2. Архитектура эвм. Внешние устройства, их назначение, основные характеристики, принципы работы.

Архитектура - это наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие

программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных

узлов. Компьютер - это электронное устройство, которое выполняет операции ввода информации, хранения и обработки ее по определенной программе, вывод полученных результатов в форме, пригодной для восприятия человеком. За любую из названных операций отвечают специальные блоки компьютера: устройство ввода, центральный процессор, запоминающее устройство, устройство вывода. Основы учения об архитектуре вычислительных машин заложил выдающийся американский математик Джон фон Нейман. Все эти блоки состоят из отдельных меньших устройств. В частности, в центральный процессор могут входить арифметико-логическое устройство (АЛУ), внутреннее запоминающее устройство в виде регистров процессора и внутренней кэш-памяти, управляющее устройство (УУ). Устройство ввода, как правило, тоже не является одной конструктивной единицей. Поскольку виды входной информации разнообразны, источников ввода данных может быть несколько. Это касается и устройств вывода. Запоминающее устройство - это блок ЭВМ, предназначенный для временного (оперативная память) и продолжительного (постоянная память) хранения программ, входных и результирующих данных, а также промежуточных результатов.

Арифметико-логическое устройство - это блок ЭВМ, в котором происходит преобразование данных по командам программы: арифметические действия над числами, преобразование кодов и др.

Управляющее устройство координирует работу всех блоков компьютера. В определенной последовательности он выбирает из оперативной памяти команду за командой.

Описанный принцип построения ЭВМ носит название архитектуры фон Неймана

Современную архитектуру компьютера определяют следующие принципы Принцип программного управления. Обеспечивает автоматизацию процесса вычислений на ЭВМ. Согласно этому принципу, для решения каждой задачи составляется программа, которая определяет последовательность действий компьютера. Принцип программы, сохраняемой в памяти. Согласно этому принципу, команды программы подаются, как и данные, в виде чисел и обрабатываются так же, как и числа, а сама программа перед выполнением загружается в оперативную память, что ускоряет процесс ее выполнения. Принцип произвольного доступа к памяти. В соответствии с этим принципом, элементы программ и данных могут записываться в произвольное место оперативной памяти, что позволяет обратиться по любому заданному адресу (к конкретному участку памяти) без просмотра предыдущих.

Средства хранения: Внешние запоминающие устройства. К ним относятся накопители на магнитной ленте, накопители на дискетах, винчестеры, CD-ROM, магнитооптические диски, Flash-карты. Флэш- память-энергонезависимое полупроводниковое запоминающее устройство, выпускаемое в виде плат и карт ПК. Данные во флэш-памяти перезаписываются целыми блоками. Накопители на гибких дисках, являются старейшими периферийными устройствами PC. Накопители на жестких дисках так называемые – винчестеры. Емкость винчестера – его основная характеристика. Кэш-память винчестера – ячейки памяти, размещенные на контроллере винчестера, существенно влияет на скорость работы винчестера. Типичная величина может варьироваться от 64 Кб до 1024 Кб. Приводы CD-ROM. В накопителях DVD используется более узкий луч лазера чем в CD-ROM, поэтому толщина защитного слоя диска была снижена в 2 раза, что привело к появлению двухслойных дисков. Магнитооптические накопители (Magneto-Optical) представляют собой накопитель информации, в основу которого положен магнитный носитель с оптическим управлением. Накопители на магнитной ленте (стримеры). В качестве носителя информации в них применяется магнитная лента. Стримеры в основном используются для архивирования и резервного копирования больших объемов данных на компактном носителе. Моде́м (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Типы модемов: 1) По исполнению: внешние - подключаются к COM или USB порту, обычно имеют внешний блок питания; внутренние - устанавливаются внутрь компьютера. 2) По принципу работы: аппаратные — все операции и преобразования сигнала производятся отдельным процессором — Digital Signal Processor DSP, а все функции управления сигнальным

процессором и обработка команд компьютера производится специальным контроллером. Так же в аппаратном модеме присутствует ПЗУ, в котором записана микропрограмма, управляющая модемом; винмодемы - аппаратные модемы, лишенные ПЗУ с микропрограммой. 3) По типу: аналоговые -для обычных коммутируемых телефонных линий; ISDN -для цифровых коммутируемых телефонных линий; DSL - используются для организации выделенных линий, используя обычную телефонную сеть. Отличием от коммутируемых модемов в кодировании сигнала. Некоторые варианты позволяют одновременно с передачей данных осуществлять пользование телефонной линией в обычном порядке; кабельные-для передачи данных по специализированным кабелям; радио; спутниковые; PLC - используют технологию передачи данных по электрическим проводам, в частности – по электропроводке 220 В.

Средства ввода: Клавиатура – основное устройство ввода информации. Сканер – устройство для ввода графической информации в компьютер. Виды сканеров: 1) По способу организации перемещения считывающего узла относительно оригинала сканеры делятся на: планшетные, барабанные, ручные. В планшетных сканерах оригинал кладут на стекло, под которым двигается оптико-электронное считывающее устройство. В барабанных сканерах оригинал через входную щель втягивается барабаном в транспортный тракт и пропускается мимо неподвижного считывающего устройства. Портативные сканеры обеспечивают недорогой способ преобразования изображения в цифровую форму и их ввод в комп. Основные технические хар-ки сканеров: 1) Разрешающая способность. Сканер рассматривает любой объект как набор отдельных точек (пикселов). Плотность пикселов наз. разрешающей способностью сканера и измеряется в dpi (dots per inch - точек на дюйм). Обычная разрешающая способность сканера составляет 200-720 dpi. 2) Качество отсканированного материала зависит также от оптической разрешающей способности и механической разрешающей способности 3) Глубина представления цветов. При преобразовании оригинала в цифровую форму, сохраняются данные о любом пикселе изображения. 4) Динамический диапазон. Диапазон оптической плотности, определяет спектр полутонов. Оптическая плотность определяется как отношение падающего света к отраженному и колеблется в диапазоне от 0,0 (абсолютно белое тело) до 4,0 (абсолютно черное тело). Устройства местоуказания предназначены для ввода координат в компьютер. Мышь – наиболее распространенный манипулятор, позволяющий перемещать указатель (курсор мыши) по экрану дисплея и указывать им на определенные объекты на экране. Трекбол – это своеобразная "мышь вверх ногами". Он представляет собой шарик, как правило, встраиваемый в клавиатуру, который вращают пальцами. Джойстик- манипулятор, выполняемый в виде рычажка (ручки) на массивном основании. Графический планшет планшет, покрытый сеткой пьезоэлементов- элементов, вырабатывающих электрический ток при механическом воздействии. На нем размещают лист бумаги с изображением и надавливанием на определенные точки на нем вводят их координаты в компьютер. Дигитайзеры, как правило, используются для ввода карт или планов в ЭВМ.

Световым пером также указываются координаты определенной точки, но непосредственно на экране дисплея. Средства вывода: Дисплей (монитор) – основное устройство вывода информации. Дисплеи бывают основанными на электронно-лучевой трубке (обычном кинескопе) или жидких кристаллах (LCD). Кроме того, различают цветные и монохромные дисплеи. В графическом режиме изображение формируется из совокупности большого числа пикселов. Принтер – устройство для вывода информации на бумагу. Принтеры бывают матричные, струйные, лазерные. В матричном принтере изображение выводится на бумагу с помощью специальной движущейся головки, в которой имеется несколько (9, 24 или 48) иголок, наносящих удары по листу бумаги через красящую ленту. В струйных принтерах красящее вещество выдувается на бумагу с помощью системы сопел. Эти принтеры обеспечивают более высокие скорость и качество печати, позволяют создавать цветные изображения. Плоттер (графопостроитель)- устройство для вывода чертежей на бумагу. Их используют в проектных институтах, конструкторских бюро и т.п. Бывают струйные и механические плоттеры. Устройство струйных плоттеров аналогично устройству струйных принтеров, только они имеют значительно большие размерыРазличают следующие виды плоттеров: Перьевые плоттеры (Pen Рlotter).Карандашно-перьевые плоттеры (Реn/Реnсil Рlotter) Струйные плоттеры (СП, Ilk-Jet Plotter). Электростатические плоттеры (ЭП , Electrostatic Plotter). Плоттеры прямого вывода изображения (ПВИ, Direct Imaging Plotter)