Мэсм, за пультом В. В. Крайницкий

Обработка информации

6.1. Компьютерная обработка информации

6.1.1. Особенности компьютерной обработки информации.

слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

 

Слайд 11

Слайд 12

Слайд13

Слайд 14

 

Слайд 15

Слайд 16

 

 

Слайд 17

Слайд 18

Группа сотрудников ИТМ и ВТ АН СССР в день награждения за создание БЭСМ в Кремле, 1956 г.

Слева направо: сидят - Ю.А. Крицкий, В.В. Бардиж, Ю.Д. Панов, А.Ф. Горкин, С.А. Лебедев, К.М. Озолин, М.А. Лаврентьев, С.И. Судариков, В.В. Похлебкин, В.Д. Горчев; стоят - Г.А. Хавкин, П.А. Зольников, В.И. Ерофеев, В.К. Зайденберг, А.Н. Зимарев, З.А. Московская, О.П. Васильев, Е.П. Ландер, П.П. Головистиков, М.П. Сычева, А.М.Чепурнов, А.С. Федоров, Ю.В. Никитин, B.C. Заборовский, И.И. Осипов, А.К. Соцков.

Слайд 24

Слайд 25

После завершения работ по ламповым БЭСМ-2 и ЭВМ М-20 началось проектирование полупроводниковой БЭСМ-6 - шедевра творчества коллектива ИТМ и ВТ АН СССР, первой супер-ЭВМ второго поколения. С.А. Лебедеву - главному конструктору БЭСМ-6 - активно помогали его ученики, ставшие заместителями и выросшие к этому времени в известных молодых ученых, - В.А. Мельников и Л.Н. Королев.

БЭСМ-6 стала первой отечественной вычислительной машиной, которая была принята Государственной комиссией с полным математическим обеспечением. В его создании принимали участие многие ведущие специалисты страны. Лебедев одним из первых понял огромное значение совместной работы математиков и инженеров в создании вычислительных систем. Значение этого становится очевидным, когда разработка эффективной вычислительной техники перерастает из проблемы инженерно-технологической в проблему математическую, которую можно решить только совместными усилиями инженеров и математиков.

Наконец - и это тоже важно, - все схемы БЭСМ-6 по инициативе СА. Лебедева были записаны формулами булевой алгебры. Это открыло широкие возможности для автоматизации проектирования и подготовки монтажной и производственной документации. Она выдавалась на завод в виде таблиц, полученных на БЭСМ-2, где проводилось и моделирование структурных схем. В дальнейшем система проектирования была существенно усовершенствована, благодаря работам ГТ. Рябова (система "Пульс").

При советско-американском космическом полете "Союз-Аполлон" управление осуществлялось новым вычислительным комплексом, в состав которого входили БЭСМ-6 и другие мощные вычислительные машины отечественного производства, разработанные учениками С.А. Лебедева. Если раньше сеанс обработки телеметрической информации длился около получаса, то на новом комплексе это делалось за одну минуту, вся информация обрабатывалась почти на полчаса раньше, чем у коллег в США.

Слайд 26

Слайд 27

История развития ЭВМ неразрывно связана с развитием вычислительно-управляющих систем (процессоров) и памяти. Проследим развитие процессоров на примере развития процессоров фирмы Intel (США)

 

Человеческий ум может судить

о будущем не иначе, как обдумывая прошедшее.

Ферран

 

Процессор — важнейший элемент ЭВМ, поэтому производством процессоров занимается большое число фирм. Наиболее массовое распространение в настоящее время получили процессоры, произведенные фирмой Intel (США).

По конструктивному признаку все процессоры делятся на разрядно-модульные (собираемые из нескольких микросхем) и однокристальные (они изготавливаются в виде одной микросхемы, на одной подложке, на одном кристалле). Однокристальные процессоры в настоящее время получили наибольшее распространение.

По способу представления команд (иногда говорят — инструкций) все микропроцессоры можно разделить на две группы:

— процессоры типа CISC (C omplex I nstruction S et C omputing) с полным набором команд;

— процессоры типа RISC (R educed I nstruction S et C omputing) с сокращенным набором команд. Эти процессоры нацелены на быстрое выполнение небольшого набора простых команд. При выполнении сложных команд RISC-процессоры работают медленнее, чем CISC-процессоры.

Заметим, что эти две архитектуры процессоров постоянно сближаются, отбирая лучшие свойства из каждой. Тем не менее более перспективной считается RISC-архитектура.

Под термином «архитектура» понимается конструкция процессора и имеющаяся система команд процессора (набор инструкций).

Самым первым процессором, выпущенным фирмой Intel в 1971 г., был четырехразрядный процессор Intel 4004 (см. табл. 1).

В 1974 г. был разработан восьмиразрядный процессор Intel 8080 (отечественный аналог КР580ВМ80А), а в 1978 г. — процессор Intel 8086, который был совместимс микропроцессором Intel 8080. Система команд процессора насчитывала 134 команды. На базе микропроцессора 8086 и его модификации 8088 выпускались компьютеры IBM PC и IBM PC/XT.

Заметим, что в технической литературе порой используют термин «процессор», а иногда термин «микропроцессор». Различие указанных терминов заключается в уточнении технологии изготовления и габаритов процессора.

Микропроцессор (МП) изготавливается по полупроводниковой технологии и размещается на одном кристалле, в одной микросхеме (иногда говорят — в одном чипе).

Таблица 1

 

В 1980 г. был анонсирован сопроцессор с плавающей точкой 8087, который расширил состав команд процессора 8086 почти на 60 новых команд.

Сопроцессор — это специальная микросхема (помощник), которая берет на себя часть важных функций процессора, чаще всего выполнение арифметических операций с плавающей точкой. Сопроцессор реализует арифметические операции аппаратным способом, что осуществляется намного быстрее по сравнению с программным способом вычислений, которым реализуются операции процессором без использования сопроцессора. По этой причине его иногда называют математическим сопроцессором.

Разработанный в 1982 г. микропроцессорIntel 80286 еще больше усовершенствовал конструкцию МП 8086. Была реализована защита памяти, расширено адресное пространство, а также добавлено несколько команд.

Заметим, что во многих литературных источниках вместо полного наименования марки процессоров используются их сокращенные названия. Например, вместо Intel 80286 пишут 286, а вместо Intel 80386 — 386. Порой для общего обозначения процессоров серий 80286, 80386, 80486 записывают 8086 (и даже  86). Название фирмы Intel иногда сокращают до одной буквы, например i80486.

Процессор Intel 80286 может выполнять программы, разработанные для процессора Intel 8086. Способность процессора последующей модификации выполнять программы, разработанные для процессоров предыдущей конструкции, называется совместимостью процессоров снизу вверх. Другими словами, программы, разработанные для предыдущих конструкций процессоров, работают без исправлений и дополнений на процессорах новых конструкций.

Начиная с МП 80286, процессоры фирмы Intel поддерживают режим выполнения нескольких задач (так называемый многозадачный режим). При работе в многозадачном режиме процессор поочередно переключается от одной задачи к другой, но в каждый текущий момент времени обслуживается лишь одна программа.

Для процессора 80286 выпускался сопроцессор 80287. На базе этих микросхем, начиная с 1984 г., компания IBM производила персональные компьютеры IBM PC/AT.

В 1987 г. появился микропроцессор 80386. Начиная с этого процессора, во всех процессорах используется конвейерное выполнение команд — одновременное выполнение в разных частях МП нескольких последовательно записанных в ОЗУ команд. Конвейерное выполнение команд увеличивает быстродействие ЭВМ в 2—3 раза.

МП 80386 может функционировать в двух основных режимах:

— режиме реальной адресации, который характеризуется тем, что МП работает как очень быстрый процессор 8086 с 32-разрядными шинами;

— режиме защищенной виртуальной адресации, который характеризуется параллельным выполнением нескольких задач, как бы несколькими процессорами 8086, по одному на каждую задачу.

Процессор 80486 разработан в 1989 г. и содержит более миллиона транзисторов.

Процессоры i486SX и i486DX — это 32-разрядные процессоры, у которых внутренняя кэш-память первого уровня имеет емкость 8 Кбайт. Основное отличие между ними заключается в том, что в процессоре i486DX впервые сопроцессор размещен на общей подложке (на одном кристалле) с процессором. В МП i486SX отсутствует встроенный сопроцессор для выполнения операций с плавающей точкой. Поэтому он имеет меньшую цену и применяется в ЭВМ, для которых не очень важна производительность при обработке вещественных чисел. По желанию пользователя такие ЭВМ могут быть укомплектованы дополнительным сопроцессором i487SX, который изготовляется в виде отдельной микросхемы.

В процессоре i486DX2 применяется технология удвоения внутренней тактовой частоты. Это позволяет увеличить производительность процессора почти на 70%. Процессор i486DX4/100 использует технологию утроения тактовой частоты. Он работает с внутренней тактовой частотой 99 МГц, в то время как внешняя тактовая частота составляет 33 МГц (частота, на которой работает системная шина).

В процессоре Pentium (появился в 1993 г.) стали использоваться элементы структуры RISC-процессоров. Он изготовлен по 0,8-микронной технологии и содержит 3,1 миллиона транзисторов. Процессор Pentium иногда обозначают P5 или 80586.

Термин «0,8-микронная технология» означает, что каждый транзистор размещается на кристалле внутри квадрата с указанным размером стороны.

Первоначальная реализация процессора Pentium была рассчитана на работу с тактовыми частотами 60 и 66 МГц. Впоследствии были разработаны процессоры Pentium, работающие с тактовыми частотами 75, 90, 100, 120, 133, 150, 166, 200 МГц.

Прогресс в области разработки и производства процессоров идет непрерывно.

1 ноября 1995 г. появился первый процессор Pentium Pro (80686, Р6) с тактовой частотой 150 МГц.

8 января 1997 г. появился процессор Pentium MMX с тактовой частотой 166 МГц.

Технология ММХ (M ulti M edia E x tension мультимедийное расширение) предполагает включение в состав команд процессора Pentium набора из 57 новых команд. Новые команды предназначены в первую очередь для реализации алгоритмов обработки видео- и аудиоданных: фильтрации, преобразований Фурье, свертки и пр.

Технология Intel MMX позволяет обрабатывать несколько пакетов данных одинаковым образом, т. е. использует технологию SIMD.

Число транзисторов в процессоре Pentium MMX составляет 4,5 млн. штук, а кэш-память первого уровня имеет объем 32 Кбайт. Как показали испытания, MMX-процессор увеличивает производительность по сравнению с обычным процессором Pentium на величину до 34%.

В 1995—1997 г.г. корпорация Intel выпустила еще несколько моделей: Pentium MMX 266 МГц и Pentium Pro 200 МГц.

7 мая 1997 г. появился процессор Pentium II с тактовой частотой 233 МГц.

15 апреля 1998 г. фирма Intel представила модели Pentium II с тактовыми частотами 350 и 400 МГц.

Процессор Pentium II изготавливается по так называемой 0,25-микронной технологии. При этом каждый транзистор умещается в квадрате со сторонами в четверть микрометра. На срезе человеческого волоса можно уместить 30 000 таких транзисторов. В будущем предстоит переход на технологии 0,18 и 0,13 микрометра.

С целью завоевания рынка фирма Intel выпустила недорогой процессор Celeron, в котором первоначально отсутствовала кэш-память второго уровня.

24 августа 1998 г. фирма Intel представила еще два процессора семейства Celeron — 300A и 333. Новые процессоры выполнены по 0,25 мкм технологии и содержат кэш-память второго уровня размером 128 Кбайтов.

2 августа 1999 г. вышел Pentium III, работающий на частоте 600 МГц.

По сравнению с Pentium II в нем для увеличения быстродействия еще больше усилено распараллеливание процессов.

Кроме того, Pentium III отличается наличием уникального идентификационного номера, который может быть считан программно для определения личности пользователя (например, при совершении покупок через Интернет).

В ноябре 2000 г. выпущен процессор Pentium 4 с тактовыми частотами 1,4 и 1,5 ГГц. Процессор Pentium 4 изготавливается по 0,18-микронной технологии. В процессоре используется 144 новых команд (инструкций), предназначенных для ускорения обработки видео-, мультимедиа, трехмерной графики и криптографии.

Слайд 28

Intel® Core™ i3-2330M Processor (3M Cache, 2.20 GHz)

Дата выпуска	Q2'11	Макс. расч. мощность	35 W
Номер процессора	i3-2330M	Макс. объем памяти (зависит от типа памяти)	16 GB
Кол-во ядер		Типы памяти	DDR3-1066/1333
Кол-во потоков		Количество каналов памяти
Тактовая частота	2.2 GHz	Макс. пропускная способность памяти	21,3 GB/s
Кэш-память 3 уровня	3 MB	Встроенная в процессор графическая система	Intel® HD Graphics 3000
Соотношение ядер и шин		Базовая частота графической системы	650 MHz
DMI	5 GT/s	Макс. динамическая частота графической системы	1.1 GHz
Набор команд	64-bit	Технология Intel® Clear Video HD	Yes
Расширения набора команд	AVX	Количество поддерживаемых дисплеев
Литография	32 nm	Размер корпуса	37.5mm x 37.5mm (rPGA988B); 31mm x 24mm (BGA1023)

 

Advanced Technologies
Технология Intel® Hyper-Threading	Yes
Технология Intel® Virtualization (VT-x)	Yes
Архитектура Intel® 64	Yes
Технология Intel® My WiFi	Yes
Беспроводная технология 4G WiMAX	Yes
Технологии термоконтроля	Yes

Слайд 29

Слайд 30

Слайд 31

мире на по состоянию на 2008 год суперкомпьютер BlueGenen/L производства IBM, установленный в Ливерморской национальной лаборатории министерства энергетики США, содержит 131072 процессора и обладает производительностью в 280 TFLOPS. И это не предел, как показывает развитие вычислительной техники каждые 2 года возможности вычислительной техники увеличиваются в 2 раза.

Слайд 32

 

Слайд 33

Слайд 34

Слайд 35

Слайд 36

Слайд 37

Далее Информатика часть 6-2

Слайд 33 (4)

Windows 8 (МФА: [ˈwɪn.doʊz eɪt]) — операционная система, принадлежащая к семейству ОС Microsoft Windows, в линейке следующая за Windows 7 и разработанная транснациональной корпорацией Microsoft. Номер версии в линейке NT — 6.2. Поступила в продажу 26 октября 2012 года.

Серверной версией является Windows Server 2012. На июль 2013 года было продано 100 миллионов лицензий^[4].

Слайд 34 (5)

Основные нововведения

Учетная запись Майкрософт и синхронизация параметров: Возможность войти в Windows с помощью Live ID. Это позволит войти в профиль пользователя и загрузить настройки через интернет, а также добавляет интеграцию со OneDrive.

Магазин приложений Windows Store: единственный способ покупки и загрузки Metro-приложений, а также приложений для рабочего стола в Windows RT.

Два новых метода для аутентификации пользователя: картинка-пароль, позволяющая пользователю войти в систему при помощи трех касаний, и четырёхзначный PIN-код, а также встроенная поддержка биометрических устройств. Пароль нелокальной учетной записи пользователя соответствует паролю учетной записи Майкрософт.

Internet Explorer 10. IE 10 в Windows 8 включен в настольном и сенсорном вариантах. Последний не поддерживает плагины или ActiveX, но включает в себя версию проигрывателя Adobe Flash Player, который оптимизирован для сенсорного управления.

Проводник. Проводник включает в себя Ribbon-ленту (наподобие ленты в Microsoft Office и Windows Essentials) и улучшения в способах разрешения конфликтов при переносе или копировании файлов.

Восстановление системы. Добавлено две новые функции: Восстановление (англ. Refresh) и Сброс (англ. Reset). Восстановление для Windows возвращает все системные файлы в исходное состояние, сохраняя при этом все настройки, пользовательские файлы и приложения. Сброс же возвращает компьютер к заводским настройкам.^[5]

Слайд 35 (6)

Новый диспетчер задач. В Windows 8 диспетчер задач был полностью изменен. Добавлены новые графики производительности, оптимизировано управление выполняющимися приложениями, фоновыми процессами и службами на единой вкладке «Производительность». Также в диспетчер задач было перенесено управление автозагрузками из «Конфигурации системы».

Функция «Семейная безопасность» была встроена в Windows, управление семейной безопасностью осуществляется в панели управления.

Добавлена поддержка USB 3.0, Bluetooth 4.0, DirectX 11.1 и NET.Framework 4.5.

Персонализация: после запуска на экране появляется картинка с текущим временем и датой. Для начала работы нужно нажать любую кнопку, открыв экран приветствия. Саму картинку можно сменить в настройках. Добавлено автоопределение цвета в темах для рабочего стола.

Новая панель управления в стиле Metro UI, которая позволяет быстро изменить некоторые настройки системы.

Усовершенствованный поиск: На начальном экране нужно лишь нажать любую клавишу для начала поиска по приложениям, параметрам и т. п.

Переключение раскладки клавиатуры: менять раскладку клавиатуры можно также с помощью сочетаний клавиш Windows + Space либо ⇧ Shift + Alt.

Слайд 36 (7)

Слайд 37 (8)

Слайд 38 (9)

 

Слайд 39 (10)

Слайд 40 (11)

Слайд 41 (12)

 

Слайд 42 (13)

Слайд 43 (14)

Слайд 44 (15)

Слайд 45 (16)

Слайд 46 (17)

Слайд 47 (18)

 

Слайд 48 (19)

Слайд 49 (20)

Слайд 50 (21)

Слайд 51 (22)

Слайд 52 (23)

Слайд 53 (24)

Слайд 54(25)

Слайд 55 (26)

Слайд 56 (27)

Слайд 57 (28)

Слайд 58 (29)

Слайд 59 (30)

Слайд 60 (31)

Процессор (микропроцессор) - это главная микросхема компьютера, его "мозг". Он разрешает выполнять программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера. Скорость его работы определяет быстродействие компьютера. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении.

ПК содержит центральный процессор (Central Rpocessing Unit - CPU), который выполняет все основные операции. Часто ПК оснащен дополнительными сопроцессорами, ориентированными на эффективное выполнение специфических функций, такие как, математический сопроцессор для обработки числовых данных в формате с плавающей точкой, графический сопроцессор для обработки графических изображений, сопроцессор ввода/вывода для выполнения операции взаимодействия с периферийными устройствами.

Основными параметрами процессоров являются:

· тактовая частота,

· разрядность,

· рабочее напряжение,

· коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты,

·размер кеш памяти.

 

 

Название

Элемент

Монитор

Материнская плата

Центральный процессор

Оперативная память

Карты расширений

Блок питания

Оптический привод

Жесткий диск

Мышка

Клавиатура

Состав персоналного компьютера

 

 

Слайд 61 (32)