Билет №20

1. Структурная схема персонального компьютера. Иерархия памяти ПК. Иерархия логических элементов ПК.

1. Алгоритм. Свойства алгоритма. Вспомогательные алгоритмы.

1) Устройство ПК: процессор Центральный микропроцессор (небольшая микросхема, выполняющая все вычисления и обработку информации) – это ядро ПК. В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel и совместимые с ними микропроцессоры других фирм. Компоненты микропроцессора:

• АЛУ выполняет логические и арифметические операции

• Устройство управления управляет всеми устройствами ПК

• Регистры используются для хранения данных и адресов

• Схема управления шиной и портами – осуществляет подготовку устройств к обмену данными между микропроцессором и портом ввода – вывода, а также управляет шиной адреса и управления. Основные характеристики процессора:

• Разрядность – число двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной команды. Большинство современных процессоров – это 32 – разрядные процессоры, но выпускаются и 64 - разрядные процессоры.

• Тактовая частота – количество циклов работы устройства за единицу времени. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность.

• Наличие встроенного математического сопроцессора

• Наличие и размер Кэш- памяти.

Оперативная память Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) - область памяти, предназначенная для хранения информации в течение одного сеанса работы с компьютером. Конструктивно ОЗУ выполнено в виде интегральных микросхем. Из нее процессор считывает программы и исходные данные для обработки в свои регистры, в нее записывает полученные результаты. Название “оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, в результате процессору не приходится ждать при чтении или записи данных в память.

Кэш-память Компьютеру необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Поэтому современные компьютеры оснащаются Кэш-памятью или сверхоперативной памятью. При наличии Кэш-памяти данные из ОЗУ сначала переписываются  в нее, а затем в регистры процессора. При повторном обращении к памяти сначала производится поиск нужных данных в Кэш-памяти и необходимые данные из Кэш-памяти переносятся в регистры, поэтому повышается быстродействие. 

Системная магистраль (шина) - это совокупность проводов и разъемов, обеспечивающих объединение всех устройств ПК в единую систему и их взаимодействие

Внешняя память. Классификация накопителей

Для хранения программ и данных в ПК используются накопители различных типов. Накопители - это устройства для записи и считывания информации с различных носителей информации. Различают накопители со сменным и встроенным носителем.

Дополнительные устройства Периферийные устройства - это устройства, которые подключаются к контроллерам ПК и расширяют его функциональные возможности (джойстики, сканеры, цифровые камеры)

Иерархия памяти:

 По функциональному признаку память персональных машин делится на следующие иерархические уровни:

        1) сверхоперативную память (СОП) для хранения указателей адресов и промежуточных результатов вычислений;

        2) кэш-память, выполняющую роль буфера между МП и ОП, а также другими устройствами в случае дисбаланса в их быстродействии;

        3) ОП, хранящую выполняемые программы, данные для них и результаты вычислений (как промежуточные, так и окончательные перед выдачей пользователю);

        4) внешнюю оперативно-доступную память (ВОДМ), служащую для хранения программ, которые могут быть непосредственно загружены в ОЗУ для выполнения, а также массивов данных, доступных выполняемым программам и формируемых этими программами;

        5) внешнюю дублирующую память (ВДП), предназначенную для создания резервных копий (архивов) программ и данных, а также для связи с внешним миром и обеспечения максимально возможной конфиденциальности.

        Уровни 4 и 5 объединяются общим названием «внешняя память», или ВЗУ. ОП, как мы уже говорили, делится на ОЗУ и ПЗУ. Каждый следующий уровень иерархии памяти характеризуется по сравнению с предыдущим, как правило, меньшим быстродействием и удельной стоимостью, но большей емкостью и надежностью хранения информации.

2) Алгоритмы

Свойства:

• Дискретность - разделение на мелкие шаги,

• Детерминантность - итог не зависит от исполнителя,

• Массовость - можно использовать в разных задачах, хотя существуют и уникальные (космические технологии и т.п.)

• Исполнитель - человек, робот, программа.

Виды алгаритмов:

• схемы,

• алгаритмические языки,

• словесные.

Вспомогательный алгоритм (процедура) - инструмент, который позволяет:

• сократить текст основного алгоритма (за счет отсутствия многократных описаний одних и тех же повторяющихся действий);

• облегчить понимание текста программы, делая его похожим на текст на естественном языке, при условии, конечно, использования содержательных имен процедур;

• "обучать" исполнителя новым предписаниям, т.е. "расширять", приспосабливая к конкретной задаче, его СКИ;

• свести новую задачу к уже решенным, используя уже написанные алгоритмы как вспомогательные (метод программирования снизу вверх);

• писать, проверять и отлаживать большую программу по частям;

• переделывать программы и исправлять в них ошибки, не затрагивая тех частей алгоритма, которые остаются без изменения;

• в сочетании с методом последовательного уточнения решить "трудную" задачу, разбивая ее на более мелкие и "легкие" подзадачи.