- •Тема 1. Основные понятия информатики
- •1. Понятие информатики, объекты изучения и методы исследования.
- •2. История развития информатики, место информатики в фундаментальной науке.
- •3. Информационная технология и ее различные аспекты.
- •Тема 2. Теоретические основы информатики
- •1. Понятие информации, количество и качество информации, единицы измерения.
- •2. Характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации.
- •1. Сообщения и сигналы, кодирование и квантование сигналов.
- •Виды и характеристики носителей и сигналов.
- •Позиционные системы счисления.
- •Информационные основы контроля работы цифровых автоматов,
- •Тема 3. Технические средства реализации информационных процессов.
- •Архитектура эвм. Принцип хранимой программы.
- •Что такое центральный процессор?
- •Как устроена память?
- •Центральное устройство. Взаимодействие процессора и памяти при выполнении команд и программ.
- •Как устроен компьютер?
- •На каких принципах построены компьютеры?
- •1. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
- •3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
- •Какие устройства образуют внутреннюю память?
- •Какие устройства образуют внешнюю память?
- •Накопители на гибких магнитных дисках
- •Накопители на жестких магнитных дисках
- •Накопители на компакт-дисках
- •Записывающие оптические и магнитооптические накопители
- •Накопители на магнитной ленте (стримеры) и накопители на сменных дисках
- •Что такое принтер, плоттер, сканер?
- •Типы и структуры данных. Основные типы данных.
- •Дерево каталогов
- •Сервисные системы
- •Р оль операционной среды
- •Р оль оболочки ос
- •Р оль утилиты
- •Инструментальные системы
- •Э тапы разработки программ
- •Интерфейсы операционной системы.
Что такое центральный процессор?
Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.
Центральный процессор в общем случае содержит в себе:
арифметико-логическое устройство;
шины данных и шины адресов;
регистры;
счетчики команд;
кэш — очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт);
математический сопроцессор чисел с плавающей точкой.
Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров. Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера.
В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называются многопроцессорными.
Как устроена память?
Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом.
Байты могут объединяться в ячейки, которые называются также словами. Для каждого компьютера характерна определенная длина слова — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово).
Как правило, в одном машинном слове может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации.
Разбиение памяти на слова для четырехбайтовых компьютеров представлено в таблице:
Байт 0 |
Байт 1 |
Байт 2 |
Байт 3 |
Байт 4 |
Байт 5 |
Байт 6 |
Байт 7 |
ПОЛУСЛОВО |
ПОЛУСЛОВО |
ПОЛУСЛОВО |
ПОЛУСЛОВО |
||||
СЛОВО |
СЛОВО |
||||||
ДВОЙНОЕ СЛОВО |
Широко используются и более крупные производные единицы объема памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Терабайт и Петабайт.
Современные компьютеры имеют много разнообразных запоминающих устройств, которые сильно отличаются между собой по назначению, временным характеристикам, объёму хранимой информации и стоимости хранения одинакового объёма информации.
Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю.
Функциональная структура ЭВМ.
Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе организации обмена информации. В соответствии с этим принципом центральные устройства компьютера взаимодействуют между собой (обмениваются информацией) и с периферийными устройствами через системную (информационную) магистраль (рис. 12).
Системная шина [bus] – система объединённых проводов для передачи информации между подключёнными к ней устройствами ЭВМ. По шине передаётся информация трёх типов: данные, адреса данных, команды.
Основные характеристики шины данных:
тактовая частота;
разрядность данных и адреса.
Тактовая частота шины [bus clock, bus frequency] измеряется в МГц и определяет, сколько раз за секунду может быть передана порция данных. Размер этой порции определяется разрядностью шины, которая измеряется в битах. Произведение разрядности на частоту определяет теоретическую пропускную способность шины.
Центральные устройства подсоединены к шине непосредственно, а периферийные – через устройства сопряжения (контроллеры или адаптеры).
Центральный процессор [processor, CPU] – устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных. Основная задача процессора – это интерпретация команд и рассылка соответствующих управляющих сигналов к другим устройствам. Процессоры в ПЭВМ выполнены в виде одной микросхемы и потому называются также микропроцессорами.
Основные характеристики процессора:
тактовая частота;
длина слова (разрядность);
архитектура.
Тактовая частота процессора [CPU speed (clock, frequency)] число элементарных операций - тактов, выполняемых в течение одной секунды. В современных ПЭВМ под тактовой частотой понимается внутренняя частота. Обмен данными с внешним миром осуществляется на частоте системной шины, которая всегда меньше внутренней частоты процессора. Тактовая частота грубо характеризует скорость работы процессора.
Длина слова (разрядность процессора) – это максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут передаваться или обрабатываться одновременно за один такт. Все современные микропроцессоры 32 или 64 разрядные.
Архитектура процессора – это очень ёмкое понятие, в составе которого можно рассматривать следующие элементы:
система команд; способ организации вычислительного процесса; поддержка мультипроцессорности.