8.6. Персональные компьютеры

К персональным компьютерам относятся настольные (стационарные) и переносные ПК. К переносным ЭВМ относятся Notebook (блокнот или записная книжка) и карманные персональные компьютеры (Personal Computers Handheld - Handheld PC, Personal Digital Assistants – PDA и Palmtop).

9. Обобщенная структура ЭВМ - это совокупность его функциональных элементов и связей между ними.

Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем.

Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации

9.1. Арифметико-логическое устройство и устройство управления

Арифметико-Логическое Устройство (АЛУ):

Назначение – обработка информации (операции +, -, <<, >>, и т.д.) и логические операции.

Алгоритм операции включает последовательность элементарных действий:

1) прием кода операнда

2) преобразование кода операнда

3) суммирование кодов двух операндов

4) сдвиг кода операнда

5) выдача кода результата.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЭВМ - координирует совместную работу процессора, внешней памяти, устройств ввода-вывода и др. посредством управляющих сигналов, вырабатываемых устройством управления в соответствии с реализуемой программой.

9.2. Запоминающие устройства — носитель информации, предназначенный для записи и хранения данных. В основе работы запоминающего устройства может лежать любой физический эффект, обеспечивающий приведение системы к двум или более устойчивым состояниям.

Классификация запоминающих устройств:

По устойчивости записи и возможности перезаписи ЗУ делятся на:

-Постоянные ЗУ (ПЗУ) (например, CD-ROM). ПЗУ в рабочем режиме допускает только считывание информации.

-Записываемые ЗУ (ППЗУ), в которые конечный пользователь может записать информацию только один раз (например, CD-R).

-Многократно перезаписываемые ЗУ (ПППЗУ) (например, CD-RW).

-Оперативные ЗУ (ОЗУ) обеспечивает режим записи, хранения и считывания информации в процессе её обработки.

По типу доступа ЗУ делятся на:

-Устройства с последовательным доступом (например, магнитные ленты).

-Устройства с произвольным доступом (RAM) (например, оперативная память).

-Устройства с прямым доступом (например, жесткие магнитные диски).

-Устройства с ассоциативным доступом (специальные устройства, для повышения производительности БД)

По геометрическому исполнению:

-дисковые (магнитные диски, оптические, магнитооптические);

-ленточные (магнитные ленты, перфоленты);

-барабанные (магнитные барабаны);

-карточные (магнитные карты, перфокарты, флэш-карты, и др.)

-печатные платы (карты DRAM).

По физическому принципу:

-магнитные диски, жёсткий магнитный диск, гибкий магнитный диск;

-магнитные ленты и карты

-CD, DVD, HD-DVD, Blu-ray Disc,

По форме записанной информации выделяют аналоговые и цифровые запоминающие устройства.

Цифровые запоминающие устройства — устройства, предназначенные для записи, хранения и считывания информации, представленной в цифровом коде.

К основным параметрам ЗУ относятся информационная ёмкость (бит), потребляемая мощность, время хранения информации, быстродействие.Самое большое распространение запоминающие устройства приобрели в компьютерах (компьютерная память). Кроме того, они применяются в устройствах автоматики и телемеханики, в приборах для проведения экспериментов, в бытовых устройствах (телефонах, фотоаппаратах, холодильниках, стиральных машинах и т. д.), в пластиковых карточках, замках.

Наиболее распространённые в настоящее время ЗУ:

Магнитные ЗУ в пластиковых картах, Флеш-память: USB-накопители, карты памяти в телефонах и фотоаппаратах, SSD, Оптические диски: CD, DVD, Blu-Ray и др.,Жёсткие диски (НЖМД), Микросхемы SDRAM (DDR и XDR)

Переносные накопители данных:

Некоторые типы запоминающих устройств оформлены как компактные, носимые человеком устройства, приспособленные для переноса информации. В частности:Флеш-память, Переносной жёсткий диск.

10. Принципы фон Неймана

обосновывается использование двоичной системы для представления данных в ЭВМ (преимущественно для технической реализации, простота выполнения арифметических и логических операций — до этого машины хранили данные в десятичном виде), выдвигается идея использования общей памяти для программы и данных.

10.1. Принцип программного управления

Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности.

10.2. Принцип однородности памяти

Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

10.3. Принцип адресности

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

11.Структура программного обеспечения компьютера

1.1.Что такое программное обеспечение?

Совокупность программ, предназначенная для решения задач на ПК, называется программным обеспечением.

Состав  программного обеспечения ПК называют программной конфигурацией.

1.2.Категории программного обеспечения

Системное ПО - Это программы общего пользования не связаны с конкретным применением ПК и выполняют традиционные функции: планирование и управление задачами, управления вводом-выводом и т.д.

Прикладное ПО: Прикладные программы могут использоваться  автономно или в составе программных комплексов или пакетов. Прикладное ПО – программы,  непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых работ на ПК: редактирование текстовых документов, создание рисунков или картинок, создание электронных таблиц и т.д.

Инструментальное ПО: Инструментальное ПО или системы программирования  - это системы для автоматизации разработки новых программ на языке программирования.

12.Типы вычислительных систем

1.1.Однопроцессорный компьютер

Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд — программа.

1.2.Многопроцессорная архитектура

Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и много потоков команд.

Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.

1.3. Многомашинная вычислительная система

Здесь несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную).

Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко.

Однако эффект от применения такой вычислительной системы может быть получен только при решении задач, имеющих очень специальную структуру: она должна разбиваться на столько слабо связанных подзадач, сколько компьютеров в системе.