ЛЕКЦИЯ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ПК 1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА

ЛЕКЦИЯ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ ПК

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПЬЮТЕРА Компьютер • - это многофункциональное электронное автоматическое устройство для обработки информации (ввод, хранение, преобразование, вывод). Компьютер - это совокупность аппаратных средств (hardware) и программного обеспечения (software). Синонимы: ПК, РС, ЭВМ.

2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПК Память Устройства ввода данных Процессор Устройства вывода данных Рис. 1. Структурная схема канонической ЭВМ

3. АРХИТЕКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭВМ Были разработаны и опубликованы в 1946 г. венгерским математиком и физиком Джоном фон Нейманом и его коллегами Г. Гольдстайном и А. Берксом в ставшем классическом отчете «Предварительное обсуждение логического конструирования электронного вычислительного устройства» .

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭВМ. 3. 1. Программное управление работой ЭВМ. (идея Чарльза Бэббиджа); • Программы состоят из отдельных шагов-команд; • команда осуществляет единичный акт преобразования информации; • последовательность команд, необходимая для реализации алгоритма, является программой; • все разновидности команд, использующиеся в конкретной ЭВМ, в совокупности являются языком машины или системой команд машины.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭВМ. 3. 2. Принцип условного перехода. Это возможность перехода в процессе вычислений на тот или иной участок программы в зависимости от промежуточных, полученных в ходе вычислений результатов; реализация этого принципа позволяет легко осуществлять в программе циклы с автоматическим выходом из них, итерационные процессы и т. п. Благодаря принципу условного перехода, число команд в программе получается значительно меньше, чем при использовании программы за счет многократного вхождения в работу участков программы.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭВМ. 3. 3. Принцип хранимой программы. Заключается в том, что команды представляются в числовой форме и хранятся в том же ОЗУ, что и исходные данные. Команды для исполнения выбираются из ОЗУ в УУ, а числа – в АЛУ. Для ЭВМ и команда и число являются машинным словом, и если команду направить в АЛУ в качестве операнда, то над ним можно произвести арифметические операции, изменив ее. Это открывает возможность преобразования программ в ходе их выполнения; кроме того это обеспечивает одинаковое время выборки команд и операндов из ОЗУ для выполнения, позволяет быстро менять программы и их части, вводить непрямые системы адресации, видоизменять программы по определенным правилам.

3. 4. Принцип использования двоичной системы счисления для представления информации в ЭВМ. Это существенно упрощает техническую конструкцию ЭВМ. 3. 5. Принцип иерархичности ЗУ. Это компромисс между емкостью и временем доступа к данным для обеспечения относительной дешевизны.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭВМ. Компьютерная программа – это: Упрощенно - закодированная информация о действиях, которые предписывается выполнить компьютеру; Точнее - алгоритм для исполнения компьютером, записанный на языке машинных двоичных кодов, или на специальном языке программирования.

4. АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА Основные блоки компьютера: • процессор; • память; • периферийные устройства. Архитектура ЭВМ – совокупность ее свойств и характеристик, рассматриваемых с точки зрения пользователя машины. Полный комплекс значимых для пользователя общих вопросов функциональной и структурной организации ЭВМ, общения с нею, организации вычислительного процесса, включая совокупность характеристик и параметров ЭВМ, влияющих на решение этих вопросов, охватывается понятием архитектуры.

4. АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА Важнейшие для пользователя группы характеристик ЭВМ, определяющие ее архитектуру: • характеристики машинного языка и системы команд (количество и состав команд, их форматы, системы адресации, наличие программно -доступных регистров в процессоре и т. д. ), которые определяют алгоритмические возможности процессора ЭВМ; • технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ: производительность, показатели надежности, точности, емкость памяти, потребляемая мощность, стоимость и т. д. ; • характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ; наличие возможности подключения дополнительных модулей (сверхоперативной памяти, канала прямого доступа к памяти, арифметического расширителя и др. ) с целью расширения базовой конфигурации или улучшения технических характеристик базовых модулей; • состав программного обеспечения и принципы его взаимодействия с техническими средствами ЭВМ.

4. АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Магистральная шина Центр. процессор Память Периф. устр-во Внешнее запом. уство Периф. устр-во

4. АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип.

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО.

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО.

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. Системный блок современного ПК содержит: • материнскую плату, на которой размещены (большая часть компьютеров имеет системные платы, которые содержат основные узлы, а элементы связи, например, с приводами накопителей, дисплеем и другими периферийными устройствами на ней отсутствуют. В таком случае отсутствующие элементы располагаются на отдельных печатных платах, которые вставляются в специальные разъемы расширения, предусмотренные для этого на системной плате. Эти дополнительные платы называются дочерними (daughterboard) , а системную плату материнской (motherboard).

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. микропроцессор;

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. • оперативная память; • постоянная память; • адаптеры и контроллеры (функциональные устройств выполненные на дочерних платах, часто называют контроллерами или адаптерами, а сами дочерние платы -платами расширения);

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. • коммуникационные порты, обеспечивающие связь ПК с различными конструктивно отделенными периферийными устройствами и компьютерами;

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. • НЖМД (винчестер); • НГМД; • блок питания. Ленточный кабель для подсоединения FDD

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. Магистраль (системная шина) - это набор электронных линий, связывающих процессор, основную память и периферийные устройства воедино относительно передачи данных, служебных сигналов и адресации памяти.

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. На передней панели: • лицевые панели накопителей НГМД и световые индикаторы; • сетевой выключатель; • световой индикатор подачи на ПК эл. питания, • световой индикатор активности винчестера; • кнопка Reset (Сброс) перезапуска ПК; • иногда кнопка Turbo переключения тактовой частоты ПК (устаревшие модели); • цифровой индикатор тактовой частоты ПК (устаревшие модели).

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. На задней панели: • разъемы коммуникационных портов; • разъем кабеля монитора; • разъем питания монитора.

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по образующим магистраль трем многоразрядным шинам (многопроводным линиям связи), соединяющим все модули - шине данных, шине адресов, шине управления. Разрядность шины определяется количеством битов информации, передаваемых по шине параллельно.

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. Шина данных предназначена для передачи данных от процессора к какому-либо устройству или, наоборот, от устройства процессору (то есть, шина данных является двунаправленной). К основным режимам работы процессора с использованием передачи данных можно отнести (см. схему): • запись/чтение данных из оперативной памяти (оперативное запоминающее устройство — ОЗУ); • запись/чтение данных из внешних запоминающих устрой (ВЗУ); • чтение данных с устройств ввода; • пересылка данных на устройства вывода. Выбор абонента по обмену данными производит процессор, формируя код адреса данного устройства, а для ОЗУ - код адреса ячейки памяти.

5. КОНСТРУКТИВНОЕ УСТРОЙСТВО. Адресная шина предназначена для передачи кода адреса, причем сигналы по ней передаются в одном направлении — от процессора к устройствам (однонаправленная шина). Шина управления предназначена для передачи сигналов определяющих характер обмена информацией (ввод/вывод), и сигналов, синхронизирующих взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией.