Билет№11

1. Основные компоненты компьютера, их функциональное назначение и принципы работы. Программный принцип работы компьютера.

Главным принципом построения современного ПК является принцип открытой архитектуры. Каждый новый блок должен быть совместим с ранее созданными. Это позволяет модернизировать ранее купленный компьютер, заменять устаревшие блоки, устанавливать новые блоки и узлы. Разъемы во всех компьютерах стандартизированы

К основным компонентам относятся:

• центральный процессор;

• память;

• периферийные устройства;

Рис. I. Структурная схема компьютера

Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, называют внешними или периферийными устройствами компьютера.

Все внешние устройства делят на устройства ввода и устройства вывода.

Устройства ввода: клавиатура (ввод текстовой информации), сканер (ввод графической информации), микрофон (ввод звуковой информации).

Устройства вывода: принтер (вывод текстовой и графической информации), монитор (вывод графической информации), колонки, наушники (вывод звуковой информации).

Модем относят к устройствам, как ввода, так и вывода.

Связь системного блока с внешними устройствами осуществляется через порты. Портом называют разъём, к которому подключают внешнее устройство. Порты бывают последовательные COM (от английского COMmunication port - коммуникационный порт) для подключения модемов, мыши, параллельные LPT (от английского Line PrinTer - линия принтера), универсальные(USB), для подключения новых цифровых устройств. (фотоаппаратов, видеокамер, проекторов и др.)

Устройства находящиеся внутри системного блока называют внутренними устройствами компьютера. Внутри системного блока располагаются следующие устройства:

Материнская плата, БИОС, батарейка,

процессор, кулер, радиатор,

внутренняя память компьютера,

контроллеры - платы обеспечивающие связь внешних устройств с процессором (звуковая карта, видеокарта, сетевая карта, внутренний модем)

системная шина (системная магистраль),

дисководы,

блок питания.

Основным назначением системной шины является обеспечение взаимодействия между процессором и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется передача данных, адресов памяти и управляющей информации. В качестве характеристик шины можно выделить два параметра:

Разрядность - количество бит информации, передаваемых одновременно от одного устройства к другому. Производительность - объем информации, который можно передать по шине за одну секунду.

Процессор - устройство, которое обеспечивает преобразование информации, управление другими устройствами компьютера. Важной характеристикой процессора является его производительность - количество элементарных операций, выполняемых за одну секунду. Производительность определяет быстродействие компьютера. Производительность процессора напрямую зависит от тактовой частоты и разрядности.

Тактовая частота - это число тактов работы процессора в секунду. Такт - промежуток времени, в течение которого выполняется одна элементарная операция, например сложение двух чисел. Современный компьютер выполняет до миллиарда таких операций в секунду. Тактовая частота измеряется в герцах, Мегагерцах (МГц) - миллион тактов в секунду, Гигагерцах (миллиард герц) и более.

Разрядность процессора - размер минимальной порции информации, которую процессор может получить или отправить за один такт. Эта порция информации представлена набором двоичных разрядов (бит). Мощный процессор может иметь одновременный доступ к 64 битам.

Память компьютера - это совокупность устройств, для хранения информации. Компьютерная память поделена на внешнюю и внутреннюю. Внутренняя память является быстродействующей, но имеет ограниченный объем. Работа с внешней памятью требует больше времени, но она позволяет хранить неограниченное количество информации. Внешняя память является постоянной.

Внутреннюю память можно представить состоящей из ячеек, в каждой из которых хранится порция информации. Каждая ячейка имеет уникальный адрес - номер ячейки в памяти. Чтобы прочитать информацию из ячейки или поместить ее туда, нужно указать адрес ячейки. При считывании информации ее копия передается в другое устройство, где над ней производятся различные операции - вычисления, создание текста, и др. Оригинал считанной информации остается в ячейке до тех пор, пока на ее место не будет записана другая. При сохранении информации вся предыдущая стирается.

Внутренняя память делится на оперативную и постоянную.

Память характеризуется двумя параметрами - быстродействием и емкостью.

Быстродействие (время доступа) памяти - время, необходимое для чтения или записи минимальной порции информации. Быстродействие изменяется в миллисекундах.

Объем (емкость) памяти - максимальное количество хранимой в нем информации. Измеряется в килобайтах (1Кбайт = 2¹⁰ байт), мегабайтах (1Мбайт = 2¹⁰⁰ байт), гигабайтах (1Гбайт = 2¹⁰⁰⁰байт).

Внутренняя постоянная память (устройство для долговременного хранения программ и данных) делится на две части - BIOS и CMOS. BIOS (Basic Input-Output System) - основная система ввода-вывода. В ней содержатся программы, необходимые для тестирования основных устройств компьютера и для начальной загрузки операционной системы. Эти программы «зашиты» производителем, и пользователь изменить их не может. CMOS - содержит информацию о настройках компьютера (дата, пароли и пр.). Информация в CMOS может быть изменена пользователем.

Оперативная память - в ней хранится информация, которая используется в данный момент, то есть все открытые программы. При выключении питания вся информация из оперативной памяти стирается. Оперативная память характеризуется высоким быстродействием, но сравнительно малой емкостью. Ее объем выражается числом, являющимся степенью 2 и составляет от 16Мбайт до 1 Гбайта.

Кэш-память (cache - склад) - является промежуточным запоминающим устройством, как бы буфером. Кэш-память используется для обмена данными между процессором и оперативной памятью, а также между оперативной и внешней памятью. Использование кэш-памяти сокращает число обращений к жесткому диску.

Любой компьютер представляет собой автоматическое устройство, работающее по заложенным в него программам. Компьютерная программа представляет собой последовательность команд, записанных в двоичной форме на машинном языке, понятном процессору компьютера. Компьютерная программа является формой записи алгоритмов решения поставленных задач.

В основу компьютеров положены общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом это: принцип программного управления; принцип однородности памяти; принцип адресности. Программа состоит из набора команд, расположенных по определённому адресу памяти, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым организуется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой-то другой, используются команды условного или безусловного переходов, которые заносят в счетчик команд адрес ячейки памяти, содержащей следующую команду. Выборка команд из памяти прекращается после достижения и выполнения команды “стоп”.

Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.