Электронная вычислительная машина

1.

Электронная
вычислительная
машина
Под электронной вычислительной машиной, именуемой также
компьютером, или средством вычислительной техники,
понимают
комплекс технических и программных средств,
предназначенных для
автоматизации подготовки и решения задач пользователей.

2.

Вычислительная система
Вычислительная система (ВС) – совокупность
взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров
или вычислительных машин, периферийного
оборудования и программного обеспечения,
предназначенных для подготовки и решения задач
пользователей.
В вычислительной системе электронная
вычислительная машина может быть одна с
многофункциональным периферийным
оборудованием.

3.

Архитектура ЭВМ
Термин «архитектура вычислительной машины» (computerarchitecture)
впервые был употреблен фирмой «IBM» при разработке машин
семейства IBM 360 для описания тех средств
Под архитектурой ЭВМ в широком смысле понимается логическое
описание электронной вычислительной машины на общем уровне,
включающее описание принципа действия,
конфигурации и взаимодействия основных аппаратных и программных
компонентов, обеспечения надежности и безопасности при обработке
и хранении информации и т. д.

4.

Архитектура ЭВМ
Под архитектурой ЭВМ в узком смысле понимается организация ЭВМ
как совокупность основных устройств, узлов и блоков ЭВМ, а также
логика и структура основных управляющих и информационных связей
между ними, обеспечивающих выполнение заданных функций.
Реализация конкретной архитектуры на ЭВМ одного семейства может
быть различной, но между ними должна обеспечиваться программная
совместимость, то есть все машины одного семейства должны быть
способны выполнять одну и ту же программу. Общность архитектуры
разных ЭВМ обеспечивает их совместимость с точки зрения
пользователя.

5.

Архитектура ЭВМ
Система (от греческого systema — целое, составленное из
частей соединение) —
это совокупность элементов, взаимодействующих друг с другом,
образующих определенную целостность, единство. Приведем
некоторые понятия, часто использующиеся для характеристики
системы.
1. Элемент системы — часть системы, имеющая определенное
функциональное назначение. Сложные элементы систем, в свою
очередь состоящие из более простых взаимосвязанных элементов,
часто называют подсистемами.

6.

Архитектура информационно
вычислительных систем
2. Организация системы — внутренняя
упорядоченность, согласованность взаимодействия
элементов системы.
3. Структура системы — состав, порядок и принципы
взаимодействия элементов системы, определяющие
основные свойства системы. Если отдельные
элементы системы разнесены по разным уровням и
внутренние связи между элементами организованы
только от вышестоящих к нижестоящим уровням и
наоборот, то говорят об иерархической структуре
системы.

7.

Архитектура информационно
вычислительных систем
4. Архитектура системы — совокупность свойств
системы, существенных для
пользователя.
5. Целостность системы — принципиальная
зависимость системы: зависимость свойств
отдельных ее элементов и, в то же время,
зависимость свойств каждого элемента от его места и
функции внутри системы.

8.

Информационные системы
и их классификация
Под информационной системой (ИС) понимают
систему, организующую, хранящую и преобразующую
информацию, то есть систему, основным предметом
и продуктом труда в которой является информация.
Большинство современных ИС преобразуют не
информацию, а данные. Поэтому часто их называют
системами обработки данных. Систему обработки
данных (СОД) можно определить как комплекс
взаимосвязанных методов и средств преобразования
данных, необходимых пользователю.

9.

Информационные системы
и их классификация
По степени механизации процедур преобразования
информации СОД делятся на:
системы ручной обработки (СРОД);
механизированные (МСОД);
автоматизированные (АСОД);
системы автоматической обработки данных (САОД).
В СРОД все процедуры преобразования данных
выполняются вручную человеком, без применения
каких-либо технических средств.
В МСОД для выполнения некоторых процедур
преобразования данных используют технические
средства.

10.

Информационные системы
и их классификация
В АСОД некоторые (но не все) совокупности процедур
преобразования данных выполняются без участия
человека, причем механизируются не только
отдельные процедуры преобразования данных, но и
переходы от предыдущей процедуры к последующей
— в этом качественное отличие автоматизации от
механизации (при механизации переходы между
процедурами выполняются вручную).
В САОД все процедуры преобразования данных и
переходы между ними выполняются автоматически,
человек как звено управления отсутствует.
В САОД человек может выполнять лишь функции
внешнего наблюдения за работой системы.

11.

Информационные системы
и их классификация
Из всех вышеперечисленных типов СОД наиболее
эффективными в большинстве сложных систем
управления являются АСОД, включающие в свой
состав компьютеры. В управлении сложными
системами главная роль принадлежит человеку;
технические средства (и компьютеры) являются его
помощниками.
Компьютер действует в соответствии с алгоритмами и
программами, составленными для него человеком, а
эти программы часто далеко не идеальны.

12.

Информационные системы
и их классификация
Важнейшими принципами построения эффективных
АСОД являются:
принцип интеграции, заключающийся в том, что
обрабатываемые данные, однажды введенные в
АСОД, многократно используются для решения
возможно большего числа задач, чем максимально
устраняется дублирование данных и операций их
преобразования;
принцип системности, заключающийся в обработке
данных в различных разрезах с целью получения
информации, необходимой для принятия решений
на всех уровнях и во всех функциональных
подсистемах управления;

13.

Информационные системы
и их классификация
принцип комплексности, подразумевающий
механизацию и автоматизацию процедур преобразования
данных на всех стадиях техпроцесса АСОД.
Развитые АСОД, имеющие специальное программное
обеспечение для анализа информации и гибкой
логической ее структуризации, часто называют
системами обработки знаний (СОЗ).
Высшее развитие информационные технологии получают
в экспертных системах, использующих базы знаний и
СОЗ с целью оптимизации потоков информации, поиска,
оценки и выбора лучшего управленческого решения по
заданным
критериям, разработки рекомендаций по выбранным
решениям.

14.

Информационные системы
и их классификация
ИС можно также классифицировать по
функциональному назначению:
производственные ИС,
коммерческие ИС,
финансовые ИС,
маркетинговые ИС и т. д.;
объектам управления:
ИС автоматизированного проектирования,
ИС управления технологическими процессами,
ИС управления предприятием (офисом, фирмой,
корпорацией, организацией) и т. д.

15.

Информационные системы
и их классификация
По характеру использования результатной
информации:
информационно-поисковые, предназначенные для
сбора, хранения и выдачи информации по запросу
пользователя;
информационно-советующие, предлагающие
пользователю определенные рекомендации для
принятия решений (системы поддержки принятия
решений);
информационно-управляющие, результатная
информация которых непосредственно участвует в
формировании управляющих воздействий.

16.

Функциональная и структурная
организация информационных
систем
Практически все ИС являются одновременно и информационновычислительными (ИВС). Анализ содержания и систематизация
функций ИВС, управляющей крупным объектом (корпорацией,
фирмой), позволили выделить и определить следующие
обобщенные функции:
вычислительную — своевременное и качественное выполнение
обработки информации во всех интересующих систему управления
аспектах;
коммуникационную — обеспечение оперативной передачи
информации в заданные пункты;

17.

Функциональная и структурная
организация информационных
систем
информирующую — обеспечение быстрого доступа, поиск и выдача
необходимой информации всех видов (научной, экономической,
финансовой, технической и т. п.);
запоминающую — выполнение непрерывного накопления,
систематизации, хранения и обновления всей необходимой
информации;
следящую — отслеживание и формирование всей необходимой для
управления внешней и внутренней информации;

18.

Функциональная и структурная
организация информационных
систем
Функциональные подсистемы ИС реализуют и поддерживают
модели, методы и алгоритмы получения управляющей информации.
Состав функциональных подсистем весьма разнообразен и зависит от
предметной области использования ИС, специфики хозяйственной
деятельности объекта управления. Каждая из подсистем обеспечивает
выполнение комплексов задач и процедур обработки информации,
необходимых для эффективного управления объектом.

19.

Функциональная и структурная
организация информационных
систем
Состав обеспечивающих подсистем
1. Информационное обеспечение представляет собой совокупность
реализованных решений по объемам, размещению и формам
организации информации,
циркулирующей в системе управления.
Иными словами, информационное обеспечение — это методы и
средства построения информационной базы системы, включающие в
себя системы классификации и кодирования информации,
унифицированные системы документов, схемы информационных
потоков, принципы и методы создания баз данных.

20.

Функциональная и структурная
организация информационных
систем
2. Техническое обеспечение — комплекс технических средств,
задействованных в технологическом процессе преобразования
информации в системе. В первую очередь это вычислительные
машины, периферийное оборудование, аппаратура и каналы передачи
данных.
3. Программное обеспечение включает в себя совокупность
программ регулярного применения, необходимых для решения
функциональных задач, и программ, позволяющих наиболее
эффективно использовать вычислительную технику, обеспечивая
пользователям наибольшие удобства в работе.

21.

Функциональная и структурная
организация информационных
систем
4. Математическое обеспечение — совокупность математических
методов, моделей и алгоритмов обработки информации, используемых
в системе.
5. Лингвистическое обеспечение — совокупность языковых средств,
используемых в системе с целью повышения качества ее разработки и
облегчения общения человека с машиной.

22.

КЛАССИФИКАЦИЯ СРЕДСТВ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
классификации СВТ различных поколений, типов,
предназначения, классов, отличающихся своими областями
применения, техническими характеристиками и
вычислительными возможностями, может осуществляться с
учетом ряда оснований (показателей) классификации:
– поколений;
– различных целей применения СВТ;
– принципа действия;
– этапов создания;
– применяемой элементной базы;
– назначения;
– способа организации вычислительного процесса;
– функциональных возможностей;
– способности к параллельной обработке данных и других.

23.

Классификация СВТ по
принципу действия
Классификация СВТ по принципу действия:
Цифровые вычислительные машины
Аналоговые вычислительные машины
Гибридные вычислительные машины

24.

Классификация СВТ по
сфере применения
Классификация СВТ по сфере применения:
ЭВМ для автоматизации вычислений
ЭВМ для систем управления
ЭВМ для решения задач искусственного интеллекта

25.

Классификация СВТ по сфере
применения
1. Для автоматизации вычислений. Отличительной
особенностью этого класса является наличие
хорошей математической основы, заложенной в связи
с развитием математических наук и их приложений
для проведения крупномасштабных вычислений в
авиации, ракетостроении, космических
исследованиях, оборонной промышленной сфере.

26.

Классификация СВТ по сфере
применения
Для систем управления. Этот класс появился примерно
в 60-е гг. XX вв., когда ЭВМ стали интенсивно
внедряться в контуры управления автоматических и
автоматизированных систем. ЭВМ, используемые в
управлении, кроме вычислений обеспечивают
автоматизированный сбор данных и распределение
результатов обработки.
Для решения задач искусственного интеллекта,
которые предполагают получение не точного результата,
а чаще всего, осредненного в статистическом,
вероятностном смысле. К ним относятся задачи
робототехники, доказательства теорем, машинного
перевода текстов с одного языка на другой,
планирования с учетом неполной информации,
составления прогнозов, моделирования сложных
процессов и явлений и т. д.

27.

Классификация СВТ по сфере
применения
Для технического обеспечения этих задач
разрабатываются качественно новые структуры
ЭВМ с большим количеством вычислителей (ЭВМ
или процессорных элементов), обеспечивающих
параллелизм в вычислениях.

28.

Супер ЭВМ
Назначение супер ЭВМ – решение крупномасштабных
вычислительных задач (например, в ядерной физике,
предсказании погоды, космических исследованиях,
генной инженерии и др.), обслуживание крупнейших
информационных банков данных.

29.

Большие ЭВМ
Большие ЭВМ (mainframe – мэйнфреймы)
предназначены для комплектования ведомственных,
территориальных и региональных вычислительных
центров для обработки больших объемов информа-
ции (работа с базами данных), управления
вычислительными сетями и их ресурсами (в качестве
больших серверов), решения научно технических
задач.

30.

Мини-ЭВМ
Мини-ЭВМ (средние ЭВМ) широкого назначения
предназначены для управления сложными
технологическими производственными процессами,
однако обладают ограниченными возможностями
обработки данных. Также они используются для
управления распределенной обработкой информации
в качестве сетевых серверов (многопользовательских
ЭВМ).

31.

МикроЭВМ
МикроЭВМ (персональные ЭВМ) предназначены для
удовлетворения индивидуальных потребностей
пользователей. Обычно к ПЭВМ относят недорогой
компьютер, разработанный на базе одного
микропроцессора с необходимой пользователю
периферией для обработки различной информации
(текста, звука, изображенийи т. д.). Он обладает такими
качествами, как:
– невысокая стоимость;
– автономность эксплуатации (без особых требований к
условиям окружающей среды);
– «дружественность» интерактивного программного
обеспечения;
– высокая надежность работы.

32.

МикроЭВМ
К микро ЭВМ можно также отнести:
– настольный персональный компьютер (ПК);
– ноутбук;
– блокнотный ПК (субноут);
– карманный ПК (КПК)
– другие.

33.

Классификация СВТ по классу
обрабатываемых задач
Классификация СВТ по классу обрабатываемых
задач:
Универсальные (общего назначения)
Проблемно-ориентированные
Специализированные

34.

Классификация по типам структур
ВТ
Типовые структуры ВМ
Типовые структуры ВС
С непосредственными связями
На основе общей шины
С общей памятью
С распределенной памятью

35.

Основные блоки ПК и их
назначение
Структурная схема персонального компьютера с
минимальным составом внешних устройств
представлена на рис.1

36.

Структурная схема
персонального ЭВМ. Рис.1

37.

Основные блоки ПК и их
назначение. Микропроцессор
Микропроцессор (МП) — центральное устройство ПК,
предназначенное для управления работой всех
блоков машины и для выполнения арифметических
и логических операций над информацией.
В состав микропроцессора входят несколько
компонентов.

38.

Основные блоки ПК и их
назначение
Устройство управления (УУ) формирует и подает во
все блоки машины в нужные моменты времени
определенные сигналы управления (управляющие
импульсы), обусловленные спецификой выполняемой
операции и результатами предыдущих операций;
формирует адреса ячеек памяти, используемых
выполняемой операцией, и передает эти адреса в
соответствующие блоки компьютера; опорную
последовательность импульсов устройство
управления получает
от генератора тактовых импульсов.

39.

Основные блоки ПК и их
назначение. Микропроцессор
Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
предназначено для выполнения всех арифметических
и логических операций над числовой и символьной
информацией (в некоторых моделях ПК для
ускорения выполнения операций
к АЛУ подключается дополнительный
математический сопроцессор).

40.

Основные блоки ПК и их
назначение. Микропроцессор
Микропроцессорная память (МПП) предназначена для
кратковременного хранения, записи и выдачи информации
непосредственно используемой в ближайшие такты работы машины;
МПП строится на регистрах для обеспечения высокого
быстродействия машины, ибо основная память (ОП) не всегда
обеспечивает
скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для
эффективной работы быстродействующего микропроцессора.
Регистры — быстродействующие ячейки памяти различной длины (в
отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более
низкое быстродействие).

41.

Основные блоки ПК и их
назначение. Микропроцессор
Интерфейсная система микропроцессора
предназначена для сопряжения и связи с другими
устройствами ПК; включает в себя внутренний
интерфейс МП,
буферные запоминающие регистры и схемы
управления портами ввода-вывода
(ПВВ) и системной шиной.

42.

Основные блоки ПК и их
назначение. Микропроцессор
Итак, интерфейс (interface) — совокупность средств
сопряжения и связи устройств компьютера,
обеспечивающая их эффективное взаимодействие.
Порты ввода-вывода (I/O ports) — элементы
системного интерфейса ПК, через которые МП
обменивается информацией с другими устройствами.

43.

Основные блоки ПК и их
назначение. Микропроцессор
Генератор тактовых импульсов генерирует
последовательность электрических импульсов,
частота которых определяет тактовую частоту
микропроцессора.
Промежуток времени между соседними импульсами
определяет время одного такта, или просто такт
работы машины. Частота генератора тактовых
импульсов является одной из основных
характеристик персонального компьютера и во
многом определяет скорость его работы, поскольку
каждая операция в вычислительной машине
выполняется за определенное количество тактов.

44.

Системная шина
Системная шина — основная интерфейсная система
компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь
всех его устройств между собой. Системная шина
включает в себя:
кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и
схемы сопряжения для
параллельной передачи всех разрядов числового
кода (машинного слова)
операнда;

45.

Системная шина
кодовую шину адреса (КША), содержащую провода и
схемы сопряжения для параллельной передачи всех
разрядов кода адреса ячейки основной памяти
или порта ввода-вывода внешнего устройства;
кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую
провода и схемы сопряжения для передачи
инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во
все блоки машины;
шину питания, содержащую провода и схемы
сопряжения для подключения блоков ПК к системе
энергопитания. -

46.

Системная шина
Системная шина обеспечивает три направления
передачи информации:
между микропроцессором и основной памятью;
между микропроцессором и портами ввода-вывода
внешних устройств;
между основной памятью и портами ввода-вывода
внешних устройств (в режиме прямого доступа к
памяти).

47.

Системная шина
Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через
соответствующие унифицированные разъемы (стыки)
подключаются к шине единообразно:
непосредственно или через контроллеры {адаптеры).
Управление системной шиной осуществляется
микропроцессором либо непосредственно, либо, что
чаще, через дополнительную микросхему
контроллера шины, формирующую основные сигналы
управления. Обмен информацией между внешними
устройствами и системной шиной
выполняется с использованием ASCII-кодов.

48.

Основная память
Основная память (ОП) предназначена для хранения
и оперативного обмена информацией с прочими
блоками машины. ОП содержит два вида
запоминающих устройств: постоянное запоминающее
устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее
устройство (ОЗУ).
ПЗУ (ROM — Read Only Memory) предназначено для
хранения неизменяемой (постоянной) рограммной и
справочной информации; позволяет оперативно
только считывать информацию, хранящуюся в нем
(изменить информацию в ПЗУ нельзя);

49.

Основная память
ОЗУ (RAM — Random Access Memory) предназначено
для оперативной записи, хранения и считывания
информации (программ и данных), непосредственно
участвующей в информационно-вычислительном
процессе, выполняемом ПК в текущий период
времени.
Главными достоинствами оперативной памяти
являются ее высокое быстродействие и возможность
обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой
адресный доступ к ячейке).

50.

Основная память
В качестве недостатка оперативной памяти следует
отметить невозможность сохранения информации в
ней после выключения питания машины
(энергозависимость).
Кроме основной памяти на системной плате ПК
имеется и энергонезависимая память CMOS RAM
(Complementary Metal-Oxide Semiconductor RAM),
постоянно питающаяся от своего аккумулятора; в ней
хранится информация об аппаратной конфигурации
ПК (обо всей аппаратуре, имеющейся в компьютере),
которая проверяется при каждом включении
системы.

51.

Внешняя память
Внешняя память относится к внешним устройствам
ПК и используется для долговременного хранения
любой информации, которая может когда-либо
потребоваться для решения задач. В частности, во
внешней памяти хранится все программное
обеспечение компьютера. Внешняя память
представлена разнообразными видами запоминающих
устройств, но наиболее распространенными
из них, имеющимися практически на любом
компьютере, являются показанные
на структурной схеме накопители на жестких
(НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках.

52.

Внешняя память
Назначение этих накопителей: хранение больших
объемов информации, запись и выдача информации
по запросу в оперативное запоминающее устройство.
Различаются НЖМД и НГМД конструктивно, объемами
хранимой информации и временем ее поиска, записи
и считывания. В качестве устройств внешней памяти
часто используются также накопители на оптических
дисках (CD ROM Compact Disk Read Only Memory) и
реже — запоминающие устройства на кассетной
магнитной ленте (НКМЛ, стримеры). Популярными
становятся также устройства флэш памяти.

53.

Источник питания. Таймер
Источник питания — блок, содержащий системы
автономного и сетевого энергопитания ПК.
Таймер — внутримашинные электронные часы
реального времени, обеспечивающие при
необходимости автоматический съем текущего
момента времени (год,месяц, часы, минуты, секунды
и доли секунд). Таймер подключается к автономному
источнику питания — аккумулятору, и при
отключении машины от электросети продолжает
работать.

54.

Внешние устройства
Внешние устройства (ВУ) ПК — важнейшая
составная часть любого вычислительного комплекса,
достаточно сказать, что по стоимости ВУ составляют
до
80-85% стоимости всего ПК.
ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с
окружающей средой: пользова-
телями, объектами управления и другими
компьютерами.

55.

Внешние устройства
К внешним устройствам относятся:
внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или
внешняя память ПК;
диалоговые средства пользователя;
устройства ввода информации;
устройства вывода информации;
средства связи и телекоммуникаций.

56.

Внешние устройства
Диалоговые средства пользователя включают в свой состав:
видеомонитор (видеотерминал, дисплей,) — устройство для
отображения вводимой и выводимой из ПК информации;
устройства речевого ввода-вывода — быстро развивающиеся средства
мультимедиа. Это различные микрофонные акустические системы,
≪звуковые мыши≫ со сложным программным обеспечением,
позволяющим распознавать
произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и
кодировать;
синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в
буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики)
или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

57.

Внешние устройства
К устройствам ввода информации относятся:
клавиатура — устройство для ручного ввода числовой, текстовой и
управляющей информации в ПК;
графические планшеты (дигитайзеры) — устройства для ручного ввода
графической информации, изображений путем перемещения по
планшету специального указателя (пера); при перемещении пера
автоматически выполняется считывание координат его
местоположения и ввод этих координат в ПК;
сканеры (читающие автоматы) — оборудование для автоматического
считывания с бумажных и пленочных носителей и ввода в ПК
машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;

58.

Внешние устройства
устройства целеуказания (графические
манипуляторы), предназначенные для ввода
графической информации на экран дисплея путем
управления движением курсора по экрану с
последующим кодированием координат курсора
и вводом их в ПК (джойстик — рычаг, мышь, трекбол
— шар в оправе, световое перо и т. д.);
сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов
изображения, программ
или команд с экрана дисплея в ПК.

59.

Внешние устройства
К устройствам вывода информации относятся:
принтеры — печатающие устройства для регистрации
информации на бумажный или пленочный носитель;
графопостроители (плоттеры) — устройства для
вывода графической информации (графиков,
чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель.

60.

Внешние устройства
Устройства связи и телекоммуникации
используются для связи с приборами
и другими средствами автоматизации (согласователи
интерфейсов, адаптеры,
цифро-аналоговые и аналого-цифровые
преобразователи и т. п.) и для подключения ПК к
каналам связи, к другим компьютерам и
вычислительным сетям (сетевые интерфейсные
платы и карты — сетевые адаптеры, ≪стыки≫,
мультиплексоры передачи данных, модемы —
модуляторы-демодуляторы).

61.

Внешние устройства
В частности, показанный на рис. 1 сетевой адаптер
относится к внешнему интерфейсу ПК и служит для
подключения его к каналу связи с целью обмена
информацией с другими компьютерами при работе в
составе вычислительной сети. В качестве сетевого
адаптера чаще всего используется модем.
Многие из названных выше устройств относятся к
условно выделенной группе
средств мультимедиа.

62.

Мультимедиа
Мультимедиа (multimedia, многосредовость) — это
комплекс аппаратных и программных средств,
позволяющих человеку общаться с компьютером,
используя самые разные, естественные для себя
среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и т.
д. К средствам мультимедиа относятся устройства
речевого ввода и устройства речевого вывода
информации; микрофоны и видеокамеры,
акустические и видеовоспроизводящие системы с
усилителями, звуковыми колонками, большими
видеоэкранами;

63.

Мультимедиа
звуковые и видеоадаптеры, платы видеозахвата,
снимающие изображение с видеомагнитофона или
видеокамеры и вводящие его в ПК;
широко распространенные уже сейчас сканеры,
позволяющие автоматически
вводить в компьютер печатные тексты и рисунки;
наконец, внешние запоминающие устройства
большой емкости на оптических дисках, часто
используемые для
записи звуковой и видеоинформации.

64.

Дополнительные
интегральные микросхемы
К системной шине и к МП ПК наряду с типовыми
внешними устройствами могут быть подключены и
некоторые дополнительные интегральные
микросхемы, расширяющие и улучшающие
функциональные возможности микропроцессора:
математический сопроцессор;
контроллер прямого доступа к памяти;
сопроцессор ввода-вывода;
контроллер прерываний и т. д.

65.

Дополнительные
интегральные микросхемы
Математический сопроцессор широко используется
для ускоренного выполнения операций над
двоичными числами с фиксированной и плавающей
запятой, над двоично-кодированными десятичными
числами, для вычисления некоторых
трансцендентных, в том числе тригонометрических
функций. Математический сопроцессор имеет свою
систему команд и работает параллельно (совмещенно
во времени) с основным МП, но под управлением
последнего. Ускорение операций происходит в
десятки раз. Модели МП, начиная с МП 80486 DX,
включают сопроцессор в свою структуру.

66.

Дополнительные
интегральные микросхемы
Контроллер прямого доступа к памяти (DMA — Direct
Memory Access) обеспечивает обмен данными между
внешними устройствами и оперативной памятью без
участия микропроцессора, что существенно повышает
эффективное быстродействие ПК. Иными словами,
режим DMA позволяет освободить процессор от
рутинной пересылки данных между внешними
устройствами и ОП, отдав эту работу контроллеру
DMA; процессор в это время может обрабатывать
другие данные или другую задачу в многозадачной
системе.

67.

Дополнительные
интегральные микросхемы
Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной
работы с МП существенно ускоряет выполнение
процедур ввода-вывода при обслуживании
нескольких внешних
устройств (дисплея, принтера, НЖМД, НГМД и т. д.);
освобождает МП от обработки процедур вводавывода, в том числе реализует и режим прямого
доступа к памяти.

68.

Дополнительные
интегральные
микросхемы
Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания.
Прерывание —временный приостанов выполнения одной программы с
целью оперативного выполнения другой, в данный момент более
важной (приоритетной) программы.
Контроллер принимает запрос на прерывание от внешних устройств,
определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал
прерывания в МП. Микропроцессор, получив этот сигнал,
приостанавливает выполнение текущей программы
и переходит к выполнению специальной программы обслуживания того
прерывания, которое запросило внешнее устройство. После
завершения программы обслуживания восстанавливается выполнение
прерванной программы. Контроллер прерываний является
программируемым.

69.

Элементы конструкции ПК
Конструктивно ПК выполнены в виде центрального
системного блока, к которому
через разъемы — стыки — подключаются внешние
устройства: дополнительные
блоки памяти, клавиатура, дисплей, принтер и т. д.

70.

Системный блок
Системный блок обычно включает в себя
системную плату, блок питания, накопители на
дисках, разъемы для дополнительных устройств и
платы расширения
с контроллерами — адаптерами внешних устройств.
На системной плате (часто ее называют материнской
платой — motherboard) в свою очередь,
размещаются:
микропроцессор;
системные микросхемы (чипсеты);
генератор тактовых импульсов;
модули (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ;

71.

Системный блок
микросхема CMOS-памяти;
адаптеры клавиатуры, НЖМД и НГМД;
контроллер прерываний;
таймер и т. д.
Многие из них подсоединяются к материнской плате с
помощью разъемов.

72.

Функциональные
характеристики ПК
Основными функциональными характеристиками ПК
являются:
1. Производительность, быстродействие, тактовая
частота.
2. Разрядность микропроцессора и кодовых шин
интерфейса.
3. Типы системного и локальных интерфейсов.
4. Тип и емкость оперативной памяти.
5. Тип и емкость накопителей на гибких магнитных
дисках.

73.

Функциональные
характеристики ПК
6. Емкость накопителя на жестких магнитных дисках
(≪винчестера≫).
7. Наличие, виды и емкость кэш-памяти.
8. Тип видеомонитора (дисплея) и видеоадаптера.
9. Наличие и тип принтера.
10. Наличие и тип накопителя CD ROM.
11. Наличие и тип модема.
12. Наличие и виды мультимедийных аудио-видео
средств.
13. Имеющееся программное обеспечение и вид
операционной системы.

74.

Функциональные
характеристики ПК
14. Аппаратная и программная совместимость с
другими типами компьютеров.
15. Возможность работы в вычислительной сети.
16. Возможность работы в многозадачном режиме.
17. Надежность.
18. Стоимость.
19. Габариты и вес.

75.

Вопросы для самопроверки
1. Нарисуйте блок-схему персонального компьютера
и дайте характеристику
основных его блоков.
2. Дайте краткую характеристику устройств,
входящих в состав микропроцессора.
3. Что такое системная шина и каков ее состав?
4. Приведите иерархию запоминающих устройств ПК
и поясните их назначение.
5. Дайте классификацию внешних устройств ПК и
назовите состав устройств
каждой группы.

76.

Вопросы для
самопроверки
6. Что такое математический сопроцессор и каково
его назначение?
7. Что такое контроллер прямого доступа к памяти
(DMA) и каково его назначение?
8. Что такое контроллер прерываний и каково его
назначение?
9. Назовите основные конструктивные компоненты ПК
и дайте им краткую характеристику.
10. Назовите и поясните основные функциональные
характеристики ПК.
11. Чем определяется производительность
компьютера?