Тема 3. Аппаратная и программная реализация информационных процессов

1. Назначение и классификация компьютеров

ПК - это многофункциональное малогабаритное электронное устройство для накопления, обработки и передачи информации, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.

Особенности ПК:

1. универсальный характер использования,

2. модульный характер построения технической архитектуры ПК - позволяет пользователю формировать состав внутренних и внешних устройств в зависимости от решаемых задач, в запросах пользователей и финансовых возможностей,

3. развитость программного обеспечения - для ПК разработано множество различных программ: текстовых табличных процессоров, графических процессоров, СУБД, организаторов делопроизводства, переводчиков, ОС, алгоритмический языков и т.п. Во многом от развития программного обеспечения зависит и универсальность применения ПК,

4. ПК имеет небольшие габариты, малое энергопотребление, высокую надежность работы, что позволяет устанавливать ПК на рабочих местах пользователей.

Классификация ПК:

1. По размеру

Стационарные (настольные)

Переносные (портативные, блокнотного типа – ноутбук), карманные (КПК)

2. По типу микропроцессора

С расширенной системой команд (ПК с Intel и совместной архитектурой)

С сокращенным набором команд

3. По поколению микропроцессора

286, 386, 486, Pentium 1 – 5.

4. По назначению

Массовые ПК, имеющие рабочие станции клиентов вычислительных сетей

Специализированные ПК – ориентированные на работу в конкретных областях

Мультимедийные ПК

ПК, выполняющие функции сервера в вычислительных сетях

2. Архитектура и принципы работы компьютера

ЭВМ определяется как комплекс взаимодействующих программно-управленческих технических устройств, предназначенных для автоматизированной обработки данных вцелью получения результатов решения вычислительных и информационных задач.

Архитектура ЭВМ – ее логическая организация, структура и ресурсы, т.е. средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени.

Схема архитектуры ЭВМ.

П – процессор

АЛУ – арифметико-логическое устройство

УУ – устройство управления

ЗУ – запоминающее устройство

ПУ – пульт управления

ВУ – внешнее устройство

Основным устройством управления (УУ) и координации работы всех основных внутренних устройств ЭВМ является процессор.

Основные функции центрального процессора:

Формирование синхронизирующих сигналов.

Формирование исполнительных адресов для обращения оперативной памяти.

Организация обмена информации между оперативной памятью и внешними устройствами.

Организация многопрограммной работы.

В основе работы ЭВМ лежит программный принцип, согласно которому все вычисления выполняются путём последовательного выполнения команд программы ЭВМ.

Принцип хранимой программы означает, что программа и данные во время выполнения программы хранятся в одном адресном пространстве в оперативной памяти и различаются не по способу кодирования, а по способу использования.

Использование двоичного кодирования при хранении и обработке данных. Слова и данные размещаются в ячейках памяти. Каждая ячейка памяти имеет адрес, по которому происходит запись или считывание слов данных и программ.

Открытая архитектура, т.е. в основе разработки новых ЭВМ лежат общедоступные стандарты, которые унифицируют взаимодействия различных типов оборудования и отдельных технических узлов ЭВМ.

Модульность построения технической архитектуры.

Стандартизация технических устройств ЭВМ.

Принцип микропрограммирования, т.е. процессор в своём составе имеет блок микропрограммного управления.

3. Назначение и взаимодействие основных устройств компьютера

Компьютер-это электронно-вычислительная машина, предназначенная для автоматической обработки информации, представленной в виде цифровых данных. Процесс решения задачи называется вычислительным процессом. В вычислительном процессе компьютер должен: ввести исходные данные в машину, выполнить их обработку, сохранить данные, вывести результаты в форме удобной для пользователя. Что и определяет базовый набор устройств для ЭВМ: устройства ввода/вывода, запоминающие устройства, арифметико-логическое устройство, устройство управления,

внешняя память.

Главное место в обработке данных занимает арифметические и логические операции, которые выполняются в арифметико-логическом устройстве, которое характеризуется 3 факторами:1.набор операций, которые может выполнять;2.время выполнения каждой операции 3.среднее быстродействие машины (количество операций в секунду)

Арифметико-логические устройства реализуются в виде больших интегральных схем.

Центральный процессор(ЦП): Устройство, непосредственно, осуществляющее процесс обработки данных и программное управление этим процессом. В состав ЦП входят: 1. центральное устройство управления,2. арифметическое устройство,3. внутренняя память процессора,4. специальные системные средства. Основные фун-и:1.выработка централизованных сигналов,2.формированиеисполнительных адресов для обращения к оперативной памяти,3. организация отмены информации между оперативной памятью и внешними устройствами,4.организация многопрограммной работы. Внутренняя память (ВП):Состоит из оперативной и постоянной памяти. Оперативная память включает ассоциативное запоминающее устройство, адресное запоминающее устройство, где поиск информации осуществляется на основе информации, указанной в команде. Постоянная память или постоянное запоминающее устройство делиться на 3 класса: А) программирование в процессе изготовления, т.е запись производиться однократно, Б) однократное программирование заказчиком ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), В) многократное программное ПЗУ

4. Состав и функции микропроцессора ПК

Микропроцессор – ядро ПК, выполняет функции обработки информации и управление работой всех блоков ПК.

Устройство управления(УУ) - формирует и подает во все блоки машины определенные сигналы управления

Арифметико - логическое устройство(АЛУ) - предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией

Микропроцессорная память(МПП) - служит для кратковременного хранения информации

Интерфейсная система микропроцессора - реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК

Генератор тактовых импульсов - генерирует последовательность электрических импульсов

Внутримашинный системный интерфейс (многосвязный/односвязный) - система связи и сопряжения узлов и блоков ЭВМ между собой