Принцип фон Неймана.
Користувач спілкується з комп'ютером за допомогою команд і програм. Ідею керування обчислювальною машиною з використанням програми сформулювали ще в першій половині XIX ст. Чарльз Беббідж та Ада Лавлейс, але реалізована вона була лише через сто років. На перших комп'ютерах (у 40-х роках XX ст.) окрему команду деякої програми реалізовував електронний блок. Щоб перейти до іншої програми, потрібно було змінювати комутацію (з'єднання) електронних блоків, тобто структуру машини. Оскільки програмування зводилося до перемикання блоків, витрачався час на підготовку машини до роботи перед розв'язуванням кожної задачі.
У 1946 році американський математик Джон фон Нейман (1903-1957), використовуючи ідеї Ч. Беббіджа, сформулював загальні принципи будови комп’ютера, щоб він був універсальним та ефективним пристроєм для виконання обчислень та логічних операцій.
Фон Нейман виділив п’ять базових елементів комп’ютера:
арифметико-логічний пристрій;
керуючий пристрій, який організовує виконання програми;
запам’ятовуючий пристрій (оперативна пам'ять);
пристрої для введення інформації;
пристрої для виведення інформації.
Рис. 1.2 - П'ять базових елементів комп'ютера
Принципи функціонування сучасних комп’ютерів:
Принцип двійкового кодування полягає в тому що всі дані подаються у вигляді двійкових кодів;
Принцип програмного керування полягає в тому що всі операції з опрацювання даних здійснюються відповідно до програм і ці програми розміщуються в пам’яті комп’ютера;
Принцип адресності полягає в такій організації пам’яті комп’ютера, за якої процесор може безпосередньо звернутись до даних, розміщених у будь-якій частині пам’яті. До того ж кожна мінімальна частина пам’яті (комірка пам’яті) має унікальне ім’я — адресу;
Принцип однорідності пам’яті полягає в тому, що всі дані, у тому числі й програми, зберігаються в одному і тому самому запам’ятовуючому пристрю.
Принципи будови комп’ютерів, сформульовані Джоном фон Нейманом (США, 1946 р.) і, незалежно, Сергієм Олексійовичем Лебедєвим (СРСР, 1948 р.) стали завершенням першого
етапу розвитку науки про комп’ютери.
Під керівництвом Лебедєва було створено першу ЕОМ у Радянському Союзі (МЭСМ
малая електронно-счетная машина).
Рис.
1.3 - Мала
електронно-лічильна машина. Створена
в Інституті електротехніки АН
УРСР
під керівництвом академіка Сергія
Олексійовича Лебедєва в м.Києві, перша
в СРСР і Європі.
Принцип побудови пк та базова апаратна конфігурація пк.
Комп'ютер може коштувати від сотень до кількох тисяч доларів, тому важливо використовувати його з максимальною ефективністю. Щоб отримати максимальну користь від апаратних засобів, потрібно замислитися над низкою запитань: для чого призначений комп'ютер, які програми виконуватимуться і як, що ви очікуєте від комп'ютера і як це вплине на методику вашої роботи?
Комп'ютер – це універсальний засіб оброблення різноманітних видів інформації: текстової, графічної, цифрової, мультимедійної.
Можливості комп'ютера дуже великі, проте будь-яка його робота, що зовнішньо виявляється по-різному, фактично зводиться до виконання багатьох арифметичних і логічних операцій. Дані в комп'ютері подаються двійковими кодами, тобто сукупністю нулів та одиниць. Це пояснюється тим, що їх запам'ятовування і зберігання дуже легко реалізувати технічно (намагнічену ділянку поверхні беруть за 1, ненамагнічену – за 0). Отже, будь-який комп'ютер повинен мати запам'ятовувальний пристрій, у якому можна було б записувати та зчитувати двійкові коди. Користувач не може працювати з двійковими кодами, тобто в комп'ютері мають бути пристрої для перетворення інфор-мації зі звичайної форми на двійкову і навпаки. Такі пристрої називають пристроями введення і виведення інформації. Виконуючи будь-яке завдання, комп'ютер має здійснити
арифметичні та логічні операції. Це завдання виконує пристрій, який називають арифметично-логічним.
Щоб розв'язати завдання, на комп'ютері складають програму, яка разом з оброблюваними даними поміщається в запам'ятовувальний пристрій.
Програма – упорядкований набір деяких команд. У ній містяться вказівки, яку операцію виконати, над якими даними і куди помістити результат. Для організації вибору команд із запам'ятовувального пристрою та їх виконання необхідний ще один пристрій – пристрій керування. Він координує роботу всіх інших пристроїв машини в процесі виконання команд програми. Схематично це зображено на рис. 1.4.
Рис. 1.4
Після того як програма розміститься в запам'ятовувальному пристрої, її запускають на виконання. У пристрій керування надходять коди операції (що робити), а в арифметично-логічний – дані (з чим робити). Пристрій керування створює сигнали, що надходять на інші пристрої, які й забезпечують виконання цієї операції. Потім із запам'ятовувального пристрою вибирають іншу команду й організовують її виконання. Цей процес продовжується до закінчення всієї програми.
Персональний комп'ютер як універсальна технічна система має гнучку (відкриту) архітектуру, що може легко адаптуватися до потреб користувача у міру необхідності. Проте існує поняття базової конфігурації (конфігурація – склад обладнання).
Базова конфігурація – це мінімальний склад апаратних засобів, які забезпечують функціонування ПК як цілісної обчислювальної системи.
Базова конфігурація ПК охоплює такі апаратні засоби:
системний блок – це основний блок, усередині якого встановлено ключові компоненти;
монітор — пристрій візуального зображення інформації — один із головних пристроїв виведення інформації;
клавіатура — пристрій керування ПК, введення інформації;
миша — пристрій керування ПК, введення інформації, миша розширює можливості клавіатури, надає додаткові зручності.
Поняття «базова конфігурація» може змінюватись. Зокрема тепер не можна уявити ПК без пристрою читання-записуванню CD, DVD-дисків, принтера. Комбінація монітора та клавіатури забезпечує інтерфейс користувача.