Состав вычислительной системы. Состав вычислительной системы Рассматривают аппаратную и программную конфигурацию т. Интерфейсы любой вычислительной системы можно условно разделить на последовательные и параллельные. Системный уровень переходный обеспечивающий взаимодействие прочих программ компьютерной системы как с программами базового уровня так и непосредственно с аппаратным обеспечением в частности с центральным процессором.
Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск
Первыми счетными устройствами были механические устройства. В 1642 году французский механик Блез Паскаль разработал компактное суммирующее устройство механический калькулятор .
В 1673 г. Немецкий математик и философ Лейбниц усовершенствовал его путем добавления операций умножения и деления . На протяжении 18 века разрабатывались все более совершенные, но по-прежнему механические вычислительные устройства на основе зубчатых, реечных, рычажных и других механизмов.
Идея программирования вычислительных операций пришла из часовой промышленности. Такое программирование было жестким: одна и та же операция выполнялась в одно и то же время (пример работа станка по копиру).
Идея гибкого программирования вычислительных операций была высказана английским математиком Чарльзом Бэббиджем в 1836-1848 гг. Особенностью его аналитической машины был принцип разделения информации на команды и данные . Однако проект не был реализован.
Программы вычислений на машине Беббиджа, составленные дочерью поэта Байрона Адой Лавлейс (1815-1852), очень схожи с программами, составленными впоследствии для первых ЭВМ. Эту замечательную женщину назвали первым программистом мира.
При переходе от режима регистрации положений механического устройства к режиму регистрации состояний элементов электронного устройства десятичная система стала неудобной, т. к. состояний элементов только два : включено и выключено.
Возможность представления любых чисел в двоичной форме была впервые высказана Лейбницем в 1666 году.
Идея кодирования логических высказываний в математические выражения:
была реализована английским математиком Джорджем Булем (1815-1864) в первой половине XIX века.
Однако разработанная им алгебра логики "алгебра Буля" нашла применение лишь в следующем веке, когда понадобился математический аппарат для проектирования схем ЭВМ, использующих двоичную систему счисления. "Соединил" математическую логику с двоичной системой счисления и электрическими цепями американский ученый Клод Шеннон в своей знаменитой диссертации (1936 г.).
В логической алгебре при создании ЭВМ используются в основном 4 операции:
В 1936 г. Английский математик А. Тьюринг и, независимо от него Э. Пост, выдвинули и разработали концепцию абстрактной вычислительной машины . Они доказали принципиальную возможность решения автоматами любой проблемы при условии возможности её алгоритмизации.
В 1946 г. Джоном фон Нейманом, Голдстайном и Берксом (Принстонский институт перспективных исследований) был составлен отчет, который содержал детальное описание принципов построения цифровых ЭВМ , которые используются до сих пор.
|
Годы |
1955 60 гг. |
1960 65 гг. |
1965 70 гг. |
1970 90 гг. |
С 1990 г. по |
|
Основной |
Электронная |
Транзистор |
ИС |
Большая |
Большая |
|
Пример ЭВМ |
IBM 701 |
IBM 360-40 |
IBM 370- |
IBM 370-168 |
IBM Server |
|
Быстродей- |
8 000 |
246 000 |
1 230 000 |
7 700 000 |
9*10 9 |
|
Ёмкость ОЗУ, |
20 480 |
256 000 |
512 000 |
8 200 000 |
256*10 9 |
|
Примечание |
Шеннон, |
Языки |
Миником- |
PC, |
Искусствен- |
Бурное развитие вычислительных систем началось в 60-х годах 20 века с отказом от электронных ламп и развитием полупроводниковой, а затем и лазерной техники.
Эффективность ЭВМ (компьютеров) значительно выросла в 70-х годах 20 века с разработкой процессоров на базе интегральных микросхем.
Качественный скачок в развитии компьютеров произошел в 80-х годах XX века с изобретением персонального компьютера и развитием всемирной информационной сети - интернета .
Суперкомпьютеры - вычислительные центры - создающиеся для решения предельно сложных вычислительных задач (моделирования сложных явлений, обработки сверхбольших объемов информации, составления прогнозов и т. п.).
Серверы (от английского слова serve обслуживать, управлять) - компьютеры, обеспечивающие работу локальной или глобальной сети, специализирующиеся на оказании информационных услуг и обслуживании компьютеров крупных предприятий, банков, учебных заведений и т. п.
Встроенные компьютеры (микропроцессоры) получили массовое распространение в производстве и бытовой технике, где управление может быть сведено к выполнению ограниченной последовательности команд (роботы на конвейере, бортовые, интегрированные в бытовую технику и т. п.)
Персональные компьютеры (PC ) предназначены для работы одного человека, поэтому применяются повсеместно. Их рождением считается 12 августа 1981 г., когда корпорация IBM представила их первую модель. PC совершили компьютерную революцию в жизни миллионов людей и оказали огромное влияние на развитие человеческого общества.
PC разделяются на массовые, деловые, портативные, развлекательные, а также рабочие станции.
Стандарты PC :
Большинство PC массовые.
Деловые (офисные) PC содержат профессиональные программы, но в них минимизированы требования к графическим средствам и средствам воспроизведения звука.
В развлекательных PC широко представлены средства Multimedia .
В рабочих станциях повышены требования к хранению данных.
Для портативных обязательным является наличие средств доступа в компьютерную сеть.
Рассматривают аппаратную и программную конфигурацию, т. к. часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критерием в каждом случае является эффективность работы.
Считается, что повышение эффективности работы за счёт развития аппаратных средств оказывается в среднем дороже, зато реализация решений программным путём требует высокой квалификации персонала.
К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы (используется блочно-модульная конструкция).
По способу размещения устройств относительно центрального процессорного устройства различают внутренние и внешние устройства. Внешние - это устройства ввода-вывода (периферийные устройства) и дополнительные устройства, предназначенные для длительного хранения данных.
Согласование между отдельными блоками и узлами осуществляется с помощью переходных аппаратно-логических устройств - аппаратных интерфейсов, работающих в соответствии с утвержденными стандартами.
Интерфейсы любой вычислительной системы можно условно разделить на последовательные и параллельные.
Параллельные интерфейсы более сложны, требуют синхронизации передающего и принимающего устройств, но имеют более высокую производительность, которая измеряется байтами в секунду (байт/с, Кбайт/с, Мбайт/с). Применяются (сейчас редко) при подключении принтера.
Последовательные - проще и медленней, их называют асинхронными интерфейсами . Из-за отсутствия синхронизации посылок полезные данные предваряют и завершают посылками служебных данных (на 1 байт - 1-3 служебных бита), производительность измеряется битами в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с).
Применяются для подключения устройств ввода, вывода и хранения информации мыши, клавиатуры, флэш-памяти, датчиков, диктофонов, видеокамер, устройств связи, принтеров и т. п.
Стандарты на аппаратные интерфейсы в ВТ называют протоколами. Протокол это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками компьютерной техники для успешного согласования работы устройств.
Программное обеспечение (ПО) или программная конфигурация - это программы (упорядоченные последовательности команд). Между программами существует взаимосвязь: одни работают, опираясь на другие (более низкого уровня), т. е. следует говорить о межпрограммном интерфейсе.
Если параметры базовых средств необходимо изменять во время эксплуатации, применяют перепрограммируемые ЗУ или ППЗУ (Erasable and Programmable Read Only Memory (EPROM ). Реализация ППЗУ осуществляется с помощью микросхемы "энергонезависимой памяти" или CMOS , которая также работает при начальной загрузке компьютера.
В состав системного обеспечения входят:
Совокупность программ системного уровня образует ядро операционной системы PC .
Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен:
обязательное и в основном достаточное условие для обеспечения работы человека на компьютере.
В разработке и эксплуатации служебных программ существуют два альтернативных направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование.
Во втором случае они предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.
Доступность прикладного ПО и широта функциональных возможностей PC напрямую зависит от используемой операционной системы, т. е. какие системные средства содержит ее ядро и, следовательно, как она обеспечивает взаимодействие: человек программы оборудование.
Простейшие мониторы обычно входят в состав операционной системы и размещаются на системном уровне.
В растровых редакторах (Paint ) графический объект представлен в виде комбинации точек, каждая из которых обладает свойствами яркости и цвета. Такой вариант эффективен в случаях, когда изображение имеет много полутонов, и информация о цвете элементов объекта важнее, чем информация об их форме. Растровые редакторы широко применяются для ретуши изображений, создания фотоэффектов, но они не всегда удобны для создания новых изображений и неэкономичны, т.к. изображения имеют большую избыточность.
В векторных редакторах (CorelDraw ) элементарным объектом изображения является не точка, а линия. Такой подход характерен для чертежно-графических работ, когда форма линий имеет большее значение, чем информация о цвете отдельных точек, ее составляющих. Это представление намного компактнее, чем растровое. Векторные редакторы удобны для создания изображений, но практически не используются для обработки готовых рисунков.
Редакторы трехмерной графики позволяют гибко управлять взаимодействием свойств поверхности объектов со свойствами источников освещения, а также создавать трехмерную анимацию, поэтому их называют также 3 D -аниматорами.
Кроме аппаратного и программного обеспечения выделяют информационное обеспечение (проверка орфографии, словари, тезаурусы и т. п.)
В специализированных компьютерных системах (бортовые) совокупность программного и информационного обеспечения называют математическим обеспечением.
PAGE 7
Другие похожие работы, которые могут вас заинтересовать.вшм> |
|||
| 7644. | Формирование представлений о методах решения прикладных задач с помощью средств вычислительной техники | 29.54 KB | |
| Наличие погрешности обусловлено рядом причин. Исходные данные как правило содержат погрешности поскольку они либо получаются в результате экспериментов измерений либо являются результатом решения некоторых вспомогательных задач. Полная погрешность результата решения задачи на ЭВМ складывается из трех составляющих: неустранимой погрешности погрешности метода и вычислительной погрешности: . | |||
| 166. | Обеспечение заземления в вычислительной техники | 169.06 KB | |
| Практически каждый блок питания компьютера или иного устройства имеет сетевой фильтр рис. При занулении необходимо быть уверенным в том что этот нуль не станет фазой если ктолибо перевернет какуюнибудь вилку питания. Входные цепи блока питания компьютера Рис. Образование потенциала на корпусе компьютера Конечно мощность этого источника ограничена ток короткого замыкания на землю составляет от единиц до десятков миллиампер причем чем мощнее блок питания тем обычно больше емкость конденсаторов фильтра и следовательно ток:... | |||
| 167. | Общие сведения по эксплуатация средств вычислительной техники | 18.21 KB | |
| Основные понятия Средства вычислительной техники СВТ это компьютеры к которым относятся персональные компьютеры ПЭВМ сетевые рабочие станции серверы и другие виды компьютеров а также периферийные устройства компьютерная оргтехника и средства межкомпьютерной связи. Эксплуатация СВТ заключается в использовании оборудования по назначению когда ВТ должна выполнять весь комплекс возложенных на нее задач. Для эффективного использования и поддержания СВТ в работоспособном состоянии в процессе эксплуатации проводится... | |||
| 8370. | Настройка папок и файлов. Настройка средств операционной системы. Применение стандартных служебных программ. Принципы связывания и внедрения объектов. Сети: основные понятия и классификация | 33.34 KB | |
| Настройка средств операционной системы. Настройка средств операционной системы Все настройки осуществляются как правило через Панели управления. Настройка стиля операционной системы Настройка стиля системы осуществляется по пути: Пуск Панель управления Все элементы панели управления Система. Вкладкой Дополнительные параметры системы открывается окно Свойства системы в котором наиболее важной для настройки является вкладка Дополнительно. | |||
| 9083. | Программное обеспечение. Назначение и классификация | 71.79 KB | |
| Антивирусы Как ни странно но до сих пор нет точного определения что же такое вирус. либо присущи другим программам которые никоим образом вирусами не являются либо существуют вирусы которые не содержат указанных выше отличительных черт за исключением возможности распространения. макровирусы заражают файлы документов Word и Excel. Существует большое количество сочетаний например файловозагрузочные вирусы заражающие как файлы так и загрузочные сектора дисков. | |||
| 5380. | Разработка учебного стенда Устройство и принцип работы принтера как средство повышения качества подготовки учащихся специальности Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей | 243.46 KB | |
| Классифицируются принтеры по пяти основным позициям: принципу работы печатающего механизма, максимальному формату листа бумаги, использованию цветной печати, наличию или отсутствию аппаратной поддержки языка PostScript, а также по рекомендуемой месячной нагрузке. | |||
| 10480. | Программное обеспечение компьютера. Виды прикладных программ | 15.53 KB | |
| Меняя программы для компьютера можно превратить его в рабочее место бухгалтера или конструктора статистика или дизайнера редактировать на нем документы или играть в какуюнибудь игру. Классификация программ Программы работающие на компьютере можно разделить на три категории: прикладные программы непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ: редактирование текстов рисование картинок просмотр видео и т.; системные программы выполняющие различные вспомогательные функции например создание копий... | |||
| 7045. | Информационные системы. Понятие, состав, структура, классификация, поколения | 12.11 KB | |
| Свойства информационной системы: Делимость выделение подсистем что упрощает анализ разработку внедрение и эксплуатацию ИС; Целостность согласованность функционирования подсистем системы в целом. Состав информационной системы: Информационную среду совокупность систематизированных и организованных специальным образом данных и знаний; Информационные технологии. Классификация ИС по назначению Информационно управляющие системы для сбора и обработки информации необходимой для управления организацией предприятием... | |||
| 19330. | РАЗРАБОТКА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНОЙ ЛОГИСТИКИ НА ЯЗЫКЕ C# | 476.65 KB | |
| Язык программирования - формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под ее управлением. | |||
| 9186. | Процесс работы вычислительной системы и связанные с этим понятия | 112.98 KB | |
| Рассмотрим следующий пример. Два студента запускают программу извлечения квадратного корня. Один хочет вычислить квадратный корень из 4, а второй – из 1. С точки зрения студентов, запущена одна и та же программа; с точки зрения компьютерной системы, ей приходится заниматься двумя различными вычислительными процессами, так как разные исходные данные приводят к разному набору вычислений. | |||
Для эффективного изучения прикладных компьютерных технологий чрезвычайно важно иметь четкое представление об аппаратных и программных средствах вычислительной техники. Состав вычислительной техники называется конфигурацией . Аппаратные и программные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Соответственно, отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию и их программную конфигурацию. Такой принцип разделения имеет для информатики особое значение, поскольку очень часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критериями выбора аппаратного или программного решения являются производительность и эффективность. Например, или текст набирать в текстовом редакторе, или использовать сканер.
Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера
Персональный компьютер – универсальная техническая система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации , которую считают типовой, т.е. минимальный набор оборудования. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают следующие устройства (рис. 2.1.):
К основным техническим средствам персонального компьютера относятся:
- системный блок;
- монитор (дисплей) ;
- клавиатура.
Дополнительно к компьютеру можно подключить, например:
- принтер;
- мышь;
- сканер ;
- модем (модулятор-демодулятор);
- графопостроитель;
- джойстик и т.д.
Системный блок
Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Системный блок (см. рис. 2.2., 2.3.)- это корпус, в котором находится почти вся аппаратная часть компьютера.
Устройства, находящиеся внутри системного блока называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние дополнительные устройства, также называют периферийными.
Внутреннее устройство системного блока:
· материнская плата;
· жесткий диск:
· дисковод гибких дисков;
· дисковод компакт-дисков CD-ROM;
· видеокарта (видеоадаптер);
· звуковая карта;
· блок питания.
Системы, расположенные на материнской плате :
· оперативная память;
· процессор;
· микросхема ПЗУ и система BIOS;
· шинные интерфейсы и др.
Магнитные диски, в отличие от оперативной памяти, предназначены для постоянного хранения информации.
В ПК применяются два вида магнитных дисков:
· жесткий несменный диск (винчестер);
· сменные, гибкие диски (дискеты).
Жесткий диск предназначен для постоянного хранения той информации, которая более или менее часто используется в работе: программ операционной системы, компиляторов с языков программирования, сервисных (обслуживающих) программ, прикладных программ пользователя, текстовых документов, файлов базы данных и т. Винчестер значительно превосходит гибкие диски по скорости доступа, емкости и надежности.
При рассмотрении компьютеров принято различать их архитектуру и структуру.
Какие характеристики компьютера стандартизируются для реализации принципа открытой архитектуры?
Регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определённая совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-производителями. Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, и, тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.
Укажите отличительные особенности классической архитектуры ("фон-неймановской")?
Архитектура фон Неймана. Одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд - программа. Это однопроцессорный компьютер. К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.
Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.
Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры - устройства управления периферийными устройствами.
Контроллер - устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.
Назовите достоинства стандартных и нестандартных компьютерных архитектур.
Стандартные архитектуры ориентированы на решение широкого круга различных задач. При этом преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно. При решении некоторых специфических задач нестандартная архитектура позволяет получить большую производительность.
Назовите наиболее характерные области применения стандартных и нестандартных компьютерных архитектур
1. Классическая архитектура. Это однопроцессорный компьютер. К этому типу архитектуры относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной. Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера через специальные контроллеры - устройства управления периферийными устройствами.
2. Многопроцессорная архитектура. Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.
3. Многомашинная вычислительная система. Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко. Эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе. Преимущество в быстродействии многопроцессорных и многомашинных вычислительных систем перед однопроцессорными очевидно.
4. Архитектура с параллельными процессорами. Здесь несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе - то есть по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных. В современных машинах часто присутствуют элементы различных типов архитектурных решений. Существуют и такие архитектурные решения, которые радикально отличаются от рассмотренных выше.
Укажите достоинства открытых и закрытых компьютерных архитектур
Достоинства открытой архитектуры:
Конкуренция между производителями привела к удешевлению компьютерных комплектующих, а значит и самих компьютеров.
Появление большого количества компьютерного оборудования позволило покупателям расширить свой выбор, что также способствовало снижению цен на комплектующие и повышению их качества.
Модульная структура компьютера и простота сборки позволила пользователям самостоятельно выбирать необходимые им устройства и с легкостью производить их установку, также стало возможным без особых сложностей в домашних условиях собирать и модернизировать свой компьютер.
Возможность модернизации привела к тому, что пользователи смогли выбирать компьютер исходя из своих настоящих потребностей и толщины кармана, что опять-таки способствовало все большей популярности персональных компьютеров.
Достоинство закрытой архитектуры:
Закрытая архитектура не дает возможности другим производителям выпускать для компьютеров дополнительные внешние устройства, соответственно нет проблемы совместимости устройств от разных производителей.
Почему аппаратную и программную конфигурацию компьютера рассматривают отдельно?
Позиция 13 Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера
 |
|||
Вопросы для самостоятельного изложения
Опишите функции процессора. Укажите основные характеристики процессора и их типовые значения.
Основные функции процессора:
Выборка (чтение) выполняемых команд;
Ввод (чтение) данных из памяти или устройства ввода/вывода;
Вывод (запись) данных в память или в устройства ввода/вывода;
Обработка данных (операндов), в том числе арифметические операции над ними;
Адресация памяти, то есть задание адреса памяти, с которым будет производиться обмен;
Обработка прерываний и режима прямого доступа.
Характеристики процессора:
Количество разрядов шины данных
Количество разрядов его шины адреса
Количество управляющих сигналов в шине управления.
Разрядность шины данных определяет скорость работы системы. Разрядность шины адреса определяет допустимую сложность системы. Количество линий управления определяет разнообразие режимов обмена и эффективность обмена процессора с другими устройствами системы.
Кроме выводов для сигналов трех основных шин процессор всегда имеет вывод (или два вывода) для подключения внешнего тактового сигнала или кварцевого резонатора (CLK), так как процессор всегда представляет собой тактируемое устройство. Чем больше тактовая частота процессора, тем он быстрее работает, то есть тем быстрее выполняет команды. Впрочем, быстродействие процессора определяется не только тактовой частотой, но и особенностями его структуры. Современные процессоры выполняют большинство команд за один такт и имеют средства для параллельного выполнения нескольких команд. Тактовая частота процессора не связана прямо и жестко со скоростью обмена по магистрали, так как скорость обмена по магистрали ограничена задержками распространения сигналов и искажениями сигналов на магистрали. То есть тактовая частота процессора определяет только его внутреннее быстродействие, а не внешнее. Иногда тактовая частота процессора имеет нижний и верхний пределы. При превышении верхнего предела частоты возможно перегревание процессора, а также сбои, причем, что самое неприятное, возникающие не всегда и нерегулярно.
Сигнал начального сброса RESET. При включении питания, при аварийной ситуации или зависании процессора подача этого сигнала приводит к инициализации процессора, заставляет его приступить к выполнению программы начального запуска. Аварийная ситуация может быть вызвана помехами по цепям питания и "земли", сбоями в работе памяти, внешними ионизирующими излучениями и еще множеством причин. В результате процессор может потерять контроль над выполняемой программой и остановиться в каком-то адресе. Для выхода из этого состояния как раз и используется сигнал начального сброса. Этот же вход начального сброса может использоваться для оповещения процессора о том, что напряжение питания стало ниже установленного предела. В таком случае процессор переходит к выполнению программы сохранения важных данных. По сути, этот вход представляет собой особую разновидность радиального прерывания.
Иногда у микросхемы процессора имеется еще один-два входа радиальных прерываний для обработки особых ситуаций (например, для прерывания от внешнего таймера).
Шина питания современного процессора обычно имеет одно напряжение питания (+5В или +3,3В) и общий провод ("землю"). Первые процессоры нередко требовали нескольких напряжений питания. В некоторых процессорах предусмотрен режим пониженного энергопотребления. Вообще, современные микросхемы процессоров, особенно с высокими тактовыми частотами, потребляют довольно большую мощность. В результате для поддержания нормальной рабочей температуры корпуса на них нередко приходится устанавливать радиаторы, вентиляторы или даже специальные микрохолодильники.
Для подключения процессора к магистрали используются буферные микросхемы, обеспечивающие, если необходимо, демультиплексирование сигналов и электрическое буферирование сигналов магистрали. Иногда протоколы обмена по системной магистрали и по шинам процессора не совпадают между собой, тогда буферные микросхемы еще и согласуют эти протоколы друг с другом. Иногда в микропроцессорной системе используется несколько магистралей (системных и локальных), тогда для каждой из магистралей применяется свой буферный узел. Такая структура характерна, например, для персональных компьютеров.
После включения питания процессор переходит в первый адрес программы начального пуска и выполняет эту программу. Данная программа предварительно записана в постоянную (энергонезависимую) память. После завершения программы начального пуска процессор начинает выполнять основную программу, находящуюся в постоянной или оперативной памяти, для чего выбирает по очереди все команды. От этой программы процессор могут отвлекать внешние прерывания или запросы на ПДП. Команды из памяти процессор выбирает с помощью циклов чтения по магистрали. При необходимости процессор записывает данные в память или в устройства ввода/вывода с помощью циклов записи или же читает данные из памяти или из устройств ввода/вывода с помощью циклов чтения.
Укажите, что лежит в основе деления памяти компьютера на внутреннюю и внешнюю. Перечислите, что входит во внутреннюю память?
Внутренняя память компьютера предназначена для хранения программ и данных, с которыми процессор непосредственно работает, пока включен компьютер. В современных компьютерах элементы внутренней памяти изготавливаются на микросхемах. Внешняя память компьютера предназначена для долговременного хранения больших объемов информации. Выключение питания компьютера не приводит к потере данных во внешней памяти. В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-память и специальная память.
Опишите функции оперативной памяти . Укажите основные характеристики оперативной памяти и их типовые значения.
Оперативная память - (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory - память с произвольным доступом) - это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.
Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой - это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.
Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 512 Мбайт. Для несложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.
Обычно ОЗУ исполняется из интегральных микросхем памяти SDRAM (синхронное динамическое ОЗУ). Каждый информационный бит в SDRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory). Микросхемы SDRAM имеют ёмкость 16 - 256 Мбит и более. Они устанавливаются в корпуса и собираются в модули памяти.
Каково назначение внешней памяти? Перечислите разновидности устройств внешней памяти.
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных, и целостность её содержимого не зависит от того, включен или выключен компьютер. В отличие от оперативной памяти, внешняя память не имеет прямой связи с процессором.
В состав внешней памяти компьютера входят:
Накопители на жёстких магнитных дисках;
Накопители на гибких магнитных дисках;
Накопители на компакт-дисках;
Накопители на магнито-оптических компакт-дисках;
Накопители на магнитной ленте (стримеры) и др.
Опишите принцип работы жесткого диска . Укажите основные характеристики жесткого диска и их типовые значения.
Накопитель на жестких магнитных дисках - (англ. HDD - Hard Disk Drive) или винчестерский накопитель - это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины - платтеры , обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации - программ и данных.
Как и у дискеты, рабочие поверхности плоттеров разделены на кольцевые концентрические дорожки, а дорожки - на секторы. Головки считывания-записи вместе с их несущей конструкцией и дисками заключены в герметически закрытый корпус, называемый модулем данных. При установке модуля данных на дисковод он автоматически соединяется с системой, подкачивающей очищенный охлажденный воздух. Поверхность плоттера имеет магнитное покрытие толщиной всего лишь в 1,1 мкм, а также слой смазки для предохранения головки от повреждения при опускании и подъёме на ходу. При вращении плоттера над ним образуется воздушный слой, который обеспечивает воздушную подушку для зависания головки на высоте 0,5 мкм над поверхностью диска.
Винчестерские накопители имеют очень большую ёмкость: от 10 до 100 Гбайт. У современных моделей скорость вращения шпинделя (вращающего вала) обычно составляет 7200 об/мин, среднее время поиска данных 9 мс, средняя скорость передачи данных до 60 Мбайт/с. В отличие от дискеты, жесткий диск вращается непрерывно. Все современные накопители снабжаются встроенным кэшем (обычно 2 Мбайта), который существенно повышает их производительность. Винчестерский накопитель связан с процессором через контроллер жесткого диска.
Что такое порты устройств? Охарактеризуйте основные виды портов.
Понятие о вычислительной технике.- совокупность технических и математических средств, методов и приёмов, используемых для механизации и автоматизации процессов вычислений и обработки информации. Основу технических средств современной вычислительной техники составляют электронные вычислительные машины (ЭВМ, компьютеры), устройства ввода, вывода, представления и передачи данных (сканеры, принтеры, модемы, мониторы, плоттеры, клавиатуры, накопители на магнитных лентах и дисках и т. д.), ноутбуки, микрокалькуляторы, электронные записные книжки и пр.
Персональный компьютер – это настольная или переносная однопользовательская микроЭВМ, удовлетворяющая требованием общедоступности и универсальности.
Основой ПЭВМ является микропроцессор. Развитие техники и технологии микропроцессоров определило смену поколений ПК:
1 – е поколение (1975 – 1980 гг.) – на базе 8 – и разрядного МП;
2 – е поколение (1981 – 1985 гг.) – на базе 16 – и разрядного МП;
3 – е поколение (1986 – 1992 гг.) – на базе 32 – х разрядного МП;
4 – е поколение (с 1993 г.) – на базе 64 – х разрядного МП.
Сегодня компьютерный мир стоит на пороге революции: CPU с транзисторами нового поколения и мощные мобильные чипы на порядок увеличат производительность ноутбуков, планшетов и смартфонов.
Процессорные элементы размером 10 и 12 нм в наступающем году полностью изменят компьютерный мир: по толщине они в 10000 раз меньше человеческого волоса (100000 нм), а по диаметру приближаются к атомам кремния (0,3 нм).
Основными производителями микропроцессоров для ПЭВМ в настоящее время по-прежнему являются:
Intel – пионер в создании и производстве современных процессоров. На сегодняшний день на рынке дорогих компьютеров наиболее популярны ПК с процессорами на базе многоядерной архитектуры Intel Core.
В апреле 2012 года Intel представила 3-е поколение семейства четырехъядерных процессоров Intel® Core™, доступные в мощных настольных системах профессионального уровня и мобильных и тонких моноблочных ПК, которые представляют собой первые в мире микросхемы, созданные по 22-нм производственной технологии и с использованием трехмерных транзисторов Tri-Gate.
AMD (Advanced Micro Deviced) – наиболее реальный конкурент Intel. До недавнего времени занимал на компьютерном рынке нишу недорогих, но быстрых процессоров, предназначенных, в основном, для недорогих компьютеров и upgrade.
C созданием в 1999 г. процессора Athlon, процессоров Thunderbird, Polamino, Thoroughbred, Barton и после 2003 г. процессоров серии К8 начал серьезно конкурировать с Intel. Сегодня обе компании выпускают хороший качественный продукт, который может удовлетворить потребности практически любых требовательных пользователей.
В настоящее время на базе этих процессоров производится около 85% ПЭВМ. В зависимости от назначения их можно разделить на три группы:
Бытовые, предназначенные для массового потребления и имеющие простейшую базовую конфигурацию;
Общего назначения, предназначенные для решения научно-технических, экономических и др. задач и обучения. Этот класс получил наибольшее распространение и обслуживается, как правило, пользователями-непрофессионалами;
Профессиональные, используемые в научной сфере, для решения сложных информационных и производственных задач. Они отличаются высокими техническими характеристиками и обслуживаются профессиональными пользователями.
Кроме того, по конструктивному исполнению ПЭВМ разделяются на:
LAPTOP-компьютеры («наколенный» компьютер). В Laptop клавиатура и системный блок выполнены в одном корпусе, который сверху закрывается крышкой с ЖК-дисплеем. Большинство моделей не отличается в лучшую сторону своими техническими параметрами и имеют монохромные дисплеи;
NOTEBOOK («блокноты»). Последние модели имеют достаточно высокие технические параметры, сопоставимые с ПЭВМ общего назначения (процессоры Core i7-3612QM, видео до 6144 Mb, жесткие диски – HDD более 600 Гб или SSD до 256 Гб;
УЛЬТРАБУК (англ. Ultrabook) - ультратонкий и легкий ноутбук, обладающий ещё меньшими габаритами и весом по сравнению с обычными субноутбуками, но при этом - большей частью характерных черт полноценного ноутбука. Термин стал широко распространяться в 2011 году, после того как корпорация Intel презентовала новый класс мобильных ПК - ультрабуки, концепт компаний Intel и Apple, разработан на основе выпущенного в 2008 году ноутбука Apple MacBook Air. Ультрабуки меньше обычных ноутбуков, но несколько больше нетбуков. Они оснащаются небольшим жидкокристаллическим дисплеем от 11 до 13.3 дюймов, компактны - толщина до 20 мм, и обладают массой до 2 кг. Вследствие малых размеров ультрабуки имеют малое количество внешних портов и большинство из них не имеют DVD-привода.
Нетбук (англ. Netbook) - ноутбук с относительно невысокой производительностью, предназначенный в основном для выхода в Интернет и работы с офисными приложениями. Обладает небольшой диагональю экрана в 7-12 дюймов, низким энергопотреблением, небольшим весом и относительно невысокой стоимостью.
Принцип работы современных ПК можно описать следующим алгоритмом:
I. Инициализация
После включения ЭВМ, загрузки ОС и необходимой программы программному счётчику присваивается начальное значение, равное адресу первой команды этой программы.
II. Выборка команды
ЦП производит операцию считывания команды из памяти. В качестве адреса ячейки памяти используется содержимое программного счётчика.
III. Интерпретация команды и увеличение программного счётчика
Содержимое считанной ячейки памяти интерпретируется ЦП как команда и помещается в регистр команды. УУ приступает к интерпретации команды. По полю кода операции из первого слова команды УУ определяет её длину и, если это необходимо, организует дополнительные операции считывания, пока вся команда не будет прочитана ЦП. Длина команды прибавляется к содержимому программного счётчика, и когда команда будет полностью прочитана, в программном счётчике сформируется адрес следующей команды.
IV. Дешифрация команды и выполнение команды
По адресным полям команды УУ определяет, имеет ли команда операнды в памяти. Если имеет, то на основе указанных в адресных полях режимов адресации вычисляются адреса операндов и производятся операции чтения памяти для считывания операндов.
УУ и АЛУ выполняют операцию, указанную в поле кода операции команды. Во флаговом регистре процессора запоминаются признаки операции.
V. При необходимости УУ выполняет операцию записи результата в память.
Если последняя команда не была «остановить процессор», то описанная последовательность операций выполняется вновь. Эта последовательность операций называется циклом процессора .
В конкретных ЭВМ реализация этого алгоритма может незначительно отличаться. Но в принципе, функционирование любой фон-Неймановской ЭВМ описывается подобным алгоритмом и представляет собой последовательность достаточно простых операций.
ПК включает три основных устройства: системный блок, клавиатуру и дисплей . Для расширения функциональных возможностей ПК дополнительно подключаются периферийные устройства: принтер, сканер, манипуляторы и др. Эти устройства либо подсоединяются к системному блоку с помощью кабелей через разъёмы, расположенные на задней стенке системного блока, либо вставляются в системный блок непосредственно. ПК имеет модульную структуру. Все модули связаны с системной шиной.
Для управления внешними устройствами служат контроллеры (адаптеры ВУ) . После получения команды от МП, контроллер, функционируя автономно, освобождает МП от выполнения специфических функций по обслуживанию внешнего устройства.
Необходимо отметить, что рост быстродействия современных МП и отдельных внешних по отношению к нему устройств (основной и внешней памяти, видеосистем и др.) привёл к проблеме увеличения пропускной способности системной шины при подключении этих устройств. Для решения этой проблемы были разработаны локальные шины, подключаемые непосредственно к шине МП.
Главным устройством в ПК является системный блок . В его состав входят ЦП, сопроцессор, модули постоянной и оперативной памяти, контроллеры, накопители на магнитных дисках, блок питания и другие функциональные модули. Конфигурацию ПК можно изменять, подключая дополнительные модули. Для обеспечения согласованной работы устройств ПК системная плата содержит чипсет, т.е. набор микросхем (чипов).
Чипсет определяет основные возможности платы:
· типы поддерживаемых ЦП;
· максимальную частоту системной шины;
· логику коммутации устройств;
· поддерживаемые типы и максимальный размер основной памяти;
· скорости работы с каждым типом памяти;
· поддержку ускоренного графического порта;
· тип дискового интерфейса и его режимы;
· максимальное число слотов расширения;
· мониторинг ПК.
Чипсет современного ПК обычно состоит из двух чипов: северного моста (North Bridge) или контроллера-концентратора памяти (англ. Memory Controller Hub, MCH), обслуживающего центральные устройства и содержащего контроллеры основной памяти, графической шины, системной шины и шины памяти, и южного моста (South Bridge) или контроллера-концентратора ввода-вывода (англ. I/O Controller Hub, ICH), содержащего контроллеры устройств ввода/вывода и стандартных периферийных устройств.
Функциональная схема компьютера-По своему назначению компьютер - это универсальный прибор для работы с информацией. По принципам своего устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией.
Персональный компьютер (ПК) - это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. По своим характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен выполнять аналогичные операции. По способу эксплуатации различают настольные (desktop), портативные (laptop и notebook) и карманные (palmtop) модели ПК.
Аппаратное обеспечение. Поскольку компьютер предоставляет все три класса информационных методов для работы с данными (аппаратные, программные и естественные), принято говорить о компьютерной системе как о состоящей из аппаратных и программных средств, работающих совместно. Узлы, составляющие аппаратные средства компьютера, называют аппаратным обеспечением. Они выполняют всю физическую работу с данными: регистрацию, хранение, транспортировку и преобразование как по форме, так и по содержанию, а также представляют их в виде, удобном для взаимодействия с естественными информационными методами человека.
Совокупность аппаратных средств компьютера называют его аппаратной конфигурацией.
Программное обеспечение. Программы могут находиться в двух состояниях: активном и пассивном. В пассивном состоянии программа не работает и выглядит как данные, содержательная часть которых - сведения. В этом состоянии содержимое программы можно «читать» с помощью других программ, как читают книги, и изменять. Из него можно узнать назначение программы и принцип ее работы. В пассивном состоянии программы создаются, редактируются, хранятся и транспортируются. Процесс создания и редактирования программ называется программированием.
Когда программа находится в активном состоянии, содержательная часть ее данных рассматривается как команды, согласно которым работают аппаратные средства компьютера. Чтобы изменить порядок их работы, достаточно прервать исполнение одной программы и начать исполнение другой, содержащей иной набор команд.
Совокупность программ, хранящихся на компьютере, образует его программное обеспечение. Совокупность программ, подготовленных к работе, называют установленным программным обеспечением. Совокупность программ, работающих в тот или иной момент времени, называют программной конфигурацией.
Устройство компьютера. Любой компьютер (даже самый большой)состоит из четырех частей:
Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств
Базовая аппаратная конфигурация ПК. Базовой аппаратной конфигурацией персонального компьютера называют минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. С течением времени понятие базовой конфигурации постепенно меняется.
Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств:
Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации, например звуковые колонки, принтер, сканер...
Системный блок
- основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование.
Монитор
- устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Для настольных ПК в настоящее время наиболее распространены мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры.
Клавиатура
- клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных.
Мышь
- устройство «графического» управления.
Внутренние устройства персонального компьютера.
Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей, например гибких магнитных дисков. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку - они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен - для обычной работы он не требуется.
Процессор.
Микропроцессор - основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора - тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Так, например, при тактовой частоте 500 МГц процессор может за одну секунду изменить свое
состояние 500 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.
Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения», - оперативная память - с нею он работает совместно. Оттуда поступают данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора (они называются регистрами), а потом преобразуются в соответствии с содержанием команд. Более полную картину того, как процессор взаимодействует с оперативной памятью, вы получите в главах, посвященных основам программирования.
Оперативная память. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Объем оперативной памяти измеряется в миллионах байтов - мегабайтах (Мбайт).
Процессор может обратиться к любой ячейке оперативной памяти (байту), поскольку она имеет неповторимый числовой адрес. Обратиться к индивидуальному биту оперативной памяти процессор не может, так как у бита нет адреса. В то же время, процессор может изменить состояние любого бита, но для этого требуется несколько действий.
Материнская плата. Материнская плата - это самая большая плата персонального компьютера. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, - так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем - так называемый чипсет.
Видеоадаптер. Видеоадаптер - внутреннее устройство, устанавливаемое в один из разъемов материнской платы. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором.
По мере улучшения графических возможностей компьютеров область видеопамяти отделили от основной оперативной памяти и вместе с видеоконтроллером выделили в отдельный прибор, который назвали видеоадаптером. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов.
В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета - в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.
Звуковой адаптер.
Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой.
Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).
Жесткий диск.
Поскольку оперативная память компьютера очищается при отключении питания, необходимо устройство для длительного хранения данных и программ. В настоящее время для этих целей широко применяют так называемые жесткие диски.
Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки.
Основным параметром жесткого диска является емкость, измеряемая в гигабайтах (миллиардах байтов), Гбайт. Средний размер современного жесткого диска составляет 80 - 160 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.
Дисковод гибких дисков. Для транспортировки данных между удаленными компьютерами используют так называемые гибкие диски. Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость 1,44 Мбайт. По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных, но низкая стоимость носителей и высокая степень готовности к работе сделали гибкие диски самыми распространенными носителями данных.
Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство - дисковод. Приемное отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.
Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее записанные данные - производить запись на них нельзя. Емкость одного диска составляет порядка 650-700 Мбайт.
Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. Основной параметр дисковода CD-ROM- скорость чтения. Она измеряется в кратных единицах. За единицу принята скорость чтения, утвержденная в середине 80-х гг. для музыкальных компакт-дисков (аудиодисков). Современные дисководы CD-ROM обеспечивают скорость чтения 40х - 52х.
Основной недостаток дисководов CD-ROM - невозможность записи дисков - преодолен в современных устройствах однократной записи - CD-R. Существуют также устройства CD-RW, позволяющие осуществлять многократную запись.
Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический.
Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт - это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт - более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программно.
Сетевой адаптер. Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными между собой. Этот прибор следит за тем, чтобы процессор не подал новую порцию данных на внешний порт, пока сетевой адаптер соседнего компьютера не скопировал к себе предыдущую порцию. После этого процессору дается сигнал о том, что данные забраны и можно подавать новые. Так осуществляется передача.
Когда сетевой адаптер «узнает» от соседнего адаптера, что у того есть порция данных, он копирует их к себе, а потом проверяет, ему ли они адресованы. Если да, он передает их процессору. Если нет, он выставляет их на выходной порт, откуда их заберет сетевой адаптер очередного соседнего компьютера. Так данные перемещаются между компьютерами до тех пор, пока не попадут к адресату.
Сетевые адаптеры могут быть встроены в материнскую плату, но чаще устанавливаются отдельно, в виде дополнительных плат, называемых сетевыми картами.
Электронно-вычислительные машины принято классифицировать по целому ряду признаков, в частности: по функциональным возможностям и характеру решаемых задач, по способу организации вычислительного процесса, по архитектурным особенностям и вычислительной мощности.
По функциональным возможностям и характеру решаемых задач выделяют:
Универсальные (общего назначения) ЭВМ;
Проблемно-ориентированные ЭВМ;
Специализированные ЭВМ.
Универсальные ЭВМ предназначены для решения самых разных инженерно-технических задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных.
Проблемно-ориентированные ЭВМ предназначены для решения более узкого круга задач, связанных с регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных.
Специализированные ЭВМ используются для решения узкого круга задач (микропроцессоры и контроллеры, выполняющие функции управления техническими устройствами).
По способу организации вычислительного процесса ЭВМ подразделяются на однопроцессорные и многопроцессорные, а также последовательные и параллельные.
Однопроцессорные. В составе ЭВМ имеется один центральный процессор и все вычислительные операции и операции по управлению устройствами ввода-вывода информации осуществляются на этом процессоре.
Многопроцессорные. В составе ЭВМ имеется несколько процессоров между которыми перераспределяются функции по организации вычислительного процесса и управлению устройствами ввода-вывода информации.
Последовательные. Работают в однопрограммном режиме, когда работа ЭВМ построена так, что она может исполнять только одну программу, и все ее ресурсы используются только в интересах исполняемой программы.
Параллельные. Работают в мультипрограммном режиме, когда в ЭВМ на исполнении находится несколько пользовательских программ и между этими программами происходит разделение ресурсов, обеспечивая их параллельное выполнение.
По архитектурным особенностям и вычислительной мощности различают:
Рассмотрим схему классификации ЭВМ по этому признаку (рис.1).
Рис.1. Классификация ЭВМ по архитектурному признаки
и вычислительной мощности.
Суперкомпьютеры – это самые мощные по быстродействию и производительности вычислительные машины. К суперЭВМ относятся “Cray” и “IBM SP2” (США). Используются для решения крупномасштабных вычислительных задач и моделирования, для сложных вычислений в аэродинамике, метеорологии, физике высоких энергий, также находят применение и в финансовой сфере.
Большие машины или мейнфреймы (Mainframe). Мейнфреймы используются в финансовой сфере, оборонном комплексе, применяются для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров.
Средние ЭВМ широкого назначения используются для управления сложными технологическими производственными процессами.
Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов, в качестве сетевых серверов.
Микро-ЭВМ - это компьютеры, в которых в качестве центрального процессора используется микропроцессор. К ним относятся встроенные микро – ЭВМ (встроенные в различное оборудование, аппаратуру или приборы) и персональные компьютеры PC.
Персональное компьютеры. Бурное развитие приобрели в последние 20 лет. Персональный компьютер (ПК) предназначен для обслуживания одного рабочего места и способен удовлетворить потребности малых предприятий и отдельных лиц. С появлением Интернета популярность ПК значительно возросла, поскольку с помощью персонального компьютера можно пользоваться научной, справочной, учебной и развлекательной информацией.
К персональным компьютерам относятся настольные и переносные ПК. К переносным ЭВМ относятся Notebook (блокнот или записная книжка) и карманные персональные компьютеры (Personal Computers Handheld - Handheld PC, Personal Digital Assistants – PDA и Palmtop).
Встроенные компьютеры. Компьютеры которые используются в различных устройствах, системах, комплексах для реализации конкретных функций. Например диагностика автомобилей.
С 1999 года для классификации ПК используется международный сертификационный стандарт – спецификация РС99. В соответствии с этой спецификацией ПК делятся на следующие группы:
· массовые ПК (Consumer PC);
· деловые ПК (Office PC);
· портативные ПК (Mobile PC);
· рабочие станции (WorkStation);
· развлекательные ПК (Entertaiment PC).
Большинство ПК относится к массовым и включают стандартный (минимально необходимый) набор аппаратных средств. В этот набор входят: системный блок, дисплей, клавиатура, манипулятор типа «мышь». При необходимости этот набор легко дополняется другими устройствами по желанию пользователя, например, принтером.
Деловые ПК включают минимум средств воспроизведения графики и звука.
Портативные ПК отличаются наличием средств коммуникации отдаленного доступа.
Рабочие станции отвечают повышенным требованиям к объемам памяти устройств хранения данных.
Развлекательные ПК ориентированы на высококачественное воспроизведение графики и звука.
По конструктивным особенностям ПК делятся на:
· стационарные (настольные, Desktop);
· переносимые:
· портативные (Laptop);
· блокнотные (Notebook);
· карманные (Рalmtop).
