Техническое обеспечение информационных технологий

Архитектура персонального компьютера

Под архитектурой персонального компьютера понимают совокупность его устройств и связей между ними. Американский математик Джон фон Нейман сформулировал принципы построения, «архитектуры» электронно-вычислительной машины.

1. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, которые выполняются автоматически друг за другом в определенной последовательности. Выборка программы из памяти осуществляется с помощью счетчика команд – специального устройства, хранящего номер следующей команды.

2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти – число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из дискретных элементов – пронумерованных ячеек, каждая из которых может содержать набор символов, называемых словом. Время доступа (чтения или записи) не зависит от адреса ячейки. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти так, чтобы к запомненным в них значениям можно было впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программ с использованием присвоенных имен.

В компьютерах реализована двоичная арифметика. В двоичной арифметике, связанной и с единицами измерения информации, единичное состояние обозначают 0 или 1 и называют битом. Каждому символу соответствует набор из 8 нулей и единиц, называемый байтом. Существует 256 (2⁸) вариантов из восьми нулей и единиц, столько символов можно закодировать (цифры, буквы алфавитов, специальные знаки, в фото – цвет точки или ее оттенок).

Любую информацию можно закодировать, а значит, и измерить в битах и байтах. В этих единицах измеряется и объем памяти компьютера:

1 байт = 8 бит 1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт = 213 бит

1 Мбайт = 210 Кбайт = 220 байт = 223 бит 1 Гбайт = 210 Мбайт = 230 байт = 233 бит

Фон-неймановская архитектура компьютера выделяет три составные части: процессор, память и устройства ввода-вывода. Внешнюю память и устройства ввода-вывода принято называть периферийными.

Архитектура современных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Это позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости её модернизацию.

Линии связи между различными частями ЭВМ принято называть системной шиной, или магистралью. Взаимодействие микропроцессора с устройствами ввода-вывода идет через шину данных, а использование памяти (адресация памяти) происходит с помощью адресной шины. Шина управления служит для управления со стороны процессора всеми системами, происходящими в компьютере. Каждое внешнее устройство подключается к шине через устройство согласования. В зависимости от сложности выполняемых функций устройство согласования называют адаптером или контроллером.

Основной характеристикой системной шины является ее разрядность, т.е. количество бит одновременно обрабатываемой информации.

Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем.

- это многофункциональное электронное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.

Компьютер состоит из нескольких основных конструктивных компонент:

Устройства обработки информации

  – центральное устройство ЭВМ, производит арифметические и логические действия над данными и управляет другими устройствами ЭВМ.

Назначение микропроцессора:

• выполнять команды программы, находящейся в оперативной памяти;

• координировать работу всех устройств компьютера.

В состав процессора обязательно входят:

• устройство управления (координирует работу всех устройств компьютера);

• арифметико-логическое устройство (выполняет команды программы, находящейся в оперативной памяти);

• регистры памяти (ячейки, в которые по очереди помещаются команды программы, по которой работает процессор и вся необходимая информация для их выполнения).

Характеристики процессора:

• - скорость передачи информации между устройствами компьютера. Она влияет на скорость работы, быстродействие процессора. Первые модели процессоров Intel (i8088) работали с тактовой частотой 8 Мгц, а современные (Pentium IV) – до 4 ГГц.

• - объем информации, которую процессор обрабатывает за одну операцию. Чем больше разрядность процессора, тем больше информации он может обработать.

Устройства хранения информации

Внешняя память

Накопитель на жёстких магнитных дисках (НЖМД) или «винчестер» - устройство долговременной внешней памяти, предназначенное для записи (хранения, считывания) информации на малогабаритный пакет жестких магнитных дисков, герметизированный вместе с головками записи-чтения. Ёмкость:

Н акопитель на гибких магнитных дисках (НГМД) – устройство долговременной внешней памяти, предназначенное для записи (считывания) информации на съёмный гибкий магнитный носитель диаметром 3,5’’. Дискета – съёмный гибкий магнитный диск, предназначенный для записи (хранения, считывания) информации. Размер: Ёмкость:

6

Д исководы CD-ROM, DVD-ROM - накопители долговременной внешней памяти, предназначенные для считывания информации со съемного оптического носителя – компакт-диска. - хранится информация, которая была записана в процессе изготовления; - возможность однократной записи; - возможность многократной записи. Ёмкость CD: Ёмкость DVD: Для записи и перезаписи на диски используются специальные CD-RW и DVD-RW-дисководы.

Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Ёмкость:

Внутренняя память

постоянное запоминающее устройство (ROM - Read Only Memory – память только для чтения) В ПЗУ данные заносятся при изготовлении (изменить информацию в ПЗУ нельзя). ПЗУ предназначено для хранения постоянной программной и справочной информации. ПЗУ позволяет только считывать информацию. Энергонезависима.					оперативное запоминающее устройство (RAM - Random Access Memory – память с произвольным доступом) ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации, непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемым компьютером в текущий период времени. Энергозависима. Ёмкость ОЗУ: 32Мб - 64Мб – 128Мб – 256Мб – 512Мб – 1024Мб