Устройства и работа эвм

На этой странице предлагаем ознакомиться с полной информацией по теме: "Устройства и работа эвм". Здесь собраны и структурированы тематические данные. При возникновении вопросов можно обратиться к дежурному юристу.

Охрана труда

Последние три устройства являются основными устройствами ЭВМ, позволяющими организовать автоматический вычислительный процесс.

Рис. 5. Архитектура и принцип работы ЭВМ

Работа вычислительной машины заключается в последовательном выполнении операций, предусмотренных программой. Вся необходимая информация (программа вычислений, исходные данные и т. д.) вводится в машину с физического носителя, с помощью устройства ввода, которое преобразует вводимую информацию в электрические сигналы. Таким образом, закодированная информация фиксируется в запоминающем устройстве, ЭВМ переходит к выполнению программы.

Программа — это перечень команд, которые вычислительная машина последовательно выполняет до получения конечного результата. Из запоминающего устройства выбирается очередная команда, содержащая номер выполняемой операции (код операции) и адрес числа, над которым необходимо произвести данную операцию. Эта команда поступает в устройство управления, где разделяется на две части: код операции, поступающей в арифметическое устройство, и адрес — в запоминающее устройство Арифметическое устройство выполняет операции согласно поступившему в него коду.

Запоминающее устройство по данному адресу выдает в арифметическое устройство исходное число; арифметическое устройство выполняет требуемую операцию и выдает сигнал в устройство управления для определения адреса следующей команды. Затем в устройство управления поступает следующая команда и процесс повторяется. Результаты вычислений, накопленные в запоминающем устройстве, после окончания расчета поступают на устройство вывода (печать, запись на магнитный диск или ленту, вывод на экран дисплея или графопостроитель).

Иерархическая структура памяти связана с противоречивостью требований к ЗУ — большая емкость и высокое быстродействие. Оба эти требования не могут быть удовлетворены в равной мере одним устройством, так как увеличение емкости приводит к усложнению ЗУ и снижению быстродействия. Поэтому, начиная с ЭВМ второго поколения, организована иерархия памяти, т.е. создано несколько запоминающих устройств, каждое из которых отвечает в наибольшей степени одному из требований. В общем случае производится выделение сверхоперативной памяти, оперативной, или главной памяти, и внешней памяти.

Сверхоперативная память (общего назначения) строится на регистрах и по логике своей работы относится к обрабатывающему (арифметическому) устройству ЭВМ. Эта память в ряде случаев позволяет сокращать время обмена информацией с оперативной памятью.

Оперативная память ЭВМ участвует в основном (оперативном) вычислительном процессе совместно с обрабатывающим устройством и строится на магнитных ферритовых сердечниках и интегральных схемах.

Внешняя память организована на магнитных носителях — барабанах, лентах, а в более поздних моделях второго поколения — на дисках. Все устройства внешней (по отношению к ЭВМ) памяти подключаются к ЭВМ аналогично устройствам ввода-вывода (УВВ).

Система прерывания программ — логическое продолжение децентрализации устройства управления ЭВМ. Поскольку работа УВВ не зависит от работы процессора, в случае поступления данных, когда процессор занят выполнением другой программы, он переключается на прием и обработку более срочной информации.

Наличие каналов ввода-вывода и системы прерывания потребовало организации в ЭВМ специального набора программ, управляющих работой ЭВМ (так называемой операционной системы, ядро которой составляла специальная программа — супервизор). Важным элементом операционной системы ЭВМ при работе в сопряжении с прибором или установкой являются подпрограммы драйверы, осуществляющие обмен информации между внешними устройствами и вычислительной машиной программным путем.

Аппаратная часть сопряжения выполняется с помощью интерфейса.

Драйверы внешних устройств — это специальным образом оформленные программы операционной системы, которые обеспечивают доступ ко всем периферийным и внешним устройствам со стороны системных и прикладных (пользовательских) программ. Драйверы позволяют разрабатывать программное обеспечение, не зависящее от внешних устройств. Если пользователю необходимо работать с дополнительными устройствами, не являющимися стандартными, он может составить подпрограмму драйвер для этого устройства.

Интерфейс — стандартное сопряжение блоков, определяющее число сопрягаемых линий, назначение каждой линии, содержание информации, передаваемой по каждой линии, и направление передачи, кодировку информации, временные и амплитудные характеристики сигналов по каждой линии. Наибольшее распространение в последнее время получили так называемые магистральные интерфейсы, в которых информация передается от одного устройства (модуля) к другому по многопроводной магистрали — шине, соединяющей все устройства.

Принципиально новыми видами устройств в современных вычислительных машинах стали терминалы — абонентские пункты, подключаемые к мультиплексным или селекторным каналам как обычные внешние устройства. Терминал — это дисплей (включает в себя клавиатуру — устройство ввода и алфавитно-цифровой видеомонитор — устройство вывода и отображения видимой информации) и устройство быстрой печати. Терминал обеспечивает обмен информацией с другими удаленными абонентскими пунктами и с центральным вычислительным центром.

Скорость обмена информацией для системы дисплей — ЭВМ равна 1500 бит/с (1 байт = 8 бит), при этом обеспечивается контроль передаваемых данных путем подсчета контрольных сумм при вводе и выводе с автоматическим запросом повторения в случае их несовпадения.

В отличие от обычных внешних устройств терминал интерпретируется операционной системой как пульт управления вычислительной машиной. Появление удаленных терминалов в составе вычислительной машины поставило вопрос о поиске новой организации работы ЭВМ, так как пользователи оказались удаленными не только друг от друга, но и от ЭВМ. Прежние методы планирования машинного времени устарели, понадобилось возложить функцию планирования работы машины непосредственно на ЭВМ.

Новый режим получил название режима разделения времени. Работа ЭВМ в режиме разделения времени во многом похожа на работу мультипрограммной вычислительной машины, но ее отличительной особенностью является наличие в канале связи оконечного устройства — терминала, с помощью которого пользователь получает возможность обращения к ЭВМ. Координационная работа всех терминалов осуществляется программой — супервизором, регулирующей поступление запросов от многих пользователей (абонентов).

Помимо выполнения расчетов, такая система позволяет пользователю работать в диалоговом режиме с ЭВМ, который удобен для решения задач по определенной программе с различными данными и задач, программа которых в момент начала решения известна не полностью: решение развивается последовательно по мере уточнения исходных и промежуточных данных. Режим диалога используется для исследовательских разработок, автоматизации проектирования, управления технологическими процессами, решения сложных логических задач.

Источник: http://ohrana-bgd.ru/mikbio/mikbio2_10.html

Устройство и принцип работы ЭВМ

Последовательностные логические устройства их назначение и классификция.

Читайте так же:  Может ли женщина уволиться без отработки

Типовые функциональные узлы комбинационных логических устройств.

сумматор, полусумматор, шифратор, дешифратор, мультиплексор и демультиплексор.

Последовательностными называют такие логические устройства, выходные сигналы которых определяются не только сигналами на входах, но и предысторией их работы, то есть состоянием элементов памяти. Триггер, Счётчик импульсов, Регистр,Венъюнктор ,Секвентор

Современные ЭВМ построены в соответствии с принципами, сформулированными фон Нейманом в 1945 г.:

1. Принцип программного управления: ЭВМ работает по программе, которая находится в оперативной памяти и выполняется автоматически.

2. Принцип условного перехода: При выполнении программы возможен переход к той или иной команде в зависимости от промежуточных результатов вычислений.

3. Принцип хранимой информации: Команды как и операнды представляются в машинном коде и хранятся в оперативной памяти.

4. Принцип использования двоичной системы счисления: Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на элементы, называемыми словами. В двоичной системе используются две цифры 0 и 1.

5. Принцип иерархичности ЗУ: 1) быстродействующее ОЗУ, имеющее небольшую емкость для операндов 2) инерционное ВЗУ, имеющее большую емкость для информации, не участвующей в данный момент в работе ЭВМ.

Кроме того, современные ЭВМ построены в соответствии с принципами: Магистрально-модульный принцип построения: ЭВМ состоит из модулей: ЦП, ПЗУ, ОЗУ, ВЗУ, устройств ввода и вывода, подключенных к магистрали, состоящей из шин управления (шины команд), адресов и данных. При этом сокращается аппаратура, стандартизируется процедура обмена информацией, но исключается одновременный обмен между несколькими устройствами. ЦП состоит из устройства управления, арифметико-логического устройства, микропроцессорной памяти. Внутренняя память ЭВМ: ПЗУ (самотестирование и загрузка ОС), и ОЗУ (хранение оперативной информации).

Дата добавления: 2015-05-06 ; Просмотров: 433 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник: http://studopedia.su/15_187992_ustroystvo-i-printsip-raboti-evm.html

Структура и принцип работы ЭВМ

Классификация ЭВМ

Устройство и работа ЭВМ

В настоящее время создан большой парк ЭВМ различного назначения. По мере увеличения количества ЭВМ, изменения их технических ха­рактеристик расширялась и область их применения: от стационарных ЭВМ большой производительности до микропроцессоров, встраиваемых в быто­вую технику, от ЭВМ для управления космическим аппаратом до бытового компью­тера. Можно выделить следующие основные классификационные признаки: вид обрабатываемой информации, вычислительная мощность, назначение, уровень организации, конструк­тивно-технологическое исполнение.

По виду обрабатываемой информации

ЭВМ делятся на два больших класса: аналоговые и цифровые. Аналоговые ЭВМ служат для обработки медленно меняющихся сигналов тока или напряжения. Цифровые ЭВМ обрабатывают информацию, поступающую на их входы в дискретной форме или в виде цифровых кодов. В дальнейшем будут рассматриваться только цифровые ЭВМ, которые для краткости будем называть просто ЭВМ.

По вычислительной мощности

ЭВМ делятся на микрокомпьютеры, мини-компьютеры, мэйнфреймы и суперкомпьютеры.

Суперкомпьютеры обладают высоким быстродействием и имеют огромные вычислительные мощности. Они используются для сложных расчетов в аэродинамике, метеорологии, космических и физических исследованиях, экономике и финансовом управлении.

Мэйнфреймы обладают значительными ресурсами для решения сложных задач в финансовой области, в управлении регионами, отраслями промышленности, большими предприятиями, в том числе предприятиями торговли, в военной области.

Мини-компьютеры используются для управления предприятиями и организациями. К ним относятся серверы старшего уровня, используемые для управления локальными компьютерными сетями.

Микрокомпьютеры – это самые массовые модели вычислительных машин. К ним относятся персональные компьютеры (ПК), рабочие станции. Рабочие станции используются в локальных вычислительных сетях, в том числе и в учебных заведениях.

По назначению

ЭВМ делятся на вычислительные машины общего применения (универсальные), специализированные (проблемно-ориентированные), информационно-вычислительные, управляющие, персональные ЭВМ, проблем­но-ориентированные процессоры. Основными параметрами, по которым различаются подклассы определённых средств вычислительной техники, являются разрядность, произво­дительность и тип системного интерфейса.

Универсальные ЭВМ ориентированы на решение широкого круга задач, причём во всех классах задач они развивают одинаковую производитель­ность. Эти ЭВМ имеют архитектуру, позволяющую подключать разнообраз­ные периферийные устройства, варьировать их число и технические пара­метры, обеспечивать различные виды обработки данных и режимы взаимодействия с пользователями.

Специализированные ЭВМ предназначены для решения определённого класса конкретных прикладных задач, либо для ограниченных сфер применений, и, как правило, отличаются от универсальных ЭВМ рядом ограничений на виды обработки информации и/или возможности подключения пе­риферийных устройств. Они оснащаются специальным программным обеспече­нием. Например, для обработки информации в геологических партиях при разведке полезных ископаемых.

Информационно-вычислительные ЭВМ ориентированы на обработку боль­ших объёмов текстовой (справочной) информации.

Управляющие ЭВМ применяются для управления производством, техническими системами и технологическими процессами.

Персональные ЭВМ (ПЭВМ) предназначены для облегчения труда инженеров, учёных, все настойчивее проникают в наш быт, ориентированы на использование отдельным пользователем. В настоящее время за этим классом ЭВМ закрепилось название персональный компьютер (ПК). По функциональным возможностям персональный компьютер относятся к универсальным ЭВМ.

Проблемно-ориентированные процессоры подключаются, как правило, к персональным ЭBM и служат для повышения быстродействия при решении задач вычислительной математики, преобразования и обработки аналого-цифровой информации.

По уровню организации

различают однопроцессорные (автономные) ЭВМ и вычислительные комплексы. Вычислительные комплексы отличаются от однопроцессорных ЭВМ повышенными характеристиками надёжности и готовности, а также концентрацией вычислительных мощностей в сочетании с их лучшим использованием по сравнению с набором независимых ЭВМ.

Признак конструктивно-технологического исполнения

можно разде­лить на два дополнительных признака: место установки и число плат.

По месту установки ЭВМ делятся на стационарные, бортовые, настольные, переносные встраиваемые, а по числу плат — на многоплатные и одноплатные.

Стационарные ЭВМ размещаются в специально оборудованных помещениях, где создаются необходимые условия по температурно-влажностному режиму и уровню шумов.

Бортовые ЭВМ размещаются на морских, речных, воздушных судах, космических аппаратах. К ним предъявляются повышенные требования по ударным нагрузкам, вибростойкости, устойчивости к ионизирующим излучениям, надёжности.

Переносные ЭВМ размещаются в специальных чемоданах, в качестве одной из разновидностей переносных ЭВМ являются карманные ЭВМ.

Встраиваемые ЭВМ не оформляются в виде самостоятельных приборов, а встраиваются непосредственно в оборудование (станки, приборы, узлы, агрегаты), образуют с ними конструктивное целое.

Одноплатные ЭВМ имеют сравнительно небольшой объем памяти. Расширение их возможности идёт за счёт добавления модулей памяти, а также устройств, обеспечивающих связь с внешними устройствами (контроллеров), источников питания. Названные устройства выполняются, как правило, в виде отдельных плат. Таким образом одноплатные ЭВМ превращаются в многоплатные.

Читайте так же:  Как получить рефинансирование кредита

Типичная ЭВМ состоит из четырёх основных частей: процессора, памяти, устройств ввода и вывода информации. Все составные части ЭВМ связаны между собой шинами адреса, данных и управления. Обобщённая структурная схема фон-неймановской ЭВМ приведена на рис. 3.2.1.

Дата добавления: 2014-01-06 ; Просмотров: 513 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник: http://studopedia.su/7_23807_struktura-i-printsip-raboti-evm.html

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭВМ (АРХИТЕКТУРА И СТРУКТУРА ЭВМ).

Электронная цифровая вычислительная машина (ЭВМ) — это устройство или система, способная выполнять заданную, четко отработанную последовательность операций. Это чаще всего операции численных расчетов и манипулирования данными, однако, сюда относятся и операции ввода-вывода.

Операции внутри последовательности могут зависеть от конкретных значений данных. Описание последовательности операций называется алгоритмом. Программа — это алгоритм, записанный на понятном машине языке, или, другими словами, — набор команд, управляющих работой ЭВМ.

Современные ЭВМ, созданные для различных областей применения, во многом отличаются друг от друга. Однако все они построены на основе принципа программного управления, один из способов реализации которого, был предложен в 1945 году Джоном фон Нейманом. В результате реализации идей фон Неймана была создана архитектура ЭВМ, во многих чертах сохранившаяся до настоящего времени.

Из неймановского принципа программного управления однозначно определяется состав ЭВМ,

Арифметико-логическое устройства (АЛУ) выполняет вычисления и расчеты по заранее заданной программе:

различные арифметические и логические операции, такие как сложение, вычитание, умножение, деление, сдвиг, И, ИЛИ и др. Иногда АЛУ называют устройством обработки данных.

Устройство управления (УУ) является организующим и направляющим устройством ЭВМ. Оно обеспечивает управление и контроль всех устройств, входящих в ЭВМ.

Арифметико-логическое устройство и устройство управления образуют процессор ЭВМ. Процессор на одной или нескольких интегральных схемах называется микропроцессором. Назначение процессора — реализация программного управления, т.е. выборка команд из памяти и их выполнение.

Запоминающие устройства (память) обеспечивают хранение исходных и промежуточных данных, результатов вычислений, а также программ. Они делятся на оперативные (ОЗУ), постоянные (ПЗУ) и внешние (ВЗУ).

Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) предназначены для постоянного хранения информации, которая записывается туда при изготовлении и не подлежит изменению. Следовательно, прочитать эту информацию можно, а изменить нельзя. Даже при выключении питания информация в ПЗУ остается, в этом состоит отличие ПЗУ от ОЗУ.

Оперативные запоминающие устройства (ОЗУ) предназначены для записи, хранения и считывания информации; при выключении питания вся информация из ОЗУ разрушается. ОЗУ — устройство, способное работать в темпе процессора. Они обычно дороги и не обладают необходимыми характеристиками по объему хранимой информации. Поэтому для хранения больших объемов информации приходится применять более дешевые, но и значительно менее быстродействующие устройства — внешние запоминающие устройства (ВЗУ).

В качестве ВЗУ (внешней памяти) используются магнитные носители — ленты, диски, барабаны. Они предназначены для длительного хранения больших объемов информации, а также для переноса информации с одного компьютера на другой. ВЗУ не обладают нужными характеристиками по скорости и поэтому не могут согласованно работать вместе с процессором. Поэтому в ЭВМ применяется многоуровневая память. Непосредственно доступна процессору только информация, хранящаяся в ОЗУ. При необходимости использования информации из ВЗУ делается ее пересылка в ОЗУ. ВЗУ имеют много общего с устройствами ввода — вывода (УВВ). Поэтому в дальнейшем будем устройства этих двух классов называть единым термином — периферийные устройства (ПУ).

Обычно память и процессор выполнены с помощью электронных схем и информация в них представляется в виде или электрических импульсов, или уровней напряжения, или направлением намагниченности используемых магнитных материалов. Эти физические величины недоступны для непосредственного восприятия человеком. Поэтому результаты вычислений необходимо преобразовать в форму понятную пользователю.

Устройства ввода используются для ввода в ЭВМ данных, необходимых для вычислительного процесса, а также программы, в соответствии с которой должно выполняться решение задачи. Для ввода информации используются клавиатура, дисковод (для считывания информации с магнитных дисков), магнитофон, сканер и т.д.

Устройство вывода обеспечивает выдачу результатов решения задачи на ЭВМ в форме, удобной для человека-оператора. Для вывода информации используются дисплей (монитор), принтер, графопостроитель, дисковод (для записи информации на магнитные диски) и т.д.

Таким образом, в состав ЭВМ входят устройства трех основных классов:

операционные, предназначенные для выполнения операций над информацией;

запоминающие, предназначенные для хранения множества элементов информации (команд и данных);

— ввода-вывода, предназначенные для связи ЭВМ с окружающей ее средой, в том числе человеком, и преобразующие физическую природу и представление сигналов.

Основным операционным устройством ЭВМ является процессор.

Исходя из вышесказанного, следует, что, несмотря на имеющиеся различия, при решении задач все типы ЭВМ выполняют один набор основных функций: ввод информации, хранение, арифметические и логические преобразования, вывод информации и управление работой всех устройств, входящих в состав ЭВМ.

При рассмотрении ЭВМ принято различать их архитектуру и структуру.

Архитектура ЭВМ — понятие, охватывающее общую логическую организацию ЭВМ, состав и назначение ее функциональных средств, принципы кодирования и т. п., т. е. все то, что однозначно определяет принцип обработки информации на данной ЭВМ.

Структура ЭВМ — совокупность элементов и связей между ними. Совместное функционирование взаимосвязанных между собой элементов , представляемое совокупностью физических процессов, приводит к реализации заданных функций ЭВМ, т. е. к вычислениям на основе алгоритмов.

Ввиду большой сложности современных ЭВМ принято представлять их структуру иерархически, т. е. понятие «элемент» жестко не фиксируется. Так , на самом высоком уровне сама ЭВМ может считаться элементом. На следующем (программном) уровне иерархии элементами структуры ЭВМ являются память, процессор и другие операционные устройства, устройства ввода-вывода. На более низком уровне (микропрограммном) элементами являются узлы и блоки, из которых строятся память, процессор и т. д. Наконец, на самых низких уровнях элементами являются интегральные логические микросхемы и электрорадиоэлементы. Любой элемент ЭВМ точно так же, как и сама ЭВМ, характеризуется функцией и структурой. Иерархичность функций и структур облегчает проектирование, использование и изучение ЭВМ и находит отражение в модульном принципе построения самой ЭВМ и ее программного обеспечения.

Источник: http://helpiks.org/7-11007.html

Урок 8
§7. Основополагающие принципы устройства ЭВМ

Содержание урока:

7.1. Принципы Неймана-Лебедева
7.1. Принципы Неймана-Лебедева (продолжение)
Читайте так же:  Порядок погашения судебной задолженности

7.1. Принципы Неймана-Лебедева

В каждой области науки и техники существуют фундаментальные идеи или принципы, определяющие на многие годы вперёд её содержание и направление развития. В компьютерных науках роль таких фундаментальных идей сыграли принципы, сформулированные независимо друг от друга двумя крупнейшими учёными XX века — Джоном фон Нейманом и Сергеем Алексеевичем Лебедевым.

Принцип — основное, исходное положение какой-нибудь теории, учения, науки и пр.

Видео (кликните для воспроизведения).

Принципы Неймана-Лебедева — базовые принципы построения ЭВМ, сформулированные в середине прошлого века, не утратили свою актуальность и в наши дни.

http://xn—-7sbbfb7a7aej.xn--p1ai/informatika_10_fgos/informatika_materialy_zanytii_10_08_fgos.html

Классификация и состав ЭВМ.

Возможны различные виды классификации компьютеров:

1. По элементной базе (см. выше).

2. По производительности:

a) Супер-ЭВМ. Самые мощные компьютеры, представляющие собой многопроцессорные вычислительные системы. Предназначены для решения уникальных задач (прогнозирование метеобстановки, управление космическими и оборонными комплексами и др.). Очень дорогие (стоят сотни миллионов долларов).

b) ЭВМ общего назначения. Предназначены для решения широкого класса научно-технических и статистических задач. Они обрабатываю около 60% всей информации в мире.

c) Мини-ЭВМ. Предназначены чаще всего для управления технологическими процессами предприятий. Они гораздо компактнее и дешевле ЭВМ общего назначения.

d) Микро-ЭВМ и персональные компьютеры. Появились после изобретения микропроцессора. Имеют очень широкую область применения. Ещё более компактны. К ним относятся:

· Учебные (используются в тренажерах).

· Бытовые (в бытовой технике).

· Профессиональные (персональные компьютеры).

3. По типу обрабатываемых сигналов (см. выше):

Электронная вычислительная машина (ЭВМ, компьютер) — комплекс программных и технических средств, объединённых под общим управлением и предназначенный для автоматизированной обработки информации по заданному алгоритму.

Современная ЭВМ является единым комплексом из нескольких устройств. Каждое устройство представляет собой автономный, конструктивно законченный модуль с типовым сопряжением. ЭВМ может иметь переменный состав оборудования. В основе её работы лежит принцип открытой архитектуры.

Архитектура – это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов. В основе архитектуры современных ЭВМ лежат принципы, предложенные американским ученым и теоретиком вычислительной техники Джоном фон Нейманом. В соответствии с ними выделяются пять базовых элементов компьютера:

· система ввода информации;

· система вывода информации.

Рисунок 3 — Обобщённая структурная схема ЭВМ

В представленной на рисунке 3 обобщенной схеме можно выделить следующие элементы:

Устройство ввода служит для преобразования информации в закодированную последовательность сигналов и записи её в основную память (ОП).

Примеры устройств ввода:

· Клавиатура (ввод информации в виде последовательности символов, которые образуют команды);

· Манипуляторы: мышь, джойстик, touchpad, touchscreen (информация вводится путём выбора из предлагаемого набора какой-либо информации);

Устройство вывода служит для преобразования результатов обработки сигналов в информацию, в удобном для пользователя виде.

Примеры устройств вывода:

· Монитор (электронно-лучевая трубка, жидкокристаллический, плазменный);

· Принтер (матричный, струйный, лазерный);

Основная память (ОП) устройство, предназначенное для хранения данных и программ. Это электронное устройство, основанное на микросхемах. Для него характерна большая скорость доступа к данным. Состоит из ПЗУ и ОЗУ.

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство. Хранит служебные программы (записанные туда при изготовлении микросхемы устройства), выполняемые во время загрузки ЭВМ (диагностика и начальная отладка, оптимизация связей, запуск загрузчика операционной системы). Является энергонезависимой памятью (при выключении компьютера информация, записанная в ПЗУ, не пропадает).

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. Хранит программы, исходные данные и результаты обработки во время их использования. Является энергозависимой памятью.

ВЗУ – внешнее запоминающее устройство. Служит для длительного хранения программ и больших объёмов данных. По мере необходимости они переписываются в ОП и там используются. В настоящее время это, как правило, электромеханические устройства. В связи с этим, скорость доступа к данным у этих устройств гораздо ниже, чем у электронных.

ЦУУ – центральное устройство управления. Осуществляет управление аппаратными и программными ресурсами ЭВМ. Производит чтение команд из основной памяти, определяет адреса операндов команд, тип операции, передаёт сигнал в ОП и АЛУ.

АЛУ – арифметико-логическое устройство. Выполняет арифметические и логические операции над данными и вырабатывает различные условия, влияющие на ход вычислительного процесса.

ЦУУ и АЛУ вместе составляют ПРОЦЕССОР.

Процессор и основная память вместе составляют центральные устройства (ядро) ЭВМ. Остальные устройства являются внешними устройствами ЭВМ.

Лекция 3.

| следующая лекция ==>
История развития вычислительной техники. | Типы запоминающих устройств. Хранение и обработка информации.

Дата добавления: 2018-09-24 ; просмотров: 528 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник: http://helpiks.org/9-49652.html

Урок 8
§7. Основополагающие принципы устройства ЭВМ

Содержание урока:

7.2. Архитектура персонального компьютера
7.1. Принципы Неймана-Лебедева (продолжение) 7.3. Перспективные направления развития компьютеров

7.2. Архитектура персонального компьютера

Современные персональные компьютеры различаются по своим размерам, конструкции, разновидностям используемых микросхем и модулей памяти, другим характеристикам. В то же время все они имеют единое функциональное устройство, единую архитектуру — основные узлы и способы взаимодействия между ними (рис. 2.7).

Архитектура — это наиболее общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействием его основных функциональных узлов.

На рисунке 2.7 изображены хорошо известные вам узлы современного компьютера:

Рис. 2.7. Функциональная схема компьютера (К — контроллер)

Обмен данными между устройствами компьютера осуществляется с помощью магистрали.

Магистраль (шина) — устройство для обмена данными между устройствами компьютера.

Магистраль состоит из трёх линий связи:

шины адреса, используемой для указания физического адреса, к которому устройство может обратиться для проведения операции чтения или записи;
шины данных, предназначенной для передачи данных между узлами компьютера;
шины управления, по которой передаются сигналы, управляющие обменом информацией между устройствами и синхронизирующие этот обмен.

В компьютерах, имевших классическую фон-неймановскую архитектуру, процессор контролировал все процессы ввода/вывода. При этом быстродействующий процессор затрачивал много времени на ожидание результатов работы от значительно более медленных внешних устройств. Для повышения эффективности работы процессора были созданы специальные электронные схемы, предназначенные для обслуживания устройств ввода/вывода или внешней памяти.

Контроллер — это специальный микропроцессор, предназначенный для управления внешними устройствами: накопителями, мониторами, принтерами и т. д.

Благодаря контроллерам данные по магистрали могут передаваться между внешними устройствами и внутренней памятью напрямую, минуя процессор. Это приводит к существенному снижению нагрузки на центральный процессор и повышает эффективность работы всей вычислительной системы.

Читайте так же:  Заявление на увольнение где хранится

Современные компьютеры обладают магистрально-модульной архитектурой, главное достоинство которой заключается в возможности легко изменить конфигурацию компьютера путём подключения к шине новых или замены старых внешних устройств.

Если спецификация на шину (детальное описание всех её параметров) является открытой (опубликованной), то производители могут разработать и предложить пользователям разнообразные дополнительные устройства для компьютеров с такой шиной. Подобный подход называют принципом открытой архитектуры. Благодаря ему пользователь может собрать именно такую компьютерную систему, которая ему нужна.

Источник: http://xn—-7sbbfb7a7aej.xn--p1ai/informatika_10_fgos/informatika_materialy_zanytii_10_08_fgos_03.html

Устройства и работа эвм

В конце XIX века Герман Холлерит в Америке изобрел счетно-перфорационные машины. В них, так же как и в Аналитической машине Бэббиджа, использовались перфокарты, но только не для представления программы, а для хранения числовой информации. Каждая такая машина могла выполнять только одну определенную программу, манипулируя с перфокартами и числами, пробитыми на них. Счетно-перфорационные машины осуществляли перфорацию, сортировку, суммирование, вывод на печать числовых таблиц. На этих машинах удавалось решать многие типовые задачи статистической обработки, бухгалтерского учета и другие.

Г. Холлерит основал фирму по выпуску счетно-перфорационных машин, которая затем была преобразована в фирму IВМ — ныне самого известного в мире производителя компьютеров.

Непосредственными предшественниками ЭВМ были релейные вычислительные машины. К 30-м годам XX века получила большое развитие релейная автоматика.

В процессе работы релейной машины происходят переключения тысяч реле из одного состояния в другое.

Релейная машина «Марк-2», изготовленная в 1947 году, содержала около 13 000 реле. Одной из наиболее совершенных релейных машин была машина советского конструктора Н. И. Бессонова — РВМ-1. Она была построена в 1956 году и проработала почти 10 лет, конкурируя с существовавшими уже в то время ЭВМ. Поскольку реле — это механическое устройство, то его инерционность (задержка при переключении) достаточно велика, что сильно ограничивало скорость работы таких машин. Скорость РВМ-1 составляла 50 сложений или 20 умножений в секунду. Практически это был предел скорости для машин этого типа.

В первой половине XX века бурно развивалась радиотехника. Основным элементом радиоприемников и радиопередатчиков в то время были электронно-вакуумные лампы. Электронные лампы стали технической основой для первых электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Источник: http://www.sites.google.com/site/informaticshistory/home/istoria-evm

Устройства и работа эвм

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.

Совокупность аппаратных средств компьютера называют его аппаратной конфигурацией.

Видео YouTube

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:

устройства ввода информации

устройства обработки информации

устройства вывода информации.

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.

Читайте так же:  Санминимум в садике

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.

Видео (кликните для воспроизведения).

Источник: http://www.sites.google.com/site/funkcionalnaashemapk/home/osnovnye-ustrojstva-komputera-ih-naznacenie-i-vzaimosvaz

Устройства и работа эвм
Оценка 5 проголосовавших: 1

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here