Компьютер как универсальная техническая система обработки информации

Компьютер – универсальная техническая

система обработки информации

автор – Архипова О.В.

учитель физики и информатики

МБОУ «Средняя школа №1 г. Грязовца»

Архитектура ПК

• наиболее общие принципы построения компьютера

Особенности архитектуры :

• Устройства взаимодействуют через общую магистраль – шину;
• Состав устройств может изменятся.

Сплошные линии – потоки данных, пунктирные – управляющие сигналы.

Архитектура ЭВМ первых поколений

(архитектура фон Неймана)

Внешнее запоминающее устройство

Устройство

Устройство

вывода

ввода

Процессор

Оперативное запоминающее устройство

Отличия :

1. Вместо процессора имеем центральный процессор;

2. Вместо одного устройства ввода (и вывода) информации имеем группу устройств неопределенного состава;

3. Появились новые элементы архитектуры (видеопамять, шина, контроллер)

Архитектура ПК

Видеопамять

Центральный процессор

Память

данных

адреса

ШИНА

управления

…

…

К

К

К

…

К

К

К

Внешнее запоминающее устройство

Устройство ввода

Устройство вывода

Устройство ввода

Внешнее запоминающее устройство

Устройство вывода

Для перехода по гиперссылкам нажмите на выделенные (цветом) элементы

4

Мышь

Устройства ввода

Тачпад

Сканер

Трекбол

Джойстик

Микрофон

Клавиатура

Веб-камеры

Графический

планшет

(дигитайзер)

Для появления комментариев нажмите на выделенные (подчеркиванием) элементы, для удаления комментария – еще раз на тот же элемент.

Цифровые камеры

Устройства вывода

Плоттер

Принтер

Монитор

Колонки

Наушники

Видеопроектор

Для появления комментариев нажмите на выделенные (подчеркиванием) элементы, для удаления комментария – еще раз на тот же элемент.

Носители и устройства внешней памяти

Оптическая память

Магнитная память

Электронная память

Стриммеры

Дисководы

CD

DVD

USB Card Readers

Flash Drive USB

Карты

Накопители

памяти

ROM

Только чтение

R

Однократная запись

RW

Перезаписываемые носители

НМЖД

НГМД

- совокупность микросхем, обеспечивающих хранение программ и данных, оперативно обрабатываемых компьютером.

Внутренняя память

Постоянное запоминающее устройство ( ПЗУ )

Оперативная память (ОЗУ)

Динамическая память

Статическая память

(КЭШ-память)

Динамическая память

Является основной памятью. Энергозависима.

По быстродействию уступает современным микропроцессорам. Это означает, что внутрипроцессорные операции совершаются значительно быстрее (в несколько раз), чем обмен информацией между процессором и памятью, что тормозит весь процесс работы системы.

Статическая память (КЭШ-память)

Является дополнительной памятью. Энергозависима.

В ней хранятся данные, к которым исполняемая программа обращается наиболее часто.

Работает практически с такой же скоростью, что и процессор, что увеличивает производительность системы.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)

Энергонезависимое устройство.

В ПЗУ хранится программа запуска компьютера, которая называется BIOS (базовая система ввода/вывода).

BIOS начинает работать после включения питания компьютера, загружает с диска ОС и далее в работе компьютера не участвует.

Для появления комментариев нажмите на выделенные (подчеркиванием) элементы, для удаления комментария – еще раз на тот же элемент.

Видеопамять

Вид памяти, обслуживающий устройство визуального отображения выводимой информации – монитор.

Сначала формируется содержимое видеопамяти, а затем контроллер монитора выводит изображение на экран.

Контроллер

-специализированный процессор, управляющий работой вверенного ему устройства.

Например, контроллер накопителя на гибких магнитных дисках (дисковода) «умеет» позиционировать головку на нужную дорожку диска, читать или записывать сектор, форматировать дорожку и т.п. Так как в системе появилось несколько процессоров , главный из них стали называть центральным .

Наличие контроллеров существенно изменяет процессы обмена информацией внутри компьютера. Центральный процессор при необходимости произвести обмен выдает задание на его осуществление контроллеру. Дальнейший обмен информацией может протекать под руководством контроллера без участия ЦП, который получает возможность выполнять программу дальше или решать другую задачу.

Шина

состоит из трёх частей:

данных

адреса

управления

Сплошные линии – потоки данных, пунктирные – управляющие сигналы.

Одно из достоинств данной схемы заключается в возможности легко подключать к компьютеру новые устройства. Это называется « принципом открытой архитектуры ». Для пользователя открытая архитектура означает возможность свободно выбирать состав внешних устройств для своего компьютера в зависимости от круга решаемых задач.

По шине данных происходит обмен данными между центральным процессором, картами расширения и памятью. Разрядность шины данных варьируется от 8-ми битов (сейчас не используется) до 64-х битов в материнских платах современных PC. По адресной шине происходит адресация ячеек памяти, в которые производится запись данных.

По шине управления или системной шине происходит передача управляющих сигналов между центральным процессором и периферией. На материнской плате системная шина заканчивается слотами для установки других устройств. Адресные шины и шины данных иногда занимают одни и те же физические проводники.

В настоящее время существует несколько стандартов шин: ISA (Industry Sland art Architecture), MCA (MicroChannel Architecture), EISA (Extended ISA), VESA (Video Electronics SlandarlAssollallon), PCI (Peripheral Component Interconnect), USB (Universal Serial BUS).

В общем случае под процессором понимают устройство производящее набор операций над данными, представленными в цифровой форме (двоичным кодом). Применительно к вычислительной технике под процессором понимают центральное процессорное устройство (CPU), обладающее способностью выбирать, декодировать и выполнять команды а также передавать и принимать информацию от других устройств.

Процессор –

это электронная схема, выполняющая обработку информации.

Производство современных персональных компьютеров начались тогда, когда процессор был выполнен в виде отдельной микросхемы.

Количество фирм, разрабатывающих и производящих процессоры для IBM-совместимых компьютеров, невелико. В настоящее время известны: Intel, Cyrix, AMD, NexGen, Texas Instrument...

Основные параметры, характеризующие производительность CPU

• Степень интеграции
• Степень интеграции

показывает, сколько транзисторов (самый простой элемент любой микросхемы) может поместиться на единице площади. Для процессора Pentium Intel эта величина составляет приблизительно 3 млн. на 3,5см 2 , у Pentium Pro – 5 млн.

Основные параметры, характеризующие производительность CPU

2. Тактовая частота

указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет за одну секунду (измеряется в МГц). Тактовая частота определяет быстродействие процессора.

Для процессора различают внутреннюю (собственную) тактовую частоту процессора (с таким быстродействием могут выполняться внутренние простейшие операции) и внешнюю (определяет скорость передачи данных по внешней шине).

3. Внутренняя разрядность

определяет, какое количество битов он может обрабатывать одновременно при выполнении арифметических операций (в зависимости от поколения процессоров – от 8 до 32 битов);

4. Внешняя разрядность

процессора

определяет сколько битов одновременно он может принимать или передавать во внешние устройства (от 16 до 64 и более в современных процессорах).

Системный блок

Системная (материнская) плата

Для перехода по гиперссылкам нажмите на выделенные (подчеркиванием) элементы

Материнская плата

Материнская (системная, главная) плата является центральной частью любого компьютера, на которой размещаются в общем случае центральный процессор, сопроцессор, контроллеры, обеспечивающие связь центрального процессора с периферийными устройствами, оперативная память (RAM), кэш-память, элемент ROM-BIOS (базовой

системы ввода/вывода), аккумуляторная батарея, кварцевый генератор тактовой частоты и слоты (разъемы) для подключения других устройств.

Общая производительность материнской платы определяется :

1.тактовой частотой,

2.количеством (разрядностью) данных, обрабатываемых в единицу времени центральным процессором,

3.разрядностью шины обмена данных между различными устройствами материнской платы.

Материнская плата

Слот для

видеокарты

Слот для

ОЗУ(ROM)

Слот для процессора

Слот для

звуковой карты

Слот для

блока питания

Слот для дисковода для

гибких дисков

Слот для дисковода для компакт-дисков

Слот для винчестера

Последовательные порты служат для подсоединения мышей, внешних модемов и некоторых принтеров. Вы также можете соединить два компьютера через их последовательные порты с помощью кабеля.

Разъем видеокарты соединяет ваш ПК с монитором, чтобы вы могли получать картинку на экране.

Если вы планируете играть на своем ПК, вам может понадобиться джойстик, он подсоединяется через специальный разъем, который обычно находится на звуковой карте.

Порты ввода/вывода

Гнездо для шнура питания

USB - порты

Порты PS/2

( для мыши и клавиатуры)

Последовательные

порты

Параллельный порт первоначально

создавался для принтеров. При этом другие устройства можно подсоединить к принтеру, который будет использоваться для транзитной пересылки сигнала между устройством и ПК.

USB-порты могут использоваться вместо параллельных или последовательных портов и предназначены для подключения современных сканеров, цифровых видеокамер и прочих устройств, где требуется быстрая передача данных.

Этот компьютер имеет два почти одинаковых порта PS/2. Один из них для клавиатуры, а другой для мыши. Не все ПК имеют эти порты, в этом случае есть один DIN-разъем для клавиатуры, а мышь подключается через последовательный порт.

Разъём видеокарты

Параллельн. порт

Шнур питания вашего компьютера и гнездо

в которое он вставляется, в общем идентичны шнуру, которым подключается

электрический чайник или другие бытовые

приборы.

Ваш компьютер может иметь несколько

слотов расширения для таких устройств, как внутренний модем или звуковая карта

Разъёмы для джойстика

Слоты расширения

(для модема и звуковой карты)

Для появления комментариев нажмите на выделенные (цветом) элементы, для удаления комментария – еще раз на тот же элемент.

Внутренний модем

Внутренний модем — устройство, которое позволяет компьютеру передавать и получать данные по обычной телефонной линии. Он имеет разъем для телефонного кабеля и может иметь гнезда для телефонной трубки, микрофона и колонок. Внешние модемы обычно имеют те же разъемы.

Для перехода по гиперссылкам нажмите на выделенные (цветом) элементы

Для перехода по гиперссылкам нажмите на выделенные (цветом) элементы

Звуковая карта

Звуковая карта, которая обрабатывает звук и музыку, вставляется в гнездо внутри ПК, а ее разъемы выводятся на заднюю панель корпуса. Разъемы — это гнезда для подключения колонок и микрофона и ряда другой аппаратуры. Большой разъем на звуковой карте позволяет подсоединить джойстик или электронный музыкальный инструмент.

Для перехода по гиперссылкам нажмите на выделенные (цветом) элементы

Перспективные направления развития компьютеров

Тенденции развития:

1. Постоянно расширяется и совершенствуется набор внешних устройств;

2. Компьютеры перестают быть однопроцессорными, в компьютере могут использоваться дополнительные специализированные процессоры для быстрых математических вычислений, видеопроцессоры для ускорения вывода информации на экран монитора и т.п.

Перспективные направления развития компьютеров

Компьютеры более высокого уровня,

чем ПК

1. Мощные микрокомпьютеры, выполняющие специализированные работы высокого профессионального уровня (например, проектно-конструкторские (графические));

2. Серверы в глобальной компьютерной сети, управляющие ее работой и хранящие огромные объемы информации;

3. Многопроцессорные системы параллельной обработки данных.