Архитектура компьютеров. Тема 3.1

1.

Тема 3.1.
Архитектура компьютеров
Информатика ►
Максим Юрьевич Моисеев

2.

План занятия:
Начнём новый раздел, тем что:
≻ Представим компьютер, как систему
≻ Изучим понятие архитектуры
≻ Познакомимся с фон Нейманом и его принципами
≻ Изучим характеристики этапов модернизации ЭВМ
≻ Подведем итоги активности, для данной темы

3.

Система: компьютер
Компьютер рассматривается как набор
подсистем, тесно взаимодействующих
между собой, с целью исполнения
вычислительной задачи. В состав
включены следующие подсистемы:
≻ Аппаратное обеспечение;
≻ Программное обеспечение;
≻ Информационные ресурсы;
≻ Пользователь устройства

4.

Определяем предмет
Архитектура – искусство организации элементов с
правильным
взаимодействием,
исконно
относящееся к возведению зданий
Однако, Архитектура компьютера – это его
устройство и принципы работы, достаточные для
пользователя и программиста.
Данное понятие отражает движение
информации в техническом средстве

5.

Неймановская архитектура
ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
УСТРОЙСТВО
УПРАВЛЕНИЯ
АРИФМЕТИКО
ЛОГИЧЕСКОЕ
УСТРОЙСТВО
УСТРОЙСТВА
ВВОДА
УСТРОЙСТВА
ВЫВОДА
Американский математик Джон фон
Нейман в 1946 году в классической
статье предложил идею
принципиально новой ЭВМ
Выдвинутые идеи, хоть
модернизированы и доработаны,
актуальны и сегодня
В чистом виде, данная архитектура
использовалась для двух первых
поколений ЭВМ

6.

Принципы фон Неймана
≻ Минимальное общее устройство архитектуры
≻ Программное управление работой ЭВМ
≻ Двоичное кодирование информации
≻ Иерархичность запоминающих устройств
≻ Адресность ячеек памяти
≻ и Однородность значений в них
Джон фон Нейман

7.

Быстродействие
( опер. / сек. )
Объем
памяти
Электронная лампа
10-20 тыс.
2
Кбайт
Перфоленты
Машинные коды
1955
Транзистор
100-1000 тыс.
2-32
Кбайт
Магнитные ленты и
барабаны
Алгоритмические
языки, системы
III
1966
Интегральная
схема (ИС)
1-10 млн.
64
Кбайт
Многотерминальные
системы
Операционные
системы
IV
1977
Большая
интегральная схема
(БИС)
1-100 млн.
1-64
Мбайт
Сети ПЭВМ
Банки и базы
данных
V
1990
Сверхбольшая
интегральная схема
(СБИС)
>100 млн.
Оптические и
лазерные устр.
Экспертные
системы
VI
На сегодняшний день имеются перспективные направления для развития новых видов /
поколений компьютерных устройств, среди них: оптический, квантовый и нейро-компьютеры
Пк.
Годы ~ c
I
1944
II
Элементная база
УВВ и УВЫВ
Основное ПО

8.

Аппаратное обеспечение (АО)
– это обобщённое название оборудования, на котором
работают компьютеры и сети компьютеров. К нему относят:
Базовые
вычислительные
компоненты
(процессор,
материнская плата, BIOS); Память (Оперативная и
Постоянная); Контроллеры и Платы расширения (звуковая,
видео и сетевая карты); Система охлаждения; Блок питания;
Устройства Ввода и Вывода информации; Чипсет и Внешний
корпус (системный блок)
Устройства открытого и закрытого типов

9.

Материнская плата
Плата-основа
для
построения
модульного
электронного устройства. Имеет в себе разъёмы шин
и пути соединения компонентов
Центральный процессор (ЦП)
Электронный блок либо интегральная схема, исполняющая машинные инструкции
(код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера или
программируемого логического контроллера. Содержит в себе Базовую систему
ввода-вывода (БСВВ/BIOS) – микросхему загрузки компьютера и системы

10.

Оперативная и Постоянная памяти
Часть вычислительной машины, физическое устройство или среда для хранения
данных, используемая в вычислениях систем в течение определённого времени.
Части памяти различаются не только по устройствам, но по характеристикам и
общему назначению. Также в сравнении приведём внешние запоминающие
устройства.
Хар-ка
ОЗУ
ПЗУ
ВПЗУ
Скорость
Высокая
Низкая
~ От типа устройства
Объём
Низкий
Высокий
~ От типа устройства
Особенность
Хранит данные
до выключения
Э.В.Машины
Хранит
данные
постоянно
Требует подтверждения
отключения, хранит
данные постоянно

11.

Питание компьютера (настольные системы)
Блок питания – это устройство в задачи которого входит
преобразовать высокое сетевое переменное напряжение в
набор постоянных и подать их компонентам компьютера.
Также блок питания (БП) имеет свойство защитить
компьютер от перепадов напряжения
Функцию предохранения системы в данном случае
исполняет дополнительное устройство – ИБП (источник
бесперебойного
питания).
Данная
технология
переключает питание на временный аккумулятор и
предупреждает пользователя о времени до отключения.
Это устройство не входит в набор базового АО

12.

Питание компьютера (портативные системы)
Для питания устройств такого типа, кроме блока
питания,
передающего
напряжение,
также
применяют АКБ (аккумуляторные батареи)
Зарядные устройства передают единое постоянное
напряжение
на
батарею,
впоследствии
оно
перераспределяется между компонентами
Такие системы позволяют не быть "привязанными« к
месту нашей работы. С условием, что про процесс
зарядки мы не забудем

13.

Система охлаждения
Системы могут
сочетаться между
собой, в зависимости от
условий использования
и конечных целей
Радиатор
(Твердотелый)
Техническая конструкция, часто
из меди и алюминия, собирающая
и выводящая тепло от основных
вычислительных блоков
Конструкция выводящая
тепло жидкостью,
протекающей по трубкам
(по принципу
холодильника)
Тепловые трубки
(Жидкостные)
Кулеры-вентиляторы
(Воздушные)
Активные системы
способные приводить к
обеспечению холодный
воздух и выводить горячий

14.

Плата расширения
Вид компьютерных комплектующих: печатная плата, которую устанавливают в
слот расширения материнской платы компьютерной системы с целью добавления
дополнительных функций. Платы расширения, необходимые для подключения
внешних устройств, могут также называться адаптерами или контроллерами этих
устройств
Из основных плат расширения,
чаще всего выделяют: видеокарту,
звуковую и сетевую карты, а также
платы-переходники с разъёмами
под устройства

15.

Устройства обмена информацией
Существуют для передачи сведений и входных данных и обратной связи или
результатов в системе общения: «Человек – Компьютер»
Устройства ввода (УВВ)
Устройства вывода (УВЫВ)

16.

Программное обеспечение (ПО)
Системное
Прикладное
Инструментальное
Профильное
Базовое
Сервисное
Визуальные
Общее
Наборные
– это обобщённое название программных компонентов,
посредствам которых происходит управление
внутренними компьютерными процессами

17.

Системное ПО
— комплекс программ, которые обеспечивают управление
компонентами компьютерной системы, такими как процессор,
оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое
оборудование, выступая как «межслойный интерфейс»

18.

Группы программ
≻
≻
≻
≻
Операционные системы
Программы-оболочки
Драйверы
Утилиты
≻
≻
≻
≻
Русификаторы (переводчики)
Диагностика компьютера
Оптимизация, дефрагментация дисков
Ограничение доступа

19.

Прикладное ПО
— (они же приложения) программы, предназначенные для
выполнения конкретной задачи, отличной от той, которая связана
с работой самого компьютера, и обычно предназначенные для
использования конечными пользователями

20.

Группы программ
≻
≻
≻
≻
Проводники, мастера просмотра
Редакторы, вычислители
Обучающие программы, игры
Переводчики, словари
≻
≻
≻
≻
Экспертные системы
Системы управления базами данных
Финансовые аналитики
Системы автоматизации
И многие другие примеры

21.

Инструментальное ПО
— программные-механизмы, оболочки, среды и модули,
предназначенные для использования в ходе проектирования,
разработки и сопровождения программ

22.

Группы программ
≻
≻
≻
≻
≻
≻
≻
≻
≻
≻
Среды программирования и разработки
Компиляторы, Интерпретаторы
Библиотеки и модули
Средства редактирования и отладки
Генераторы документации
Анализаторы кода
Системы контроля версий
Программы разметки и прототипирования
Движки и прорендеры
Блочные среды программирования

23.

Распредели программы по категориям
MsWord, VisualStudio, OpenOffice, Calc, CorelDraw, Gimp, 1С Бухгалтерия,
Acrobat Reader, Borland Pascal, 7Zip, Promt, Avira, 3DMAX, QBasic, CC Cleaner,
Everest, MsPowerPoint, DrWeb, WinRar, Windows7, Adobe Flash, Power DVD,
Linux Ubuntu, Avast, Adobe Photoshop, Macromedia Dreamveaver, Firefox, Opera
Системные
Прикладные
Инструментальные
В случае отсутствия личного опыта работы с программой,
обратись за помощью к интернет-поисковику

24.

Определяем предмет
Проводник – это приложение файловый менеджер,
реализующее графический интерфейс доступа
пользователя к файлам в операционной системе
Microsoft Windows
Всё, что видит пользователь после загрузки Windows
— пиктограммы рабочего стола, панель задач, меню
«Пуск» — это Проводник Windows
Данная операционная система имеет
иерархический подход к группированию файлов

25.

Ярлык
Важные определения
Файл-ссылка на программу,
документ, папку-каталог или
веб-страницу
Файл
Определённое количество
информации, имеющее имя и
программу для открытия, и
хранящееся на ПЗУ
Расширение
Последовательность символов, добавляемых
к имени файла и предназначенных для
идентификации типа (формата) файла
Папка
Объект ОС, предназначенный
для объединения файлов и
других папок в группы

26.

Классификация
Тип файла
Расширение
Системный файл
drv, sys
Файлы данных
dat, dbf
Исполняемые программы
exe, com, bat
Текстовые файлы
txt, rtf, doc, docx, odt
Графические файлы
bmp, gif, jpg, png, psd, tif
Веб-страницы
htm, html
Звуковые файлы
wav, mp3, midi, kar, ogg
Видеофайлы
avi, mpeg, mp4, mov
Архивы
arj, zip, rar
Текст программы на ЯП
bas, pas, cpp, py, c
И многие другие, в зависимости от
направленности читающей программы

27.

Операции с файлами и папками
≻ Создание – запись о файле появляется в каталоге
≻ Удаление – запись о файле удаляется из каталога
≻ Копирование – дубликат файла перемещается в другой каталог
≻ Перемещение – исходный файл перемещается в другой каталог
≻ Вырезание – файл и его данные перемещены в
буфер обмена и могут быть вставлены в другой каталог
≻ Переименование – имя файла изменяется
≻ Открытие – данные из файла считываются ПО, соответствующим расширению,
с возможным дальнейшим изменением, сохранением или закрытием

28.

Самостоятельная работа
WordPad
Microsoft
Paint
Calc
Растровая
графика
Счёт и
приведение
Explorer
Менеджер
каталогов
Notepad
Текстовый
редактор
Snipping
Tool
Захват
экрана
Текстовый
процессор

29.

Explorer / Проводник
На рабочем столе имеется папка
«Самостоятельная» с тремя подкаталогами
Выберите один из подкаталогов, имеющий в
названии «Безымянный» и переименуйте его,
обозначив Фамилией выполняющего задание
Переименование выполняется с помощью
контекстного меню, вызываемого на правую
кнопку мыши (далее ПКМ), или с помощью
«горячей клавиши» F2. Контекстное меню --->

30.

Explorer / Менеджер файлов
В переименованной папке создайте 2 подкаталога: «Текстовые
задачи» и «Графические задачи». В них создайте ещё по два
подкаталога, с названиями используемых программ: «Calc» и
«Notepad», «Paint» и «Snipping Tool», – соответственно
В подкаталоге для работы с калькулятором, с помощью ПКМ,
создайте текстовый файл и назовите его «Вычисления и
преобразования»
Для создания подкаталогов можете также воспользоваться
контекстным меню или сочетанием клавиш «Ctrl+Shift+N»

31.

Calc / Калькулятор
Откройте приложение Калькулятор и произведите следующие
вычисления в режиме «Инженерный». Ответы запишите в
созданный вами текстовый файл «Вычисления и преобразования»,
пронумеровав в соответствии с заданиями. Каждый новый ответ
пишите с новой строки, значения разрешено округлять до сотых
1. ( sin 90 )2 + ( cos 90 )2 − sec 45
2. ( ln e10 − 100 ) mod 9

32.

Calc / Преобразователь
В режиме преобразования единиц измерения, узнайте и запишите в
текстовый файл ответы на следующие вопросы, нумерацию продолжите.
Узнайте количество:
5. Рублей в Долларе США
6. Чайных ложек Соединённого королевства в Литре
7. Метров в Микроне
8. Стоунов в пяти (5) Дециграммах
9. Градусов Цельсия в четырёхсот пятидесяти одном (451) по Фаренгейту
10. Сколько Тебибайт в шестидесяти четырёх(64) Йобибайтах

33.

Calc + SnippingTool / Ножницы
В режиме построения графиков, применяя следующую функцию
получите изображение: