3. Архітектура персонального комп’ютера.

Архітектурою ПК називають його опис на деякому загальному рівні, що включає опис системи команд, системи адресації, організації пам'яті і т. д. Архітектура визначає принципи дії, інформаційні зв'язки і взаємодію головних пристроїв ПК: процесора, внутрішньої, зовнішньої пам'яті та периферійних пристроїв. Уніфікація архітектури ПК забезпечує їх сумісність з точки зору користувача.

Структура персонального комп'ютера - це сукупність його функціональних елементів і зв'язків між ними. Класична архітектура (фон Нейман) — пристрій керування, арифметично-логічний пристрій, пам'ять, пристрої вводу-виводу інформації, об'єднані за до-помогою каналів зв'язку (див. схему на наступній сторінці).

Апаратне забезпечення

Сьогодні ви ознайомитеся з апаратними компонентами, з яких складається інформаційна система. Зрозуміло, що набір компонентів визначатиметься конкретною системою та завданнями, які вона покликана виконувати.

До апаратної складової належать:

• системний блок;

• корпус;

• процесор;

• материнська плата;

• внутрішня пам'ять;

• зовнішня пам'ять;

• блок електричного живлення;

• відеокарти;

• звукові карти;

• порти;

• пристрої введення інформації;

• пристрої виведення інформації;

• комунікаційне обладнання.

Зовнішня архітектура – це ті пристрої , які бачать люди, що працюють з комп'ютером. (монітор, клавіатура, мишка, системний блок, принтери і сканери, калонки, модем, мікрофон)

Внутрішня архітектура – це ті пристрої, які забезпечують процеси накопичення, обробки, зберігання, представлення і передачі інформації всередині машини. Більшість із них знаходяться в системному блоці. (Системний блок: материнська плата, процесоа, внутрішня та зовнішня пам’ять, блок електроживлення, порти, звукові та відео карти).

3. Інформація, повідомлення, шум. Види інформації. Інформаційні процеси.

Інформацію передають за допомогою повідомлення. Повідомлення передають за допомогою сигналів.

Повідомлення - це послідовність сигналів різної природи: звуків, символів, зображень, жестів тощо. Приклади повідомлень Батько сказав синові о котрій годині розпочнеться футбольний матч. Реклама фруктового соку повідомляє про його корисні властивості.

Повідомлення можна подавати різними способами:

• Текстові

• Числові

• Графічні

• Звукові

• Умовні сигнали

• Спеціальні позначення

• Комбіновані

Людина сприймає повідомлення з навколишнього світу за допомогою п'яти органів чуття: зору, слуху, дотику, нюху, смаку.

Поняття інформація є одним з основних, тому не можна дати йому точного означення, його можна тільки пояснити.

Інформація передається за допомогою повідомлень.

Якщо отримане повідомлення містить нові для людини факти, то вважають що вона отримала інформацію.

Повідомлення, яке не підвищує рівень обізнаності, несе шум. Містить уже відомі факти. Наприклад, містить неправильні факти, відомості, твердження. Має зміст, який людина не може зрозуміти.

Якщо ви отримали повідомлення для вирішення конкретної проблеми, частина якого є для вас корисною, а частина зайвою, непотрібною, то кажуть,що таке повідомлення має інформаційну надлишковість.

Види інформації

За способом сприйняття

Для людини інформація поділяється на види залежно від типу рецепторів, що сприймають її.

• Зорова — сприймається органами зору. Ми бачимо все довкола.

• Слухова — сприймається органами слуху. Ми чуємо звуки довкола нас.

• Тактильна — сприймається дотиковими рецепторами.

• Нюхова — сприймається нюховими рецепторами. Ми відчуваємо аромати довкола.

• Смакова — сприймається смаковими рецепторами. Ми відчуваємо смак.

За формою подання

За формою подання інформація поділяється на такі види:

• Текстова — що передається у вигляді символів, призначених позначати лексеми мови;

• Числова — у вигляді цифр і знаків, що позначають математичні дії;

• Графічна — у вигляді зображень, подій, предметів, графіків;

• Звукова — усна або у вигляді запису передачі лексем мови акустичним шляхом.

За призначенням

• Масова — містить тривіальні відомості і оперує набором понять, зрозумілим більшій частині соціуму

• Спеціальна — містить специфічний набір понять, при використанні відбувається передача відомостей, які можуть бути не зрозумілі основній масі соціуму, але необхідні і зрозумілі в рамках вузької соціальної групи, де використовується дана інформація

• Особиста — набір відомостей про яку-небудь особистість, що визначає соціальний стан і типи соціальних взаємодій всередині популяції.

Інформаціїні процеси поділяються на:

Збирання повідомлень – це процес пошуку і відбору необхідних повідомлень з різних джерел. Способи збирання інформації Робота з газетами, журналами, енциклопедіями… Проведення дослідів, експериментів Бесіди зі спеціалістами Спостереження, опитування, анкетування Перегляд фотографій, відеоматеріалів, телепередач Прослуховування радіопередач, звукозаписів Пошук в Інтернеті

Зберігання повідомлень – це процес фіксування повідомлень на матеріальному носії. Носії Папір Дерев’янні, тканинні, металеві та інші поверхні Кіно - і фотоплівки Магнітні стрічки Магнітні і лазерні диски Флеш-карти.

Передавання повідомлень – це процес переміщення повідомлення від джерела до приймача. Джерело повідомлення Канал передавання Приймач повідомлення Засоби передавання Люди, тварини Дзвінки, дзвони Світлофор, сигнальні прапорці Поштова служба, телефон, телеграф Комп'ютерні мережі, електронна пошта.

Опрацьовування повідомлень – це процес отримання нових повідомлень із наявних. Приклади опрацьовування інформації Учень розв'язує задачу Староста класу розташовує по спаданню результати успішності учнів Читаючи ноти піаніст грає мелодію Турнікет пропускає у метро після опускання жетона.

Захист повідомлень – це процес створення умов, що не допускають втрати, пошкодження, несанкціонованого доступу або зміни повідомлень. Приклади заходів для захисту повідомлень Створення резервних копій Зберігання в захисному приміщенні, сейфі Надання користувачам відповідних прав доступу до повідомлень Кодування повідомлень.

Кодування повідомлень – це процес зміни однієї послідовності сигналів, якою подане повідомлення, іншою послідовністю сигналів. Під час кодування повідомлення відбувається зміна вигляду повідомлення без зміни його змісту. Ребуси “Мова квітів – селам”, “Танцюючі чоловічки”, “Азбука Морзе”.

3. Етапи розвитку обчислювальної техніки.

Основними етапами розвитку обчислювальної техніки є:

I. Ручний — з 50-го тисячоліття до н. е.;

II. Механічний — з середини XVII століття;

III. Електромеханічний — з дев'яностих років XIX століття;

IV. Електронний — з сорокових років XX століття.

І. Ручний період автоматизації обчислень почався на зорі людської цивілізації. Він базувався на використанні пальців рук і ніг. Рахунок за допомогою угрупування і перекладання предметів з'явився попередником рахунку на абаку — найбільш розвиненому рахунковому приладі старовини.

Аналогом абака на Русі є рахівниці, що дійшли до наших днів. Використання абака припускає виконання обчислень по розрядах, тобто наявність деякої позиційної системи числення. Обчислення на них проводилися шляхом переміщення рахункових кісток і камінчиків (калькулей) в полоськових поглибленнях дощок з бронзи, каменя, слонячої кістки, кольорового скла. Першим пристроєм для виконання множення був набір дерев'яних брусків, відомих як палички Непера

ІІ. Розвиток механіки в XVII столітті став передумовою створення обчислювальних пристроїв і приладів, що використовують механічний спосіб обчислень.

Перша механічна рахункова машина була виготовлена в 1623 р. професором математики Шиккардом. В ній були механізовані операції складання і віднімання, а множення і ділення виконувалося з елементами механізації.

У 1673 р. інший великий математик розробив рахунковий пристрій, на якому вже можна було множити і ділити.

Перша спроектована машина Беббіджем, різницева машина, працювала на паровому двигуні. Вона заповнювала таблиці логарифмів методом постійної диференціації і заносила результати на металеву пластину. Працююча модель, яку він створив, була шестирозрядним калькулятором, здатним проводити обчислення і друкувати цифрові таблиці. Другий проект Беббіджа — аналітична машина, що використовує принцип програмного управління і що призначалася для обчислення будь-якого алгоритму.

ІІІ. В кінці XIX ст. були створені складніші механічні пристрої. Найважливішим з них був пристрій, розроблений американцем Германом Холлерітом. Винятковість його полягала в тому, що в ньому вперше була спожита ідея перфокарт і розрахунки велися за допомогою електричного струму. Це поєднання робило машину настільки працездатною, що вона отримала широке застосування свого часу.

Початок — 30-і роки XX століття — розробка рахунковоаналітичних комплексів, які складаються з чотирьох основних пристроїв: перфоратора, контрольника, сортувальника і табулятора. На базі таких комплексів створюються обчислювальні центри. В цей же час розвиваються аналогові машини.

З 1930 р. по 1957 р. —розробляється диференціальний аналізатор, використаний надалі у військових цілях, створюють електронну машину ABC, створюється керована обчислювальна машина MARK-1, останній найбільший проект релейної обчислювальної техніки — в СРСР створена РВМ-.

IV. Електронний етап, початок якого пов'язують із створенням в США в кінці 1945 р. електронної обчислювальної машини ENIAC американським інженером-електронщиком Дж. П. Эккерт і фізиком Дж.У. Моучлі.

У історії розвитку ЕОТ прийнято виділяти декілька поколінь, кожне з яких має свої відмітні ознаки і унікальні характеристики. Головна відмінність машин різних поколінь полягає в елементній базі, логічній архітектурі і програмному забезпеченні, крім того, вони розрізняються по швидкодії, оперативній пам'яті, способам введення і виведення інформації.

I покоління (до 1955 р.)

Всі ЕОМ I-го покоління були зроблені на основі електронних ламп, що робило їх ненадійними - лампи доводилося часто міняти. Ці комп'ютери були величезними, незручними і дуже дорогими машинами, які могли придбати тільки крупні корпорації і уряди. Лампи споживали величезну кількість електроенергії і виділяли багато тепла. Притому для кожної машини використовувалася своя мова програмування. Набір команд був невеликим, схема арифметико-логічного пристрою і пристрою управління достатньо проста, програмне забезпечення практично було відсутнє. Показники об'єму оперативної пам'яті і швидкодії були низькими. Для введення-виводу використовувалися перфострічки, перфокарти, магнітні стрічки і друкуючі пристрої, оперативні пристрої, що запам'ятовують, були реалізовані на основі ртутних ліній затримки електроннолучевих трубок. Ці незручності почали долати шляхом інтенсивної розробки засобів автоматизації програмування, створення систем обслуговуючих програм, що спрощують роботу на машині і збільшують ефективність її використання. Це, у свою чергу, зажадало значних змін в структурі комп'ютерів, направлених на те, щоб наблизити її до вимог, що виникли з досвіду експлуатації комп'ютерів. ІI покоління (1958-1964рр.).

У 1958 р. в ЕОМ були застосовані напівпровідникові транзистори, винайдені в 1948 р. Уїльямом Шоклі, вони були надійніші, довговічніші, менші, мали змогу виконати значно складніші обчислення, володіли великою оперативною пам'яттю. 1 транзистор здатний був замінити ~ 40 електронних ламп і працювати з більшою швидкістю. У II-ому поколінні комп'ютерів дискретні транзисторні логічні елементи витіснили електронні лампи. Як носії інформації використовувалися магнітні стрічки ("БЕСМ-6", "Мінськ-2","Урал-14") і магнітні сердечники, з'явилися високопродуктивні пристрої для роботи з магнітними стрічками, магнітні барабани і перші магнітні диски. III покоління (1964-1972рр).

Машини третього покоління мають розвинені операційні системи. Вони володіють можливостями мультипрограмування, тобто одночасного виконання декількох програм. Багато завдань управління пам'яттю, пристроями і ресурсами стала брати на себе операційна система або ж безпосередньо сама машина. IV покоління (з 1972 р. по теперішній час).

Четверте покоління — це теперішнє покоління комп'ютерної техніки, розроблене після 1970 року. Вперше стали застосовуватися великі інтегральні схеми (ВІС), які по потужності приблизно відповідали 1000 ІС. Це привело до зниження вартості виробництва комп'ютерів. Швидкодія таких машин складає тисячі мільйонів операцій в секунду. Ємкість ОЗУ зросла до 500 млн. двійкових розрядів. У таких машинах одночасно виконуються декілька команд над декількома наборами операндів. C точки зору структури машини цього покоління є багатопроцесорними і багатомашинними комплексами, що працюють на загальну пам'ять і загальне поле зовнішніх пристроїв. Ємкість оперативної пам'яті приблизно 1 - 64 Мбайт.

ПК - настільний або портативний комп'ютер, який використовує мікропроцесор як єдиний центральний процесор, що виконує всі логічні і арифметичні операції. Ці комп'ютери відносять до обчислювальних машин четвертого і п'ятого покоління. Крім ноутбуків, до переносних мікрокомп'ютерів відносять і кишенькові комп'ютери — палмтопи.

Основними ознаками ПК є шинна організація системи, висока стандартизація апаратних і програмних засобів, орієнтація на широкий круг споживачів.

Ставляться абсолютно інші завдання, ніж при розробці всіх колишніх ЕОМ. Якщо перед розробниками ЕОМ з I по IV поколінння стояли такі завдання, як збільшення продуктивності в області числових розрахунків, досягнення великої ємкості пам'яті, то основним завданням розробників ЕОМ V покоління є створення штучного інтелекту машини (можливість робити логічні виводи з представлених фактів), розвиток "інтелектуалізації" комп'ютерів - усунення бар'єру між людиною і комп'ютером.

Комп'ютери будуть здатні сприймати інформацію з рукописного або друкарського тексту, з бланків, з людського голосу, упізнавати користувача по голосу, здійснювати переклад з однієї мови на інші. Це дозволить спілкуватися з ЕОМ всім користувачам, навіть тим, хто не володіє спеціальними знаннями в цій області. ЕОМ буде помічником людині у всіх областях.