6.Архитектура пк.

Под архитектурой ЭВМ понимают весь комплекс програмных и аппаратн.средств и их харк-к, определяющие функциональные возможности ЭВМ при решение соответствующих классах задач.

Архитектура ЭВМ охватывает широкий круг проблем, связанных с построением комплекса аппаратных и программных средств и учитывает множество факторов (стоимость, сфера применения, удобство эксплуатации и т.д.).

Архитектура ЭВМ.

Вычислительные возможности:система команд;форматы данных;быстродействие

Аппаратные средства:структура ЭВМ; организация памяти;организация ввода, вывода;принципы управления

Программные обеспечения:операционные системы; языки программирования; прикладн. ПО

Архитектуру ПК следует отличать от его структуры.

Структура опред. его кон-ный состав на некотором уровне детализации и описывает связи внутри ПК.

Архитектура ПК определяет правила взаимодействия составных частей и отражает круг проблем соотносящихся к общему проектированию и построению вычислительных машин их ПО.

Большинство современных машин строится на базе принципов сформулиров. Джон фон Нейман, эти принципы были опубликованы в 1945 г. И заключаются в следующем :

1. Основные блоки ПК это- блок управления , арифмет.логич.устройство, память, устройство ввода, вывода.

2. Информация кодируется в двоичной форме . Информация сохраняется, а не считывается каждый раз заново.

3. Алгоритм представляет собой послед.управл.слов или команд, совокупность которых, образует программу.

В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет подбирать нужную конфигурацию и при необходимости модернизацию.

Модульный принцип орган. ПК опирается на магистральный метод обмена информации между устройствами.

Все блоки компьютера связаны между собой с помощью магистральных или систем шины.

Шина-коммуникационная линия, предназначенная для передачи данных между блоками ПК. Она позволяет различным частям системы совместно использовать данные.

К сист.шине подкл.процес.и операт.память,а также устройства ввода, вывода.

Системная шина состоит из 3х частей:(шина адреса,предназначена для передачи адреса ячейки или порта ввода, вывода; Шина данных

Предназначена для передачи команд и данных , ее ширина во многом определяет информационную пропускную способ.общей шине;

Шина управления-Включает в себя все линии, которые обеспечивают работу общ.шины. Ее ширина зависит от типа шины и опред.алгоритмом ее работы (протоколом).

Каждая шина характеризуется шириной т.е. числом параллельных проводников для передачи информации.

Типы шин

1. ISA-является практически стандартной шиной для ПК типа ЭВМ.

2. PSI-шина взаимодействия периферийных устройств, обеспечивающих обмен информацией с контр. Периферийных устройств.

3. EISA-использов.рядом фирм для выпуска ПК, но уступила шине PSI и в настоящее время используется редко.

ПК-это универсально техническая система, его конфиг.можно изменять по мере необходимости. Сущность понятия базовой конфигурации, которую считают типовой. Понятие базовой конфигурации может меняться.

В настоящее вермя в базовой конфигурации рассматриваются 4 основных элемента:

-системный блок

-монитор

-клавиатура

-мышь

Устройство ПК делятся на 2 группы:

1.Группа:

Центральные устройства(ЦУ) процессор, оперативная запоминающее устройство (ОЗУ),

Постоянное запоминающее устройство(ПЗУ).

2.Группа:

Периферийные устройства

Предназначены для ввода, вывода данных.

Материнская(системная) плата- это основная плата ПК на ней размещаются:

1.Процессор( основная микросхема, выполняющая большинство мат.и логич.операций)

2. Микропроцессорный комплект:

Набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств ПК ,и определяет основные функциональные возможности материнской платы.

3.Шины:

Наборы проводников, по которым происходит обмен информации между внутренними устройствами ПК.

4.Оперативная память:

Набор микросхем, предназначенный для временного хранения данных, когда комп.включен.

5.ПЗУ:

Набор микросхем, предназначенный для длительного хранения данных, в том числе когда компьютер выключен.

6.Разъемы для подключения дополнительных устройств

Центральный процессор-функционально законченное , программно-управляемое устройство, выполненное на 1ом или нескольких сверхбольших интерактивных схемах.

1.Полная система командования перемен.длины(CISC) данную архитектуру имеет весь ряд проц.установ.в ПК типа ЭВМ . Такие проц.имеют обширный набор команд из которых програм. Может выбрать команду наиболее подходящую. Недостатком этой архитектуры является то, что большой набор команд усложняет управление проц. И увеличивает время управления команд.

2.Сокращенный набор команд (фиксирования) PISC

-данную архитектуру имеют процессоры моторолла, использ.фирмой Apple.

Процессоры такой архитектуры имеют ограниченный набор команд и каждая команда выполняется за 1 такт.

Наибольшее число команд упрощают обращение.

К недостатком этой архитектуры можно отнести то, что если требуемая команды нет, то праграм. Вынужден реализовать ее с помощью нескольких команд из имеющегося набора. Что ведет к увеличению программного хода.

Наиболее сложным функц.процессора, явление устройства управлен.команд.

Оно содержит:

1.Буфер команд;

Хранит 1 или несколько очередных комаед,читает следующие команды из запомин.устройства пока выполняется очередная команда, что сокращает время выборки.

2.Демивратор:

Расшифровывает код операции очередной команды и преобразует его в адрес начала микропрограмм, котор.реализует исполнение команды.

3.Управление выборкой очередной команды представляет собой небольшой проц. Имеет свой счетчик микрокоманд, которая выбирает очередную микрокоманду из ПЗУ.

4. ПЗУ микрокоманд.

Это запоминающее устройство, в которое информация записывается однократно. Не требует постоянного питан.напряжения.

Поступив. От ди-фратора команд адрес записв.счетчик микрокоманд устоойства выборки и начинается процесс обработки последовательности микрокоманд. Каждый разряд микрокоманд связан с управляющим кодом какого-либо функцион.устройства. Выборка очердной микрокоманды осуществляется через определенный интервал времени, который зависит от времени выполнения предыдущей микрокоманды. Частота с которой осуществляется выборка микрокоманд называется тактовой частотой проц.

Тактовая частота является важной харак. Т.к опред. сокрость выполенеия команд процессором.

Арифм.логич. устройств-предназначена для выполнения арифм. И логич.выражен. и преобразований информации. Функц. АЛУ состоит из нескольких специальных регистров сумматора и схем местного управления. Регистры общего назначения используется для временного хранения опер.коман. и результ.вычисления,ва также хранят адреса ячеек памяти или портов ввода вывода для команд обращ.к памяти и внешних устройств.

Память делится на :

1.внутренняя

А) сверхоперативное запоминающее устройство(служит для временного хранения обработ.данных и результат обработки)

Б) Оперативно запоминающее устройство(служит для приема, хранения и обрабатыв.данных в период времени. Это команда допускающая чтение и запись компьют. И других устройств)

В) Постоянное запоминающее устройство ПЗУ(служит для хранения и постоянного использования постоянной информации)

2.внешняя память:

3.буферная память:

Служит для временного хранения информации при обмене данными между различными устройствами . Конструктивная буферная память может быть частью любого из функциональных устройств, например принтера.

Периферийные устройства ПК служат в основном для обмена информацией между ПК и внешней средой.

Для подкл. Периферийных устройств используют карты,т.е. разъемы к которым подключ. Дополнительные устройства ПК.

Виды портов:

-последовательный порт(обеспечивает последовательную передачу данных по 1 виду, одним за другим. Данный порт называется кодпортом (мышь,модем,принтер)

-универсальн.последоваельная шина

USB-это стандарт внешней шины, допускающий передачу данных со скоростью 12Мбит в секунду и поддерж.установочные самоустанов. Устройств.

Подключение или выкл. Устройств USB выполняется без завершения работы или без перезагрузки ПК.

Внешние устройства

1.Монитор(Видео терминалы –это устройства предназначен.для оперативн. отображения текстов и граф.информации. Они состоят из видео мониторов и видео адаптера.

Основные характеристики мониторов:

А) Размер экрана монитора

Б) Разрешающая способность

В) Рабочая чистота кадровой развертки определяет скорость смены кадров.изображен. Влияет на глаза при длительной работе на ПК. Частота кадров развертки зависит отразрешающих способностей,чем выше разреш.способность,тем меньше частота смены кадров.

Видеомониторы:

1. На основе электро-лучевой трубки:

2. Принципы действия не отличаются от обычных ТВ. Изображение на экране состоит из множества отдельных точек(пикселей)

Достоинства:

-хорошая яркость и контрастность

Недостатки:

-большие габариты и вес

-высокая энергопотребность

-вредное для пользователя излучение

2.На основе жидкокристаллических индикаторов

Сделано из вещества, которое находится в жидком состоянии, обладает свойствами кристал.тел. Под действием напряжения меняют свойства светового луча, проходящего через них. Различают мониторы с активн. и пассивн. матрицами . Мониторы с активными матрицами обеспечивают более высокое качество изображения.

Достоинства:

Компактность, низкое энергопотребление, отсутствие вредного электромагнитного излучения.

3.Плазменные мониторы:

Изображение формируется светом, который выделяется при газовом разряде каждом пикселе.

Достоинства:

Яркие краски, яркость и четкость изображения, небольшие габариты вес.

4.Электро-коминесцентрые мониторы

5. Самоизлучающие мониторы:

Достоинства:

-обеспечивают обзор на 180град.

-работают при низком напряжении

-имеют небольшой вес

Монитор подключают к ПК через плату видеоадаптера(видеокарта)-формирует изображение, которое отображается на мониторе. ПК сменилось несколько стандартов видеоадаптеров:

1.Монохромный графический адаптер

2.Цветной графический адаптер

3. Улучшенный графический адаптер

4.Видео графический адаптер

Устройства ручного ввода информации

Клавиатура: относится к стандартным средствам ПК, ее основные функции не нуждаются в поддержании специальных системных программ. Необходимо ПО для начала работы ПК уже имеется в микросхеме БЗУ в составе базовой системы ввода вывода.

Мышь: Это устройство управления молекуляторного типа. В отличие от клавиатуры мышь не является стандартным средством управления. В связи с этим обработка действий для мыши нуждается в поддержке специальных системных программ. Драйвер устанавливается при первом подкл.мыши , либо при устан.операц. систем ПК

Устройство печати

Принтер предназначен для вывода информации на печать.

Основные характеристики принтера:

1.Разрешающая способность(определяется числом точек, которые размещаются на 1 дюйме. Опред.четкость воспроизведения изображения)

2.Производимость

Количество страниц, изготовляемых за мин

Типы принтеров:

1.Матричные: Это простейшие печатающие устройства. Печат.устройства содержат набор цилиндр.стержней, которые наносят удар по бумаге через красочную ленту.

Достоинства:

-низкая стоимость

-возможность печати сразу нескольких копий

Недостатки:

Низкая скорость печати, шум

2.Струйные: Устройство содержит емкости с чернилами, которые выбрызгиваются на бумагу.

Достоинства:

-высокое разрешение

-высокая скорость печати

Недостатки:

-высокая стоимость расходных материалов

-возможность засыхания красителя

3.Лазерные:

Достоинства:

-высокая разрешающая способность

-высокая скорость печати

4.Световые:

Принцип действия похож на принцип действия модерных.

Внешние запоминающие устройства:

-жесткие диски

-гибкие диски

-CD,DVD

-флеш-память

Виды программного обеспечения ЭВМ

Назначением ЭВМ является направл.программ, каждая программа содержит команды опред.порядок дейсвтия. Совокупность программ для поля, которое позволяет значительно расширить возможность оптических средств и повысить эффективность ПК. По выполняемым функциям ПО делится на 2 типа:

1. Системное ПО :

Предназначено для обеспечения нормальной работы ПК его обслуж. и настройки.

2.Прикладное ПО:

Предназначено для решения определенных целей задачи из проблем области.

Прикладное ПО делится на 2 группы:

Приложения(программы пользователя и пакеты приклад.программ)

Спектр областей применения:

-промышл.производство

-научные исследования

-медицина

-издательское дело и др.

Прикладное ПО

1.Из всего разнообразия ПО выделяют группу наиболее распространенных программ, которые можно использовать во многих областях

Типы прикладных программ:

-офисные

-мультимедийные

-программы для обработки изображения

-проигрыватели программы просмотра

-финансовые и бухгалтерские программы

-профессиональные

-инструменты програмиста

-системы

7. История развития ПК. В развитии вычислительной техники отличают предысторию и 4 положения ЭВМ. 1-е поколение (1945-1954): компьютеры на электронных лампах (период становления вычислительной техники) большинство машин первого поколения были экспериментальными устройствами, содержали большое количество электронных ламп, были не надежными в работе. Устройства ввода информации не было, поэтому данные заносились в память при помощи соединения нужного штекера с нужным гнездом. Первая ЭВМ была создана в 1946 году в США и называлась ENIAC (электронно-цифровой интегратор и вычислитель). Первая отечественная ЭВМ (1950 г., Киев) под руководством академика Лебедева МЭСМ – малая электронная счетная машина. 2-е поколение (1955-1964): вместо электронных ламп – транзисторы. Совершенствуются методы хранения информации, увеличивается объем памяти, для ввода и вывода информации начали использовать магнитную ленту. В середине 60-х годов получило распространение хранения информации на дисках, в качестве устройств в памяти стали применяться магниты, сердечники и барабаны. Первые комп-ы на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а в середине 60-х – первый мини комп-р. Появляются первые операционные системы, разрабатываются первые языки высокого уровня (ФОРТРАМ, КАБО). В 60-х годах различные устройства получили возможность работать независимо друг от друга по разным программам, это позволило решать на машине сразу же несколько задач. 3-е поколение (1965-1974): машины построены на интегральных микросхемах. Применение этих микросхем позволило повысить насыщенность блоков ЭВМ без увеличения их физических размеров. Большие достижения в архитектуре комп. позволили увеличить быстродействие до 1 млн. операций в секунду. В 1971 году появляется полупроводниковая память, которая до наших дней используется в ПК в качестве оперативной. Одна из первых микроЭВМ была разработана во Франции в 1973г. 4-е поколение (1980-наст.время): к ЭВМ этого поколения часто относят машины, построенные на больших интегральных схемах (БИС). Так как нет четкой границы между большими и сверхбольшими интегральными схемами, то эта классификация условна. Более важным фактором в развитии ЭВМ явилось изменение основных элементов оперативной памяти (ЭВМ 1-3 поколения – запоминающие устройства на магнитных сердечниках, ЭВМ 4 поколения – полупроводниковые приборы). Первый ПК был создан в 1976 г.

8Локальная вычислительная сеть (ЛВС) - группа ЭВМ, а также периферийное оборудование, объединенные в пределах одного или нескольких близлежащих зданий автономными (не арендуемыми) высокоскоростными каналами передачи цифровых данных (проводными или беспроводными: медными, волоконно-оптическими, СВЧ или ИК-диапазона). Служит для решения информационных задач (например, в рамках какой-либо организации), а также совместного использования объединенных информационных и вычислительных ресурсов. ЛВС могут иметь в своем составе средства для выхода в Интернет.

Каждый компьютер, включаемый в локальную сеть должен иметь сетевую плату, в разъём которой и подключается связующий кабель. Кабели, выходящие из различных компьютеров объединяются в устройстве, называемом сетевой концентратор (switch, HUB). Сетевые концентраторы также могут иметь связь друг с другом, объединяя вместе подсети различных участков здания. Таким образом, обеспечивается прохождение сигналов между всеми устройствами, включенными в сеть.

Преимущества работы в локальной сети:

1. озможность хранения данных персонального и общего использования на дисках файлового сервера.

2. озможность постоянного хранения программного обеспечения, необходимого многим пользователям, в единственном экземпляре на дисках файлового сервера.

3. бмен информацией между всеми компьютерами сети.

4. дновременная печать всеми пользователями сети на общесетевых принтерах.

5. беспечение доступа с любого компьютера локальной сети к ресурсам Интернет, при наличии единственного коммуникационного узла глобальной сети.

В зависимости от принципов построения ЛВС подразделяются на следующие основные типы:

Одноранговая ЛВС (peer-to-peer, p2p LAN) – «безсерверная» организация построения сети. Термин «одноранговая» означает, что все компьютеры, объединенные в сеть, имеют в ней одинаковые права. Каждый пользователь одноранговой сети может определить состав файлов, которые он предоставляет для общего использования. Таким образом, пользователи одноранговой сети могут работать как со всеми своими файлами, так и с файлами, предоставляемыми другими ее пользователями. Создание одноранговой сети обеспечивает также совместную эксплуатацию периферийных устройств. Серверные функции при этом распределены по сети. Компьютер, к которому подключен принтер, может являться для всех остальных сервером печати, компьютер, к которому присоединен модем – сервером Интернет.

ЛВС с выделенным сервером (Dedicated Server Network: file-server или client-server architecture) – означает, что специально выделенный самый мощный компьютер (сервер) в сети берет на себя основные функции по её обслуживанию: управляет созданием, поддержкой и использованием общих информационных ресурсов, включая доступ к её базам данных и отдельным файлам, а также их защиту и аудит.

К нему же присоединяются основные периферийные устройства: модем, принтер. Т.е. серверные функции не рассредоточены по сети, а централизованы. Один и тот же компьютер-сервер может являться и файловым сервером, и Интернет-сервером, и сервером печати. Остальные компьютеры сети тогда именуют «клиентами» или «рабочими станциями».