки программ (RAD) 46 Устройство компьютера, 10 класс Виртуальная память • использование сред быстрой разработки программ (RAD) – увеличение размера программы • увеличение объема обрабатываемых данных (до Тбайтов) • запуск нескольких программ одновременно ! Требуется больше ОЗУ, чем реально установлено на компьютере! страницы виртуальной памяти адресное пространство процессора К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

47 Устройство компьютера, 10 класс Основные характеристики памяти Информационная ёмкость — это максимально возможный 47 Устройство компьютера, 10 класс Основные характеристики памяти Информационная ёмкость — это максимально возможный объём данных, который может сохранить данное устройство памяти (Гбайт, Тбайт, …). Для дисков – форматированная ( «полезная» ) ёмкость и неформатированная (+ место для служебной разметки) Время доступа — интервал времени от момента посылки запроса информации до момента получения результата на шине данных. ОЗУ – наносекунды(1 нс = 10– 9 с) жёсткие диски — миллисекунды (1 мс = 10– 3 с). К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

48 Устройство компьютера, 10 класс Основные характеристики памяти Средняя скорость передачи данных — это 48 Устройство компьютера, 10 класс Основные характеристики памяти Средняя скорость передачи данных — это количество передаваемых за единицу времени данных после непосредственного начала операции чтения (Мбайт/с). + для дисков – частота вращения + стоимость 1 бита или стоимость 1 Гбайта К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

49 Устройство компьютера § 36. Устройства ввода К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 49 Устройство компьютера § 36. Устройства ввода К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

50 Устройство компьютера, 10 класс Что такое устройство ввода? Устройством ввода называется устройство, которое: 50 Устройство компьютера, 10 класс Что такое устройство ввода? Устройством ввода называется устройство, которое: позволяет человеку отдавать компьютеру команды и/или выполняет первичное преобразование данных в форму, пригодную для хранения и обработки в компьютере. ? Что не относится к устройствам ввода? сенсорная панель флэш-диск (touchpad) сканер микрофон жесткий диск йстик мышь графический джо планшет датчики К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 сетевая карта http: //kpolyakov. spb. ru

51 Устройство компьютера, 10 класс Клавиатура Мембранная § простая и дешёвая § недолговечна (1 51 Устройство компьютера, 10 класс Клавиатура Мембранная § простая и дешёвая § недолговечна (1 -10 млн нажатий) § со временем свойства ухудшаются (залипание, нужны бόльшие усилия) Механическая § реакция быстрее § 20 -50 млн нажатий § характеристики не меняются К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 § дороже § тяжелее http: //kpolyakov. spb. ru

52 Устройство компьютера, 10 класс Контроллер клавиатуры • опрашивает клавиши; фиксирует их нажатие или 52 Устройство компьютера, 10 класс Контроллер клавиатуры • опрашивает клавиши; фиксирует их нажатие или отпускание; • хранит скан-коды нескольких последних нажатых или отпущенных клавиш; • посылает требование прерывания центральному процессору, передаёт ему скан-коды; • управляет индикаторами клавиатуры; • диагностика неисправностей клавиатуры скан-коды буфер клавиатуры – 43 +43 – 12 – 78 +12 контроллер клавиатуры К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 прерывание центральный процессор http: //kpolyakov. spb. ru

53 Устройство компьютера, 10 класс Манипуляторы Мышь (оптическая) приемное устройство (адаптер, USB) Характеристики: Лазерные 53 Устройство компьютера, 10 класс Манипуляторы Мышь (оптическая) приемное устройство (адаптер, USB) Характеристики: Лазерные мыши: • разрешение 1000 dpi • подсветка лазером • количество кадров в секунду • более контрастное (до 10000) изображение • размер кадра (16× 16, 32× 32) • точность выше К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

54 Устройство компьютера, 10 класс Манипуляторы Трекбол Сенсорная панель (тачпад) мультитач – реакция на 54 Устройство компьютера, 10 класс Манипуляторы Трекбол Сенсорная панель (тачпад) мультитач – реакция на касание в нескольких местах одновременно Трекпоинт Джойстик К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 Игровые манипуляторы http: //kpolyakov. spb. ru

55 Устройство компьютера, 10 класс Сканеры Сканер – устройство для ввода изображений. ручные планшетные 55 Устройство компьютера, 10 класс Сканеры Сканер – устройство для ввода изображений. ручные планшетные со слайд-модулем К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 барабанные рулонные http: //kpolyakov. spb. ru

56 Устройство компьютера, 10 класс Сканеры на бумаге в компьютере 1 дюйм = 2, 56 Устройство компьютера, 10 класс Сканеры на бумаге в компьютере 1 дюйм = 2, 54 см пиксель Разрешающая способность — это максимальное количество точек на единицу длины, которые способен различить сканер. ppi = pixels per inch, пиксели на дюйм 150 -300 ppi – низкое разрешение 300 ppi – сканирование любительских фото до 5400 ppi – сканирование фотопленки планшетные – до 5400 ppi рулонные – до 800 ppi барабанные – до 14400 ppi К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

57 Устройство компьютера, 10 класс Сканеры Ввод текста ! Сканер вводит текст как изображение! 57 Устройство компьютера, 10 класс Сканеры Ввод текста ! Сканер вводит текст как изображение! Для редактирования в текстовом редакторе, нужно распознать символы с помощью специальной программы (> 300 ppi!): OCR = Optical Character Recognition, оптическое распознавание символов ABBY FIne. Reader, Cunei. Form К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

58 Устройство компьютера, 10 класс Сканирование Разрешение, ppi Сканирование в отраженном свете: иллюстрации для 58 Устройство компьютера, 10 класс Сканирование Разрешение, ppi Сканирование в отраженном свете: иллюстрации для веб-страниц 75 -150 сканирование текста без распознавания 150 -200 сканирование текста для распознавания 300 -400 цветное фото для печати на струйном принтере 200 цветное фото для типографской печати не менее 300 Сканирование в проходящем свете: 35 -мм пленка, для веб-страниц 35 -мм пленка, для печати на струйном принтере К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 200 -600 600 -2000 http: //kpolyakov. spb. ru

59 Устройство компьютера, 10 класс Устройства ввода Микрофоны Датчики Веб-камера Графический планшет датчик АЦП 59 Устройство компьютера, 10 класс Устройства ввода Микрофоны Датчики Веб-камера Графический планшет датчик АЦП 10100101 компьютер К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

60 Устройство компьютера § 37. Устройства вывода К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 60 Устройство компьютера § 37. Устройства вывода К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

61 Устройство компьютера, 10 класс Что такое устройства вывода? Устройства вывода — это устройства, 61 Устройство компьютера, 10 класс Что такое устройства вывода? Устройства вывода — это устройства, которые представляют компьютерные данные в форме, доступной для восприятия человеком. ? Что не относится к устройствам вывода? сенсорный экран принтер жесткий диск монитор датчики К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 флэш-диск колонки МФУ плоттер сетевая карта http: //kpolyakov. spb. ru

62 Устройство компьютера, 10 класс Первые устройства вывода 700707708 Рг 1 Рг 2 См 62 Устройство компьютера, 10 класс Первые устройства вывода 700707708 Рг 1 Рг 2 См Рг 2 = ? АЦПУ = алфавитно-цифровые печатающие устройства К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

Устройство компьютера, 10 класс 63 Плоттеры (графопостроители) К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 Устройство компьютера, 10 класс 63 Плоттеры (графопостроители) К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

64 Устройство компьютера, 10 класс Мониторы Монитор = дисплей + электронные схемы управления жидкокристаллические 64 Устройство компьютера, 10 класс Мониторы Монитор = дисплей + электронные схемы управления жидкокристаллические (ЖК) электронно-лучевые • очень малое излучение • малые размеры и вес • потребляют мало электроэнергии (40 Вт) • нет искажений изображения К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 • хуже цветопередача (чёрный цвет? ) • изображение зависит от угла зрения • смазывание изображения • «битые пиксели» • только одно разрешение http: //kpolyakov. spb. ru

65 Устройство компьютера, 10 класс Мониторы пиксель R GB ди аг о на ль 65 Устройство компьютера, 10 класс Мониторы пиксель R GB ди аг о на ль управляющий транзистор 15’’, 17’’, 19’’, … Разрешение — это количество точек экрана по ширине и по высоте. 1280× 1024, 1440× 900, 1366× 768, … Соотношение сторон Углы обзора 178° Время отклика К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 4: 3, 5: 4, 16: 9 160° … 2… 8 мс http: //kpolyakov. spb. ru

66 Устройство компьютера, 10 класс Принтеры Принтер – устройство для вывода информации на бумагу 66 Устройство компьютера, 10 класс Принтеры Принтер – устройство для вывода информации на бумагу или пленку. Разрешающая способность dpi = dots per inch, точки на дюйм обычно 300 – 600 dpi 1200 dpi (типографское качество) Виды принтеров • матричные (красящая лента) • струйные (чернила) • лазерные (порошок) • сублимационные (красящая лента) К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

67 Устройство компьютера, 10 класс Матричные принтеры бумага красящая лента печатающая головка Качество печати: 67 Устройство компьютера, 10 класс Матричные принтеры бумага красящая лента печатающая головка Качество печати: 72… 300 dpi текст: до 337 символов в минуту графика: до 5 мин на страницу!!! К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 • дешевые принтеры и ленты • нетребовательны к бумаге • невысокое качество низкая скорость печати графики • шумят • черно-белые (почти все) http: //kpolyakov. spb. ru

68 Устройство компьютера, 10 класс Струйные принтеры цвет: CMYK Cyan Magenta Yellow Key color 68 Устройство компьютера, 10 класс Струйные принтеры цвет: CMYK Cyan Magenta Yellow Key color Качество печати: 300… 4800 dpi цвет: до 30 стр/мин • • фото 10 15: от 10 сек • требовательны к бумаге • дорогие катриджи • чернила расплываются от воды ч/б: до 30 стр/мин К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 относительно дешевые качественная печать мало шумят большинство – цветные http: //kpolyakov. spb. ru

69 Устройство компьютера, 10 класс Лазерные принтеры лазер чистящий элемент призма картридж с тонером 69 Устройство компьютера, 10 класс Лазерные принтеры лазер чистящий элемент призма картридж с тонером нагретые валики фотобарабан бумага Качество печати: 600… 1200 dpi ч/б: до 50 стр/мин цвет: до 25 стр/мин К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 • • становятся все дешевле очень качественная печать мало шумят есть цветные • • требовательны к бумаге дорогие катриджи потребляют много электроэнергии цветные дорогие http: //kpolyakov. spb. ru

70 Устройство компьютера, 10 класс Сублимационные принтеры Сублимация – быстрый переход вещества из твердого 70 Устройство компьютера, 10 класс Сублимационные принтеры Сублимация – быстрый переход вещества из твердого состояния в газообразное. • твердые красители: Cyan Magenta Yellow • 256 оттенков каждого цвета, всего 16, 7 млн. цветов • печать при нагреве • верхний защитный слой качество печати: 300 dpi (= 4800 dpi) • очень качественная печать фото • не выцветает 100 лет • печать прямо с фотоаппарата фото 10 15: около 1 мин • специальная бумага и пленки с красками К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

71 Устройство компьютера, 10 класс 3 D-принтеры 3 D = 3 -dimensions, трёхмерный 3 71 Устройство компьютера, 10 класс 3 D-принтеры 3 D = 3 -dimensions, трёхмерный 3 D-принтер — устройство, которое создает физический объект по слоям на основе его цифровой трёхмерной модели. К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

72 Устройство компьютера, 10 класс Устройства ввода и вывода Сенсорный экран мультитач – реакция 72 Устройство компьютера, 10 класс Устройства ввода и вывода Сенсорный экран мультитач – реакция на касание экрана в нескольких местах одновременно К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

73 Устройство компьютера, 10 класс Конец фильма ПОЛЯКОВ Константин Юрьевич д. т. н. , 73 Устройство компьютера, 10 класс Конец фильма ПОЛЯКОВ Константин Юрьевич д. т. н. , учитель информатики ГБОУ СОШ № 163, г. Санкт-Петербург [email protected] ru ЕРЕМИН Евгений Александрович к. ф. -м. н. , доцент кафедры мультимедийной дидактики и ИТО ПГГПУ, г. Пермь [email protected] ac. ru К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 http: //kpolyakov. spb. ru

74 Устройство компьютера, 10 класс Источники иллюстраций 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 74 Устройство компьютера, 10 класс Источники иллюстраций 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. http: //lenovo. ru http: //apple. com http: //samsung. com http: //www. pcguide. com http: //hardforum. com http: //www. techspot. com http: //www. directindustry. com http: //www. photo-dictionary. com http: //www. flashdrive-repair. com http: //qtwy. net http: //www. designboom. com http: //vindavoz. ru http: //www. mousearena. com http: //www. globalnerdy. com http: //vernier. com http: //mnc. ru http: //npkrapid. ru http: //avgold. ru http: //abs 3 d. ru К. Ю. Поляков, Е. А. Ерёмин, 2013 20. 21. 22. 23. http: //tavco. net http: //en. wikipedia. org http: //ru. wikipedia. org иллюстрации художников издательства «Бином» 24. авторские материалы http: //kpolyakov. spb. ru