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
Лекция. «Архитектура компьютеров. Многообразие компьютеров»
Студент должен знать:
План лекции.
|
[1] Понятие архитектуры компьютера [2] Структура персонального компьютера [3] Микропроцессор (МП). [4] Системная шина. [5] Основная память (ОП). [6] Внешняя память. [7] Источник питания. [8] Таймер. [9] Внешние устройства (ВУ). [10] Элементы конструкции ПК [11] Основные характеристики ПК: |
Изучение нового материала
Архитектура компьютеры обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные.
Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информа ции, обмен информацией с внешними объектами. Дополнительные функции повы шают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные функции ЭВМ ре ализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.
Структура компьютера — это некоторая модель, устанавливающая со став, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.
Персональный компьютер — это настольная или переносная ЭВМ, удовле творяющая требованиям общедоступности и универсальности применения.
Достоинствами ПК являются:
Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК (рис. 4.2).
Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией. В состав микропроцессора входят:
Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.
Системная шина включает в себя:
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
1) между микропроцессором и основной памятью;
2) между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
3) между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).
Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицирован ные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через кон троллеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему — контроллер шины, формирующий основные сигналы управления. Обмен информацией между внешни ми устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII.
Она предназначена для хранения и оперативного обмена ин формацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной ин формации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя).
ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каж дой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве недостатка ОЗУ следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения пи тания машины (энергозависимость).
Она относится к внешним устройствам ПК и используется для дол говременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенными, имеющимися практически на любом компьютере, являются накопители на жестких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках.
Назначение этих накопителей — хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. Разли чаются НЖМД и НГМД лишь конструктивно, объемами хранимой информации и временем поиска, записи и считывания информации.
В качестве устройств внешней памяти используются также запоминающие устройства на кассетной магнитной ленте (стриммеры), накопители на оптических дисках (CD-ROM — Compact Disk Read Only Memory — компакт-диск с памятью, только читаемой) и др.
Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энерго питания ПК.
Это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимос ти автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания — аккумулятору и при отключении машины от сети продолжает работать.
Это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50 - 80% всего ПК. От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность примене ния ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом.
ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователя ми, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут быть класси фицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ:
Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства рече вого ввода-вывода информации.
Видеомонитор (дисплей)— устройство для отображения вводимой и выводи мой из ПК информации.
Устройства речевого ввода-вывода относятся к быстроразвивающимся средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода — это различные микрофонные акустические системы, "звуковые мыши", например, со сложным программным обеспечением, по зволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать.
Устройства речевого вывода — это различные синтезаторы звука, выполняющие пре образование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру. К устройствам ввода информации относятся:
В частности, показанный на рис. 4.2 сетевой адаптер является внешним ин терфейсом ПК и служит для подключения его к каналу связи для обмена информацией с другими ЭВМ, для работы в составе вычислительной сети. В глобальных сетях функции се тевого адаптера выполняет модулятор-демодулятор.
Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе — средствам мультимедиа.
Конструктивно ПК выполнены в виде центрального системного блока, к которому через разъемы подключаются внешние устройства: дополнительные устройства памяти, клавиату ра, дисплей, принтер и др.
Системный блок обычно включает в себя системную плату, блок питания, на копители на дисках, разъемы для дополнительных устройств и платы расширения с кон троллерами — адаптерами внешних устройств.
На системной плате (часто ее называют материнской платой—Mother Board), как правило, размещаются : микропроцессор; математический сопроцессор; генератор тактовых импульсов; блоки (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ; адаптеры клавиатуры, НЖМД и НГМД; контроллер прерываний; таймер и др.
1. Быстродействие, производительность, тактовая частота. Единицами измерения быстродействия служат:
Оценка производительности ЭВМ всегда приблизительная, ибо при этом ориентиру ются на некоторые усредненные или, наоборот, на конкретные виды операций. Реально при решении различных задач используются и различные наборы операций. Поэтому для харак теристики ПК вместо производительности обычно указывают тактовую частоту, более объ ективно определяющую быстродействие машины, так как каждая операция требует для своего выполнения вполне определенного количества тактов. Зная тактовую частоту, можно достаточно точно определить время выполнения любой машинной операции.
2. Разрядность машины и кодовых шин интерфейса.
Разрядность — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем, при прочих равных условиях, будет больше и производительность ПК.
3. Типы системного и локальных интерфейсов.
Разные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды.
4. Емкость оперативной памяти.
Емкость оперативной памяти измеряется чаще всего в мегабайтах (Мбайт), реже в ки лобайтах (Кбайт).
5. Емкость накопителя на жестких магнитных дисках (винчестера). Емкость винчестера измеряется обычно в мегабайтах или гигабайтах (1 Гбайт = = 1024 Мбайта).
7. Виды и емкость КЭШ-памяти.
КЭШ-память — это буферная, не доступная для пользователя быстродействующая па мять, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах. Например, для ус корения операций с основной памятью организуется регистровая КЭШ-память внутри мик ропроцессора (КЭШ-память первого уровня) или вне микропроцессора на материнской плате (КЭШ-память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью органи зуется КЭШ-память на ячейках электронной памяти.
8. Тип видеомонитора (дисплея) и видеоадаптера.
9. Тип принтера.
10. Наличие математического сопроцессора.
Математический сопроцессор позволяет в десятки раз ускорить выполнение операций над двоичными числами с плавающей запятой и над двоично-кодированными десятичными числами.
11. Имеющееся программное обеспечение и вид операционной системы.
12. Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ. Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ означает возмож ность использования на компьютере соответственно тех же технических элементов и про граммного обеспечения, что и на других типах машин.
13.Возможность работы в вычислительной сети.
14. Возможность работы в многозадачном режиме. Многозадачный режим позволяет выполнять вычисления одновременно по несколь ким программам (многопрограммный режим) или для нескольких пользователей (много пользовательский режим). Совмещение во времени работы нескольких устройств машины, возможное в таком режиме, позволяет значительно увеличить эффективное быстродействие ЭВМ.
15. Надежность.
Надежность — это способность системы выполнять полностью и правильно все задан ные ей функции. Надежность ПК измеряется обычно средним временем наработки на отказ.
16. Стоимость.
17. Габариты и масса.
Контрольные вопросы
PAGE 12