Технические средства реализации информационных процессов

1. История развития ЭВМ

Первая вычислительная механическая машина создана французским ученым Блезом Паскалем в 1642

Готфрид Вильгельм Лейбниц в 1672 г. построил подобие карманного калькулятора, выполнявшего

Арифмометр Карла Томаса (1818 г.).
Усовершенствовал счетную машину Лейбница.

Машина Жаккарда (1804 г.).
Автоматизированный станок, управляемый колодой перфокарт.

Герман Холлерит, изобретатель первой электронной вычислительной машины.

Табулятор и перфокарта Холлерита (1884

Примерно в 1830 году Чарльз Бэббидж сконструировал разностную машину для навигационных

Архитектура вычислительной машины с точки зрения Ч. Бэббиджа

Авгу́ста А́да Кинг (урождённая Ба́йрон), графиня Ла́влейс (10 декабря 1815 –

Поколения ЭВМ – классификация ЭВМ по степени развития аппаратных средств, а

Первое поколение (1946 – середина 50х г.) : элементная база –

Второе поколение (середина 50-х г. – середина 60-х г.): элементная база

Третье поколение (середина 60-х – середина 70-х г.) : элементная база

Четвертое поколение ЭВМ (середина 70-х – середина 80-х г.): элементная база

Пятое поколение ЭВМ (конец 80-х по настоящее время) – переход к

Шестое поколение (перспектива).

1. Электронные и оптоэлектронные компьютеры с массовым параллелизмом.
2.

Поколения ЭВМ по физико-технологическому принципу

Что впереди???

На физическом уровне это переход к использованию иных физических принципов

3. Классификация ЭВМ

Классификация ЭВМ по принципу действия

Критерий – форма представления обрабатываемой

Универсальные ЭВМ решают задачи в разных областях.

Классификация по уровню специализации

1.

Проблемно-ориентированные ЭВМ служат для решения узкого круга задач.

1. Используются для управления

Специализированные ЭВМ используются для решения узкого класса задач или реализации строго

Классификация по ЭВМ по назначению

1. Большие ЭВМ (Main Frame)

Применяются для решения

2. Мини-ЭВМ

Появились в начале 70-х годов.
Используются для управления технологическими процессами,

Используют микропроцессор.

3. Микро-ЭВМ

1. Универсальные. Многопользовательские ЭВМ, работают в режиме разделения

Персональные компьютеры

Классификация по поколениям:
Первое поколение –8-битные микропроцессоры,
Второе поколение –16-битные микропроцессоры,
Третье поколение

Классификация по международному сертификационному стандарту – спецификация ЗС99:
1. Массовый ПК (Consumer

3. Классификация ЭВМ по размеру

1. Настольные (desktop).
2. Портативные (Notebook).
3. Карманные (palmtop).

4. Классификация по совместимости

1. Аппаратная совместимость (платформа IBM PC и Apple

3. Архитектура ЭВМ

Принципы Фон Неймана

1. Информация кодируется в двоичной форме и

Некоторые определения

Архитектура ЭВМ – логическая организация, структура, ресурсы, т. е. средства

К архитектуре ЭВМ относят общие принципы построения ЭВМ:
1. Структура памяти ЭВМ.
2.

Основные блоки ЭВМ по Нейману

Выполняет арифметические и логические операции

Производит

Архитектуры с фиксированным набором устройств

Закрытая архитектура

ЭВМ с открытой архитектурой

Магистрально-модульный принцип построения.
Основывается на использовании общей шины.

Шина –

Архитектура многопроцессорных вычислительных систем

Три основных подхода к построению таких архитектур:
Многопроцессорные;
Магистральные;
Матричные.

1. Многопроцессорная архитектура с общей шиной

Компьютер имеет несколько процессоров. Производительность такой

2. Магистральная многопроцессорная архитектура

Одно УУ управляет работой нескольких АЛУ. Таким образом,

Матричная многопроцессорная архитектура

ЭВМ с канальной организацией

Сложная организация – упрощенный ввод-вывод.

Структура персонального компьютера

4. Характеристика основных устройств ПК

ПК – универсальная микропроцессорная система, применяется как

Состав:
1. Процессор.
2. Блок оперативной памяти (ОП).
3. Жесткий диск и CD

Для добавления в ПК нового устройства необходимы:
1. Контроллер – устройство,

1. Микропроцессор, выполняет команды; проводит вычисления и управляет работой ПК.
2. Блок

1. Устройства обработки информации

Микропроцессор (CPU) – программно управляемое устройство, обрабатывает информацию

Полная система команд переменной длины – Complex Instruction Set Computer (CISC)
Сокращенный

2. Устройства внутренней памяти

Оперативная память
Кэш-память
Специальная память

Оперативная память (RAM –Random Access Memory) - быстрое запоминающее устройство небольшого

Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации.
Каждый байт пронумерован, это

2. Кэш-память

Кэш (cache) – очень быстрое ЗУ небольшого объема, используется при

3. Специальная память

К устройствам специальной памяти относятся:
ПЗУ - постоянная память

Постоянная память (ПЗУ)

ПЗУ- (ROM - Read Only Memory) энергонезависимая память,

Модуль BIOS

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) - важнейшая

CMOS RAM

CMOS RAM – это разновидность ПЗУ.
Имеет невысокое быстродействие и

Видеопамять.

Видеопамять (VRAM) – разновидность ОЗУ, хранит закодированные изображения.
Содержимое памяти доступно

Устройства ввода
1.Клавиатура – ввод текстовой информации.
2.Координатные устройства ввода: мышь, трекбол.
3.Сканер –

Видеосистема компьютера

Три компонента видеосистемы:
Монитор (дисплей);
Видеоадаптер;
Программное обеспечение (драйверы видеосистемы).

Жидкокристаллические мониторы (ЖК)

В ЖК мониторах с пассивной матрицей используется тонкая плёнка

Внешняя память (ВЗУ)

ВЗУ используется для длительного хранения программ и данных, целостность

Устройства внешней памяти

Накопители на жёстких магнитных дисках.
Накопители на гибких магнитных дисках.
Накопители

Хранят программы и данные небольшого объема.
Стандартный формат дискеты имеет 40(80)

Накопитель на магнитных дисках (HDD-Hard Disk Drive) или винчестерский накопитель.
Наиболее

Концентрические дорожки на диске называются треками. Трек делится на секторы. Размер

Диск имеет физический и логический формат.
Физический формат диска задает размер

CD ROM используются только для чтения.
WORM-накопители позволяют записывать

Классификация DVD

CD-r (CD-recordable) – могут быть записаны только один раз. Допускается

Новое поколение носителей информации, данные записываются на микросхему, как и оперативной

В зависимости от порядка вывода информации на экран подразделяются на
Последовательные.
Строчные.
Страничные.
Типы

В матричных принтерах изображение формируется из точек иголок по красящей ленте.

Устройства вывода графической информации. Используются для оформления больших плакатов, чертежей, карт,

Другие устройства

1. Математический сопроцессор организуют вычисления в формате с плавающей точкой.

6. Средства мультимедиа – комплекс звуковой карты, музыкальных колонок и микрофона.

Интерфейс - средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и

Адаптеры обеспечивают совместимость интерфейсов устройств компьютера.
Контроллеры осуществляют непосредственное управление периферийными

Типы портов

Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с