Технические средства ИТ n n n Совокупность

Технические средства ИТ

n n n Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки информации, называют вычислительной техникой. Конкретный набор связанных между собой устройств – вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер.

n Первая ЭВМ изобретена в 1945 г. – ЭНИАК (занимаемая площадь – 300 м 2, 17000 электронных ламп).

n n Архитектура – это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных узлов. При описании архитектуры компьютера определяется состав входящих в него компонент, принципы их взаимодействия, а также их функции и характеристики.

Архитектура ЭВМ по фон Нейману

Принципы фон-Неймана 1. 2. 3. n n Основными блоками фон-неймановской машины являются блок управления, арифметико-логическое устройство, память и устройство ввода-вывода Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, называемые словами Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов, которые определяют смысл операции. Эти управляющие слова называются командами. Совокупность команд, представляющая алгоритм, называется программой

4. 5. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Разнотипные слова различаются по способу использования, но не по способу кодирования Устройство управления и арифметическое устройство обычно объединяются в одно, называемое центральным процессором. Они определяют действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти. 6. Обработка информации, предписанная алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой

n n Аппаратное обеспечение (Hardware) включает в себя устройства для ввода, обработки, хранения, вывода информации. Базовая конфигурация компьютера включает: системный блок, монитор, клавиатура, мышь.

Основные элементы ПК n Микропроцессор – центральный блок компьютера, предназначенный для управления всеми блоками компьютера м выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Функции микропроцессора n n Чтение и дешифрация команд из основной памяти Чтение данных из основной памяти и регистров адаптеров внешних устройств Прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание внешних устройств Выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков компьютера

В В состав МП входят: · Устройство управления (УУ) – формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов УУ получает от генератора тактовых импульсов. · Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (в некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор). · Микропроцессорная память (МПП) – служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения быстродействия машины. РРегистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру. · Интерфейсная система микропроцессора – реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной. Интерфейс – совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Порт вводавывода – аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к МП другое устройство ПК.

Характеристики процессора n n Тактовая частота – количество операций, выполняемых за 1 секунду (Гц). За один такт процессор выполняет какой-то фрагмент элементарной вычислительной операции. 1 ГГц- 1 млрд. операций в секунду. Разрядность процессора – определяет размер машинного слова, обрабатываемого компьютером. Машинное слово – число бит (8, 16, 32 или 64), который процессор обрабатывает за одну операцию.

n Материнская плата (системная плата, mother board) предназначена для размещения на ней или подключения к ней с помощью специальных разъемов других компонентов.

Запоминающие устройства n Различают два вида памяти – внутреннюю и внешнюю.

В состав внутренней памяти входят: оперативная память, кэш-память, специальная память.

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory – память с произвольным доступом) – это быстрое запоминающее устройство непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения программ и данных, обрабатываемых этими программами. Когда машина выключается все, что находится в ОЗУ, пропадает (энергозависимость).

Кроме объема оперативная память характеризуется: тип микросхемы[1], время доступа, скорость обмена (производительность)- объем передаваемых памятью данных в единицу времени в мегабайтах в секунду, удельная стоимость (стоимость хранения одного байта в рублях на 1 Мбайт). [1] Каждый информационный бит в этих микросхемах запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла.

Кэш-память или сверхоперативная память очень быстрое ЗУ небольшого объема, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью. Современные процессоры имеют встроенную кэш-память, так называемый кэш первого уровня. Кроме того, на системной плате может быть установлен кэш второго уровня большей емкости.

К устройствам специальной памяти относятся: постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM – разновидность ПЗУ, видеопамять и др.

Постоянная память (ПЗУ, ROM – память только для чтения) – энергонезависимая память, используемая для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти записывается в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения. В постоянной памяти находятся программа управления работой процессора, управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств. Важнейшая микросхема постоянной памяти – модуль BIOS (базовая система ввода-вывода) – совокупность программ, предназначенная для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

CMOS RAM – используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup , находящейся в BIOS. Видеопамять (VRAM) – разновидность оперативного ОЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам – процессору и дисплею. Интегральные схемы BIOS и CMOS

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, энергонезависима, не имеет прямой связи с процессором. ВЗУ ОЗУ КЭШ ПРОЦЕССОР

В состав внешней памяти компьютера входят: Накопители на жестких магнитных дисках НЖМД (винчестерский накопитель) (носитель - винчестер/жесткий диск) Накопители на гибких магнитных дисках НГМД (носитель - гибкий диск/floppy disk/дискета 1, 44 Мбайт) Накопители на оптических (лазерных) дисках (носитель - оптические диски CD-R, CD-ROM (780 Мбайт), DVD) Накопители на магнитооптических компакт-дисках (носитель - магнитооптический компакт-диск CD-MO (128 Мбайт- 2, 6 Гбайт)) Накопители на магнитной ленте (стримеры) (носитель - кассета с магнитной лентой 1 -2 Гбайт) Flash USB Drive

Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД) (англ. HDD – Hard Disk Drive), - это наиболее массовое запоминающее устройство большой емкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины – платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации – программ и данных. В качестве запоминающей среды у них используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два магнитных состояния – два направления намагниченности. Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры: 0 или 1. Информация на магнитный диск записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей – дорожек (треков). Каждая дорожка разбита на сектора. В одном секторе обычно может быть помещено 512 байт данных. Обмен данными между накопителем на магнитных дисках осуществляется последовательно целым числом секторов. Кластер – это минимальная единица размещения информации на диске, состоящая из одного или нескольких смежных секторов дорожки.

Периферийные (внешние) устройства компьютера - это любые дополнительные вспомогательные устройства, которые можно подключить к компьютеру для расширения функциональных возможностей. Все, что находится вне системного блока.

n n n Внешние устройства подключаются к компьютеру через специальные разъемы-порты ввода-вывода: Параллельные (обозначаемые LPT 1 LPT 4)- принтер. Последовательные (COM 1 -COM 4) – мышь, модем.

К внешним устройствам относятся: n n Устройства ввода информации Устройства вывода информации Диалоговые средства пользователя Средства связи и телекоммуникаций

Устройства ввода n n n Клавиатура Графические планшеты (дигитайзеры) Сканеры Устройства указания (графические манипуляторы) – джойстик, мышь, трекбол, световое перо. Сенсорные экраны

дигитайзер

· Диалоговые средства пользователя (дисплей, устройства речевого ввода-вывода информации – синтезаторы звука) · Устройства вывода информации (принтеры, графопостроители (плоттеры) – для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумагу) · Устройства связи и телекоммуникации (сетевая карта, модем).

плоттер

n n Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется управляющая электронная схема- контроллер (или адаптер). Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных (или системную шину).

Шинная архитектура компьютера n n n Все блоки компьютера соединяются системной магистралью или шиной. Системная шина (ISA) – это набор проводов, передающих электрические сигналы от одной схемы компьютера к другой. Системная шина включает: шину данных, шину адреса, шину управления.

Структура персонального компьютера

Классификация ЭВМ по этапам создания n n n 1 -е поколение, 50 -е гг. : ЭВМ на электронных вакуумных лампах; 2 -е поколение, 60 -е гг. : ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах); 3 -е поколение, 70 -е гг. : ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции 4 -е поколение, 80 -е гг. : ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах – микропроцессорах 5 -е поколение, 90 -е гг. : ЭВМ со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров 6 -е и последующие поколения: оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой

Классификация ЭВМ по назначению

Классификация ЭВМ по функциональным возможностям