Билет №1

Основные этапы развития вычислительной техники. Информатизация общества.

Человек в процессе жизни постоянно связан с информацией. На протяжении истории цивилизации можно выделить четыре информационные революции.

Первая инф. революция - изобретение письменности.

Вторая инф. революция - книгопечатание.

Третья инф. революция - изобретение радио и телевидения.

Четвертая инф. революция - создание информационной сети Интернет.

Внедрение современных средств переработки и передачи информации в различные сферы деятельности послужило началом перехода к информационному обществу. Этот процесс называется информатизацией.

Информатизация - процесс, при котором создаются условия, удовлетворяющие потребностям любого человека в получении необходимой информации.

Необходимым этапом информатизации является процесс компьютеризации общества, т.е. внедрение и развитие технической базы - компьютеров.

В развитии вычислительной техники можно выделить несколько этапов.

Прообразом компьютера явилась первая вычислительная машина, созданная Чарльзом Бэббиджем в 1822г. "Элементной базой" этой машины было зубчатое колесо. Числа были 18-ти разрядные. Это была действующая модель, на которой была посчитана таблица квадратов чисел. Машина работала по программе.

Первым программистом была дочь Байрона - Ада Лавлейс.

Классификация поколений компьютеров производится по элементной базе, которая лежит в основе работы каждого поколения ЭВМ.

1-е поколение ЭВМ (с 1946г до 1958г)

Элементной базой компьютеров 1-го поколения были электронные лампы. ЭВМ отличаются большими габаритами, большим потреблением энергии, малой скоростью действия, низкой надежностью. Программирование - в машинных кодах.

Примеры: американская машина Эниак. Компьютер содержал около 20000 ламп.

Лампы часто выходили из строя.В течение месяца приходилось заменять около 2000 ламп. В СССР из мощных - М20 (50-годы),быстродействие - 20 тыс.оп/сек.

2-е поколение ЭВМ (c конца 50-х до конца 60-х.)

Элементной базой компьютеров 2-го поколения были полупроводниковые элементы (транзисторы). Один транзистор заменял 40 эл-ных ламп, работал быстрее, был дешевле и надежнее. Срок службы транзистора в 1000 раз больше, чем у эл-ной лампы. Программирование - уже на алгоритмических языках.

Примеры: наша БЭСМ-6 (1 млн оп./сек), IBM 7090.

3-е поколение ЭВМ (c середины 60-х до конца 70-х.)

Элементной базой компьютеров 3-го поколения были интегральные схемы. Резкое снижение габаритов ЭВМ, повышение их надежности, увеличение производительности. Программисты получили в озможность работать в дисплейных залах.

Незаменимым стал системный программист. Производительность сотни тысяч - миллионы оп/сек.

Примеры: американская IBM-360, VAX, у нас - ЕС ЭВМ.

4-е поколение ЭВМ (c конца 70-х годов)

Элементная база - микропроцессоры, большие интегральные схемы.

Компьютеры 4-го поколения развиваются в 2-х основных направлениях:

- создание многопроцессорных вычислительных систем,

- создание персональных компьютеров, как настольных, так и переносных, а на их основе - компьютерных сетей.

Примеры: фирма INTEL - 1971г, IBM PC/XT/AT, PS/2, Cray

Билет №2-3

Компьютер – система взаимосвязанных компонентов.

Сбор информации

Кодирование и ввод информации

Хранение и обработка информации

П Выходные данные ередача и декодирование информации

Входные данные

Устройства

ввода

Процессор

Устройства

вывода

Память

Обмен информации между устройствами ПК

Управляющие сигналы от процессора

Потоки входной и выходной информации

Для обмена информацией в ПК предусмотрена магистраль для перемещения потоков информации – системная шина.

Для связи основных устройств компьютера между собой используется специальная информационная магистраль, обычно называемая инженерами шиной. Шина состоит из трех частей:

• шина адреса, на которой устанавливается адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет происходить обмен информацией;

• шина данных, по которой собственно и будет передана необходимая информация; и, наконец,

• шина управления, регулирующей этот процесс (например, один из сигналов на этой шине позволяет компьютеру различать между собой адреса памяти и устройств ввода/вывода).

Процессор является главным устройством компьютера. Его функции:

- обработка всех видов информации (арифметико-логическое устройство АЛУ),

- обеспечение согласованного действия всех устройств компьютера (устройство управления УУ).

Процессор - основная микросхема компьютера, конструктивно он состоит из ячеек, которые называются регистрами. С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной (внутренней) памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами.

Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина (шина управления).

Адресная шина у процессоров Intel Pentium (как наиболее распространенных) 32-разрядная,т.е. состоит из 32 параллельных линий. Комбинация нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

По шине данных происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. Обычно шина данных 64-разрядная (для компьютеров, собранных на базе процессоров Intel Pentium),таким образом за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

По командной шине в процессор поступают команды для обработки данных. В большинстве процессоров шина команд 32-разрядная (Intel Pentium), но есть и 64-разрядные процессоры и 128-разрядные.

Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует систему команд процессора.

Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Например, все процессоры Intel Pentium относятся к семейству х86 (родоначальник - 16-разрядный процессор Intel 8086,далее Intel 80286, Intel 80386, Intel 80486, Intel Pentium 60,66,75,90,100,133; Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Celeron, Intel Xeon, Intel Pentium III; процессоры компаний AMD, Cyrix).

Процессоры,относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и, как правило, невзаимозаменяемы.

Ocновные параметры процессоров:

- рабочее напряжение (обеспечивает материнская плата, сейчас менее 3В);

- разрядность (определяется разрядностью командной шины);

- рабочая тактовая частота (чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может выполнить в единицу времени; сейчас более 2000 МГц);

- коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты (для получения более высоких частот);

- размер кэш-памяти (буферная область, "сверхоперативная память" внутри процессора для уменьшения количества обращений к ОП; бывает нескольких уровней).

ПАМЯТЬ предназначена для хранения программы и данных. Память подразделяется на внутренюю и внешнюю. Название сохранилось с тех времен, когда внешняя память помещалась вне процессорного корпуса.

Оперативная (внутренняя) память (RAM - Random Access Memory) - это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Во внутренней памяти принято выделять ОЗУ и ПЗУ.После выключения компьютера ОЗУ очищается,а ПЗУ нет.

С точки зрения физического принципа действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

Ячейки динамической памяти можно представить в виде микроконденсаторов,

способных накапливать заряд на обкладках. Это наиболее распространенный и экономически доступный вид памяти. Недостатки: переходные процессы, рассеивание заряда. Для сохранения информации ячейки динамической памяти нужно постоянно подзаряжать (регенерация ОЗУ). Регенерация осуществляется автоматически несколько десятков раз в секунду.

Ячейки статической памяти можно представить как электронные элементы - триггеры, обладающие двумя устойчивыми состояниями (0/1). Этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, но технически он сложнее и дороже.

Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера (ОЗУ), а микросхемы статической памяти используют в качестве кэш-памяти процессора.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Конструктивно модули памяти имеют два исполнения: однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули). Комбинировать на одной плате модули разных типов нельзя.

Основные характеристики модулей памяти:

- объем памяти (SIMM-модули 4,8,16,32 Мб; DIMM-модули 16,32,64,128 Мб);

- время доступа (SIMM-модули 50-70 наносекунд; DIMM-модули 7-10 нс).

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) играет важную роль в работе компьютера. Сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес, который указывает на ячейку ПЗУ. Это происходит аппаратно. Процессор обращается по этому адресу за первой командой и далее начинает работать по программе. Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют "зашитыми" - их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.

Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS - Basic Input Output System). Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

ВНЕШНЯЯ (долговременная) память - для длительного хранения информации.

Внешняя память отличается от внутренней большими объемами информации, но гораздо меньшим быстродействием. Внешняя память является энергонезависимой. Для работы с внешней памятью необходимо наличие устройства, обеспечивающего запись/чтение (дисковода) и носителя.

Основные характеристики устройств внешней памяти:

- информационная емкость,

- скорость обмена информацией,

- стоимость.

Жесткий диск (Hard Disk, винчестер) является магнитным запоминающим устройством. Управление работой ЖД производится контроллером жесткого диска. Емкость диска может достигать нескольких десятков Гб, скорость обмена информацией - до 30-60 Мб/сек.

Для небольших объемов информации используют гибкие магнитные диски (дискеты), для работы с которыми необходим дисковод. Дискеты бывают:

- размером 5,25 дюйма и емкостью от 160 Кб до 1,2 Мб (сейчас не использу-

ются);

- размером 3,5 дюйма и емкостью 1,4 Мб.

Дискеты считаются малонадежными носителями информации.

С 1995 года в базовую конфигурацию компьютера стали входить дисководы компакт-дисков CD-ROM. CD-ROM - это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться 650 Мб.

Скорость считывания информации с CD-ROM сравнивают со скоростью считывания информации с музыкального диска (150 Кб/сек), которую принимают за единицу. Сейчас наиболее распространенными являются 52-скоростные накопители (скорость считывания 7500 Кб/c).

УСТРОЙСТВА ВВОДА: клавиатура, мышь, сканер и др.

УСТРОЙСТВА ВЫВОДА: монитор, принтер, графопостроитель, динамик и др.