Общие сведения об ЭВМ Тема 1.

Тема 1.
Общие сведения об ЭВМ
Принципы работы ЭВМ.
Классификация ЭВМ.
Состав вычислительной системы.
Аппаратное обеспечение.
Общие сведения о персональном компьютере (ПК).
Структурная схема ПК.
Базовая конфигурация ПК.
Внутренние и внешние устройства ПК.
Принципы работы ЭВМ
(принципы фон Неймана)
• Принцип программного управления
Управление ЭВМ осуществляется по заранее подготовленной
программе (программа – это последовательность команд, или,
иначе говоря, инструкций, расположенных друг за другом в
оперативной памяти ЭВМ).
Программа выполняется покомандно, в порядке записи
команд в оперативной памяти (иначе говоря, в естественном
порядке выполнения). Естественный порядок выполнения команд
может быть изменен командой перехода.
• Принцип запоминаемой программы
До выполнения программы ее нужно поместить в
оперативную память ЭВМ, а затем инициировать выполнение
первой команды этой программы. Команды выбираются из
оперативной памяти ЭВМ автоматически, интерпретируются
процессором и выполняются.
Развитие принципов работы ЭВМ
в реализации следующих возможностей
начало
• Использование прерываний (приостановка
выполнения основной программы с целью срочного выполнения
какой-либо другой программы, обслуживающей, например,
запрос на выполнение вывода данных на принтер и т.п., и затем,
после завершения срочных действий, выполнение основной
программы возобновляется).
• Использование многопроцессорных
структур (выполнение параллельной обработки данных с
помощью нескольких процессоров).
Развитие принципов работы ЭВМ
в реализации следующих возможностей
окончание
• Увеличение производительности
процессора, связанное с использованием
новых способов обработки информации:
использование суперскалярной архитектуры процессора
(когда процессор содержит два и более вычислительных блоков, что
позволяет процессору одновременно выполнять две и более команд);
наличие блока предсказания адреса перехода
(его использование позволяет экономить время за счет предсказания
возможных путей продолжения выполнения программы при выполнении
команд передачи управления);
использование опережающего подхода выполнения команд
(когда команды могут выполняться в произвольном порядке по мере их
готовности независимо от расположения команд в оперативной памяти,
но при этом окончательный результат формируется в соответствии с
исходным расположением команд в программе);
наличие раздельных
кэш-памятей для команд и данных.
Классификация ЭВМ
• По назначению
Большие ЭВМ, мини-ЭВМ, микро-ЭВМ,
персональные компьютеры
• По уровню специализации
Универсальные и специализированные
• По типоразмерам
Настольные, портативные, карманные
• По совместимости
Аппаратно-совместимые, совместимые на уровне операционной
системы, программно-совместимые, совместимые на уровне
данных
• По типу используемого процессора
Состав
вычислительной системы
• Аппаратные средства
(аппаратное обеспечение)
Предназначены для реализации вычислительных
процессов и процессов ввода-вывода информации.
• Программные средства
(программное обеспечение – ПО)
Предназначены для управления аппаратными
средствами.
Аппаратное обеспечение
По способу расположения аппаратных устройств
относительно центрального процессорного устройства
различают внутренние и внешние устройства.
К внутренним устройствами относят
центральный процессор и оперативную память.
К внешним устройствам относят устройства,
предназначенные для ввода-вывода и для хранения
данных.
Связь между устройствами осуществляется с
помощью специальных устройств, называемых
аппаратными интерфейсами (последовательными
интерфейсами с низкой пропускной способностью и
более сложно устроенными параллельными
интерфейсами с высокой пропускной способностью).
Общие сведения
о персональном компьютере
(ПК)
начало
Персональный компьютер предназначен для
обслуживания одного рабочего места или для
использования одним человеком (или ограниченным
кругом лиц).
С точки зрения пользователя персональные
компьютеры различаются прежде всего по размерам:
настольные (desktop),
портативные (notebook),
карманные (palmtop).
Общие сведения
о персональном компьютере
(ПК)
окончание
Персональные компьютеры широко применяются
для автоматизации управления предприятиями и
производственными процессами, для автоматизации
учебного процесса, а также в личных целях
пользователей компьютеров.
Возможность подключения персональных
компьютеров к компьютерным сетям позволяет
использовать их для быстрого обмена большими
объемами информации.
Структурная схема ПК
Микропроцессор
Шина
процессора
Системная
шина
Оперативная
память
Шина
данных
Устройства
ввода-вывода
Адресная
шина
Системная шина – сеть электронных проводников,
связывающих различные части ПК.
Для обмена данными микропроцессора с
оперативной памятью и устройствами ввода-вывода
предназначены разные части системной шины. Обмен
данными с оперативной памятью осуществляется через
адресную шину, с устройствами ввода-вывода – через
шину данных.
Базовая конфигурация ПК
Конфигурация (состав оборудования ПК) может быть
изменена в зависимости от потребностей пользователя
ПК.
Вместе с тем для ПК существует понятие базовой
конфигурации, которая считается типовой.
В настоящее время базовая конфигурация ПК
включает в себя:
• системный блок;
• видеомонитор;
• клавиатуру;
• мышь.
Внутренние и внешние
устройства ПК
начало
К внутренним устройствами относятся
центральный процессор и оперативную память.
Центральный процессор – устройство, выполняющее
все вычисления, а также выполняющее управление
последовательностью вычислений.
Оперативная память – место для хранения данных,
используя которые, процессор может выполнять
вычисления.
Иногда к внутренним устройствам относят также
устройства ввода-вывода, расположенные внутри
системного блока ПК.
Внутренние и внешние
устройства ПК
продолжение
К внешним устройствам относятся устройства,
предназначенные для ввода-вывода и для хранения
данных.
К наиболее известным и широко используемых
устройствам ввода относятся:
• клавиатура,
• мышь,
• устройство для ввода с компакт-дисков (CD-ROM),
• сканер.
Внутренние и внешние
устройства ПК
продолжение
К наиболее известным и широко используемым
устройствам вывода относятся:
• видеомонитор,
• принтер.
К наиболее известным и широко используемых
устройствам для обмена данными и преобразования
данных относятся модемы.
Внутренние и внешние
устройства ПК
окончание
К наиболее известным и широко используемых
устройствам ввода и вывода относятся:
• накопители на магнитных дисках (жестких и
гибких),
• Flash-накопители.
Данные могут быть выведены на носители данных,
после вывода могут храниться на носителях данных
(жестких и гибких дисках, Flash-накопителях) и затем
эти данные могут быть снова введены с этих носителей.