Виды регистров по их назначению

1. Регистры общего назначения, используются для операций с данными.

2. Адресные регистры - служат для хранения в них адресов, но которым процессор находит данные в памяти.

3. Специальные регистры служат для самопроверок процессора.

ПАМЯТЬ

Адресные регистры

Шина данных

Регистры общего назначения

Адресная шина

ПРОЦЕССОР

Работа процессора с ОП

 

Используя адреса из адресных регистров, по адресной шине процессор запрашивает данные из памяти. Данные по шине данных поступают в регистры общего назначения процессора. После обработки информации процессор отправляет данные по шине данных в оперативную память по определённому адресу, который запоминает в адресных регистрах.

При выполнении простой операции, например сумма двух чисел, процессор выполняет следующие действия:

В программный счетчик (обозначим СК) устанавливается адрес команды, которую будут выполнять. Этот адрес передается в оперативную память (ОП) и помечается некоторая ячейка.

Устройство управления процессора передает в ОП сигнал чтения, происходит снятие копии помеченной ячейки, и эта копия поступает в регистр команд АЛУ.

Команда из регистра команд передается в дешифратор и там расшифровывается.

В расшифрованном виде она поступает в сумматор.

При этом сумматор запрашивает из ОП данные, и они поступают в регистр данных.

Сумматор выполняет команду.

Результат отправляет в аккумулятор (АЛУ).

Из аккумулятора он сбрасывается в ОП по адресу, указанному в расшифрованной команде.

Итак, процессор выполняет 4 такта, что бы сложить (умножить) два числа:

1такт. Читать СК (1.)

2 такт. Читать команду (2-5)

3 такт. СК увеличить на 2

4 такт. Выполнить команду.(6-8)

Тактовая частота

Время исполнения команд компьютером измеряется в тактах. Тактовая частота – это количество команд, которые процессор может выполнить за одну секунду. Чем больше тактовая частота процессора, тем быстрее он работает. Она измеряется в мегагерцах (МГц).

1 МГц = 1000000 тактов / секунду.

Как ускоряют работу процессора

1. Повышение тактовой частоты.

2. Повышение разрядности процессора (от 8 - разрядных к 64 - разрядных и выше).

3. Внутреннее умножение частоты: т. е. внешние операции (например, обмен с оперативной памятью) процессор выполняет с одной тактовой частотой, а внутренние операции (обмен между регистрами) – с другой, более высокой.

4. Кэширование памяти: т. к. операции внутри процессора выполняются быстрее, чем в работе с ОП, поэтому чтобы процессор обращался к ОП, внутри него создают относительно небольшой участок памяти (на 256 – 512 Кбайт), называемая КЭШ памятью.

5.

ПРОЦЕССОР

Оперативная память

Кэш-память

Конвейерная обработка данных: когда результаты работы одной команды «сходит с конвейера», другая команда уже выполняется, а третья - готовится к выполнению.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой аппаратное обеспечение компьютера?

2. Что такое процессор и из чего он состоит?

3. Чем характеризуется процессор?

4. Дайте определение памяти и ее характеристики.

5. Какие виды регистров существуют?

6. Как ускоряют работу процессора?

Упражнения

H Задание 1

Выбрать правильный ответ, отметив его. Обосновать ответ.

1. Обеспечение компьютера, состоящее из различных устройств:

1) программное;

2) пользовательское;

3) системное;

4) аппаратное.

2. Устройство вывода информации для зрительного восприятия:

1) принтер;

2) дисплей;

3) мышь;

4) клавиатура.

3. Сменный носитель информации:

1) мышь;

2) дисплей;

3) дискета;

4) клавиатура.

4. Какие из перечисленных ниже устройств компьютера относятся к устройствам ввода?

1) монитор;

2) клавиатура;

3) мышь;

4) принтер.

5. АЛУ – это…

1) арифметико-логическое устройство;

2) арифметико-логическое управление;

3) аналитическо-лексионное устройство.

6. Процессор – устройство:

1) которое управляет всеми частями компьютера по программам из постоянной памяти;

2) которое производит арифметические и логические операции;

3) обеспечивающее преобразование информации и управления другими устройствами компьютера.

7. Оперативная память – это память…

1) которая хранит информацию только в тот момент, пока пользователь вводит информацию;

2) в которой хранятся программы, по которым работает УУ;

3) которая используется для длительного хранения информации.

8. Магнитные ленты, магнитные диски, лазерные диски, жесткие диски, флэш относятся к:

1) оперативной памяти;

2) постояннойпамяти;

3) внешней памяти.

9. ……регистры служат для самопроверок процессора

1) адресные;

2) общего назначения;

3) специальные.

10. 1 МГц =

1) 10000 тактов/сек;

2) 1000 000 тактов/сек;

3) 1000 000 000 тактов/сек;

H Задание 2

Сформулировать определение.

Процессор – это
Производительностьпроцессора- это
Быстродействие памяти – это

Задание 3

Вставить пропущенные слова.

Процессор состоит из _________________, в которых обрабатываются данные.

Объем памяти - _________________ количество хранения в ней __________________.

Тактовая частота – это количество команд, которые ______________ может выполнить за ________________.

Задание 4

Кроссворд «Устройство ЭВМ»

1. Совокупность устройств, управляющих работой компьютера, оперативной памятью и арифметико-логическим устройством.

2. Устройство ручного ввода информации.

3. Электронная схема, предназначенная для подключения дополнительных устройств компьютера.

4. Состояние компьютера, при котором он не выдает результатов и не реагирует на запросы.

5. Оперативная память процессора.

6. Устройство, выполняющее инструкции и управляющее потоками информации в процессе ее обработки.

7. Функциональная часть компьютера, предназначенная для приема, хранения и выдачи информации.

8. Элемент ручного управления, срабатывающий от нажатия.

9. Соединение, предназначенное для передачи данных и обмена информацией между двумя или несколькими блоками компьютера.

H Задание 4

Отгадать ребусы.

___________________________

__________________________________

__________________________________

Задание 5

Навыки работы с клавиатурой

1. Открыть текстовый редактор Пуск – Программы – Стандартные - Блокнот.

2. Набрать по одной строке из каждого столбца слова прописными буквами:

а)	б)	в)	г)	д)
ШЩЩШ	ЩИТ	ЦУУЦУ	КАШНЕ	ЛУГ ЦИРК ФУНТ КУЩИ ШТУКА
ШЩШЩ	ШАРЖ	УЦУУЦ	ШОФЕР	ГРУНТ ФАРТУК ПРИЦЕП ЦИРКУЛЬ ЖУРАВЛЬ
ЩШЩЩШ	ВЕЩЬ	ЦУЦЦУ	ЛОЩИНА
ШЩШШЩ	ШАПКА	УУЦУЦ	ПРИЩЕПКА
ШЩШЩЩ	ШПАГА	ЦЦУЦУ
ЩШЩШШ	МЕШОК	ЦУЦУУ

 

 

 

Тема 7	Дополнительная литература:	Угринович Н. Информатика и информационные технологии. М.: Лаб. Базовых Знаний, 2000
Устройство ЭВМ: типы и свойства устройств внешней памяти
	Содержание
· Устройства хранения информации · Структура диска · Физические и логические диски · Имена дисков

Устройства хранения информации

Мы знаем, что оперативная память хранит информацию только при включенном компьютере. Поэтому для длительного хранения информации её сохраняют на внешние носители (внешнюю память), к которым относятся дискеты, жесткие и лазерные диски, магнитные ленты, флэш-память и другие устройства. Все они используются для переноса данных с одного ЭВМ на другой и для распространения программного обеспечения.

Гибкий диск (дискета) – устройство для хранения небольших объемов информации, представляющих собой гибкий пластиковый диск, покрытый специальным магнитным материалом и запечатанные в пластиковую защитную оболочку.

Жесткий диск (винчестер) – устройство представляющее собой малогабаритный пакет из нескольких жестких магнитных дисков, вращающихся с высокой скоростью на одной оси и размещенных в герметическом корпусе вместе с головками записи-чтения.

Для накопителей на жестких магнитных дисках время доступа лежит в диапазоне 5-100 мс, скорость чтения-записи 0,5-1 Мбайт/с.

Лазерный диск (компакт-диск, оптический диск) — оптический носитель информации в виде диска с отверстием в центре, информация с которого считывается с помощью лазера.

Стандартная емкость наиболее распространенных оптических дисков категории CD ROM (компакт-диск, предназначенный только для чтения) порядка 800 Мбайт. Такие характеристики дисков, как надежность и долговечность хранения информации, делают оптические характеристики вне конкуренции. Для накопителей на оптических дисках время доступа лежит в диапазоне 30-100 мс, скорость чтения-записи порядка нескольких Мбайт/с.

Изначально компакт-диск был создан для цифрового хранения аудио (т. н. Audio-CD), однако в настоящее время широко используется как устройство хранения данных широкого назначения (т. н. CD-ROM, КД-ПЗУ). Аудио-компакт-диски по формату отличаются от компакт-дисков с данными, и CD-плееры обычно могут воспроизводить только их (на компьютере, конечно, можно прочитать оба вида дисков). Встречаются диски, содержащие как аудиоинформацию, так и данные — их можно и послушать на CD-плеере, и прочитать на компьютере. С развитием MP3 производители бытовых CD-плееров и музыкальных центров начали снабжать их возможностью чтения MP3-файлов с CD-ROM’ов.

Аббревиатура CD-ROM означает англ. Compact Disc Read Only Memory, что в переводе обозначает компакт-диск только с возможностью чтения. КД-ПЗУ означает «Компакт-диск, постоянное запоминающее устройство». Название CD-ROM часто ошибочно используют для обозначения приводов для чтения компакт-дисков (правильно — CD- ROM Drive, CD-привод).

Магнитная лента – носитель магнитной записи, представляющий собой тонкую гибкую ленту, состоящую из основы и магнитного рабочего слоя.

Рабочие свойства магнитной ленты характеризуются её чувствительностью при записи и искажениями сигнала в процессе записи и воспроизведения. Наиболее широко применяется многослойная магнитная лента с рабочим слоем из игольчатых частиц магнитно-твёрдых порошков гамма-окиси железа (g-Fe2O3), двуокиси хрома (CrO2) и гамма-окиси железа, модифицированной кобальтом, ориентированных обычно в направлении намагничивания при записи.

Флэш-память – особый вид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти, то есть:

· энергонезависимая - не требующая дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи);

· перезаписываемая - допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных;

· полупроводниковая (твердотельная) - не содержащая механически движущихся частей (как обычные жёсткие диски или CD), построенная на основе интегральных микросхем (IC-Chip).

В отличие от многих других типов полупроводниковой памяти, ячейка флэш-памяти не содержит конденсаторов – типичная ячейка флэш-памяти состоит всего-навсего из одного транзистора особой архитектуры. Ячейка флэш-памяти прекрасно масштабируется, что достигается не только благодаря успехам в миниатюризации размеров транзисторов, но и благодаря конструктивным находкам, позволяющим в одной ячейке флэш-памяти хранить несколько бит информации.

Замены оперативной памяти флэш-памятью не происходит из-за двух особенностей флэш-памяти: флэш работает существенно медленнее и имеет ограничение по количеству циклов перезаписи (от 10.000 до 1.000.000 для разных типов).

Надёжность/долговечность: информация, записанная на флэш-память, может храниться очень длительное время (от 20 до 100 лет), и способна выдерживать значительные механические нагрузки (в 5-10 раз превышающие предельно допустимые для обычных жёстких дисков).

Основное преимущество флэш-памяти перед жёсткими дисками и носителями CD-ROM состоит в том, что флэш-память потребляет значительно (примерно в 10-20 и более раз) меньше энергии во время работы. В устройствах CD-ROM, жёстких дисках, кассетах и других механических носителях информации, б о льшая часть энергии уходит на приведение в движение механики этих устройств. Кроме того, флэш-память компактнее большинства других механических носителей.

Итак, благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в качестве накопителя в таких портативных устройствах, как: цифровые фото- и видео камеры, сотовые телефоны, портативные компьютеры, MP3-плееры, цифровые диктофоны, и т.п.

Структура диска

У всех данных хранящихся на диске должен быть адрес. Каждый файл на диске имеет свой адрес. Если нужна какая-то информация, компьютер находит на диске нужный файл по его адресу, а потом байт за байтом считывает из него данные в оперативную память, пока не дойдёт до конца файла.

Чтобы у каждого файла на диске был свой адрес, диск разбивают дорожки с двух сторон, а дорожки – на сектора. Разбиение диска на дорожки и сектора называют форматированием диска. Его выполняют служебные программы. Форматирование диска чем-то похоже на разлиновывание тетради. После форматирования информация исчезает, поэтому заранее необходимо пересохранить.

Внимание! Диск форматируют не для того, чтобы удалить информацию, а для того, чтобы произвести разбиение диска на дорожки и сектора.

Адрес файла состоит из его имени, номера дорожки и номера сектора, с которого начинается запись файла.

Самая первая дорожка диска (нулевая) хранит таблицу размещения файлов (FAT- таблица), в которой компьютер запоминает адреса записанных файлов. Когда нам нужен какой-то файл, компьютер, по его имени находит в этой таблице номер дорожки и номер сектора, после чего магнитная головка переводится в нужное положение, файл считывается и направляется в ОП для дальнейшей работы. Эта таблица для надежности дублируется. У нее есть копия, и при любых повреждениях компьютер сам восстанавливает эту таблицу.

Физические и логические диски

Иногда для различных целей жесткий диск разбивают на несколько разделов при помощи специальных программ. Каждый такой раздел можно рассматривать как один отдельный жесткий логический диск. Обычный жесткий диск – это устройство физическое, его можно потрогать. Логический диск – потрогать нельзя, так как он не существует, это просто один из разделов физического диска. Каждый логический диск имеет свою систему адресации.

Имена дисков

А:\> и В:\> -- имена гибких дисков.

С:\> - имя жёсткого диска.

C:\>, D:\>, E:\>, F:\>……имена логических дисков.

Контрольные вопросы

1. Понятие дискеты и ее характеристики.

2. Что представляет собой жесткий диск?

3. Что такое оптические диски и в чем их преимущество?

4. Что такое флэш-память и в чем ее преимущество?

5. Определите структуру жесткого диска.

6. Чем отличаются физические диски от логических дисков?

Упражнения

H Задание 1

Выбрать правильный ответ и отметить его. Обосновать ответ.

1. Укажите устройство, которое использует в своей работе лазерный луч.

1) жёсткий диск;

2) дискета;

3) оперативная память;

4) постоянная память;

5) CD-ROM.

2. Укажите накопитель без съемных носителей:

1) жёсткий диск;

2) дискета;

3) CD-ROM

3. Укажите устройство, состоящее из одной или нескольких микросхем, постоянно хранящих программы для управления компьютером:

1) жёсткий диск;

2) дискета;

3) оперативная память;

4) постоянная память.

4. Укажите устройство, все элементы которого помещены в металлический герметический корпус:

1) жёсткий диск;

2) дискета;

3) CD-ROM.

5. Укажите энергозависимую память:

1) жёсткий диск;

2) дискета;

3) оперативная память;

4) постоянная память.

H Задание 2

Сформулировать определение.

К внешней памяти относятся:
Форматирование диска - это
Адрес файла состоит
Логический диск – это

H Задание 3

Вставить пропущенные слова.

1) Гибкий диск (дискета) – устройство для хранения ________________________, представляющих собой________________________________________________________

2) Для накопителей на оптических дисках время доступа лежит в диапазоне _____________________________, скорость чтения-записи порядка нескольких Мбайт/с.

3) Диск форматируют того, чтобы произвести разбиение диска на ____________________________________________.

 

H Задание 4

Разгадать ребус.

Задание 5

Кроссворд «Устройство ЭВМ»

Вопросы по вертикали:

1. Системная плата

2. Жесткий…

3. Устройство охлаждения

4. Как называется одним словом монитор, системный блок, клавиатура, мышь

9. Устройство передачи графической информации в печатном виде

10. Оперативная…

11. Устройство ввода гибких дисков

13. Устройство выхода в Интернет

15. Центральное устройство ЭВМ

Вопросы по горизонтали: 3. Устройство воспроизведения звука 4. … содержит большое количество кнопок 5. Графический процессор 6. Главная часть системного блока. 7. Бывает полевая, ручная и компьютерная 8. Отверстие для подключения различных устройств 10. Шлейф, а по-другому… 12. Устройство сканирования информации
13. Устройство отображения информации 14. Их множество на клавиатуре 16. Звуковая… 17. Устройство ввода звуковой информации.

Задание 6Навыки работы с клавиатурой

1. Открыть текстовый редактор Пуск – Программы – Стандартные - Блокнот.
2. Набрать по одной строке из каждого столбца слова прописными буквами:

а)	б)	в)	г)	д)
БЮЮБЮ	ТЮК	ЧССЧС	ЧАН	ФОКУСНИК ПОКАЗЫВАЛ ФОКУСЫ
БЮББЮ	БАЛ	СЧССЧ	СЫР	СКРОМНОСТЬ УКРАШАЕТ ЧЕЛОВЕКА
ББЮБЮ	ТРЮК	ЧСЧЧС	НОС	ЮНОША СОБРАЛ БОЛЬШУЮ КОЛЛЕКЦИЮ КАКТУСОВ
ЮБЮББ	КЛЮВ	ССЧСЧ	ДОЧЬ	ТЯЖЕЛЫЕ ВОЛНЫ МЕРНО И РОВНО РАСКАЧИВАЛИ ПАРУСНИК
БЮБЮБ	БУРАН	ЧЧСЧС	ЧАСЫ
ББЮБ	БУФЕТ	ЧСЧСС	КЛЮВ

 

Тема 8	Дополнительная литература:	Симонович С.В., Евсеев Г.А. Общая информатика: Учебное пособие для средней школы. Универсальный курс. – М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА, 2003. – 480 с
Программное обеспечение
	Содержание
· Основные этапы развития информационных технологий · Основные виды программного обеспечения компьютера · Системное программное обеспечение: операционные системы, программы-оболочки драйверы, утилиты · Прикладное программное обеспечение · Инструментарий программирования (назначение программы транслятора)

Основные этапы развития информационных технологий

Информационные технологии, которые обладают высокой гибкостью, мобильностью и адаптивностью к внешним воздействиям, является непременным условием повышения эффективности труда.

В информационной технологии процесс, как правило, не может быть непрерывным, так соединяет работу рутинного типа (снятие копий, оперативный учет, ввод данных и т.д.) и работу творческую, не всегда поддающуюся формализации (принятие решений).

Информационная система - это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемая для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели.