Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Под архитектурой ЭВМ подразумевается совокупность основных устройств, узлов и блоков ЭВМ, а также, а также структура основных управляющих и информационных связей между ними, обеспечивающая выполнение заданных функций. К данному понятию относится структура системного программного обеспечения, а также комбинация аппаратного и базового программного обеспечения, поддерживающая объединение компьютеров в сеть.
В основе современных ЭВМ, как правило, лежит широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. Вычислительные системы такого рода часто обозначают термином «Машина фон Неймана». Схема машины фон Неймана представлена на рис.5.1.
В основе архитектуры фон Неймана лежат следующие три принципа:
В современных ЭВМ арифметико-логическое устройство АЛУ и устройство управления УУ объединены в одно целое.
По размерам и функциональным возможностям ЭВМ можно на три класса:
В группу микропроцессорных ЭВМ входят персональные компьютеры ПК (в российских стандартах ПЭВМ), которые должны удовлетворять требованиям общедоступности и универсальности применения. ПК ориентированы на работу в однопользовательском режиме. Схема устройства персонального компьютера представлена на рисунке 5.2.
Большие ЭВМ – это класс ЭВМ, предназначенных для решения научно-технических задач и задач, связанных с управлением вычислительными сетями. На больших ЭВМ в настоящее время находится около 70% контролируемой информации.
СуперЭВМ – это класс мощных высокоскоростных многопроцессорных вычислительных машин, использующихся для обработки больших потоков информации. Различают следующие их группы: магистральные (конвейерные), векторные и матричные. Область приложения: метеорология, аэродинамика, военные исследования, физика плазмы и др.
Функциональная схема компьютера и общая структура ПК представлены на рисунке 5.3 и на рисунке 5.4.
В современный ПК входят следующие основные компоненты:
Материнская плата – это печатная плата с набором чипов. На этой плате осуществляется монтаж большинства компонентов компьютерной системы посредством различных разъёмов и системы проводников, включая системную шину.
Обычно на материнской плате располагаются разъёмы для подключения центрального процессора, графической платы, или карты (англ. card), звуковой платы, жестких дисков, оперативной памяти и других устройств.
Все основные электронные схемы компьютера и необходимые дополнительные устройства включаются в материнскую плату, или подключаются к ней с помощью слотов (специальных гнезд) расширения. Наиболее важной частью материнской платы является чипсет.
Чипсет – это набор микросхем, являющийся интерфейсом между составными частями ПК, такими, как ЦП, ОЗУ, ПЗУ, порты ввода/вывода.
Набор интегральных схем, как правило, состоит из трех основных:
Чипсет согласует работу центрального процессора и составных частей компьютера (ОЗУ, ПЗУ и портов ввода-вывода), слоты расширения форматов PCI Express, PCI, AGP, ISA, а также, обычно, USB, SATA и IDE/ATA контроллеры.
Системная шина (bus) – это основная интерфейсная магистраль передачи данных, соединяющая процессор и оперативную память с периферийными устройствами.
Системная шина включает в себя:
Этапы цикла работы процессора (по фон Нейману):
Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и произошло название устройства).
Процессор непрерывно считывает последовательность команд, содержащихся в памяти, и исполняет их. Такая последовательность команд называется программой и представляет алгоритм полезной работы процессора. Очерёдность считывания команд изменяется в случае, если процессор считывает команду перехода – тогда адрес следующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может служить случай получения команды останова или переключение в режим обработки аппаратного прерывания.
Команды центрального процессора являются самым нижним уровнем управления компьютером, поэтому выполнение каждой команды неизбежно и безусловно. Не производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не проверяется возможная потеря ценных данных. Чтобы компьютер выполнял только допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в виде необходимой программы.
Скорость перехода от одного этапа цикла к другому определяется тактовым генератором. Тактовый генератор вырабатывает импульсы, служащие ритмом для центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.
Жесткий диск
Накопитель на жёстких магнитных дисках (жёсткий диск, или винчестер, англ. HDD, Hard Disk) – энергонезависимое, перезаписывающее, компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах.
В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего двуокиси хрома. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образуемого у поверхности при быстром вращении. Расстояние между головкой и диском составляет несколько нанометров (в современных дисках 5-10 нм), а отсутствие механического контакта обеспечивает долгий срок службы жёсткого диска. При отсутствии вращения дисков, головки находятся у шпинделя в безопасной зоне, где исключен их контакт с поверхностью дисков. Емкость современных НЖМД достигает 1000 Гб.
Дискета
Дискета – портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х – начале 1990-х годов. Вместо термина «дискета» иногда используется аббревиатура ГМД – гибкий магнитный диск, англ. floppy-disk (соответственно, устройство для работы с дискетами называется НГМД – «накопитель на гибких магнитных дисках»).
Обычно дискета представляет собой гибкую пластиковую пластинку, покрытую ферромагнитным слоем. Эта пластинка помещается в пластмассовый корпус, защищающий магнитный слой от физических повреждений. Дискеты обычно имеют функцию защиты от записи, посредством которой можно предоставить доступ к данным только в режиме чтения. В настоящее время НГМД вытесняются из практики.
Компакт-диск
Компакт-диск («CD», «Shape CD», «CD-ROM», «КД ПЗУ») – оптический носитель информации в виде диска с отверстием в центре, информация с которого считывается с помощью лазера. Изначально компакт-диск был создан для цифрового хранения аудио (т. н. Audio-CD), однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения. Информация на диске записывается в виде спиральной дорожки так называемых питов (углублений), выдавленных на алюминиевом слое. Каждый пит имеет примерно 125 нм в глубину и 500 нм в ширину. Длина пита варьируется от 850 нм до 3,5 мкм. Расстояние между соседними дорожками спирали – 1,5 мкм. Данные с диска читаются при помощи лазерного луча с длиной волны 780 нм, который просвечивает поликарбонатный слой, отражается от алюминиевого и считывается фотодиодом. Луч лазера образует на отражающем слое пятно диаметром примерно 1,5 мкм. Емкость стандартного диска 700 Мб. Скорость чтения/записи указывается кратностью относительно 150 Кб/с. Например, 48-скоростной привод обеспечивает максимальную скорость чтения (или записи) CD дисков, равную 48 x 150 = 7200 Kб/с (7,03 Mб/с). Скорость вращения диска до 12000 об/мин. Перемещение головки считывания между дорожками осуществляется с помощью прецизионного шагового электродвигателя.
DVD диски
DVD (ди-ви-ди, англ. Digital Versatile Disc – цифровой многоцелевой диск) — носитель информации в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить больший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков.
DVD по структуре данных бывают трех типов:
В отличие от компакт-дисков, в которых структура аудиодиска фундаментально отличается от диска с данными, в DVD всегда используется файловая система UDF.
DVD как носители бывают четырёх типов:
Любой из этих 4 типов носителей DVD может нести любую из трёх структур данных (см. выше).
Графическая плата
Графическая плата (графическая карта, видеокарта, ви-деоадаптер, англ. videocard) – уст-ройство, преобразующее изображе-ние, находящееся в памяти компь-ютера, в видеосигнал монитора.
Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный разъём (PCI, AGP, PCI-Express) для видеокарт на материнской плате, но бывает и встроенной.
Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера.
Звуковая плата
Звуковая плата (звуковая карта, музы-кальная плата, англ. sound card) – позволяет работать со звуком на компьютере. Звуковые карты бывают встроенными в материнскую плату или как отдельные платы расширения и как внешние устройства. В первых моделях компьютеров возможности работать со звуком не было, так как тогда компьютер рассматривался только как вычислительное устройство.
Сетевая плата
Сетевая плата (сетевая карта, сетевой адаптер, Ethernet-адаптер, англ. network interface card NIC) – печатная плата, позволяющая взаимодействовать компьютерам между собой, объединяясь в сети.
Стример
Стример (англ. streamer) – запоминающее устройство на магнитной ленте, по принципу действия – это обычный магнитофон. Преимущества: большая ёмкость, невысокая стоимость информационного носителя, стабильность работы, надёжность. Недостатки: малая скорость работы. Основное назначение: запись и воспроизведение информации с целью архивирования. В настоящее время повсеместно вытесняется записью на диски.
Принтер
Компьютерный принтер (англ. printer - печатник) – устрой-ство печати цифровой информа-ции на твердый носитель, обычно на бумагу.
Принтеры имеют преобра-зователь цифровой информации (текст, фото, графика), храня-щейся в запоминающих устрой-ствах компьютера, фотоаппарата или цифровой памяти, в специальный машинный язык.
Принтеры бывают струйные, лазерные и матричные, а по цвету печати – полноцветные и монохромные.
Другие типы принтеров используются как специализированные для печати на непрерывный рулон бумаги в лабораториях, банках, бухгалтериях, для печати на многослойные бланки (например, авиабилеты), а также, когда важен сам факт печати ударом. Считается, что факт удара затрудняет внесение несанкционированных изменений в финансовый документ.
Получили распространение многофункциональные принтеры, в которых в одном приборе объединены принтер, сканер, копир и факс. Такое объединение рационально технически и удобно в работе.
Графопостроитель
Графопостроитель, плоттер – устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге или кальке.
Графопостроители рисуют изображения с помощью пера или струйного пишущего блока. Связь с компьютером графопостроители, как правило, осуществляют через последовательный, параллельный или USB - порт. Некоторые модели графопостроителей оснащаются встроенным буфером (1 Мбайт и более).
Графопостроители можно классифицировать следующим образом:
Сканер
Сканер (англ. scanner) – устройство, которое, анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта.
В зависимости от способа сканирования объекта и самих объектов сканирования существуют следующие виды:
Модем
Модем (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) – устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем).
Световое перо
Световое перо (англ. light pen, также – сти́лус, англ. stylus) – один из инструментов ввода графических данных в компьютер, разновидность манипуляторов.
Внешне имеет вид шариковой ручки или карандаша, соединённого проводом с одним из портов ввода-вывода компьютера. Обычно на световом пере имеется одна или несколько кнопок, которые могут нажиматься рукой, удерживающей перо. Ввод данных с помощью светового пера заключается в прикосновениях или проведении линий пером по поверхности экрана монитора. В наконечнике пера устанавливается фотоэлемент, который регистрирует изменение яркости экрана в точке, с которой соприкасается перо, за счёт чего соответствующее программное обеспечение вычисляет позицию, «указываемую» пером на экране и может, в зависимости от необходимости, интерпретировать её тем или иным образом, обычно как указание на отображаемый на экране объект или как команду рисования. Кнопки используются аналогично кнопкам манипулятора типа «Мышь» — для выполнения дополнительных операций и включения дополнительных режимов.
Также световое перо может быть элементом дигитайзера (графического планшета). В этом случае пером пишут или рисуют не по экрану монитора, а по поверхности планшета.
Графический планшет
Графический планшет (дигитайзер, диджитайзер, англ. digitizer) – это устройство для ввода рисунков от руки непосредственно в компьютер. Состоит из пера и плоского планшета, чувствительного к нажатию пера. Также может прилагаться специальная мышь.
В современных планшетах основной рабочей частью является сеть из проводов (или печатных проводников). Эта сетка имеет достаточно большой шаг (3—6 мм), но механизм регистрации положения пера позволяет получить шаг считывания информации намного меньше шага сетки (до 100 линий на мм).
Графические планшеты применяются для создания изображений на компьютере способом, максимально приближённым к процессу рисования на бумаге. Кроме того, их удобно использовать для переноса (отрисовки) уже готовых изображений в компьютер. MSN Messenger позволяет пользователю, имеющему графический планшет, интерактивно демонстрировать рисуемое абоненту, находящемуся на другом конце линии.
Тачпад
Тачпад (англ. touchpad – сенсорная площадка), сенсорная панель – устройство ввода, применяемое вместо мыши, чаще всего, в ноутбуках.
Как и мышь, тачпад обычно используется для управления «мышиным курсором», перемещением пальца по поверхности устройства. Тачпады имеют различные размеры, но обычно их площадь не превосходит 50 см².
Компания Apple традиционно использует для обозначение тачпада слово «трекпад» (англ. trackpad).
Трекбол
Трекбол – устройство ввода информации для компьютера. Аналогично мыши по принципу действия и по функциям. Трекбол представляет собой перевернутую на спину мышь. Шар оказывается сверху и пользователь должен вращать его ладонью или пальцами, а перемещать корпус устройства не надо. Несмотря на внешние различия трекбол и мышь конструктивно похожи – при перемещении шар и в том и в другом случае приводит во вращение пару колёсиков.
Джойстик
Джойстик (англ. Joystick = Joy + Stick) – устройство управления в компьютерных играх. Представляет собой рычаг на подставке, который можно отклонять в двух плоскостях. На рычаге могут быть разного рода гашетки и переключатели.
Клавиатура
Необходимо выяснить смысл и значение этих терминов.
Драйвер (англ. Driver) – компьютерная программа, с помощью которой другая программа (обычно операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению стандартным образом. В общем случае для использования каждого устройства, подключённого к компьютеру, необходим специальный драйвер. Обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для более специфических устройств (таких, как графическая плата или принтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства.
Под термином контроллер применительно к ПК понимают некий физический компонент аппаратного обеспечения, выполняющий функции управления некоторыми узлами компьютера. Этим термином иногда называют видеокарту или электронную схему привода HDD.
Слово интерфейс (англ. interface – поверхность раздела, перегородка) в общем случае определяет место или способ соединения/соприкоснове-ния/связи. Этот термин используется в разных областях науки и техники.
Интерфейсы являются основой взаимодействия всех современных информационных систем. Если интерфейс какого-либо объекта (персонального компьютера, программы, функции) не изменяется (стабилен, стандартизирован), это даёт возможность модифицировать сам объект, не перестраивая принципы его взаимодействия с другими объектами.
В вычислительной системе взаимодействие может осуществляться на пользовательском, программном и аппаратном уровнях. В соответствии с этой классификацией можно выделить:
Источники информации
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
PAGE \* MERGEFORMAT 3
EMBED MSPhotoEd.3
Рис.5.1 Схема машины фон Неймана
EMBED MSPhotoEd.3
EMBED MSPhotoEd.3
Рис.5.2 Схема устройства ПК
EMBED MSPhotoEd.3
Рис.5.3 Функциональная схема компьютера
Рис5.4 Общая структурная схема ПК
Рис.5.5 Материнская плата
EMBED MSPhotoEd.3
EMBED MSPhotoEd.3
EMBED MSPhotoEd.3
EMBED MSPhotoEd.3
EMBED MSPhotoEd.3
EMBED MSPhotoEd.3