Лекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ



Скачать 225.1 Kb.
Дата21.05.2013
Размер225.1 Kb.
ТипЛекция
Факультет: Электроэнергетика и информационные технологии

Кафедра: Информационные технологии и системы

Предмет: Информатика

Специальность: Мировая экономика

Курс:I

Кредит: 6

Преподаватель: ст.пр., к.т.н. Оруджева Мехсети.
ЛЕКЦИЯ № 2.

ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ. КЛАССИФИКАЦИЯ

СОВРЕМЕННЫХ ЭВМ. АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ,

ОСНОВНЫЕ И ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА.
Одним из первых устройств (V - IV вв. до н.э.), облегчавших вычисления, можно считать абак. Это специальная доска с углублениями, вычисления на ней производились перемещением камешков или костей.

Со временем эти доски стали расчерчивать на несколько полос и колонок. В Греции абак существовал уже в V веке до н.э., у японцев он назывался "серобян", у китайцев - "суанпан". В Древней Руси при счете применялось устройство похожее на абак, оно называлось "русский счет". В 17 веке этот прибор приобрел вид привычных русских счетов.

В начале 17 века французский математик и физик Блез Паскаль создал первую "суммирующую машину, названную Паскалиной, которая выполняла сложение и вычитание. В 1670-1680 годах немецкий математик Лейбниц сконструировал счетную машину, которая выполняла все 4 арифметических действия.

В 1874 году петербургский инженер Однер сконструировал прибор под названием арифмометр, выполнявший довольно быстро выполнять все четыре арифметических действия над многозначными числами. В 30-е годы 20 века в России был разработан более совершенный арифмометр "Феликс". Эти счетные устройства были основным техническим средством, облегчающими труд людей, связанных с обработкой больших массивов числовой информации.
Важным событием 19 века было изобретение английского математика Чарлза Беббиджа, который вошел в историю как создатель первой вычислительной машины - прообраза настоящих компьютеров. В 1812 году он начал работать над своей "разностной машиной". Беббидж хотел сконструировать машину, которая не только выполняла бы вычисления, но и могла бы работать по заранее составленной программе, например, вычисляла числовое значение заданной функции. Основным элементом его машины было зубчатое колесо - для запоминания одного разряда десятичного числа. В результате можно было оперировать 18-разрядными числами. К 1822 году ученый построил небольшую действующую модель и рассчитал на ней таблицу квадратов. Совершенствуя разностную машину, Беббидж приступил в 1833 году к разработке "аналитической машины". Она должна была отличаться большей скоростью при более простой конструкции и приводиться в действие силой пара. "Аналитической машина" имела три основных блока. Первый блок для хранения чисел (память, назывался "склад"), второй блок выполняет арифметические операции ("мельница"), третий блок для управления последовательностью действий машины.
Также были устройства для ввода исходных данных и печати полученных результатов. Машина должна была действовать по программе, задающей последовательность выполнения операций и передачи чисел из памяти в мельницу и обратно. Математик Ада Лавлейс ( дочь поэта Байрона) разработала первые программы для машины Беббиджа. Из-за недостаточного развития технологии проект Беббиджа не был реализован, но многие изобретатели воспользовались его идеями. Так, в 1888 году американец Холлерит создал табулятор, позволяющий автоматизировать вычисления при переписи населения. В 1924 году Холлерит основал фирму IBM для серийного выпуска табуляторов.
В 1941 году немецкий инженер Цузе построил небольшой компьютер на основе электромеханических реле, но из-за войны его труды не были опубликованы. В 1943 году в США на одном из предприятий фирмы IBM Эйткен создал более мощный компьютер "Марк-1", который использовался для военных расчетов. Но электромеханические реле работали медленно и ненадежно.

Первое поколение ЭВМ (1946 - середина 50-х годов) Под поколением ЭВМ понимают все типы и модели ЭВМ, разработанные различными конструкторскими коллективами , но построенными на одних и тех же научных и технических принципах.

Появление электронно-вакуумной лампы привело к созданию первой вычислительной машины. В 1946 году в США появилась вычислительная машина для решения задач под названием ЭНИАК (ENIAC -Electronic Numerical Integrator and Calculator - "электронный численный интегратор и калькулятор"). Этот компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем "Марк-1". Но большую часть времени он простаивал, т.к. для выполнения программы надо было несколько часов нужным образом подсоединять провода.

Совокупность элементов, из которых состоит компьютер, называется элементной базой. Элементной базой компьютеров I поколения служат электронно-вакуумные лампы, резисторы и конденсаторы. Элементы соединялись проводами с помощью навесного монтажа. ЭВМ представляла собой множество громоздких шкафов и занимала специальный машинный зал, весила сотни тонн и расходовала сотни киловатт электроэнергии. ЭНИАК имел 20 тыс. электронных ламп. За 1 сек. Машина выполняла 300 операций умножения или 5000 операций сложения многоразрядных чисел.

В 1945 году известный американский математик Джон фон Нейман представил широкой научной общественности доклад, в котором сумел обрисовать формальную логическую организацию компьютера, отвлекшись от схем и радиоламп.

Одним из первых устройств (V - IV вв. до н.э.), облегчавших вычисления, можно считать абак. Это специальная доска с углублениями, вычисления на ней производились перемещением камешков или костей.

Со временем эти доски стали расчерчивать на несколько полос и колонок. В Греции абак существовал уже в V веке до н.э., у японцев он назывался "серобян", у китайцев - "суанпан". В Древней Руси при счете применялось устройство похожее на абак, оно называлось "русский счет". В 17 веке этот прибор приобрел вид привычных русских счетов.

В начале 17 века французский математик и физик Блез Паскаль создал первую "суммирующую машину, названную Паскалиной, которая выполняла сложение и вычитание. В 1670-1680 годах немецкий математик Лейбниц сконструировал счетную машину, которая выполняла все 4 арифметических действия.

В 1874 году петербургский инженер Однер сконструировал прибор под названием арифмометр, выполнявший довольно быстро выполнять все четыре арифметических действия над многозначными числами. В 30-е годы 20 века в России был разработан более совершенный арифмометр "Феликс". Эти счетные устройства были основным техническим средством, облегчающими труд людей, связанных с обработкой больших массивов числовой информации.
Важным событием 19 века было изобретение английского математика Чарлза Беббиджа, который вошел в историю как создатель первой вычислительной машины - прообраза настоящих компьютеров. В 1812 году он начал работать над своей "разностной машиной". Беббидж хотел сконструировать машину, которая не только выполняла бы вычисления, но и могла бы работать по заранее составленной программе, например, вычисляла числовое значение заданной функции. Основным элементом его машины было зубчатое колесо - для запоминания одного разряда десятичного числа. В результате можно было оперировать 18-разрядными числами. К 1822 году ученый построил небольшую действующую модель и рассчитал на ней таблицу квадратов. Совершенствуя разностную машину, Беббидж приступил в 1833 году к разработке "аналитической машины". Она должна была отличаться большей скоростью при более простой конструкции и приводиться в действие силой пара. "Аналитической машина" имела три основных блока. Первый блок для хранения чисел (память, назывался "склад"), второй блок выполняет арифметические операции ("мельница"), третий блок для управления последовательностью действий машины. Также были устройства для ввода исходных данных и печати полученных результатов. Машина должна была действовать по программе, задающей последовательность выполнения операций и передачи чисел из памяти в мельницу и обратно. Математик Ада Лавлейс ( дочь поэта Байрона) разработала первые программы для машины Беббиджа. Из-за недостаточного развития технологии проект Беббиджа не был реализован, но многие изобретатели воспользовались его идеями. Так, в 1888 году американец Холлерит создал табулятор, позволяющий автоматизировать вычисления при переписи населения. В 1924 году Холлерит основал фирму IBM для серийного выпуска табуляторов.
В 1941 году немецкий инженер Цузе построил небольшой компьютер на основе электромеханических реле, но из-за войны его труды не были опубликованы. В 1943 году в США на одном из предприятий фирмы IBM Эйткен создал более мощный компьютер "Марк-1", который использовался для военных расчетов. Но электромеханические реле работали медленно и ненадежно.

Первое поколение ЭВМ (1946 - середина 50-х годов) Под поколением ЭВМ понимают все типы и модели ЭВМ, разработанные различными конструкторскими коллективами , но построенными на одних и тех же научных и технических принципах.

Появление электронно-вакуумной лампы привело к созданию первой вычислительной машины. В 1946 году в США появилась вычислительная машина для решения задач под названием ЭНИАК (ENIAC -Electronic Numerical Integrator and Calculator - "электронный численный интегратор и калькулятор"). Этот компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем "Марк-1". Но большую часть времени он простаивал, т.к. для выполнения программы надо было несколько часов нужным образом подсоединять провода.

Совокупность элементов, из которых состоит компьютер, называется элементной базой. Элементной базой компьютеров I поколения служат электронно-вакуумные лампы, резисторы и конденсаторы. Элементы соединялись проводами с помощью навесного монтажа. ЭВМ представляла собой множество громоздких шкафов и занимала специальный машинный зал, весила сотни тонн и расходовала сотни киловатт электроэнергии. ЭНИАК имел 20 тыс. электронных ламп. За 1 сек. Машина выполняла 300 операций умножения или 5000 операций сложения многоразрядных чисел.

В 1945 году известный американский математик Джон фон Нейман представил широкой научной общественности доклад, в котором сумел обрисовать формальную логическую организацию компьютера, отвлекшись от схем и радиоламп.

Классические принципы функциональной организации и работы компьютера:
1. Наличие основных устройств: устройство управления (УУ), арифметико-логическое (АЛУ), запоминающее устройство(ОЗУ), устройства ввода-вывода;

2.Хранение данных и команд в памяти;

3.Принцип программного управления;

4.Последовательное выполнение операций;

5.Двоичное кодирование информации (первый компьютер "Марк-1" производил вычисления в десятичной системе счисления, но такую кодировку трудно реализовать технически, и позднее от нее отказались);
6. Использование для большей надежности электронных элементов и электрических схем (вместо электромеханических реле).

Первая Российская ЭВМ была создана в 1951 году под руководством академика С.А. Лебедева, и называлась она МЭСМ (малая электронная счетная машина). Позднее была создана БЭСМ-2 (большая электронная счетная машина). Самой мощной ЭВМ первого поколения в Европе была советская ЭВМ М-20 с быстродействием 20 тыс. оп/сек., объем оперативной памяти - 4000 машинных слов. В среднем быстродействие ЭВМ первого поколения 10-20 тыс. оп/сек. Эксплуатация ЭВМ первого поколения слишком сложна из-за частого выхода из строя: электронные лампы часто перегорали и заменять их нужно было вручную. Обслуживанием такой ЭВМ занимался целый штат инженеров. Программы для таких машин писали в машинных кодах, надо было знать все команды машины и их двоичное представление. Кроме того стоили такие компьютеры миллионы долларов.

Второе поколение ЭВМ (конец 50-х - 60-е г.г.)

Изобретение транзистора в 1948 г. позволило изменить элементную базу ЭВМ на полупроводниковые элементы (транзисторы и диоды), а также более совершенные резисторы и конденсаторы. Один транзистор заменял 40 электронных ламп, работал быстрее, был дешевле и надежнее. Изменилась технология соединения элементной базы: появились первые печатные платы - пластины из изоляционного материала, на которых размещались транзисторы, диоды резисторы и конденсаторы. Печатные платы соединялись с помощью навесного монтажа. Сократилось потребление электроэнергии, и уменьшились в сотни раз размеры. Производительность таких ЭВМ до 1 млн. оп./сек. При выходе из строя нескольких элементов производилась замена всей платы, а не каждого элемента в от-дельности. После появления транзисторов самой трудоемкой операцией при производстве компьютеров стало соединение и спайка транзисторов для создания электронных схем. Появление алгоритмических языков облегчило процесс составления программ. Введен принцип разделения времени - различные устройства ЭВМ стали работать одновременно. В 1965 г. фирма Digital Equipment выпустила первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью всего 20 тысяч долларов.
Третье поколение ЭВМ (конец 60-х - 70-е г.г.)

В 1958 году Джон Килби впервые создал опытную интегральную схему или чип. Интегральная схема выполняла те же функции, что и электронная в ЭВМ второго поколения. Она представляла собой пластину кремния, на которой были размещены транзисторы и все соединения между ними. Элементная база - интегральные схемы. Производительность: сотни тысяч - миллионы операций в секунду. Первой ЭВМ, выполненной на интегральных схемах, была IBM-360 в 1968 году фирмы IBM, которая положила начало целой серии (чем больше номер, тем больше возможности компьютера). В 1970 году фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти. В дальнейшем, количество транзисторов на единицу площади интегральной схемы увеличивалось ежегодно примерно вдвое. Это обеспечивало постоянное уменьшение стоимости и рост быстродействия компьютера. Увеличился объем памяти. Появились дисплеи и графопостроители, происходит дальнейшее развитие разнообразных языков программирования. В нашей стране выпускались два семейства ЭВМ: большие (например, ЕС-1022, ЕС-1035) и малые (например, СМ-2, СМ-3). В то время вычислительный центр оснащался одной - двумя моделями ЕС-ЭВМ и дисплейным классом, где каждый программист мог подсоединиться к ЭВМ в режиме разделения времени.

Четвертое поколение ЭВМ (конец 70-х - по настоящее время) В 1970 году Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большого компьютера. Так появился первый микропроцессор Intel-4004, который был выпущен в продажу в 1971 г. Этот микропроцессор размером менее 3 см был производительнее гигантской машины. На одном кристалле кремния удалось разместить 2250 транзисторов. Правда работал он гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации ( вместо 16-32 бит у больших компьютеров), но и стоил он в десятки тысяч раз дешевле (около 500 долларов). Вскоре начался быстрый рост производительности микропроцессоров. Сначала микропроцессоры использовались в различных вычислительных устройствах (например, в калькуляторах). В 1974 году несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера, т.е. устройства, рассчитанного на одного пользователя.
Широкая продажа на рынке персональных компьютеров (ПК) связана с именами молодых американцев С. Джобса и В. Возняка, основателей фирмы Apple Computer, которая с 1977 г. наладила выпуск персональных компьютеров "Apple". Росту объема продаж способствовали многочисленные программы, разработанные для деловых применений (редактирование текстов, электронные таблицы для бухгалтерских расчетов).

В конце 70-х годов распространение ПК привело к снижению спроса на большие компьютеры. Это обеспокоило руководство фирмы IBM - ведущей компании по производству больших компьютеров, и оно решило попробовать в качестве эксперимента свои силы на рынке ПК. Чтобы не тратить на этот эксперимент много средств, подразделению,

ответственному за этот проект было разрешено не конструировать ПК с нуля, а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. Так, в качестве основного микропроцессора был выбран новейший в то время 16-разрядный микропроцессор Intel-8088. Программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft. В августе 1981 г. новый компьютер IBM PC был готов и приобрел большую популярность среди пользователей. Фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и не стала защищать его конструкцию патентами. Наоборот, она собрала компьютер из независимо изготовленных частей и не стала держать способы соединения этих частей в секрете; конструкции IBM PC были доступны всем желающим. Это позволило другим фирмам разрабатывать как аппаратное, так и программное обеспечение. Очень скоро эти фирмы перестали довольствоваться ролью производителей комплектующих для IBM PC и начали сами собирать ПК, совместимые с IBM PC. Конкуренция между производителями привела к удешевлению компьютеров. Поскольку этим фирмам не требовалось нести огромные издержки на исследования, они могли продавать свои компьютеры намного дешевле аналогичных компьютеров фирмы IBM. Совместимые с IBM PC компьютеры называли "клонами" (двойниками). Общее свойство семейства IBM PC и совместимых с ним компьютеров - это совместимость программного обеспечения и принцип открытой архитектуры, т.е. возможность дополнения и замены имеющихся аппаратных средств на более современные без замены всего компьютера.

Одна из самых важных идей компьютеров четвертого поколения: для обработки информации используется одновременно несколько процессоров (мультипроцессорная обработка).

Суперкомпьютеры появились еще в 70-е годы. В отличие от компьютеров неймановской структуры в них используется многопроцессорный способ обработки. При таком способе решаемая задача разбивается на несколько частей, каждая из которых решается параллельно на своем процессоре. Это резко увеличивает производительность. Быстродействие их миллиарды операций в секунду. Но стоят такие компьютеры миллионы долларов.

Персональные компьютеры (ПК) используются повсеместно, имеют доступную цену. Для них разработано большое кол-во программных средств для различных областей применения, которые помогают человеку обрабатывать информацию. Сейчас ПК стал мультимедийным, т.е. обрабатывает не только числовую и текстовую информацию, но эффективно работает со звуком и изображением.

Портативные компьютеры (латинское слово "porto " означает "ношу") - переносные компьютеры. Самый распространенный из них ноутбук ( "note book") - блокнотный персональный компьютер.

Промышленные компьютеры предназначены для использования в производственных условиях (например, для управления станками, самолетами и поездами). К ним предъявляются повышенные требования по надежности безотказной работы, устойчивости к перепадам температуры, к вибрации и т.п. Поэтому обычные персональные компьютеры не могут использоваться как промышленные.

Основные устройства ПЭВМ следующие:

- системный блок;

- монитор;

-клавиатура;

- мышь.

Внутри системного блока находится следующие устройства:

Материнская плата - основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:

  • процессор - основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

  • микропроцессорный комплект (чипсет) - набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

  • шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

  • оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;

  • ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), микросхемы предназначенная для длительного хранения данньтх, в том числе и когда компьютер выключен;

  • разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты)

Жесткий диск


Жесткий диск — основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле это не один диск, а группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Таким образом, этот «диск» имеет не две поверхности, как должно быть у обычного плоского диска, а 2n поверхностей, где n - число отдельных дисков в группе

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое

устройство — контроллер жесткого диска. В прошлом оно представляло собой отдельную дочернюю плату, которую подключали к одному из свободных слотов материнской платы. В настоящее время функции контроллеров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жестких дисков по-прежнему поставляются на отдельной плате.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство производителей жестких дисков используют изобретенную компанией ‚БМ технологию с использованием гигантского магниторезистивного эффекта (GMR-Giant Magnetic Resistance ). Теоретический предел емкости одной пластины, исполненной по этой технологии, составляет порядка 80 Гбайт. В настоящее время достигнут технологический уровень б Гбайт на пластину, но развитие продолжается.

Кроме скорости передачи данных с производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и зависит от скорости вращения диска.

Дисковод гибких дисков


для оперативного переноса небольших объемов информации используют так называемые гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель — дисковод. Приемное отверстие накопителя находится на лицевой панели системного блока. Правильное направление подачи гибкого диска отмечено стрелкой на его пластиковом кожухе.

Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (измеряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость.

Дисковод компакт-дисков CD-ROM


В период 1994-1995 годах в базовую конфигурацию персональных компьютеров перестали включать дисководы гибких дисков диаметром 5,25 дюйма, но вместо них стандартной стала считаться установка дисковода СD-RОМ, имеющего такие же внешние размеры.

Аббревиатура СD-RОМ(Compact Disk Read-Only Memory) переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 650 - 900 Мбайт данных.

Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы СD-RОМ относят: к аппаратным средствам мультимедиа. Программные продукты; распространяемые на лазерных дисках, называют мультимедийными изданиями. Сегодня мультимедийные издания завоевывают все более прочное место среди других традиционных видов изданий. Так, например, существуют книги, альбомы, энциклопедии и даже периодические издания (электронные журналы), выпускаемые на СD-RОМ

Основным недостатком стандартных дисководов СD-RОМ является невозможность записи данных, но параллельно с ними существуют и устройства однократной записи СD-R (Compact Disk Recorder) и устройства многократной записи СD-RW

Основным параметром дисководов СD-RОМ является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях. За единицу измерения принята скорость чтения в первых серийных образцах, составлявшая 150 Кбайт/с. Таким образом, дисковод с удвоенной скоростью чтения обеспечивает производительность 300 Кбайт/с, с учетверенной скоростью — 600 Кбайт/с и т. д. В настоящее время наибольшее распространение имеют устройства чтения СD-RОМ с производительностью 32х-52х. Современные образцы устройств однократной записи имеют производительность 4х-40х, а устройств многократной записи— до 8х.

Видеокарта (видеоадаптер)


Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему персонального компьютера. Видеокарта не всегда была компонентом ПК. На заре развития персональной вычислительной техники в общей области оперативной памяти существовала небольшая выделенная экранная область памяти, в которую процессор заносил данные, изображении. Специальный контроллер экрана считывал данные об яркости отдельных точек экрана из ячеек памяти этой области и в соответствии с ними управлял разверткой горизонтального луча электронной пушки монитора.

С переходом от черно-белых мониторов к цветным и с увеличением разрешения экрана (количества точек по вертикали и горизонтали) области видеопамяти стало недостаточно для хранения графических данных, а процессор перестал справляться с построением и обновлением изображения. Тогда и произошло выделение всех операций, связанных с управлением экраном, в отдельный блок, получивший название видеоадаптер. Физически видеоадаптер выполнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы и называется видеокартой. Видеоадаптер взял на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти.

Звуковая карта


Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований персонального компьютера. Она подключается к одному из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования.

Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем выше качество звучания. Минимальным требованием сегодняшнего дня являются 16 разрядов, а наибольшее распространение имеют 32-разрядные и 64-разрядные устройства.

Системы, расположенные на материнской плате

Оперативная память


Оперативная память (RAMRandom Access Memory) – это массив кристаллических

ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

Процессор


Процессор — основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют: регистрами. Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от своего содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

Система команд процессора. В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти; а также данные, находящиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть данных — как адресные данные, а часть — как команды. Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемые.

Процессоры с расширенной и сокращенной системой команд. Чем шире набор системных команд процессора, тем сложнее его архитектура, тем длиннее формальная запись команды (в байтах), тем выше средняя продолжительность исполнения одной команды, измеренная в тактах работы процессора. Так, например, система команд процессоров Intel Pentium в настоящее время насчитывает более тысячи различных команд. Такие процессоры называют процессорами с расширенной системой командCISC–процессорами (CISCComplex Instruction Set Computing)

В противоположность CISC -процессорам в середине 80-х годов появились процессоры архитектуры RISC с сокращенной системой команд (RISC — Reduced Instruction Set Computing) При такой архитектуре количество команд в системе намного меньше, и каждая из них выполняется намного быстрее. Таким образом, программы, состоящие из простейших команд, выполняются этими процессорами много быстрее. Оборотная сторона сокращенного набора команд состоит в том, что сложные операции приходится эмулировать далеко не эффективной последовательностью простейших команд сокращенного набора.

Клавиатура.
Клавиатура служит для ввода текстовой информации. Внутри нее имеется микросхема - шифратор - которая преобразует сигнал от конкретной клавиши в соответствующий двоичный код. Обычно используется 101- 103-клавишная клавиатура.

Монитор.
Монитор предназначен для отображения вводимой информации. Большинство мониторов реализовано на базе электронно-лучевой трубки, напоминающих кинескопы обычных телевизоров. В портативных компьютерах мониторы реализуются на основе жидкокристаллических индикаторов. Эти мониторы имеют плоский экран и не имеют вредных для здоровья человека излучений, но стоят очень дорого. Основными характеристиками мониторов на базе электронно-лучевых трубок являются величина диагонали экрана и разрешающая способность экрана. Разрешающая способность экрана - это количество точек по горизонтали и вертикали экрана. Чем выше разрешающая способность экрана, тем качественнее изображение. Стандартный режим работы монитора - разрешение 800X600 точек. Монитор может работать в текстовом или графическом режимах. В текстовом режиме экран делится на знакоместа.

Периферийные устройства


1.Принтер
Принтер - устройство вывода на бумагу текстов и графических изображений.
Используется несколько типов принтеров. Относится к периферийным устройствам.

Матричный принтер. Также имеет отношение к периферийным устройствам. Печатающая головка, содержащая металлические иголки, движется вдоль печатаемой строки. Иголки в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту - изображение формируется из отдельных точек. Эти принтеры нецветные. Они наиболее дешевые и надежные. Качество печати невысокое. Скорость печати в среднем - 1 минута на страницу. Струйный принтер. Мельчайшие капли краски выдуваются на бумагу через крошечные отверстия. Достаточно высокое качество печати. Бывают нецветные и цветные. Скорость печати в среднем - 1 минута на страницу. Одного картриджа хватает примерно на 500 страниц. Дорогие расходные материалы. Лазерный принтер. Изображение создается при переносе частиц краски со специального красящего барабана на бумагу посредством электрического поля. Высокое качество печати. Бывают нецветные и цветные. Скорость печати - от 4 до 15 страниц в минуту. Одного картриджа хватает примерно на 3 тыс. страниц. Самые дорогие из перечисленных. При работе выделяют озон (газ с едким запахом). Кроме того принтеры отличаются по способу подачи бумаги: листовой и рулонный; по возможному размеру бумаги. Принтеры подсоединяются к компьютеру через параллельный порт. К одному компьютеру может быть присоединено до 3 принтеров.

2. Плоттер (графопостроитель).

Это устройство служит для печати на бумагу чертежей. Изображение создается двигающимся по листу пером с цветной тушью. Обычный плоттер может выводить чертеж на лист размером до А1(841 x 594 мм). Но существуют большие плоттеры, выводящие изображение на лист с размерами 3 x 3 м. Скорость печати листа А1 средней наполненности - 1 час.
3. Сканер. Является одним из периферийных устройств.

Это устройство предназначено для ввода в компьютер текстовых и графических изображений. Можно с помощью него ввести в компьютер рукописный текст, который при наличии программы распознавания будет преобразован в напечатанный вид. Сканеры бывают ручными (ими проводят сверху по листу), страничными (прокатывается по одной странице) и планшетными (лист кладется внутрь сканера).

4.Стример.
Это устройство для резервного копирования больших объемов информации, например, данных винчестера на случай их возможной потери. Стример записывает данные на магнитную ленту в специальной кассете. Стримеры просты в использовании и обеспечивают самое дешевое хранение данных. На одной кассете может хранится от20 Мбайт до 40 Гбайт информации (в зависимости от типа стримера).

5.Устройства управления курсором.

Манипулятор типа "мышь". Внутри него имеется шар, который при движении мыши по специальному коврику передает свое движение находящимся внутри роликам, сигналы от которых поступают в компьютер. Трекбол напоминает "мышь", перевернутую вверх ногами. Он обычно используется в переносных компьютерах. В движение приводят шар, закрепленный на роликах. Джойстик представляет собой рукоятку с кнопками и применяется, как правило, для игр и тренажеров.

6. Дисковод. Также можно отнести к периферийным устройствам.

Информация хранится на дисках. Для работы с дисками (для чтения или записи) используют дисковод. Дисковод для чтения компакт-дисков называется CD-ROM.

7. Модем. Конечно же относится к периферийным устройствам.

Чтобы подключить компьютер к компьютерной сети с помощью телефонной линии, используют устройство модем. Модем преобразует компьютерные сигналы в аналоговые сигналы телефонных сетей. Модемы бывают внутренними (в виде электронной платы) и внешними (в виде отдельного устройства). Факс-модем сочетает возможности модема и средства для обмена факсимильными изображениями с другими факс-модемами и факсимильными аппаратами. Факсимиле - точное воспроизведение графического оригинала (документа, рукописи, подписи) фотографическим или печатным способом. Факсимильная связь - это электрический способ передачи графической информации. Факсимильные аппараты - аппараты для приема и передачи изображений.

8. Мультимедийные компоненты. Тоже считаются периферийными устройствами.

Термин "мультимедиа" происходит от латинского media, что означает "среда". Мультимедиа означает возможность работы с разными типами информации: числовой, текстовой, звуковой, видеоинформацией. Саундбластер - устройство для преобразования для цифровой аудио информации, записанной на дисках и компакт-дисках, в звуки.



группа 523



Похожие:

Лекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ icon1. Развитие вычислительной техники. Архитектура ЭВМ и их классификация
Электронно-вычислительные машины (эвм), или компьютеры (от английского слова compute – вычислять, подсчитывать), – одно из самых...
Лекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ icon"История развития вычислительной техники. Поколения эвм"
Цель урока: познакомить учащихся с историей развития вычислительной техники от абака до компьютера, дать классификацию ЭВМ по элементной...
Лекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ iconЛекция №2 По дисциплине Компьютерные технологии в экономической науке и образовании
Цель занятия: дать систематизированные основы научных знаний по месту аппаратного обеспечения ЭВМ в структуре информатики, истории...
Лекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ iconВопросы к экзамену по курсу «Архитектура эвм»
История развития вычислительных машин. Поколения ЭВМ. Обзор устройства и основные принципы работы ЭВМ
Лекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ iconИстория развития вычислительной техники. Поколения ЭВМ
Знакомство учащихся с событиями и факторами, оказавшими влияние на темпы развития вычислительной техники
Лекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ iconО создании ЭВМ "Днепр". Отрывок из книги Б. Н. Малиновского "История вычислительной техники в лицах"
Сейчас все увлекаются специализацией. Но проектировать ЭВМ долго, она к моменту создания устареет, а внести изменения в специализированную...
Лекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ iconВопросы к экзамену Полупроводниковые приборы. Понятие логического нуля и единицы. Позитивная и негативная логики. Схемотехника базовых логических элементов ттл и кмоп
Принцип программного управления фон Неймана. Определение ЭВМ. Понятие организации ЭВМ. Базовое устройство, характеристики, классификация...
Лекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ icon1. Структура ЭВМ. Основные характеристики устройств ЭВМ
Функциональная и структурная организция вм базируется на определенных принципах,состовляющих методоогическую основу цифровой вычислительной...
Лекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ iconАрхитектура ЭВМ и язык ассемблера
Понятие архитектуры ЭВМ. Требования быстродействия, надежности и ограниченной стоимости при построении ЭВМ
Лекция № этапы развития вычислительной техники. Классификация современных ЭВМ. Архитектура персональных ЭВМ iconАрхитектура ЭВМ и язык ассемблера
Понятие архитектуры ЭВМ. Требования быстродействия, надежности и ограниченной стоимости при построении ЭВМ
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org