Изобретение компьютера Компьютер был изобретен в середине XX века для усиления возможностей интеллектуальной работы человека, т. е. работы с информацией.
По своему назначению компьютер — это универсальное техническое средство для работы с информацией. По принципам своего устройства компьютер — это модель человека, работающего с информацией
Четыре основных компонента информационной функции человека: • прием (ввод) информации; • запоминание информации (память); • процесс мышления (обработка информации); • передача (вывод) информации.
Компьютер включает в себя устройства, выполняющие эти функции мыслящего человека: • • устройства ввода; устройства запоминания (память); устройство обработки (процессор); устройства вывода.
«ум компьютера» ≠ ум человека Хоть компьютер и похож на человека по принципу своего устройства, но нельзя отождествлять «ум компьютера» с умом человека. Важное отличие в том, что работа компьютера строго подчинена заложенной в него программой, человек же сам управляет своими действиями. Программа – это указание на последовательность действий (команд), которую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации. Таким образом, программный принцип работы компьютера, состоит в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. Информация, обрабатываемая на компьютере, называется данными. Во время выполнения программы она находится во внутренней памяти.
Принципы фон Неймана Схема устройства компьютера впервые была предложена в 1946 году американским ученым Джоном фон Нейманом. Дж. фон Нейман сформулировал основные принципы работы ЭВМ, которые во многом сохранились и в современных компьютерах.
Принципы фон-Неймана: 1. 2. 3. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определённой последовательности. Принцип адресности. Основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору времени доступна любая ячейка. Наиболее оптимальным оказываются 8 битные ячейки. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
Таким образом, компьютер представляет собой совокупность устройств и программ, управляющих работой этих устройств. • Аппаратное обеспечение - система взаимосвязанных технических устройств, выполняющих ввод, хранение, обработку и вывод информации. • Программное обеспечение – совокупность программ, хранящихся на компьютере.
Архитектура ЭВМ Описание устройств и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста называют архитектурой ЭВМ. Архитектура ЭВМ – это её логическая организация, структура и ресурсы. Архитектура определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов ЭВМ: • центрального процессора; • периферийных процессоров; • оперативного ЗУ (запоминающего устройства); • внешних ЗУ; • периферийных устройств.
Общая структура персонального компьютера Основная память ПЗУ Монитор Манипуляторы Сканер Модем Графопостроитель (плоттер) ОЗУ Системная магистраль (шина) Процессор Дисковод Сетевая Принтер Клавиатура Дисковод для жёстких для гибких для компакт карта дисков (CD-ROM )
Архитектура компьютера
Схема устройства компьютера:
Базовая конфигурация ПК – минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. В настоящее время для настольных ПК базовой считается конфигурация, в которую входит четыре устройства: Системный блок; Монитор; Клавиатура; Мышь.
Системный блок – основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключающиеся к системному блоку снаружи, считаются внешними. В системный блок входит материнская плата, процессор, оперативная память, накопители на жестких и гибких магнитных дисках, оптический дисках, блок питания , контроллеры устройств и некоторые другие устройства. Корпуса системного блока обычно созданы из деталей на основе стали, алюминия и пластика. По положению корпуса разбиваются на 2 основных класса: • Tower (башня) — вертикальное; • Desktop (на столе) — горизонтальное.
Системный блок дисковод СD (DVD) блок питания дисковод для дискет видеокарта порты процессор винчестер слоты расширения материнская плата оперативная память 15
Материнская плата – самая большая плата ПК. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, - так называемые шины. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем – так называемый чипсет. Название происходит от английского motherboard, иногда используется сокращение MB или слово mainboard — главная плата. На материнской плате кроме чипсета располагаются разъёмы для подключения центрального процессора, графической платы, звуковой платы, жёстких дисков, оперативной памяти и другие разъемы.
Чипсет • • Чипсет – это набор микросхем материнской платы для обеспечения работы процессора с памятью и внешними устройствами. Раньше компьютер имел до 2 -х сотен микросхем на материнской плате. Современные компьютеры содержат две основные большие микросхемы чипсета: контроллер-концентратор памяти или Северный мост (North Bridge), который обеспечивает работу процессора с памятью и с видеоподсистемой; контроллер-концентратор ввода-вывода или Южный мост (South Bridge), обеспечивающий работу с внешними устройствами. Обычно северный и южный мост расположены на отдельных микросхемах. Именно северный и южный мосты определяют, в значительной степени, особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.
Материнская плата Слот для видеокарты Слот для звуковой карты Слот для ОЗУ(ROM) Слот для процессора Слот для винчестера Слот для блока питания Слот для дисковода для гибких дисков Слот для дисковода для компакт-дисков CD
Центральный процессор (ЦП) (англ. central processing unit — CPU). Микропроцессор – основная микросхема ПК. Все основные вычисления выполняются в ней.
Процессор Производительность CPU характеризуется следующими основными параметрами: • степенью интеграции; • внутренней и внешней разрядностью обрабатываемые данных; • тактовой частотой; • памятью, к которой может адресоваться CPU. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет за одну секунду (измеряется в МГц). Степень интеграции микросхемы показывает, сколько транзисторов (самый простой элемент любой микросхемы) может поместиться на единице площади. Для процессора Pentium Intel эта величина составляет приблизительно 3 млн. на 3, 5 кв. см, у Pentium Pro – 5 млн.
Внутренняя разрядность процессора определяет, какое количество битов он может обрабатывать одновременно при выполнении арифметических операций (в зависимости от поколения процессоров – от 8 до 64 битов). Внешняя разрядность процессора определяет сколько битов одновременно он может принимать или передавать во внешние устройства (от 16 до 64 и более в современных процессорах). Тактовая частота определяет быстродействие процессора. Для процессора различают внутреннюю (собственную) тактовую частоту процессора (с таким быстродействием могут выполняться внутренние простейшие операции) и внешнюю (определяет скорость передачи данных по внешней шине). Количество адресов ОЗУ, доступное процессору, определяется разрядностью адресной шины.
Процессоры Pentium, Pentium-II, Pentium-III, Pentium 4 Celeron (для дома) K 7, Athlon XP, Duron Athlon 64 Xeon (для серверов) Sempron (для дома и ноутбуков) Pentium M (для ноутбуков) Turion (для ноутбуков) Pentium D, Core 2 Duo (2 ядра) Opteron (для серверов) Core 2 Quad (4 ядра) Athlon 64 X 2 (2 ядра) 22
ЖК монитор LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электрического напряжения могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них.
Важнейшие характеристики ЖК мониторов: Разрешение: горизонтальный и вертикальный размеры, выраженные в пикселах. В отличие от ЭЛТ-мониторов, ЖК имеют одно, "родное", физическое разрешение, остальные достигаются интерполяцией. Размер точки: расстояние между центрами соседних пикселов. Непосредственно связан с физическим разрешением. Соотношение сторон экрана(формат): Отношение ширины к высоте, например: 4: 3, 16: 9, 16: 10. Видимая диагональ: размер самой панели, измеренный по диагонали. Площадь дисплеев зависит также от формата: монитор с форматом 4: 3 имеет большую площадь, чем с форматом 16: 10 при одинаковой диагонали. Контрастность: отношение яркостей самой светлой и самой тёмной точек. В некоторых мониторах используется адаптивный уровень подсветки, приведенная для них цифра контрастности не относится к контрасту изображения. Яркость: количество света, излучаемое дисплеем, обычно измеряется в канделах на квадратный метр. Время отклика: минимальное время, необходимое пикселу для изменения своей яркости. Методы измерения неоднозначны. Угол обзора: угол, при котором падение контраста достигает заданного, для разных типов матриц считается по-разному, и часто сравнению не подлежит. Тип матрицы: TN+film, IPS и MVA. Входы: (напр, DVI, VGA, LVDS, S-Video и HDMI).
Типы матриц ЖК мониторов: TN+film (Twisted Nematic + film) Часть "film" в названии технологии означает дополнительный слой, применяемый для увеличения угла обзора (ориентировочно - от 90° до 150°). TN + film - самая простая технология. К достоинствам технологии можно отнести самое маленькое время отклика среди современных матриц. IPS (In-Plane Switching) Технология In-Plane Switching была разработана компаниями Hitachi и NEC и предназначалась для избавления от недостатков TN + film. Однако, хотя с помощью IPS удалось добиться увеличения угла обзора до 170°, а также высокой контрастности и цветопередачи, время отклика осталось на низком уровне. На настоящий момент матрицы, изготовленные по технологии IPS единственные из ЖК-мониторов передают полную глубину цвета RGB (24 бита, по 8 бит на канал, в отличие от остальных матриц, передающих только по 6 бит на канал).
Типы матриц ЖК мониторов VA(Vertical Alignment) MVA — Multi-domain Vertical Alignment. Эта технология разработана компанией Fujitsu и теоретически является оптимальным компромиссом практически во всех областях. Горизонтальные и вертикальные углы обзора для матриц MVA составляют 160°(на современных моделях мониторов 176— 178 градусов), время отклика примерно в 2 раза меньше, чем для матриц IPS, а цвета отображаются гораздо более точно, чем на старых TN+Film. MVA стала наследницей технологии VA, представленной в 1996 году компанией Fujitsu. Жидкие кристаллы матрицы VA при выключенном напряжении выровнены перпендикулярно по отношению ко второму фильтру, то есть не пропускают свет. При приложении напряжения кристаллы поворачиваются на 90°, и на экране появляется светлая точка. Достоинствами технологии MVA являются небольшое время реакции, глубокий черный цвет и отсутствие, как винтовой структуры кристаллов, так и двойного магнитного поля. Недостатки MVA в сравнении с IPS: пропадание деталей в тенях при перпендикулярном взгляде, зависимость цветового баланса изображения от угла зрения. Аналогами MVA являются технологии: -PVA(Patterned Vertical Alignment) от Samsung, Super PVA от Samsung, Super MVA от CMO. Матрица MVA/PVA считается компромиссной между TN и IPS, как по цене, так и по потребительским качествам.
Оперативная память (ОЗУ- RAM – Random Access Memory), предназначена для хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся данные и команды в то время, когда компьютер включен. Процессор может обратится к любой ячейки памяти. Важнейшей характеристикой модулей памяти является быстродействие.
Оперативная память Центральный процессор имеет доступ только к данным, находящимся в оперативной памяти (физическое устройство памяти называется ОЗУоперативное запоминающее устройство или RAM – Random Access Memory). Работа компьютера с пользовательскими программами начинается после того как данные будут считаны из внешней памяти в ОЗУ работает синхронно с центральным процессором и имеет малое время доступа. Оперативная память сохраняет данные только при включенном питании. Отключение питания приводит к необратимой потере данных, поэтому пользователю, работающему с большими массивами данных в течение длительного времени, рекомендуют периодически сохранять промежуточные результаты на внешнем носителе. По способу реализации оперативная память делится на динамическую и статическую. Динамическая память напоминает дырявое ведро, в котором, если регулярно не доливать, скоро не останется воды.
Оперативная память Регулярный долив применительно к динамической памяти, называется регенерацией и производится раз в несколько миллисекунд что несколько снижает быстродействие системы. Однако эти недостатки искупаются простотой исполнения, а также большой емкостью микросхем динамической памяти. Статическая память при включенном питании надежно хранит записанные данные, имеет малое время доступа, потребляет мизерный ток, но емкость ее микросхем ограничена. Стоимость подобных микросхем значительно выше, поэтому в компьютерной технике их используют только при создании так называемой кэш-памяти (сверх-ОЗУ). Основными характеристиками ОЗУ являются: количество ячеек памяти (адреса) и время доступа к информации, определяемое интервалом времени, в течение которого информация записывается в память или считывается из нее.
Оперативная память Основными характеристиками ОЗУ являются: количество ячеек памяти (адреса) и время доступа к информации, определяемое интервалом времени, в течение которого информация записывается в память или считывается из нее. Основой ОЗУ являются микросхемы памяти (chips), которые объединяются в блоки (банки) различной конфигурации. При комплектации банков различными микросхемами необходимо следить, чтобы время доступа у них не различалось больше, чем на 10 нс. Для нормального функционирования системы большое значение имеет согласование быстродействия центрального процессора и ОЗУ. Оперативная память бывает: SIMM (Single In-Line Memory Module) и DIMM (Dual In-Line Memory Module).
Клавиатура – клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных. Стандартная клавиатура имеет 104 клавиши и 3 информирующих о режимах работы световых индикатора в правом верхнем углу. Многие современные компьютерные клавиатуры, помимо стандартного набора из ста четырёх клавиш, снабжаются дополнительными клавишами.
Назначение клавиш • ENTER -завершает ввод команды, выбор пункта меню. • Esc- как правило, отменяет какое-то ошибочное действие, команду (от Escape - убегать). • Tab- клавиша табуляции - перемещает курсор на несколько позиций. • Ctrl, Alt- вспомогательные клавиши, используются в сочетании с нажатием других клавиш для изменения их значения. • Shiftдля временной смены регистра (пока удерживается); • Caps Lock- фиксированное переключение регистра. Имеется световой индикатор. Когда индикатор горит, при нажатии буквенных клавиш появляются заглавные буквы. • Back Spaceудаляет символ слева от курсора. • Deletе ( Del ) - удаляет символ справа от курсора или помеченный курсором;
Назначение клавиш • • • переключает клавиатуры из режима вставки в режим замещения и обратно при вводе информации в текстовых редакторах. Page Up перемещение информации на экране на страницу вверх. Page Down - перемещение информации на экране на страницу вниз. Home- переводит курсор к началу строки. End - переводит курсор к концу строки. Pause(Break) - приостановка вывода информации на экран или работы программы. Print Screen - печать текстового экрана (DOS) или пересылка графической копии экрана в буфер обмена(WINDOWS). клавиши перемещения курсора в указанном направлении. 4. Правая (вспомогательная) клавиатура - дублирует клавиши из других зон и предназначена для большего удобства. Часть клавиш имеет две функции. Переключение между этими функциями осуществляется клавишей фиксации цифрового регистра - Num Lock, при этом загорается одноименный световой индикатор. Num Lock - включает и выключает дополнительный блок цифровой клавиатуры.
Моноблок
Планшетный ПК Данная разновидность персональных компьютеров — планшетный ПК (или tablet PC) появилась в широкой продаже после презентации аппаратно-программной платформы Microsoft Tablet PC, разработанной компанией Microsoft и представленной 7 ноября 2002 года. До этого времени устройства такого типа использовались на более узких рынках — на производстве, в медицине и госучреждениях. Планшетные ПК и сегодня широко используются в госучреждениях и корпоративной среде.
Планшетный ПК • • Главная отличительная особенность данного семейства ПК — это аппаратная совместимость с IBM PC-компьютерами и установленные на них полноценные операционные системы используемые на настольных компьютерах и ноутбуках, такие как: семейство Microsoft Windows NT (Windows XP Tablet PC Edition, Windows 7, Windows 8); Apple Mac OS X; Linux (полная настольная сборка одного из вариантов этой ОС). Установленная настольная ОС предоставляет пользователю возможность использовать без ограничений всю широту программного обеспечения доступного на настольном компьютере. Подавляющее большинство планшетных ПК работают под управлением операционных систем семейства Microsoft Windows NT(Windows XP Tablet PC Edition, Windows 7). Но при этом существуют планшетные ПК под управлением ОС Apple Mac OS X[1](например Axiotron Modbook (англ. )) и различных вариантов Linux. Пользователь может вводить текст, используя встроенную программу распознавания рукописного ввода, экранную (виртуальную) клавиатуру, распознавание речи, либо физическую клавиатуру.
Планшетный ПК и ноутбук • • Преимущества при наличии стилуса очень удобны для дизайнеров С него удобно читать электронные книги, используя вертикальную ориентацию экрана. На лежащем на столе сложенном планшетном ПК удобно работать, не прерывая при этом линии взгляда (например, на деловой встрече). Планшетный ноутбук особенно удобен как средство рецензирования документов, позволяя пером делать пометки на полях или прямо в тексте. Недостатки Крепление экрана планшетного ноутбука менее надёжно, поскольку экран держится на одной вращающейся петле — в отличие от обычного ноутбука, экран которого держится на двух петлях. Данного недостатка лишены планшетные ноутбуки, которые могут работать без клавиатуры или не имеют клавиатуры вообще, соответственно. Специальное чувствительное к нажатию покрытие экрана снижает показатели по углам обзора и яркости. Планшетный ноутбук примерно на 300 долларов дороже, чем обычный ноутбук с теми же характеристиками, хотя ожидается, что эта разница должна со временем уменьшиться до 75 долларов. Точность нажатия пальцами, как правило, крайне невысока (хотя в продуктах ряда производителей установлены высококачественные тачпанели, где данный недостаток практически отсутствует).
Скачать презентацию Изобретение компьютера Компьютер был изобретен в середине XX
Изобретение компьютера.ppt