Компьютерная архитектура и операционные системы

1.

КОМПЬЮТЕРНАЯ АРХИТЕКТУРА И
ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
ЛЕКЦИЯ 1
АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА
СТАРШИЙ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: РАХЫМ Қ.Д.
НАРХОЗ 2024

2.

ЦЕЛЬ
УРОКА:
ДАТЬ
ОБЩЕЕ
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ АРХИТЕКТУРЕ ПК,
ВЫЯСНИТЬ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
УСТРОЙСТВ КОМПЬЮТЕРА.

3.

ЧТО ТАКОЕ КОМПЬЮТЕР?
• КОМПЬЮТЕР — ЭТО УСТРОЙСТВО ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ,
КОТОРОЕ МОЖНО ЗАПРОГРАММИРОВАТЬ ДЛЯ ОБРАБОТКИ
ИНФОРМАЦИИ И ПОЛУЧЕНИЯ ЗНАЧИМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.

4.

ЧТО ТАКОЕ КОМПЬЮТЕРНАЯ АРХИТЕКТУРА?
ОТВЕТ: ЭТО ИЗУЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ?
АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРА – ЭТО ЕГО УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИПЫ
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЕГО ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ – ЛОГИЧЕСКИХ
УЗЛОВ.
ОСНОВНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ УЗЛЫ КОМПЬЮТЕРА:
• ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР;
• ОСНОВНАЯ ПАМЯТЬ;
• ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ;
• ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА.

5.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?
Information
store
Program
Computer
results
ПРОГРАММА – СПИСОК ИНСТРУКЦИЙ, ДАННЫХ КОМПЬЮТЕРУ.
ИНФОРМАЦИОННЫЙ МАГАЗИН – ДАННЫЕ, ИЗОБРАЖЕНИЯ, ФАЙЛЫ, ВИДЕО
КОМПЬЮТЕР – ОБРАБОТАТЬ ХРАНИЛИЩЕ ИНФОРМАЦИИ СОГЛАСНО
ИНСТРУКЦИЯМ В ПРОГРАММЕ.

6.

КЛАССИЧЕСКАЯ АРХИТЕКТУРА ФОН
НЕЙМАНА
• В 1946 ГОДУ АМЕРИКАНСКИЕ МАТЕМАТИКИ ДЖОН ФОН НЕЙМАН,
ГЕРМАН ГОЛДШТЕЙН И АРТУР БЁРКС В СОВМЕСТНОЙ СТАТЬЕ
ИЗЛОЖИЛИ НОВЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭВМ. НА ОСНОВЕ ЭТИХ ПРИНЦИПОВ
ПРОИЗВОДИЛИСЬ ПЕРВЫЕ ДВА ПОКОЛЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОВ. В
СЛЕДУЮЩИХ ПОКОЛЕНИЯХ ПРОИСХОДИЛИ НЕКОТОРЫЕ
ИЗМЕНЕНИЯ, НО ПРИНЦИПЫ ФОН НЕЙМАНА (КАК ОНИ БЫЛИ
НАЗВАНЫ) СОХРАНЯЛИСЬ.

7.

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФОН НЕЙМАНА:
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДВОИЧНОЙ СИСТЕМЫ СЧИСЛЕНИЯ В ПК, В КОТОРОЙ
УСТРОЙСТВАМ ГОРАЗДО ПРОЩЕ ВЫПОЛНЯТЬ АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКИЕ
ОПЕРАЦИИ, ЧЕМ В ДЕСЯТИЧНОЙ.
ПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПК. РАБОТА ПК УПРАВЛЯЕТСЯ ПРОГРАММОЙ,
КОТОРАЯ СОСТОИТ ИЗ НАБОРА КОМАНД, ВЫПОЛНЯЮЩИХСЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО
ОДНА ЗА ДРУГОЙ. СОЗДАНИЕ МАШИНЫ С ХРАНИМОЙ В ПАМЯТИ ПРОГРАММОЙ
ПОЛОЖИЛО НАЧАЛО ПРОГРАММИРОВАНИЮ.
ДАННЫЕ И ПРОГРАММЫ ХРАНЯТСЯ В ПАМЯТИ ПК. КОМАНДЫ И ДАННЫЕ
КОДИРУЮТСЯ ОДИНАКОВО В ДВОИЧНОЙ СИСТЕМЕ.
ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ ПК ИМЕЮТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ПРОНУМЕРОВАННЫЕ АДРЕСА.
ВОЗМОЖНОСТЬ ОБРАЩЕНИЯ К ЛЮБОЙ ЯЧЕЙКЕ ПАМЯТИ ПО ЕЕ АДРЕСУ
ПОЗВОЛИЛА ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПЕРЕМЕННЫЕ В ПРОГРАММИРОВАНИИ.
ВОЗМОЖНОСТЬ УСЛОВНОГО ПЕРЕХОДА ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРОГРАММЫ.
КОМАНДЫ В ПК ВЫПОЛНЯЮТСЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО, НО ПРИ НЕОБХОДИМОСТИ
МОЖНО РЕАЛИЗОВАТЬ ПЕРЕХОД К ЛЮБОЙ ЧАСТИ КОДА.

8.

ОСНОВНАЯ СТРУКТУРА ПК
• СИСТЕМНЫЙ БЛОК
• МОНИТОР
• КЛАВИАТУРА
• МЫШЬ
• КОЛОНКИ, НАУШНИКИ
• ПРИНТЕР
• СКАНЕР

9.

СОСТАВ СИСТЕМНОГО БЛОКА ПК
СИСТЕМНЫЙ БЛОК (РАЗГ. КОРПУС, СИСТЕМНИК) —
ЭТО ЭЛЕМЕНТ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА,
КОТОРЫЙ ЗАЩИЩАЕТ КОМПОНЕНТЫ
КОМПЬЮТЕРА, НАХОДЯЩИЕСЯ ВНУТРИ, ОТ
МЕХАНИЧЕСКИХ ПОВРЕЖДЕНИЙ И ВНЕШНЕГО
ВОЗДЕЙСТВИЯ.

10.

СТРУКТУРА СИСТЕМНОГО БЛОКА
• КОРПУС
• БЛОК ПИТАНИЯ
• ПРОЦЕССОР
• МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА
• ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ (ОЗУ)
• ВИНЧЕСТЕР (HDD)
• ВИДЕОКАРТА
• ЗВУКОВАЯ КАРТА
• ДИСКОВОД CD/DVD-ROM
• СЕТЕВАЯ КАРТА
• ВНУТРЕННИЙ МОДЕМ

11.

КОРПУС
ОДИН ИЗ ВАЖНЫХ КОМПОНЕНТОВ,
ВХОДЯЩИЙ В ЧИСЛО ЭЛЕМЕНТОВ
СИСТЕМНОГО БЛОКА: НА КОРПУСЕ
КОМПЬЮТЕРА
КРЕПЯТСЯ
ВСЕ
ОСТАЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ. КОРПУСА
РАЗЛИЧАЮТСЯ МЕЖДУ СОБОЙ
РАЗМЕРАМИ И ФОРМ-ФАКТОРАМИ.
ПРИ ВЫБОРЕ КОРПУСА ДЛЯ
СИСТЕМНИКА СЛЕДУЕТ ОБРАТИТЬ
ВНИМАНИЕ
НА
НЕКОТОРЫЕ
ДЕТАЛИ.

12.

БЛОК ПИТАНИЯ
САМАЯ ВАЖНАЯ ДЕТАЛЬ СИСТЕМНОГО БЛОКА ПК. СЧИТАЕТСЯ, ЧТО ЛУЧШЕ
СЭКОНОМИТЬ НА ЛЮБОЙ ДРУГОЙ ДЕТАЛИ, НО ТОЛЬКО НЕ НА БЛОКЕ
ПИТАНИЯ.
МОЖЕТ ПОКАЗАТЬСЯ НЕМНОГО СТРАННЫМ, НО С БОЛЬШОЙ ДОЛЕЙ
ВЕРОЯТНОСТИ КАЧЕСТВО БЛОКА ПИТАНИЯ МОЖНО ОПРЕДЕЛИТЬ ПО ВЕСУ
- ЧЕМ ТЯЖЕЛЕЙ БЛОК ПИТАНИЯ, ТЕМ ЛУЧШЕ.
КАЧЕСТВЕННЫЕ КОМПОНЕНТЫ БЛОКА ПИТАНИЯ: РАДИАТОРЫ,
КОНДЕНСАТОРЫ И ТРАНСФОРМАТОРЫ; ДОВОЛЬНО ТЯЖЕЛЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ.
БЛОК ПИТАНИЯ ЗАНИМАЕТСЯ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПИТАНИЯ
ВСЕХ ОСТАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ КОМПЬЮТЕРА.

13.

ПРОЦЕССОР
Процессор – устройство, выполняющее обработку данных и
управляющее ПК.
Основные характеристики процессора:
Тактовая частота – количество тактов в секунду.
Разрядность – количество двоичных разрядов, которые могут
передаваться или обрабатываться процессором одновременно.
Производительность – скорость выполнения определённых операций
в какой-либо программной среде.

14.

МАТЕРИНСКАЯ (СИСТЕМНАЯ) ПЛАТА
ОСНОВНЫМ
АППАРАТНЫМ
КОМПОНЕНТОМ
КОМПЬЮТЕРА ЯВЛЯЕТСЯ СИСТЕМНАЯ ПЛАТА. НА СИСТЕМНОЙ
ПЛАТЕ
РЕАЛИЗОВАНА
МАГИСТРАЛЬ
ОБМЕНА
ИНФОРМАЦИЕЙ, ИМЕЮТСЯ РАЗЪЁМЫ ДЛЯ УСТАНОВКИ
ПРОЦЕССОРА И ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ, А ТАКЖЕ СЛОТЫ
ДЛЯ УСТАНОВКИ КОНТРОЛЛЕРОВ ВНЕШНИХ УСТРОЙСТВ.

15.

ВНУТРЕННАЯ ПАМЯТЬ
ПЗУ (ROM)
ПОСТОЯННО ЗАПОМИНАЮЩЕЕ
УСТРОЙСТВО.
ИНФОРМАЦИЯ В ПЗУ НЕ ТЕРЯЕТСЯ
И ПРИ ВЫКЛЮЧЕНИИ
КОМПЬЮТЕРА. МОЖНО ЧИТАТЬ
КОМАНДЫ. ЗАПИСАННЫЕ В ПЗУ,
НО НЕВОЗМОЖНО ЗАПИСЫВАТЬ
ИНФОРМАЦИЮ ИЛИ КОМАНДУ.
ОЗУ (RAM)
ПАМЯТЬ ДЛЯ ВРЕМЕННОГО ХРАНЕНИЯ
ИНФОРМАЦИИ ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ
ПРЕДНАЗНАЧЕН ДЛЯ СВОЕВРЕМЕННОЙ
ДОСТАВКИ ИНФОРМАЦИИ В ЦЕЛЯХ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕСПЕРЕБОЙНОЙ
РАБОТЫ ПРОЦЕССОРА. ПРИ
ВЫКЛЮЧЕНИИ КОМПЬЮТЕРА
ИНФОРМАЦИЯ В ОЗУ СТИРАЕТСЯ.
ИНФОРМАЦИЮ В ОЗУ МОЖНО ЧИТАТЬ
И МОЖНО ЗАПИСЫВАТЬ В НЕГО
НОВУЮ ИНФОРМАЦИЮ И КОМАНДУ

16.

ЖЕСТКИЙ ДИСК
ВИНЧЕСТЕР ИЛИ НАКОПИТЕЛЬ НА
ЖЕСТКИХ МАГНИТНЫХ ДИСКАХ (HDD),
это устройство для хранения программ и
данных. в зависимости от модели
приобретенного компьютера могут
отличаться объемом и интерфейсом
подключения.
ОБЪЕМ НАКОПИТЕЛЯ может быть от 80
до 500 и более гбайт. интерфейс
контроллера может быть parallel ata
(ата100/133) и/или serial ata (i или ii).

17.

ВИДЕОКАРТА|ВИДЕОАДАПТЕР
ВИДЕОКАРТА - устройство, которое обрабатывает и выводит графическую
информацию на монитор. Каждая видеокарта имеет свой собственный
графический процессор, который занимается обработкой информации: 2D и
3D. Видеопроцессор существенно снижает вычислительную нагрузку на CPU
(центральный процессор).

18.

ЗВУКОВАЯ КАРТА
СЛУЖИТ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ
АУДИО СИГНАЛА И ВЫВОДА
ЗВУКА НА АКУСТИЧЕСКИЕ
СИСТЕМЫ (КОЛОНКИ ИЛИ
НАУШНИКИ). В ЗАВИСИМОСТИ
ОТ МОДЕЛИ КОМПЬЮТЕРА
ВОЗМОЖНО ПОДКЛЮЧЕНИЕ
РАЗНЫХ НАБОРОВ АКУСТИКИ:
ОТ ПРОСТОЙ СТЕРЕОСИСТЕМЫ,
СОСТОЯЩЕЙ ИЗ ДВУХ
КОЛОНОК, ДО
МНОГОКАНАЛЬНЫХ НАБОРОВ
(5.1 ИЛИ 7.1),
ИСПОЛЬЗУЮЩИХСЯ ДЛЯ
СОЗДАНИЯ ДОМАШНЕГО
КИНОТЕАТРА.

19.

ДИСКОВОДЫ
ОПТИЧЕСКИЙ НАКОПИТЕЛЬ (CD/DVD) УСТРОЙСТВО
ДЛЯ ЧТЕНИЯ И ЗАПИСИ ОПТИЧЕСКИХ ДИСКОВ. МЕЖДУ
СОБОЙ ОТЛИЧАЮТСЯ ТИПОМ ПОДДЕРЖИВАЕМЫХ
ДИСКОВ, А ТАКЖЕ СКОРОСТЬЮ ЧТЕНИЯ И ЗАПИСИ.
CD и DVD диски являются
как переносчиками , так
хранилищем информации.
Информационная емкость
CD диска 400Мб, DVD
диска 4,7 Гб.

20.

СЕТЕВАЯ КАРТА
СЕТЕВАЯ КАРТА – ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМНОГО БЛОКА,
НЕОБХОДИМЫЙ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА С
ЛОКАЛЬНОЙ СЕТЬЮ ИЛИ СЕТЬЮ ИНТЕРНЕТ. ПОСЛЕДНЕЕ
ВРЕМЯ СЕТЕВЫЕ ПЛАТЫ ИНТЕГРИРОВАНЫ (ВСТРОЕНЫ) В
МАТЕРИНСКИЕ ПЛАТЫ.

21.

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ
УСТРОЙСТВО ПК
ШИНА ДАННЫХ - ШИНА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ МЕЖДУ РАЗЛИЧНЫМИ
УСТРОЙСТВАМИ.
ШИНА АДРЕСА - ШИНА ДЛЯ ВЫБОРА УСТРОЙСТВА ИЛИ ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ, КУДА
ПЕРЕСЫЛАЮТСЯ ИЛИ ОТКУДА СЧИТЫВАЮТСЯ ДАННЫЕ ПО ШИНЕ ДАННЫХ.
ШИНА УПРАВЛЕНИЯ - ШИНА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИХ
ХАРАКТЕР ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ ПО МАГИСТРАЛИ.

22.

• ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА АППАРАТУРА, КОТОРАЯ ПОЗВОЛЯЕТ
ВВОДИТЬ ИНФОРМАЦИЮ В
КОМПЬЮТЕР ИЛИ ВЫВОДИТЬ ЕЁ ИЗ
НЕГО (УСТРОЙСТВА ВВОДА-ВЫВОДА)

23.

УСТРОЙСТВА ВВОДА ИНФОРМАЦИИ
КЛАВИАТУРА – УСТРОЙСТВО ВВОДА ТЕКСТОВОЙ И ЧИСЛОВОЙ
ИНФОРМАЦИИ.
ГРАФИЧЕСКИЙ ПЛАНШЕТ – УСТРОЙСТВО ДЛЯ РИСОВАНИЯ И ВВОДА
РУКОПИСНОГО ТЕКСТА.
СКАНЕР – УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
ИЗ АНАЛОГОВОЙ ФОРМЫ В ЦИФРОВУЮ.
ЦИФРОВАЯ КАМЕРА – УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТО И ВИДЕО
НЕПОСРЕДСТВЕННО В ЦИФРОВОМ ФОРМАТЕ.
МИКРОФОН + ЗВУКОВАЯ КАРТА – УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕВОДА ЗВУКА ИЗ
АНАЛОГОВОЙ ФОРМЫ В ЦИФРОВУЮ.
МЫШЬ, ТРЕКБОЛ, ДЖОЙСТИК – МАНИПУЛЯТОРЫ.

24.

УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ
МОНИТОР – УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫВОДА ТЕКСТОВОЙ, ЧИСЛОВОЙ
И ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ.
ПРИНТЕР – УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫВОДА НА БУМАГУ ТЕКСТОВОЙ,
ЧИСЛОВОЙ И ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ.
АКУСТИЧЕСКИЕ КОЛОНКИ И НАУШНИКИ – УСТРОЙСТВА ДЛЯ
ВЫВОДА ЗВУКА

25.

СЕТЕВЫЕ УСТРОЙСТВА
СЕТЕВОЙ АДАПТЕР – УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И
ПРИЁМА ИНФОРМАЦИИ ПО СЕТИ.
МОДЕМ – УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ, МОДУЛЯЦИИ
И ДЕМОДУЛЯЦИИ ИНФОРМАЦИИ.
ВИТАЯ ПАРА – УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ
КОМПЬЮТЕРОВ В ЛС.