Тема: «архитектура компьютеров».

ЛЕКЦИЯ 7

ТЕМА: «АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРОВ».

План

Основные характеристики компьютеров.

Многообразие компьютеров.

Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру.

Виды программного обеспечения компьютеров.

Объем оперативной памяти компьютера (ОЗУ)

Показатель измеряется в гигабайтах (ГБ) или мегабайтах (МБ). 1 ГБ = 1024 МБ. Чем больше у компьютера оперативной памяти – тем лучше;

Объем памяти видеокарты

Также как и объем оперативной памяти компьютера, память видеокарты измеряется в ГБ или МБ. Чем ее больше - тем лучше;

Размер свободного пространства на жестком диске или SSD

Этот показатель также измеряется в гигабайтах (ГБ) и имеет большое значение, когда речь идет об установке на компьютере какого-то объемного программного обеспечения. Например, некоторые современные игры требуют для установки до 40 ГБ свободного дискового пространства или даже больше.

Производительность (быстродействие) ПК – возможность компьютера обрабатывать большие объёмы информации. Определяется быстродействием процессора, объёмом ОП и скоростью доступа к ней (например, Pentium III обрабатывает информацию со скоростью в сотни миллионов операций в секунду).

Производительность (быстродействие) процессора – количество элементарных операций выполняемых за 1 секунду.

Тактовая частота процессора (частота синхронизации) - число тактов процессора в секунду, а такт – промежуток времени (микросекунды) за который выполняется элементарная операция (например сложение). Таким образом Тактовая частота - это число вырабатываемых за секунду импульсов, синхронизирующих работу узлов компьютера. Именно ТЧ определяет быстродействие компьютера.

Чем выше частота процессора – тем лучше. Этот показатель измеряется в гигагерцах (сокращенно - Ггц, англ. - GHz) или мегагерцах (Мгц, MHz). 1 Ггц = 1000 Мгц;

Задается ТЧ специальной микросхемой «генератор тактовой частота», который вырабатывает периодические импульсы. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Частота в 1Мгц = 1миллиону тактов в 1 секунду. Превышение порога тактовой частоты приводит к возникновению ошибок процессора и др. устройств. Поэтому существуют фиксированные величины тактовых частот для каждого типа процессоров, например: 2,8; 3,0 Ггц и тд.

Разрядность процессора – max длина (кол-во разрядов) двоичного кода, который может обрабатываться и передаваться процессором целиком.

Разрядность связана с размером специальных ячеек памяти – регистрами. Регистр в 1байт (8бит) называют восьмиразрядным, в 2байта – 16-разрядным и тд. Высокопроизводительные компьютеры имеют 8-байтовые регистры (64разряда).

Время доступа - Быстродействие модулей ОП, это период времени, необходимый для считывание min порции информации из ячеек памяти или записи в память. Современные модули обладают скоростью доступа свыше 10нс (1нс=10^-9с).

Объем памяти (ёмкость) – max объем информации, который может храниться в ней.

Плотность записи – объем информации, записанной на единице длины дорожки (бит/мм)

Скорость обмена информации – скорость записи/считывания на носитель, которая определяется скоростью вращения и перемещения этого носителя в устройстве.

Как узнать характеристики компьютера

Способ 1

• щелкнуть правой кнопкой мышки по значку "Компьютер" или "Мой компьютер", который находится на рабочем столе или в меню "Пуск", и в появившемся списке выбрать пункт "Свойства". В открывшемся окне будет отображена информация о частоте процессора и объеме оперативной памяти (см. изображение ниже);

Рис. 1.1 – Свойства ПК

 

• чтобы определить размер свободного пространства жесткого диска компьютера, необходимо открыть раздел "Компьютер" или "Мой компьютер", навести на значок интересующего локального диска указатель мышки и немного подождать. Через несколько секунд появится всплывающее окно с необходимой информацией.

Многообразие компьютеров.

 

Архитектура компьютеры обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные.

Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информа­ции, обмен информацией с внешними объектами.

Дополнительные функции повы­шают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные функции ЭВМ ре­ализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.

Структура компьютера — это некоторая модель, устанавливающая со­став, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.

Персональный компьютер — это настольная или переносная ЭВМ, удовле­творяющая требованиям общедоступности и универсальности применения.

Достоинствами ПК являются:

- малая стоимость, находящаяся в пределах доступности для индивидуального покупа­теля;

- автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

- гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к разнообразным применени­ям в сфере управления, науки, образования, в быту;

- "дружественность" операционной системы и прочего программного обеспечения, обу­словливающая возможность работы с ней пользователя без специальной профессио­нальной подготовки;

- высокая надежность работы (более 5 тыс. ч наработки на отказ).

Компьютер – это устройство или средство, предназначенное для обработки информации. Компьютер может обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. Информацию в иной форме представления для ввода в компьютер необходимо преобразовать в числовую форму.

Существует и другие различные системы классификации ЭВМ:

ü По производительности и быстродействию

ü По назначению

ü По уровню специализации

ü По типу используемого процессора

ü По особенностям архитектуры

ü По размерам

Рассмотрим схему классификации ЭВМ, исходя из их вычислительной мощности и габаритов.

Рис. 2.1 – Классификация ЭВМ

 

Электронная вычислительная машина, компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

Средства проектирования.

1. Системы управления базами данных (СУБД) - специальные программные продукты для создания и работы с базами данных. Базы данных (БД) - это интегрированный и структурированный набор данных, относящихся к какой-либо области или задаче. БД в том или ином виде - неотъемлемая часть большинства практических задач, в первую очередь - информационно-поисковых систем. Рассмотрим три модели баз данных:

· реляционная - отношения между данными построены по прин-ципу "один к одному", когда одна запись может быть связана только с одной записью. Форма представления данных в виде таблицы;

· иерархическая - отношения между данными построены по принципу "один к многим", когда одна запись взаимосвязана со многими другими. Форма представления данных в виде дерева;

· сетевая - принцип организации "многие ко многим", когда одна и та же запись может входить в отношения со многими другими записями в различных вариантах. Форма представления данных в виде графа.

2. Системы искусственного интеллекта - раздел информатики, занимающийся вопросами имитации мышления человека с помощью компьютера. Проблемы искусственного интеллекта:

· способы формального описания знания и хранения их в компьютере;

· строение моделей умозаключений человека в процессе решения им практических и теоретических задач;

· возможность общения "человек - компьютер" на естественном языке;

· возможность самоорганизации и самообучения систем искусственного интеллекта.

Экспертные системы - это системы искусственного интеллекта, созданные для решения задач на основе возможностей компьютера, знаний и опыта квалифицированных специалистов; представляют собой программу для компьютера, с помощью которой возможно получить приемлемое решение в ситуации, когда формальных, абсолютно точных решений получить нельзя (диагностика заболеваний, поиск полезных ископаемых, педагогика, психология, политика).

3. Системы автоматического проектирования (САПР) - комплекс технических и программных средств, позволяющих создавать всю необходимую конструкторскую и технологическую документацию на отдельные изделия, здания, сооружения.

4. Системы электронного документооборота, включающие в себя:

· системы управления документами, которые обеспечивают интеграцию с приложениями, хранение документов, осуществляют поиск документов по атрибутной или полнотекстовой индексации;

· системы массового ввода документов, которые позволяют осуществлять ввод с клавиатуры и сканирование, включающее в себя чистку, подготовку к распознаванию, выравнивание изображений и распознавание, которое может быть оптическим или интеллектуальным;

· системы автоматизации деловых процессов, предназначенные для моделирования деятельности каждого сотрудника, работающего с электронным документооборотом.

5. Информационное хранилище - это автоматизированная система, которая собирает данные из существующих баз и внешних источников, формирует, хранит и эксплуатирует информацию как единую.

6. Геоинформационная система - это информационная система, обеспечивающая сбор, хранение, обработку, доступ, отображение и расположение пространственно-координатных данных.

Средства использования.

1. Электронные таблицы представляют собой прямоугольный бланк произвольной формы и размера, отображенный на экране ЭВМ. Причем каждая ячейка этого бланка может хранить не только видимое или невидимое значение величины, но и формулу или целую программу для ее расчета; активизация программы в ячейках может происходить автоматически или по какому-либо событию.

2. Графический редактор - комплекс программ, направленный на обработку изображений компьютерной графики. Графика может быть различных видов:

· коммерческая (диаграммы, графики), чаще всего встроена в электронные таблицы;

· иллюстративная (оформление книг, журналов, создание фильмов);

· научная (трехмерное изображение объектов, визуализация научных опытов, графики функций, решение систем уравнений, моделирование экспериментов);

· когнитивная, позволяющая образно представить различные формулы и закономерности для доказательства сложных теорем, открывает новые возможности для познания законов функционирования сознания.

3. Текстовый редактор - комплекс программ, предназначенный для ввода с клавиатуры текста и дальнейшего редактирования (правка, копирование, создание таблиц и списков, вставка рисунков, расположение их на странице, проверка грамотности, автоматическая нумерация страниц, составление оглавления, списка литературы, вывод на печать и другие возможности).

4. Электронная почта - специальный пакет программ для хранения и пересылки сообщений между пользователями ЭВМ.

5. Электронный офис - интегрированный пакет программ, включающий в себя текстовый редактор, электронные таблицы, системы управления базами данных, средства коммуникации, язык программирования, графический редактор и др.

6. Видеоконференция - сетевая технология, позволяющая участвовать в дискуссии одновременно сразу нескольким пользователям и видеть на мониторе своего компьютера взявшего слово участника.

7. Система групповой работы объединяет средства коллективной работы прикладных приложений с электронной почтой, настольными и офисными приложениями, управление электронным документооборотом, планирование, управлением заданиями (моделирование деловых процессов), календарным планированием.

8. Корпоративные информационные системы - это автоматизированные системы управления крупными, территориально рассредоточенными предприятиями, имеющими несколько уровней управления, построенные посредством новейших информационных технологий. Данный список не может быть полным и окончательным. К прикладным программным средствам использования можно отнести игровые и обучающие программы, различные видеотренажеры, программы цифровой обработки звука и т. д.

Контрольные вопросы.

 

1. Перечислите принципы сформулированные Джоном фон Нейманом, которые лягли в основу построения ПК?

2. Что представляет собой архитектура ПК?

3. Что такое микропроцессор?

4. Какие бывают виды памяти?

5. Назовите основные функциональные характеристики ПК?

6. Что представляет собой тактовая частота процессора?

7. Дайте определение понятию структура компьютера?

8. Как классифицируются ЭВМ?

9. Сколько поколений ЭВМ существует?

10. Чем отличается desktop от tower?

11. Какие устройства относятся к устройствам ввода информации?

12. Какие устройства относятся к устройствам вывода информации?

13. Какие существуют средства связи и телекоммуникации?

14. Какие существуют средства мультимедиа?

15. На какие виды делится программное обеспечение?

 

Список использованной литературы.

 

 1. Цветкова М.С. Информатика и ИКТ: учебник для нач. и сред. проф. образования / М.С. Цветкова, Л.С. Великович. - 4-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2013. - 352 с.

2. Образовательный портал по информатике - электронный ресурс: http://mkpt-msk.ucoz.ru

3. Семакин ИГ. Информатика и ИКТ. с.229-233

4. Сапрунова А.А. Конспект лекций по информатике и ИКТ/ Методическое пособие. — Ставрополь: ГБОУ СПО РМК, 2014. — 58 с.

5. Информатика и ИКТ. Практикум для профессий и специальностей технического и социально-экономического профилей. Н. Е. Астафьева, С. А. Гаврилова, под ред. М.С. Цветковой, Академия, 2012г.

6. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10-11 кл. / И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер. – 4 изд., испр. – М. – Бином. Лаборатория знаний, 2008г. – 246 с.: ил.

7. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: практикум для 10-11 кл. / И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер. – 4 изд., испр. – М. – Бином. Лаборатория знаний, 2008г.

8. Информатика и ИКТ. 11 кл. Базовый уровень под ред. Н.В.Макаровой – Спб – Лидер, 2010г.

 

 

ЛЕКЦИЯ 7

ТЕМА: «АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРОВ».

План