Слайд 1Учебный курс «ИНФОРМАТИКА»
Преподаватель:
ст. преп. Зуева Екатерина Александровна
Слайд 2Архитектура современной вычислительной техники
Лекция 3
Слайд 3Архитектура современной вычислительной техники
Классификация ЭВМ.
Поколения ЭВМ.
Аппаратная конфигурация ПК.
Структура ЭВМ.
Слайд 5По принципу действия: форма представления информации, с которой они работают.
Цифровые
вычислительные машины (ВМ) дискретного действия; работают с информацией, представленной в
дискретной, а точнее в цифровой форме.
Аналоговые ВМ - вычислительные машины непрерывного действия; работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме.
По назначению
Универсальные, проблемно-ориентированные, специализированные.
Классификация ЭВМ
Слайд 6По этапам создания
Разделение ЭВМ на поколения условно, так как поколения
сменялись постепенно, поэтому временные границы между поколениями размыты. Поколения ЭВМ
разделяют в зависимости от физических элементов или технологии их изготовления, используемые при построении ЭВМ. При сравнении быстродействия ЭВМ под операцией понимают операцию над числами с плавающей точкой.
Классификация ЭВМ
Слайд 7ИСТОРИЯ и ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Слайд 8Этапы развития вычислительной техники
Слайд 9Домеханический период
Механический период
Электромеханический период
Электронный период
I поколение
II
поколение
III поколение
IV поколение
Эпоха персональных компьютеров
Эпоха глобальных
сетей
Периоды и поколения
Эволюция вычислительной техники
Слайд 11Кипу - узелки для запоминания численной информации у индейцев –
инков.
Бирки - долговые расписки у многих народов (они разрезались,
и одна половинка оставалась у должника, а другая – у кредитора). Просуществовали до XVII века.
Слайд 12ОТ ПАЛЬЦЕВ ДО АБАКА
Счет на пальцах самый древний и наиболее
простой способ вычисления.
Чтобы сделать процесс счета более удобным, первобытный человек
начал использовать вместо пальцев небольшие камни. Он складывал из камней пирамиду и определял, сколько в ней камней, но если число велико, то подсчитать количество камней на глаз трудно. Поэтому он стал складывать из камней более мелкие пирамиды одинаковой величины, а из-за того, что на руках десять пальцев, то пирамиду составляли именно десять камней.
Слайд 13счет на счетах
Следующим шагом было создание древнейших из известных счетов
– "саламинская доска" по имени острова Саламин в Эгейском море
– которые у греков и в Западной Европе назывались "абак", у китайцев – "суан - пан", у японцев – "серобян". Вычисления на них проводились путем перемещения счетных костей и камешков (калькулей) в полосковых углублениях досок из бронзы, камня, слоновой кости, цветного стекла. Эти счеты сохранились до эпохи Возрождения, а в видоизмененном виде сначала как "дощатый щот" и как русские счеты до настоящего времени.
Слайд 14счет на абаках
Абак — первое механическое вычислительное устройство на основе
примитивных каменных «процессоров» — счетных камней, размешавшихся на разряженных линейках.
Каждая линейка имела значение на порядок большее, чем ее соседка снизу: камешек в первой линейке обозначал 1, во второй — 10, в третьей — уже 100. Линеек было много - возможностей абака хватало купцам для подсчета даже крупнооптовых партий товара.
Слайд 15Абак – вершина домеханического этапа. Появился впервые около 3000 лет
назад. Западноевропейский абак пятеричный, в отличие от русских счетов (десятеричных).
А грузинские счеты – двадцатеричные. Грузины изначально использовали для счета пальцы и рук, и ног, так как ходили в открытых сандалиях и пальцы ног были доступны для счета, в отличие от северных народов.
Слайд 16
Он прекрасный помощник при заучивании таблицы умножения, наиболее нелюбимого занятия
для маленьких детей.
Абак является прекрасным средством при изучении различных систем
счисления, так как легко адаптируется под разные основания. Он незаменим при обучении счету слепых детей.
Чтобы считать на нем не нужны батарейки
Абак и счеты сегодня
Слайд 17После изобретения абака в мире настала новая полоса спокойствия —
почти на шесть тысячелетий. За это время появились тысячи разновидностей
абаков — от стационарных до портативных, которые можно было легко и изящно носить в кармане камзола. Абаки делали из железа, золота и серебра...
Своим особым путем, как всегда, пошла Россия, создавшая собственную, не совместимую с остальными, модель деревянного абака, названную счетами.
Слайд 18Палочки Непера
Первым устройством для выполнения умножения был набор деревянных брусков,
известных как палочки Непера. Они были изобретены шотландцем Джоном Непером
(1550-1617гг.). На таком наборе из деревянных брусков была размещена таблица умножения. Кроме того, Джон Непер изобрел логарифмы.
Слайд 19Первую же логарифмическую линейку создал уже после смерти Непера англичанин
Роберт Биссакар, а ее потомками мы пользуемся и сегодня. Вычисления
с помощью логарифмической линейки производятся просто, быстро, но приближенно. И, следовательно, она не годится для точных, например финансовых, расчетов.
Слайд 20На смену «пальцевому двигателю» уже шли первые механические считающие устройства
на основе зубчатых колес. Эти устройства были способны выполнять уже
не два, а четыре арифметических действия и назывались арифмометрами.
Слайд 22Общая история
Эскиз механического 13-тиразрядного суммирующего устройства с десятью колесами был
разработан Леонардо да Винчи (1452-1519). По этим чертежам в наши
дни фирма IBM в целях рекламы построила работоспособную машину.
Слайд 23Чертеж суммирующей машины Леонардо да Винчи из так называемого Мадридского
Кодекса, обнаруженного в Национальном Мадридском музее в 1967 г.
Сам кодекс
датируется примерно 1500 годом.
Слайд 24Современная реконструкция
суммирующей машины Леонардо да Винчи.
Экспонируется в музее IBM.
Используется в образовательных целях.
Слайд 25Неизвестно, была ли эта машина реализована. Неизвестно, знал ли о
ней кто-либо, кроме самого автора.
Она не оказала никакого влияния на
развитие средств обработки численной информации, но приоритет в области разработки механических вычислителей – за Леонардо.
Реконструированная модель умеет производить сложение и вычитание.
Слайд 261-ая механическая счетная машина (1623 г.) - автор профессор математик
Шиккард, позволявшая производить все 4 действия арифметики.
Оставалась неизвестной в течение
300 лет.
Реконструирована в 1960 году.
Механический калькулятор Вильгельма Шиккарда
Слайд 27Машина Блеза Паскаля = Паскалина
Считается, что первую механическую машину, которая
могла выполнять сложение и вычитание изобрел в 1646г. молодой 18-летний
французский математик и физик Блез Паскаль. Она называется "паскалина".
Формой своей машина напоминала длинный сундучок. Она была достаточно громоздка, имела несколько специальных рукояток, при помощи которых осуществлялось управление, имела ряд маленьких колес с зубьями. Первое колесо считало единицы, второе - десятки, третье - сотни и т.д. Сложение в машине Паскаля производится вращением колес вперед. Двигая их обратно, выполняется вычитание.
Слайд 28Паскалина – суммирующая машина Блеза Паскаля. 1642 г. Механизирован процесс
переноса разрядов – с помощью длинного зуба на зубчатом колесе,
который при полном обороте зацеплял колесо старшего разряда и проворачивал его на одно деление. Умела только складывать числа. Вычитание выполнялось как сложение с дополнительным числом. Этот принцип выполнения вычитания используется во всех современных компьютерах.
Слайд 29Машина Готфрида Лейбница
Машина, которая могла выполнять умножение и деление изобрел
в 1671 г. немец Готфрид Лейбниц. Она была похожа на
"Паскалину", имела движущуюся часть и ручку, которая крутила специальное колесо - механизм ускорял повторяющиеся операции сложения, необходимые для умножения. Повторение осуществлялось автоматически.
Слайд 30Устройство арифмометра Лейбница
Ступенчатый валик Лейбница
Механизм ввода одного разряда числа в
арифмометре Лейбница
Слайд 32Следующее открытие – колесо Однера, изобретение петербургского механика Вильгорда Однера.
Колесо Однера с выдвижными зубьями заменило ступенчатый валик Лейбница в
качестве процессора арифмометра. Арифмометры на основе ступенчатого валика называются томас-машинами. Арифмометры на основе колеса Однера называются однер-машинами. Долгое время они существовали вместе; у каждого типа были свои достоинства – томас-машины были более надежны, однер-машины – более компактны и легки в управлении. Постепенно однер-машины вытеснили томас-машины, чтобы, в свою очередь, быть вытесненными электронными калькуляторами и компьютерами.
Слайд 33Арифмометр Томаса
Построен по принципу ступенчатого валика, предложенного Лейбницем. Первый промышленно
выпускаемый арифмометр. 1822 г. Родоначальник так называемых томас-машин.
Слайд 34В 1880г. В.Т. Однер создает в России арифмометр с зубчаткой
с переменным количеством зубцов, а в 1890 году налаживает массовый
выпуск усовершенствованных арифмометров, которые в первой четверти 19-ого века были основными математическими машинами, нашедшими применение во всем мире. Их модернизация "Феликс" выпускалась в СССР до 50-х годов.
Слайд 35Колесо Однера
Модель колеса Однера. Московский Политехнический музей.
Слайд 37Знаменитый арифмометр «Феликс»
Непременная принадлежность каждой конторы вплоть до 70-х годов
XX века. Разновидность однер-машины. Был вытеснен только электронными калькуляторами.
Слайд 38Вершина механического этапа развития средств обработки численной инфорции
Арифмометр.
А это уже
не конторский «Феликс», а одна из дорогих и
сложных моделей. Когда-то
он был столь же незаменим, как сейчас компьютер.
Выполнял 4 действия арифметики. Использовался в научных и технических расчетах.
Слайд 39Арифмометр Берроуза – шаг к электромеханическим устройствам
Действия на этом арифмометре
можно было выполнять, как крутя рукоятку вручную, так и с
помощью электромотора.
Клавишный ввод. Первый кассовый аппарат.
Слайд 40 В 1893 году производство арифмометров В.Т. Однера под маркой
«Брунсвига» организовала немецкая фирма. При участии инженера и предпринимателя Ф.
Тринкса было разработано 15 моделей этого арифмометра, которые выпускались до конца 1930-х годов. В России они пользовались спросом, приобретались частными лицами, банками, счетоводческими курсами. Компактно.
Арифмометр «Брунсвига»
Слайд 42Перфокарты Жаккара
Французский ткач и механик Жозеф Жаккар создал первый
образец машины, управляемой введением в нее информацией. В 1802 г.
он построил машину, которая облегчила процесс производства тканей со сложным узором. При изготовлении такой ткани нужно поднять или опустить каждую из ряда нитей. Для задания узора на ткани Жаккар использовал ряды отверстий на картах. Если применялось десять нитей, то в каждом ряду карты предусматривалось место для десяти отверстий. Карта закреплялась на станке в устройстве, которое могло обнаруживать отверстия на карте.
Слайд 43Перфокарты Жаккара
Перфокарты исключительно широко использовались на ЭВМ I-го, II-го и
частично III-го поколения для ввода информации и для вывода промежуточных
данных (которые затем использовались в последующих расчетах). В 60-е годы перфокарта была просто знаковым символом вычислительной техники.
Слайд 44Разностная машина
Чарльза Бэббидж
В 1822 г. англичанин Чарльз Бэббидж построил
счетное устройство, которое назвал разностной машиной. В эту машину вводилась
информация на картах. Для выполнения ряда математических операций в машине применялись цифровые колеса с зубьями. Десять лет спустя Бэббидж спроектировал другое счетное устройство, гораздо более совершенное, которое назвал аналитической машиной.
Слайд 45Чарльз Бэббидж
Вычислитель Бэббиджа
Слайд 46Каретка дифференциальной машины Беббиджа
Каретка – механизм умножения на 10, или
сдвига разрядов. Впервые появилась в арифмометре Лейбница.
Слайд 47Современная реконструкция секции разностной машины Беббиджа
Слайд 48Ада Байрон, леди Лавлейс, дочь поэта Байрона, первая
женщина-программист (1815–1852
гг.)
Сотрудница Беббиджа. Заложила вместе с ним основы программирования.
Автор первой работы
по программированию.
Эта работа - комментарии к описанию итальянским математиком Менабреа разностной машины Беббиджа. В этих комментариях впервые были изложены базовые понятия программирования.Единственная работа Ады Лавлейс, но с ней она вошла в историю науки
Слайд 49Друг Бэббиджа, графиня Ада Августа Лавлейс, показала, как можно использовать
аналитическую машину - машину для выполнения ряда конкретных вычислений. Чарльза
Бэббиджа считают изобретателем компьютера, а Аду Лавлейс называют первым программистом компьютера.
Ада дала красивейшее решение поставленной задачи; программа обеспечивает экономию памяти и требует минимального количества перфокарт.
Слайд 50Ада Байрон
Ею была написана первая компьютерная программа – для аналитической
машины Беббиджа. Ей не на чем было отладить свою программу,
так как аналитическая машина никогда была построена. Проверить вручную подобную программу весьма трудно – желателен машинный эксперимент – ведь программа Ады была не игрушечным упражнением типа того, что предлагают школьникам на уроках программирования; это была достаточно сложная реальная программа расчета чисел Бернулли.
Эксперимент по проверке программы Ады Байрон был проведен в СССР в 1978 г. на машине БЭСМ-6. Текст программы был записан на языке FORTRAN. В программе оказалась всего одна ошибка (это круто!!!)
Слайд 51Герман Холлерит
В конце XIX в. были созданы более сложные
механические устройства. Самым важным из них было устройство, разработанное американцем
Германом Холлеритом. Исключительность его заключалась в том, что в нем впервые была употреблена идея перфокарт и расчеты велись с помощью электрического тока. Это сочетание делало машину настолько работоспособной, что она получила широкое применение в своё время. Например, при переписи населения в США, проведенной в 1890 г., Холлерит, с помощью своих машин, смог выполнить за три года то, что вручную делалось бы в течении семи лет, причем гораздо большим числом людей.
Слайд 53Электронный период
Первые электромеханические компьютеры
Слайд 54Идеи создания электронных выч. машин возникли в конце 30-х -
начале 40-х гг. независимо друг от друга в 4 странах:
СССР, США, Великобритании и Германии. Во время II мировой войны (с 1939 по 1945г.) были построены несколько первых электромеханических компьютеров. В СССР счетно-аналитические машины (САМ) стали применяться впервые в 1925 г. в Харькове, а в 1927 г. они были установлены в Москве в ЦСУ. Первые САМ ввозились из-за границы. Производство отечественных машин было начато в 1935 г. САМ широко использовались для экономических расчетов и статистической обработки данных. Выпускались заводом в Москве.
Слайд 55На первых отечественных ЭВМ ввод информации был такой же («голь
на выдумки хитра»).
Устройство ввода информации в отечественной ЭВМ первого поколения
Урал-1 (1955 г.) –
с киноленты.
Слайд 56Реконструкция вычислительной релейной
Машины Цузе – Z3 (1939–1941).
Слайд 57Немецкий математик Конрад Цузе - создатель 1-й программно-управляемой универсальной
выч. (релейной)
машины
Z3 (1939–1941 гг.). Z3 не может считаться полноценным компьютером, а
лишь мощным калькулятором, так как в ней не была предусмотрена условная передача управления, и машина не могла решать задачи с разветвленными алгоритмами. Z3 была двоичной машиной (в отличие от машины Беббиджа и некоторых последующих за Z3 машин, которые были десятичными). Программа в машину Цузе вводилась с помощью 8-ми канальной перфорированной киноленты.
Слайд 58Марк - 1
Большой толчок в развитии вычислительной техники дала вторая
мировая война: американским военным понадобился компьютер, которым стал “Марк-1” -
первый в мире автоматический вычислительный компьютер, изобретённый в 1944 г. профессором Айкнем. В нём использовалось сочетание электрических сигналов и механических приводов. Программа обработки данных вводилась с перфоленты. Размеры: 15 X 2,5 м., 750000 деталей. "Марк-1" мог перемножить два 23-х разрядных числа за 4 с.
Слайд 59Первый работающий компьютер – электромеханический Mark-1
Разработчик первых компьютеров семейства Mark
– Говард Айкен. В числе первых программистов на этих компьютерах
была лейтенант ВМФ США Грейс Хоппер, легендарная «бабушка программирования», первый программист на флоте и создательница языка программирования высокого уровня COBOL. Компьютеры семейства Mark использовались для проведения военных расчетов.
Размеры Mark-1 впечатляют: он имел 17 м в длину и по 2,5 м в высоту и ширину. Объем памяти был равен 72 словам (ячейкам), скорость вычисления составляла три сложения в секунду.
Следующий компьютер из серии – Mark-II был уже полностью релейным.
Слайд 60Первый работающий компьютер – электромеханический Mark-1
Молодая Грейс Хоппер, работающая на
первом действующем электромеханическом компьютере Mark-1, разработанном в Гарварде Говардом Айкеном.
Маrk-1
использовался вплоть до 1959 года, хотя уже появились более мощные и совершенные электронные компьютеры.
На нем выполнялись жизненно важные расчеты для ВМФ США во время 2-й мировой войны.
Слайд 611945 год. Первый компьютерный «bug» (ошибка)
Термин bug использовался еще во
времена Томаса Эдисона для обозначения проблемы, ошибки или дефекта какого-либо
механизма или промышленного процесса. Более того, термин bug использовался чуть ли не со времен Шекспира для обозначения неприятного, страшного объекта (происхождением от уэльсского мифологического чудовища, называемого Bugbear – бука, пугало, страшила).
Слайд 621945 год. Первый компьютерный «bug» (ошибка)
Термин bug теперь повсеместно распространен
в среде пользователей компьютеров всех уровней и означает ошибку или
дефект – как в самой машине, так и, что более распространено, в программе (отсюда фраза debugging a program – отладка программ, вылавливание ошибок).
Первая запись об использовании термина bug в компьютерном контексте связана с релейным компьютером Mark II в Гарварде.
Слайд 63Сейчас стало общепринятой широко распространенной версией, что это легендарная Грейс
Мюррей Хоппер, американский офицер Военно-Морского Флота США и математик, обнаружила
проштрафившееся насекомое.
Грейс была первопроходцем в области обработки данных и разработчиком первого компилятора, программы, что транслирует с языка высокого уровня (удобного для восприятия человеком) в машинный язык, понимаемый компьютером. В 1983 году Грейс стала первой женщиной, получившей звание контр-адмирала в Военно-Морском флоте США.
9 сентября 1945 года моль влетела в одно из реле и застопорила его. Согрешившая моль была засушена в журнале учета рядом с официальной записью, которая начиналась словами: «Первый действительный случай найденного насекомого (bug)».
Слайд 65ЭНИАК
В 1946г. разработана машина ЭНИАК. В ней использовалось 18тыс. электронных
ламп и она выполняла около 3 000 операций в секунду.
Слайд 66МЭСТ и БЭСМ
В 1951г. под руководством академика С.А. Лебедева была
разработана первая в СССР вычислительная машина «МЕСМ».
В 1953г. появилась
первая вычислительная машин из серии «БЭСМ». Разработана в АНСССР.
Слайд 67IBM 360
В 1964 году, фирма IBM объявила о создании шести
моделей семейства IBM 360 (System 360), ставших первыми компьютерами третьего
поколения.
Машины третьего поколения — это семейства машин с единой архитектурой, т.е. программно совместимых. В качестве элементной базы в них используются интегральные схемы, которые также называются микросхемами.
Они обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина.
Слайд 69Элементная база на интегральных схемах. Усложнилась архитектура ЭВМ и их
периферийное оборудование, что существенно расширило функциональные возможности. Появляются ОС, СУБД,
САПРы, ППП.
Развиваются языки и системы программирования: BASIС, PASСAL. Быстродействие - порядка 1 млн. в секунду.
Слайд 70SESM
APPLE-2 на базе процессора 6502
PET на базе процессора 8088
Слайд 71Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому
снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это стало предметом
серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) — ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров, создав первые персональные компьютеры- IBM PC.
Слайд 73APPLE
Согласно легенде первый ПК появился на свет в 1976 г.,
в ничем не примечательном гараже долины Санта-Клара (США). Стив Джобс
и Стив Возняк построили свой первый компьютер, который они назвали «Apple» - яблоко. В качестве начального капитала они использовали выручку от продажи автомобиля Джоба – старенького «фольксвагена».
Слайд 76В 90-е годы выпускаются ЭВМ с многими десятками параллельно работающих
микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки данных; ЭВМ на сверхсложных
микропроцессорах, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программ. Превосходя компьютеры предыдущих поколений компактностью, огромными возможностями и доступностью для разных категорий пользователей.
Слайд 78Настоящее время - время супер-ЭВМ и Internet.
Каждое следующее поколение ЭВМ
существенно улучшает свои характеристики по сравнению с предыдущим.
Точно предсказать, какой
будет ЭВМ завтра, не возьмется ни один эксперт, но замечено наверняка: чтобы Ваш компьютер не отставал от современных технологий, каждый год приходится проводить модернизацию.
Слайд 81Архитектура персонального компьютера
- компоновка его основных частей, таких как процессор,
ОЗУ, видеоподсистема, дисковая система, периферийные устройства и устройства ввода-вывода.
Ещё в
середине прошлого века, платы компьютера содержали до двух сотен микросхем. Материнская плата, формирующая основу вычислительной системы современного компьютера общего назначения, содержат две основные большие микросхемы:
Слайд 82Архитектура персонального компьютера
Северный мост (англ. North Bridge) — контроллер-концентратор памяти
(MCH), который обеспечивает работу центрального процессора с оперативной памятью и
видеоадаптером;
Южный мост (англ. South Bridge) — контроллер-концентратор ввода-вывода (ICH), обеспечивающий работу контроллеров интегрированных в материнскую плату устройств (локальной вычислительной сети ЛВС, звуковой подсистемы, видеоадаптера в отдельном случае), а также взаимодействие с внешними устройствами, посредством организации шинного интерфейса.
От микросхем чипсета зависят возможности работы установленных в вычислительной системе процессора внешних устройств (видеокарты, винчестера и др.).
Слайд 83Вычислительные системы современных компьютеров общего назначения чаще всего строят с
использованием следующей архитектуры:
чипсеты нового поколения Intel 3 Series (G31, G33,
G35, P35, X35) и материнские платы на их основе.
Помимо поддержки двух- и 4ядерных процессоров Intel Core 2 Duo и Core 2 Quad новые чипсеты поддерживают совершенно новый тип памяти DDR3 (наряду с традиционной DDR2-800), а также новое поколение интерфейса PCI Express 2.0 с удвоенной пропускной способностью графики, а также работают с новой технологией Intel Turbo Memory для ускорения загрузки приложений. G33 и G35 имеют интегрированную графику с полноценной аппаратной поддержкой DirectX 10.
Первыми из этой серии в продаже появились материнские платы на чипсетах Intel G33 Express и Intel P35 Express.
Слайд 84Архитектура персонального компьютера
Слайд 85Основные устройства компьютера (базовая конфигурация)
Системный блок
Монитор
Мышь
Клавиатура
Слайд 86Дополнительные (внешние) устройства
принтер
Соединительные кабели
Сканер
Слайд 87Из чего состоит системный блок?
Электронные схемы (микропроцессор,
микропроцессорный комплект -
чипсет, оперативная память, постоянная память, контроллеры устройств)
Блок питания (мощность 200-250вт)
Накопители
(для мягких, жестких и лазерных дисков)
Шины - каналы передачи данных
(набор проводников для обмена данными между различными устройствами ПК)
ОБЗОР устройств
Слайд 88отвечает за все вычислительные операции, определяет быстродействие ПК
ОБЗОР устройств
Характеристикой
быстродействия ПК является тактовая частота процессора
Он состоит из ячеек памяти(регистров),
в которых хранятся и изменяются данные и команды управления
Основными параметрами процессоров являются:
Рабочее напряжение (2-2,5 вольта)
Разрядность (32/64х - разрядные)
Тактовая частота
Размер кэш-памяти– буферная область (cash-memory)
МИКРОПРОЦЕССОР — МОЗГ компьютера
Слайд 89Примеры моделей процессоров:
INTEL
Intel Pentium 60,66,75,90,133
Intel Pentium Pro
Intel Celeron
Intel Xeon
Intel Pentium
II, III, IV
и т.д.
AMD
(Advanced Micro Devices)
Серии K№
Mobile Duron
Opteron
Sempron
Athlon
Athlon 64,
XP
и т.д.
Слайд 90из нее процессор получает данные на обработку,
в нее записываются полученные
результаты,
в ней данные хранятся до выключения ПК
ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ (ОЗУ)(RAM
– Random Access Memory)
Различают:
DRAM -
SRAM -
Динамическая память.
Микросхемы этой памяти используются в качестве основной.
Статическая память. Микросхемы этой памяти используются в качестве вспомогательной памяти
(кэш-памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.
Одна адресуемая ячейка содержит 8 двоичных позиций, в которых можно сохранить 8 бит, т.е. 1 байт данных. Адрес любой ячейки памяти можно выразить 4 байтами (84 = 32 разряда).
Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, выражаемый ЧИСЛОМ.
Размещается оперативная память на стандартных панелях – модулях.
Модули располагаются на системной (материнской) плате.
Слайд 91Модули памяти бывают:
SIMM – однорядные
DIMM – двухрядные
На ПК с процессорами
Pentium SIMM можно устанавливать только парами (4, 8, 16, 32Мб
и т.д.),
DIMM – по одному (16, 32, 64, 128Мб и более).
Многие материнские платы имеют разъемы как того, так и другого типа, но комбинировать на одной плате модули разных типов НЕЛЬЗЯ.
Основными характеристиками модулей оперативной памяти являются:
объем памяти
время доступа
V (измеряется в Мб)
T (чем меньше, тем лучше, измеряется в наносекундах, нс.)
(Для SIMM–50-70нс., для DIMM–7-10нс. и менее… )
Слайд 92Содержит закодированные команды и программы, которые запускают ПК и загружают
операционную систему в ОЗУ после включения питания. Чтобы начать загрузку
операционной системы, процессор обращается за первой командой в ПЗУ.
Постоянная память (ПЗУ)
Программы, находящиеся в ПЗУ (записываются в нее на этапе изготовления микросхемы) и образуют:
BIOS
Basic Input/Ouput System
Базовая система ввода/вывывода
Это интерфейсы между операционной системой и микропрограммами, управляющими низкоуровневыми функциями оборудования, основное предназначение: корректно инициализировать оборудование при включении системы и передать управление загрузчику операционной системы.
UEFI предназначен для замены BIOS - интерфейса, который традиционно используется всеми IBM PC-совместимыми компьютерами.
UEFI
Unified Extensible Firmware Interface
Расширяемый интерфейс прошивки
или
Слайд 93в оперативную память программы и данные
попадают с внешних устройств благодаря
шине
Для организации взаимодействия процессора и устройств ПК используются группы проводников,
называемых ШИНАМИ.
Условная схема
взаимодействия устройств с помощью шины
Внешние устройства ВВОДА информации
Внешние устройства ВЫВОДА информации
данные
данные
Слайд 94ОСНОВНЫХ ШИН – 3:
адресная шина
командная шина
К ней подключается процессор
для копирования данных из ячейки памяти в один из своих
регистров. Она является 32-х разрядной, состоит из 32 параллельных линий. На каждой линии может быть «выставлена» либо 0 (напряжения нет), либо 1 (в противном случае). Комбинация из 32 нулей или единиц образует 32-х разрядный адрес, указывающий на ячейку ОЗУ, где хранятся данные.
Команды в процессор поступают тоже из ОЗУ, но из тех областей, где хранятся программы. Команды представлены в виде байтов данных. Самые простые укладываются в 1 байт.
В большинстве современных ПК шина команд
32-х, 64-х разрядная и даже 128-разрядная бывает.
шина данных
По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах с процессорами на базе Intel Pentium шина данных 64-разрядная, т.е. состоит из 64 линий, по которым за один такт на обработку поступают сразу 8 байт.
Слайд 95Обмен информацией между ОЗУ и внешними устройствами называется ВВОДОМ-ВЫВОДОМ ИНФОРМАЦИИ
Для
каждого внешнего устройства есть
своя электронная схема, которая им управляет
КОНТРОЛЛЕР (АДАПТЕР)
Слайд 96ПОРТЫ ВВОДА-ВЫВОДА - это электронные схемы для подключения внешних устройств
Порты
бывают:
Параллельные (LPT1-LPT4, к ним обычно
подключаются принтеры)
Последовательные (COM1-COM4, к ним
обычно подключаются модем, мышь и т.д.)
Игровые (к ним обычно подключается джойстик)
Универсальные – USB порты
(к ним могут подключаться любые устройства)
Инфракрасные (клавиатура, мышь и другие внешние устройства)
Слайд 97Мониторы
Типы мониторов:
ЭЛТ - электронно-лучевые трубки
Плазменные (PDP)
(Plasma Display Panels
ЖК (LCD) -
жидкокристаллические
•Светоизлучающие пластики (LEP)
(Light Emission Plastics)
Параметры монитора:
Размер (диагональ - 14”, 15”, 17”, 19”, 20, 21” и т.д.)
Максимальная частота регенерации кадра
(мин.=75Гц, нормативная – 85Гц, комфортная – 100Гц)
Класс защиты (международные стандарты:ТСО-95, ТСО-99)
(Для разных типов мониторов могут быть свои доп. параметры)
Слайд 98Видеоадаптер (видеокарта)
Совместно с монитором видеокарта образует ВИДЕОПОДСИСТЕМУ компьютера
Видеоадаптер – это
дочерняя плата, которая вставляется
в слот материнской платы. Она берет
на себя функции видеоконтроллера, видеопроцессора, видеопамяти.
Большинство видеоадаптеров основано на
SVGA - «сверх»-VGA, но имеют собственные расширения для обработки 2D и 3D графики
так называемые УСКОРИТЕЛИ
(преобразователи графических данных)
2D
3D
Для плоской графики
Для трехмерной графики
Слайд 99Типы видеорежимов:
Текстовый:
Графический:
разрешающая способность экрана:
кол-во
точек (пикселей) по горизонтали
кол-во
точек по вертикали
(640*480, 800*600, 1024*768, 1280*1024, 1600*1280, 1800*1350 и т.д.)
Видеоподсистема имеет несколько параметров
(В современных расширениях видеорежима добавляются варианты: 13225, 13243, 13250.)
количество цветов: для SVGA расширено
до 65536 (High Color) и 16,7 млн. цветов (True Color)
Слайд 100Размер пиксела: зависит от разрешающей способности экрана
чем
большее разрешение используется, тем меньше точка
(пиксель/зерно) и
качественнее изображение, но тем больший объем данных требуется обработать и поэтому
больший объем видеопамяти требуется
Размер видеопамяти: самая критичная характеристика работы видеосистемы
Чем видеопамяти больше, тем лучше (128Мб/ 256Мб/ 1024Мб и т.д.):
больше данных можно обработать с более высокой скоростью.
Слайд 101Текстовый режим:
80 символов по горизонтали
25 строк по вертикали
80 символов
25 строк
Графический
режим:
………….…..………..…………..…….……..………………………………
…………………………
…………………………
…………………………
………………………… …………………………
………………………… …………………………
…………………………
Разрешающая способность экрана
Количество точек по горизонтали
и количество
точек по вертикали,
точка это - зерно или piхel
Слайд 102Сравнительные параметры графического режима
Разрешающая способность экрана (в пикселях):
Размер пиксела (зерна):
0,39мм
0,31мм
0,25мм
Видеопамять
(минимальный
объем видеопамяти) :
512 Килобайт
1 Мегабайт
256 Килобайт
Минимальное количество цветов
Слайд 103Общая блок-схема устройства ПК
Оперативная
память
Контроллер
клавиатуры
Клавиатура
Системная магистраль данных - шина
Материнская плата
Контроллеры
дополнит. устройств
Видео-
адаптер
Адаптер
портов
Контроллер
дисков
Монитор
Сканер, модем,
стример...
Принтер, мышь,
джойстик и т.д.
Системный блок
ВБП
Слайд 105Физически для построения запоминающего устройства типа RАМ используют микросхемы динамической
и статической памяти, для которых сохранение бита информации означает сохранение
электрического заряда (именно этим объясняется энергозависимость всей оперативной памяти, то есть потеря при выключении компьютера всей информации, хранимой в ней).
RAM
Слайд 106Оперативная память компьютера физически выполняется на элементах динамической RАМ, а
для согласования работы сравни-тельно медленных устройств (в нашем случае динамической
RАМ) со сравнительно быстрым микропроцессором используют функционально для этого предназначенную кэш-память, построенную из ячеек статической RАМ. Таким образом, в ПК присутствуют одновременно оба вида RАМ. Физически внешняя кэш-память также реализуется в виде микросхем на платах, которые вставляются в соответствующие слоты на материнской плате.
RAM
Слайд 107Необходимо заметить, что современные процессоры имеют свою внутреннюю кэш-память (таким
образом, кэш- памятей в компьютере несколько), одна - самая быстрая
и маленькая - встроена непосредственно в процессор.
В современных PC есть быстрая память еще одного вида, имеющая специальное назначение. Видеопамять хранит закодированное изображение экрана монитора. В IВМ РС видеопамять является компонентой контроллера (видеоадаптера, видеокарты), управляющего работой дисплея.
Кеш-память
Слайд 108Часть обычной стандартной области ОЗУ по необходимости используется для хранения
резидентной части операционной системы, драйверов периферийных устройств. Но основное ее
назначение — загрузка в нее исполняемых программ.
RAM
Слайд 109Регистровая память процессора — это внутренняя память процессора (иногда называется
СОЗУ - сверхоперативное запоминающее устройство). Регистров немного (у IВМ РС
их 14). Каждый из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты. Полученные результаты переписываются из регистров процессора в ячейки ОЗУ.
Регистровая память
Слайд 110Часть обычной стандартной области ОЗУ по необходимости используется для хранения
резидентной части операционной системы, драйверов периферийных устройств. Но основное ее
назначение — загрузка в нее исполняемых программ.
Организация памяти
Слайд 111Обмен информацией между процессором и внутренней памятью производится машинными словами
(из регистра в ячейку и обратно). Адрес ячейки, в которую
направляется информация, передаваемая по шине данных, передается процессором по адресной шине.
Организация памяти
Слайд 112Домеханический период
Механический период
Электромеханический период
Электронный период
I поколение
II
поколение
III поколение
IV поколение
Эпоха персональных компьютеров
Эпоха глобальных
сетей
Периоды и поколения
Эволюция вычислительной техники
