Лекція №2

 

                     Тема: Технічні засоби обробки інформації.

План:

 

1. Поняття обчислювальної машини

2. Основні характеристики обчислювальних машин, їх класи.

3. Характеристика основних периферійних пристроїв.

 

 

2.1. Поняття обчислювальної машини

  Комп'ютер – це пристрій або засіб, призначений для обробки інформації. Комп'ютер може обробляти тільки інформацію, представлену в числовій формі. Інформацію в іншій формі уявлення для введення в комп'ютер необхідно перетворити в числову форму.  З сучасними комп'ютерам передували ЕОМ декількох поколінь. У розвитку ЕОМ виділяють п'ять поколінь. У основу класифікації закладена елементна база, на якій будуються ЕОМ. 1. У 1943 році була створена обчислювальних машин ЕОМ першого покоління на базі електронних ламп. 2. Друге покоління (50 – 60 г.г.) комп'ютерів побудоване на базі напівпровідникових елементів (транзисторах). 3. Основна елементна база комп'ютерів третього покоління (60 – 70 г.г.) - інтегральні схеми малої і середньої інтеграції. 5. В даний час ведуться роботи із створення ЕОМ п'ятого покоління, які розробляються на надвеликих інтегральних схемах.

Існує і інші різні системи класифікації ЕОМ:

·  По продуктивності і швидкодії

·  За призначенням

·  По рівню спеціалізації

·  По типу використовуваного процесора

·  По особливостях архітектури

·  За розмірами

 

2.2. Основні характеристики обчислювальних машин, їх класи.

  Розглянемо схему класифікації ЕОМ, виходячи з їх обчислювальної потужності і габаритів.

 

 

Суперкомп'ютери – це наймогутніші по швидкодії і продуктивності обчислювальні машини. До СУПЕРЕОМ відносяться “Cray” і “IBM SP2” (США).Використовуються для   вирішення   великомасштабних   обчислювальних   задач і моделювання, для складних обчислень в аеродинаміці, метеорології, фізиці високих енергій, також знаходять застосування і у фінансовій сфері.

Мейнфрейми (Mainframe). Мейнфрейми використовуються у фінансовій сфері, оборонному комплексі, застосовуються для комплектування відомчих, територіальних і регіональних обчислювальних центрів.

Середні ЕОМ широкого призначення використовуються для управління складними технологічними виробничими процесами.

МІНІ-ЕОМ орієнтовані на використовування як управляючі обчислювальні комплекси, як мережеві сервери.

Мікро-ЕОМ — це комп'ютери, в яких як центральний процесор використовується мікропроцесор. До них відносяться вбудовані мікро – ЕОМ (вбудовані в різне устаткування, апаратуру або прилади) і персональні комп'ютери PC.

Сучасні  персональні комп'ютери мають практично ті ж характеристики, що і МІНІ-ЕОМ восьмидесятих років. На базі цього класу ЕОМ будуються автоматизовані робочі місця (АРМ) для фахівців різного рівня, використовуються як засіб обробки інформації в інформаційних системах.

До персональних комп'ютерів відносяться настільні і переносні ПК. До переносних ЕОМ відносяться Notebook (блокнот або записник) і кишенькові персональні комп'ютери (Personal Computers Handheld - Handheld PC, Personal Digital Assistants – PDA і Palmtop).

Архітектура ЕОМ включає як структуру, що відображає склад ПК, так і програмно – математичне забезпечення. Структура ЕОМ - сукупність елементів і зв'язків між ними. Основним принципом побудови всіх сучасних ЕОМ є програмне управління.

Основи вчення про архітектуру обчислювальних машин були закладені Джон фон Нейманом. Сукупність цих принципів породила класичну  архітектуру ЕОМ. Джон фон не тільки висунув основоположні принципи логічного пристрою ЕОМ, але і запропонував її структуру, представлену на малюнку.

 

Положення фон Неймана:

·  Комп'ютер складається з декількох основних пристроїв (арифметико-логічний пристрій, управляючий пристрій, пам'ять, зовнішня пам'ять, пристрою введення і висновку)

·  Арифметико-логічний пристрій – виконує логічні і арифметичні дії, необхідні для переробки інформації, що зберігається в пам'яті

·  Управляючий пристрій – забезпечує управління і контроль всіх пристроїв комп'ютера (управляючі сигнали вказані пунктирними стрілками)

·  Дані, які зберігаються в пристрої, що запам'ятовує, представлені в двійковій формі

·  Програма, яка задає роботу комп'ютера, і дані зберігаються   в одному і тому ж пристрої, що запам'ятовує

·  Для введення і висновку інформації використовуються пристрої введення і висновку

Один з найважливіших принципів – принцип програми, що зберігається, – вимагає, щоб програма закладалася в пам'ять машини так само, як в неї закладається початкова інформація. Арифметико-логічний пристрій і пристрій управління в сучасних комп'ютерах утворюють процесор ЕОМ. Процесор, який складається з однієї або декількох великих інтегральних схем називається мікропроцесором або мікропроцесорним комплектом.

Процессор – функціональна частина ЕОМ, виконуюча основні операції по обробці даних і управлінню роботою інших блоків. Процесор є перетворювачем інформації, що поступає з пам'яті і зовнішніх пристроїв.

Запомінающі пристрої забезпечують зберігання початкових і проміжних даних, результатів обчислень, а також програм. Вони включають: оперативні (ОЗУ), надоперативні СОЗУ), постійні (ПЗП) і зовнішні (ЗЗУ) пристрої, що запам'ятовують.

Оперативні ЗУ зберігають інформацію, з якою комп'ютер працює безпосередньо зараз (резидентна частина операційної системи, прикладна програма, оброблювані дані). У СОЗУ зберігається найчастіше використовувані процесором дані. Тільки та інформація, яка зберігається в СОЗУ і ОЗУ, безпосередньо доступна процесору.

Зовнішні пристрої (накопичувачі на магнітних дисках, наприклад, жорсткий диск або вінчестер), що запам'ятовують, з місткістю набагато більше, ніж ОЗУ, але з істотно повільнішим доступом, використовуються для тривалого зберігання великих об'ємів інформації. Наприклад, операційна система (ОС) зберігається на жорсткому диску, але при запуску комп'ютера резидентна частина ОС завантажується в ОЗУ і знаходиться там до завершення сеансу роботи ПК.

ПЗП (постійні пристрої, що запам'ятовують) і ППЗУ (перепрограмміруєми) постійні пристрої, що запам'ятовують) призначені для постійного зберігання інформації, яка записується туди при її виготовленні, наприклад, ППЗУ для BIOS. Як пристрій введення інформації служить, наприклад, клавіатура. Як пристрій висновку – дисплей, принтер і т.д.

У побудованій по схемі фон Неймана ЕОМ відбувається послідовне прочитування команд з пам'яті і їх виконання. Номер (адреса) чергового елементу пам'яті, з якої буде витягнута наступна команда програми, указується спеціальним пристроєм – лічильником команд в пристрої управління.