2.5 Принципы строения и функционирования эвм Джона фон Неймана
Большинство современных ЭВМ функционирует на основе принципов, сформулированных в 1945 г. американским ученым венгерского происхождения Джоном фон Нейманом.
Принцип двоичного кодирования. Согласно этому, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных символов (сигналов).
Принцип программного управления. Компьютерная программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, любая из которых доступна процессору в любой момент времени.
Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков (рис. 2.1):
1) устройство ввода/вывода информации;
2) память ЭВМ;
3) процессор, включающее устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ).
Память
(внутренняя,
внешняя
ПроцессорУстройство ввода/вывода
Рис. 2.1. Структура ЭВМ Джона фон Неймана
В ходе работы ЭВМ информация через устройства ввода попадает в память. Процессор извлекает из памяти обрабатываемую информацию, работает с ней и помещает в нее результаты обработки. Полученные результаты через устройства вывода сообщаются человеку.
Устройства ввода/вывода и их подключение к компьютеру
К современным устройствам ввода-вывода, помимо базовых (клавиатура, мышь, монитор), обеспечивающих минимально необходимые функции ПК, можно отнести различные манипуляторы (трэкбол, тачпад/трекпад, всетовое перо, игровые манипуляторы — джойстикии т.п.), сенсорные экраны, а также периферийные устройства: принтер, сканер, плоттер, дигитайзер, модем, звуковую карту и др.
Клавиатураявляется основным устройством для ввода в компьютер информации и команд управления. Клавиатура стационарного компьютера, как правило, представляет собой самостоятельный конструктивный блок. У переносных компьютеров клавиатура входит в корпус и число клавиш на ней значительно меньше, чем у стационарных.
Кроме основного набора клавиш (от 104 до 109), клавиатура может иметь дополнительные кнопки (для работы в Интернет и для управления мультимедийными устройствами). Существуют также клавиатуры с различными дополнительными устройствами ввода, например, с сенсорным указателем, с устройством для считывания штрихового кода (применяются для компьютеров, используемых в качестве кассовых аппаратов) и др.
Стоит также отметить, что выпускаются клавиатуры с изменениями в форме: как бы «разломанные» надвое, изогнутые, снабженные подставками для кистей рук и т.д.
Современные клавиатуры выпускаются как с проводом (PS/2 или USB-интерфейс), так и беспроводные. Беспроводные клавиатуры состоят из собственно клавиатуры и приемопередатчика, использующего высокочастотные радиоволны. Есть также передатчики, использующие инфракрасное излучение, но они не получили большого распространения.
Мышьотносится к специальным устройствам для управления курсороми подачи некоторых команд, называемымманипулятор.
Мышь характеризуется следующими основными параметрами:
количеством кнопок (две, три, две кнопки и скроллер (колесико) и т.д.);
конструкцией (оптико-механические, оптические);
способом подключения к компьютеру (к порту PS/2, к USB или беспроводные мыши).
Принтер— устройство, предназначенные для вывода информации из компьютера. Существует большое число разнообразных моделей принтеров, различающихся принципом действия, интерфейсом, производительностью, функциональными возможностями.
Основными типами принтеров являются матричные (игольчатые), струйные и лазерные.
Матричные принтерыв качестве основного узла они имеют печатающую головку, представляющую собой обойму, несущую тонкие металлические стержни (иглы), которые размещены перпендикулярно бумаге. Печатающая головка движется вдоль печатаемой строки, а иглы в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту, что обеспечивает изображение символов.
Струйные принтерыформируют изображение микрокаплями специальных чернил, выбрасываемых на бумагу через миниатюрные сопла. Этот способ печати обеспечивает более высокое качество печати по сравнению с матричными, а также реализовать цветную печать, которая формируется наложением друг на друга нескольких цветов.
Лазерные принтеры
Для лазерного принтера важной характеристикой является объем встроенной памяти (буфера печати), поскольку он сначала формирует изображение целиком, а только потом начинает его печатать, причем черно-белые принтеры должны иметь больший объемпамяти чем цветные.
Сканерявляется устройством, которое позволяет оцифровывать (считывать и вводить в компьютер) машинописные тексты, изображения фотографий, рисунков, монет, печатных плат и иных плоских объектов.
Если сканер черно-белый, то речь идет о том, сколько градаций серого может различить фотоэлемент сканера. Для ввода цветного изображения нужен цветной сканер. На качество сканирования, особенно цветного, сильно влияет цветовая чувствительность сканирующего элемента. Чем больше его цветовой диапазон, тем плавней получаются цветовые переходы и тем естественней выглядит полученное изображение. Хорошие цветные сканеры способны давать изображение практически фотографического качества.