Информатика В. А. Серков Техническое обеспечение информационных технологий Серков Владимир Алексеевич
Структурная схема вычислительной системы В состав вычислительной системы входят: Центральный процессор. Оперативная память. Системная шина. Набор внешних устройств. Серков Владимир Алексеевич
Оперативная память предназначена для хранения информации, необходимой для работы процессора и содержит: Программу решения задачи в виде закодированных инструкций(команд). Исходные данные. Промежуточные и конечные результаты решения. Команды и данные хранятся в ячейках, каждая из которых имеет свой номер (адрес). Серков Владимир Алексеевич
Память с произвольным доступом Серков Владимир Алексеевич
Оперативная память DDR 2 SDRAM 1024 MB 800 MHz Kingmax. Серков Владимир Алексеевич
Процессор осуществляет выполнение всех операций (арифметических и логических) по преобразованию данных и управляет работой остальных устройств. Блок управления операциями реализует алгоритмы выполнения арифметических и логических операций. Регистры А и В предназначены для хранения и преобразования операндов. Регистр команд содержит двоичный код выполняемой команды. Указатель команд содержит адрес ячейки оперативной памяти, в которой расположена выполняемая команда Серков Владимир Алексеевич
Процесс выполнения программы состоит в циклическом выполнении серии последовательных действий. 1. Загрузка очередной команды из оперативной памяти (IE). 2. Декодирование (расшифровка) команды (ID). 3. Загрузка операндов в регистры (MEM). 4. Выполнение предусмотренной командой операции (EX). 5. Выгрузка команды (WB). Серков Владимир Алексеевич
Демонстрация процесса выполнения программы Серков Владимир Алексеевич
Конвейеризация Приведенная таблица хорошо отражает совмещение во времени выполнения различных этапов команд. Конвейеризация увеличивает пропускную способность процессора (количество команд, завершающихся в единицу времени), но она не сокращает время выполнения отдельной команды. В действительности, она даже несколько увеличивает время выполнения каждой команды изза накладных расходов, связанных с управлением регистровыми станциями. Серков Владимир Алексеевич
Выполнение команд в режиме конвейера Серков Владимир Алексеевич
Параллелизм Параллельная обработка реализована в т. н. векторных процессорах. Векторный процессор содержит 2 n процессорных элементов, каждый из которых выполняет одну и ту же операцию, но над разными машинными словами. Таким образом повышается производительность вычислительной системы в 2 n раз. Серков Владимир Алексеевич
Архитектура процессора Pentium (исполнительные устройства) Основные команды распределяются по двум независимым исполнительным устройствам (конвейерам U и V). Конвейер U может выполнять любые команды семейства x 86. Конвейер V предназначен для выполнения простых целочисленных команд и некоторых команд с плавающей точкой. Команды могут направляться в каждое из этих устройств одновременно, причем при выдаче устройством управления в одном такте пары команд более сложная команда поступает в конвейер U, а менее сложная - в конвейер V. Команды арифметики с плавающей точкой не могут запускаться в паре с целочисленными командами. Серков Владимир Алексеевич
Архитектура процессора Серков Владимир Алексеевич
Устройства для выполнения целочисленных операций (IEU) Арифметико-логические блоки IEU производят обработку целочисленных операндов, которые поступают из заданных регистров БРЗ. В эти же регистры заносится и результат операции. При этом проверяются также условия ветвления для команд условных переходов и выдаются сигналы перезагрузки конвейера команд в случае неправильно предсказанного ветвления. Серков Владимир Алексеевич
SSE, FPU, MMX Работа блоков организована в параллельном режиме. Эти блоки используют отдельный набор регистров и блок формирования адресов операндов. Серков Владимир Алексеевич
Основные характеристики процессора Тип процессора (Pentium, Celeron, Athlon, Duron)/ Разрядность – количество двоичных разрядов в числах, над которыми выполняются операции (32, 64, 128 и т. д. ). Частота – количество микроопераций, выполняемых за одну секунду ( до 3 ГГц). Количество ядер (до 6). Производитель (Intel, AMD). Серков Владимир Алексеевич
Внешний вид процессора Pentium Серков Владимир Алексеевич
Магнитные диски (принцип записи информации) При записи двоичной единицы на катушку 1 подается электрический импульс положительной полярности, что приводит к появлению магнитного потока, который намагничивает участок магнито-чувствительного слоя (МЧС) диска в направлении вращения. При записи двоичного нуля полярность электрического импульса и направления магнитного момента диска меняется на противоположный. Серков Владимир Алексеевич
Магнитные диски (принцип адресации) Конструктивно накопитель на жестких магнитных дисках состоит из нескольких дисков. Диски закреплены на единой оси и при работе вращаются со скоростью 7000 -15000 оборотов в минуту. Записывающие и считывающие головки закреплены на общем кронштейне и передвигаются над поверхностью дисков с дискретным шагом. Каждое фиксированное положение головок над поверхностью дисков имеет свой номер и называется цилиндром. Серков Владимир Алексеевич
Магнитные диски (принцип адресации) Каждая головка проходит над поверхностью диска окружность, называемую дорожкой или треком. Номер трека (номер поверхности диска) является второй составляющей физического адреса информации, записанной на диск. Каждая дорожка разбивается на отрезки (секторы), в которые можно записать информацию объемом 512 байт. Сектор также имеет свой номер на дорожке. Физический адрес каждой порции информации определяется тремя компонентами: C - номер цилиндра; H - номер трека; S - номер сектора. Серков Владимир Алексеевич
Магнитные диски (вид накопителя на магнитных дисках) Серков Владимир Алексеевич
Оптические диски CD-ROM (принцип записи и чтения) Серков Владимир Алексеевич
Структура и параметры дисков CDROM 1. Входная директория (Lead-In) считывается первой. Ширина этой области равна 4 мм. На ней записано оглавление диска ТОС (Table of Contents), таблица адресов всех записей а также метка диска и некоторая другая информация. Каждый Lead-In занимает 4500 секторов (около 9 Мб) на СD. 2. Основная информация, то есть сама файловая система, ширина 33 мм. 3. Выходная директория (Lead. Out) содержит лишь метку конца диска занимает 6750 секторов (около 13 Мб). Ширина дорожки - 0. 8 мк. Расстояние между дорожками 1. 6 мк. Длина волны лазера – 780 нм. Серков Владимир Алексеевич
Оптические диски CD-RW (Compact Disk – Re. Writable) Нагреваясь под действием лазера выше критической температуры, светочувствительный слой переходит в аморфное состояние и остается в нем после остывания. При нагреве до температуры значительно ниже критической происходит кристаллизация, и пленка восстанавливает свое изначальное состояние. В результате этих физических процессов меняется прозрачность слоя. Серков Владимир Алексеевич
Оптические диски DVD Первоначально аббревиатура DVD расшифровывалась, как digital video disc, это оптические диски с большой емкостью. Эти диски используются для хранения компьютерных программ и приложений, а так же полнометражных фильмов и высококачественного звука. Поэтому, появившаяся несколько позже расшифровка аббревиатуры DVD, как digital versatile disc, т. е. универсальный цифровой диск - более логична. Ширина дорожки - 0. 4 мк. Расстояние между дорожками – 0. 7 мк. Длина волны лазера – 650 нм. Серков Владимир Алексеевич
Структурные типы DVD 1. Single Side/Single Layer (односторонний/однослойный) - это самая простая структура DVD диска. На таком диске можно разместить до 4. 7 Гб данных. 2. Single Side/Dual Layer (односторонний/двуслойный) - на непрозрачный первый слой нанесен полупрозрачный второй, а считывание происходит путем поочередной фокусировки луча лазера на одном из слоев. На таком диске можно разместить 8. 5 Гб данных/ 3. Double Side/Single Layer (двусторонний/однослойный) - на таком диске помещается 9. 4 Гб данных (по 4. 7 Гб на каждой стороне). 4. Double Side/Double Layer (двусторонний/двуслойный) - чтение такого диска происходит с двух сторон, каждая из которых имеет два слоя. Структура этого диска обеспечивает возможность разместить на нем до 17 Гб данных (по 8. 5 Гб на каждой стороне). Серков Владимир Алексеевич
Флэш память Основу памяти составляет транзистор с двумя изолированными затворами: управляющим и плавающим. Последний обладает способностью удерживать электроны, то есть заряд. Также в ячейке имеются «сток» и «исток» . При программировании между ними создается канал — поток электронов. Некоторые из электронов, благодаря наличию большей энергии, преодолевают слой изолятора и попадают на плавающий затвор. На нем они могут храниться в течение нескольких лет. Определенный диапазон количества электронов (заряда) на плавающем затворе соответствует логической единице, а все, что больше его, — нулю Серков Владимир Алексеевич
Клавиатура представляет собой матрицу выключателей. Все горизонтальные линии матрицы подключены через резисторы к источнику питания +5 В. Клавиатурный процессор имеет два порта - выходной и входной. Входной порт подключен к горизонтальным линиям матрицы (X 0 -X 4), а выходной - к вертикальным (Y 0 -Y 5). Серков Владимир Алексеевич
Клавиатура включает в себя следующие группы клавиш: 1. Алфавитно-цифровые клавиши и специальные клавиши Esc, Tab, Enter, Back. Sp. 2. Функциональные клавиши (F 1 – F 12). 3. Клавиши управления курсором ( , , Home, End, Page Down, Page UP). 4. Клавиши редактирования (Del, Ins). 5. Клавиши модификации кодов (Ctrl, Alt, Shift). На функциональном уровне работа клавиатуры выглядит следующим образом: - при нажатии любой клавиши 1 группы в буфере клавиатуры формируется т. н. скэн-код, соответствующий номеру клавиши; - в соответствии с таблицей ASCII кодов определяется код соответствующего символа (при этом анализируется состояние клавиш 5 -й группы); - формируется расширенный ASCII код длиной 2 байта, в котором первый байт равняется скэн-коду, а второй ASCII коду нажатой клавиши; - ASCII код нажатой клавиши поступает в программу, осуществившую запрос клавиатуры. Серков Владимир Алексеевич
Видеомониторы Серков Владимир Алексеевич
Видеоадаптер - электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой монитора. Видеоадаптер определяет разрешающую способность монитора и количество цветов. Видеоадаптер содержит видеопамять, регистры ввода вывода и модуль BIOS. Видеоадаптер посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения. Серков Владимир Алексеевич
Монитор (ЭЛТ) Принцип действия ЭЛТмониторов заключается в том, что испускаемый электродом (электронной пушкой) пучок электронов, попадая на экран, покрытый люминофором, вызывает его свечение. На пути пучка электронов находятся дополнительные электроды: отклоняющая система (определяет направление пучка) и модулятор (регулирует яркость получаемого изображения). Серков Владимир Алексеевич
Монитор (ЭЛТ) В случае цветного монитора имеются три электронных пушки с отдельными схемами управления, а на поверхность экрана нанесен люминофор трех основных цветов: R (red) - красный, G (green) - зеленый, B (blue) - синий. Чтобы каждая пушка попадала только по люминофору своего цвета, используется теневая маска. Электронный луч периодически сканирует весь экран, образуя близкорасположенные строки развертки. Серков Владимир Алексеевич
Монитор (ЖК) Жидкие кристаллы — это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения. Меняя с помощью электрического поля ориентацию групп кристаллов и используя введённые в жидкокристаллический раствор вещества, способные излучать свет под воздействием электрического поля, можно создать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков. Применение жидких кристаллов в качестве основного элемента изображения не случайно: они способны изменять направление поляризации проходящего через них света. Серков Владимир Алексеевич
Монитор (ЖК) Если к кристаллу приложить внешнее напряжение, то направление поляризации изменится. Это позволяет управлять интенсивностью прошедшего света. С обеих сторон от кристалла устанавливаются поляризаторы, причем так, чтобы их оси были расположены под прямым углом друг к другу. Пучок света, пройдя через первый из них, станет линейно поляризованным. Затем в жидкокристаллической ячейке плоскость поляризации света повернется на определенный угол, величина которого будет зависеть от приложенного напряжения. Наконец, роль второго поляризатора заключается в регулировке количества пропускаемого излучения, если угол между направлением его оси и плоскостью поляризации света постепенно изменять от 0 до 90°, то поглощение излучения будет увеличиваться. Таким образом можно управлять интенсивностью света (яркостью пикселов). Серков Владимир Алексеевич
Монитор (ЖК) Как известно, для формирования цветного изображения необходимо наличие пикселов трех цветов: красного, зеленого и синего. Поскольку жидкие кристаллы абсолютно прозрачны, то они не могут влиять на цветовые характеристики излучения. Для этой цели применяются фильтры, выделяющие из «белого» излучения ламп подсветки необходимые спектральные компоненты. В LCD-панелях каждая точка матрицы состоит из трех пикселов разных цветов. Для управления работой пикселов в них встраиваются электроды с тонкопленочными TFT-транзисторами. Эти электроды выполнены прозрачными и не влияют на пропускаемое излучение. Кроме того, они имеют микроскопические размеры. Они предназначены для быстрого изменения уровня напряжения и его поддержания на электродах ячеек в промежутке между управляющими импульсами. Серков Владимир Алексеевич
Принтеры Серков Владимир Алексеевич
Под принтером обычно подразумевают устройство вывода данных, преобразующее информацию в удобную для чтения форму на бумаге. Принтеры классифицируют по следующим критериям: По способу печати: формируется символ за символом; - строчные - при печати устройство формирует сразу всю строку целиком; - страничные - на бумагу наносится изображение сразу всей страницы. По технологии печати: - ударные (для переноса красящего вещества используется механический удар); - безударные. Серков Владимир Алексеевич
Перед выводом на печать специальная программа (драйвер) формирует битовый образ документа, который представляет собой матрицу, состоящую из нулей и единиц. Матрица записывается в оперативную память принтера. После чего процессор (управляя пишущим узлом) переносит эту матрицу на бумагу. Серков Владимир Алексеевич
Матричные принтеры К ударным принтерам относят матричные принтеры. В них печатающая головка из 9, 18 или 24 игл, приводимых в движение электромагнитами, крепится к каретке и перемещается вместе с ней по направляющим параллельно бумаге вдоль печатаемой строки. Часть игл матрицы приводится в движение, и они "ударяют" по красящей ленте, находящейся между головкой и бумагой, формируя, таким образом, след из маленьких точек. К недостаткам этих принтеров относят низкую скорость печати и высокий уровень шума при работе. Серков Владимир Алексеевич
Струйные принтеры К безударным относят струйные чернильные принтеры. У них, так же как и у матричных, головка движется в горизонтальной плоскости над бумагой. Печатающая головка содержит сопла, через которые подаются чернила. У разных моделей количество сопел может варьироваться от 12 до 64. Различные технологии струйных принтеров отличаются способом выбрасывания чернильной капельки из сопла. . Серков Владимир Алексеевич
В принтерах Cannon и Hewlett Packard используется технология bubble-jet (или thermal ink jet). В каждом сопле находится нагревательный элемент (тонкопленочный резистор). При резком нагревании образуется чернильный паровой пузырь, который выталкивает из сопла очередную порцию чернил. В принтерах Epson используется технология piezo ink jet. Выбросом капли из сопла управляет диафрагма из пьезоэлемента. Под действием электрического поля пьезоэлемент деформируется и выталкивает каплю из сопла Серков Владимир Алексеевич
Лазерные принтеры Используется технология электрографической печати. Луч полупроводникового лазера формирует электронное изображение на фотоприемном барабане. Барабану предварительно сообщается некий статический заряд. Таким образом, освещаемые и неосвещаемые лазером участки барабана имеют разный заряд. К заряженным участкам прилипают частицы порошкообразного тонера. При соприкосновении бумаги с барабаном на ней остается отпечаток, который фиксируется за счет нагрева частиц тонера до температуры плавления. Серков Владимир Алексеевич
Спецификация конфигурации компьютера Intel Pentium 4 – 3, 0 GHz / 512 Mb / 120 Gb / 128 Mb Ge. Force PCX 6600 / CD-R/RW 52 x 32 х52 x / FDD / LAN / kbd / M&P / 17" Samsung 710 V (LCD, 1280 x 1024) Серков Владимир Алексеевич
Спецификация конфигурации компьютера Процессор Intel Pentium 4 с тактовой частотой 3, 0 гигагерц Емкость оперативной памяти - 512 мегабайт. Жесткий диск (винчестер) емкостью 120 гигабайт. Графическая плата Ge. Force PCX 6600 со 128 мегабайтами видеопамяти. Привод дисков CD, который записывает/перезаписывает/читает диски со скоростью до 52 x/32 x/52 x. Дисковод для гибких дисков (FDD). Сетевая плата (LAN). Клавиатура (kbd - keyboard). Манипулятор мышь и коврик для мыши (M&P – mouse and pad). Жидкокристаллический 17 -ти дюймовый монитор Samsung 710 V с “родным” разрешением 1280 x 1024. Серков Владимир Алексеевич
Скачать презентацию Информатика В А Серков Техническое обеспечение информационных технологий
03_Техническое обеспечение (1).ppt