Основные принципы работы ЭВМ

В 1945 году математик Джон фон Неймон разработал основные принципы функционирования ЭВМ. ЭВМ 1-4 поколений работают на основе его принципов:

-Программное управление (работа компьютера выполн. по программе, составленной заранее)

-Принцип хранимой программы (программа и данные, кот. она использует, находятся в оперативном запоминающем устройстве; самая быстрая память-регистровая память микропроцессора)

-Двоичное кодирование информации

-Программа состоит из набора команд, кот. выполняются посл-но одна за другой

Простейшая логическая структура ЭВМ:

	УВВ

 

 

ВЗУ

	УУ

 

 

Арифметико-логическое устр-во (АЛУ) выполняет арифметико-логические операции;

Оперативная память (ОЗУ) хранит данные, программы, промежуточные рез-ты;

Устр-во ввода-вывода (УВВ) – клавиатура, мышь и т.д. – вводят (выводят) данные в ЭВМ;

Устройство управления (УУ) руководит процессом, координирует работу всех устройств.

АЛУ+УУ=процессор в совр компах

Файл– именованная обл. на диске,где хранится инф-я

Виды памяти: регистровая (микропроцессорная – 1 такт работы процессора);

КЭШ – память (для быстрой обработки информации) Двоичное кодирование инф. Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам, очень важно унифицировать их форму представления. Для этого обычно используется прием кодирования, т.е. выражение данных одного типа через данные другого типа. Система кодирования в выч-й технике наз-ся двоичным кодированием, и основана на представлении данных в виде посл-ти нулей и единиц. Эти знаки наз-ся двоичными цифрами или битами. Одним битом могут быть выражены 2 понятия. Если кол-во битов увел-ть до 2, то можно выразить 4 разл-х значения, 3 бита – 8 значений…Увеличивая на ед. кол-во разрядов в системе двоичного кодиров-я, мы увел-м в 2 раза кол-во значений. Ф-ла: N = 2^m

Единицей измерения количества информации, входящей в международную систему единиц, явл байт.

8 Битов = 1 Байт (создает 256 комбинаций, ед. информации в междунар. системе СИ) 1 Кбайт = 1024 Байта =2^10 Байт 1 Мб = 1024 Кб = 2^20Байт 1 Гб = 1024 Мб = 2^30Байт 1 Тб = 1024Гб =2^40 Байт

Классификация ЭВМ

В настоящее время компы используются для решения 3-х задач.

-Вычислительные задачи

-Задачи управления(автоматизированный сбор данных, прераспределение между пользователями)

-Задачи искусственного интеллекта

Виды компов:

-СуперЭВМ – сложны в эксплуатации, обслуживаются группами людей, очень дороги. Исп-ся для решения сложных задач науки (военное дело, экономика, метеорологии, решение сложнейших мат задач, создание мед препаратов). В стране должно быть 100-200 шт. Лучшие ПЭВМ по произв-ти примерно в 100 тыс. раз слабее суперЭВМ.

-Большие ЭВМ (Main frame) – исп-ся в военными организациями, правительством, организациями, связанными с разработкой большого кол-ва инфомации. Штат обслуживания достигает многих десятков человек. На базе этих компьютеров создаются вычислительные центры, включающие в себя несколько тоделов и групп. Исп-ся в качестве серверов информации - поисковых систем интернета. Должно быть несколько тыс. на страну

-Средние ЭВМ универсального назначения – устанавливаются в крупных коммерческих орг-х, основное внимание уделяется защите информации и ее сохранности. От больших компьютеров отличаются уменьшенными размерами и меньшей производительностью и стоимостью. Должно быть: сотни тыс.

-Персональные и профессиональные ЭВМ, ПК,АРМ(автоматизир раб места), т.е. модернизированные для решения каких-либо узко направленных задач (профессиональные). Должно быть: миллионы

-Встроенные микропроцессоры (бытовые устройства, автомобили, телефоны и т.д.). Исп-ся для решения конкретных задач.

Должно быть: миллиарды

Также по ур-ню специализации:

-универсальные

-специализированные(бортовые компьютеры судов, самолетов, космич аппаратов, графические станции для подготовки кино-видеофильмов)

по типоразмерам:

-настольные(desktop)

-портативные(notebook)

-карманные(palmtop)

 

Конфигурация ПК

Конфигурацией ПК называют состав компьютерной системы. Конфигурацию ПК можно гибко изменять по мере необходимости. Существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте комп обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации также может меняться. Чаще всего в настоящее время в базовой конфигурации рассматривают 4 устройства: системный блок, монитор, клавиатуру и мышь.

1)Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними:

-материнская плата (на ней расположены ОП, процессор(основная микросхема компа),микросхема постоянного запоминающего устройства, энергонезависимая память, шинные интерфейсы),

-жесткий диск,

-дисковод гибких дисков,

-дисковод компакт дисков CD-ROM,

-видеокарта,

-звуковая карта.

Устройства, подключаемые к нему снаружи – внешними (периферийными):

-устройства ввода знаковых данных (спец клавиатуры),

-устройства командного управления (спец манипуляторы – трекболы, инфракрасные мыши..),

-устройства ввода графических данных(планшетные, ручные и барабанные сканеры, графические планшеты, цифровые фотокамеры),

-устройства вывода данных (матричные, лазерные, светодиодные, струйные принтеры),

-устройства хранения данных (накопители, магнитооптические устройства),

-устройства обмена данными (модемы)

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса.

2)Монитор – устройство визуального представления данных, основное устройство вывода. ЭЛТ(электронно-лучевой трубки) и ЖК. Размер монитора измеряется в дюймах между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Большинством параметров изображения, полученного на экране монитора, можно управлять программно.

3)Клавиатура – клавишное устройство управления ПК. Служит для ввода знаковых (алфавитно-цифровых) данных и команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. Основные функции клавиатуры не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами).

4)Мышь – устройство управление манипуляторного типа. Представляет собой коробочку с несколькими кнопками. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора. Комбинация монитора и мыши обеспечивает более современный тип интерфейса пользователя – графический. Пользователь наблюдает на экране графические объекты и элементы управления.

 

Внешние устройства ПК

Периферийные устройства ПК подключаются к его интерфейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря им комп система приобретает гибкость и универсальность.

По отношению к процессору внешними являются системная шина, контроллеры и др. электр. элементы, находящиеся на системной плате, устройства внутри системного блока, а также устр-ва, подключаемые к сист. блоку;

По отношению к системной плате и процессору внешними являются устройства, расположенные внутри системного блока – всевозможные дисковые накопители (винчестер, CD-ROM и т.д.), ленточные накопители, а также устройства, подключаемые к системному блоку;

По отношению к сист. блоку внешними могут являться монитор и клавиатура, входящие в стандартный комплект поставки, и все остальные подключаемые внешние устр-ва

Внешние устройства подразделяются на устр-ва ввода, вывода, хранения и обмена данными.

-Устр-ва ввода знаковых данных(специальные клавиатуры-форма, раскладка клавиш)

-Устройства командного управления(специальные манипуляторы-трекболы, пэнмаусы, инфракрасные мыши, тачпады, джойстики, джойпады, геймпады)

-Устройства ввода графических данных(сканеры, графические планшеты-дигитайзеры,цифровые фотокамеры)

-Устройства вывода данных(принеры-матричные, лазерные, светодиодные, струйные)

-Устройства хранения данных. Необходимость в них наступает, когда на вычисл системе обрабатывается больше данных, чем можно разместить на базовом жестком диске; когда данные имеют повышенную ценность и необходимо резервное копирование на внешнее устройство(стримеры-накопители на магнитной ленте, накопители на съемных магнитных дисках, магнитооптические устройства, флэш-диски)

-Устройства обмена данными(модемы)

Внешние устройства можно классифицировать по следующим принципам:

 

Программное обеспечение ПК.

ПО ЭВМ – совокупность программ и служебных данных, необходимых для управления компьютером.

Программа – упорядоченная последовательность команд, приводящая к решению поставленной задачи, позволяющая управлять ПК.

Виды: Системное ПО:

(для организац работы компа и его обслуживания)

1.Операц. системы (Windows, UNIX, MS DOS)

2.Системные оболочки (спец. программы, для облегчения контакта пользователя с командами ОС; имеют текстовый или графич варианты интерфейса конечного пользователя): NC-norton commander, Windows98/ME

3.Системные утилиты (небольшие программы для проверки, настр. комп-ра)

4.Архиваторы (примен. для сжатия инф-ции для обеспеч. хранения, передачи инф-ции)

5.Антивирусы

6.Коммуникац. программы (почтовые прогр)

7.Драйверы внешних устройств

8.Трансляторы языков программирования (интерпретаторы, компиляторы)

Прикладное ПО:

(служат для решения задач конкретного пользоват)

1.Текстовые редакторы и издательские системы

2.Табличные редакторы и процессоры (Excel…)

3.Графич. процессоры (Photoshop, Paint…)

4.СУБД (сист. управл. базами данных) MS Access…

5.Системы электронных презентаций

6.Переводчики

7.Браузеры (для путешеств. по интернету)

8.Web- редакторы (Front Page)

9.ИПС (информационно-поисковые системы): ИПС Инета, справочные сист, сист эл. каталогов, библиот

10.Экспертные системы (ЭС): основаны на базах знаний. Самостоятельно ищет решение конкретной проблемы; выдача конкретных советов

11.ПППП (проблемно-ориентиров. пакеты прикладных программ): бухгалтерские программы

12.СЭД(сист-а электрон документооборота): Евфрат

13.КИС (корпоративные информац. системы в экономике): MRP, CRP, ERP

14. САПР (системы автоматизированного проектирования): AutoCad

15.Игры

Инструментальное ПО:

(используется для создания новых комп программ)

1.Локальные средства программирования

2.Интегрированные среды программирования

3.CASE-средства(технологии, позволяющие автоматизировать процесс разработки, проектирования, отладки, документирования в первую очередь информ систем): ErWin, BpWin

Языки программир: машинные(воспринимаемые непосредственно аппаратной частью компьютера-машинные коды), машинноориенированные(структура их операторов определяется форматами команд конкретной ЭВМ-мнемокоды, автокоды, ассемблеры-языки программир низкого ур-ня), процедурно-ориенированные(возможность написания программ в виде совок процедур-подпрограммы), объектно-ориентированные, проблемно-ориентированные(ЛИСТ, Пролог)

Операционные системы ПК

ОС— базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит. ОС- комплекс программ, обеспечивающий диалог пользователя с компьютером, осуществляющий управление компьютером и его ресурсами, запускающий прикладные программы..

Ф-ции:

1. Получение заданий от пользователz и их обработка

2. Распределение памяти

3. Загрузка в ОП прикладных программ и их запуск

4. Идентификация всех программ и данных

5. Аутентификация и авторизация пользователей (проверка истинности пользователя и определение его полномочий)

6. Обслуживание всех операций ввода и вывода

7. Прием и выполнение запросов от приложений

8. Обеспечение взаимодействия взаимосвязанных компьютеров (для сетевых ОС)

9. Обеспечение работы системы управления файлами Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.). В 1950-60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.

Файл-именованная область на внешнем носителе данных. За организацию работы с файлами отвечает специализированное ПО, кот наз-ся системой управления файлами(FAT, FAT16, FAT32, NTFS, NPFS, Zinux,Swap)

Классификация ОС:

1.Поддержка многозадачности: однозадачные (MSDOS, WINDOWS 3.1), многозадачные (≥ WINDOWS 95)

2.Поддержка многопользовательского режима: многопользовательские (сетевые), однопользовательские

3.По организации вытесняющей и невытесняющей многозадачности: вытесняющая(процесс прерывания программ выполняется самой ОС), невытесняющая

4.Поддержка многонитевости

5.По разрядности ОС: 16-разрядные(MSDOS, WINDOWS 3.1), 32-разрядные (≥ WINDOWS 95), 64-разрядные (MS Server 2003)

6.по характеру интерфейса с пользователем: графические ОС(Windows), режим ком.строки (MSDOS)

7.Поддержка многопроцессорного режима

Прерывания создаются:

Таймером, сигналами от внешних устройств, действиями пользователя, выполняемыми программами, ошибками в работе, сбоями питания