Принципы построения и архитектура ЭВМ

Содержание лекции
Классификация ЭВМ
Структурная схема персонального компьютера
Процессор
Запоминающие устройства

Компьютер (англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное

Формы представления информации в ЭВМ

О какой информации идет речь?

Это текст, числа,

Классификация ЭВМ по принципу действия

•цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде двоичных

До цифровой эпохи развивалось направление аналоговых компьютеров.

Аналоговый компьютер — это устройство, выполняющее

К концу своего эволюционного пути аналоговые компьютеры в большинстве своем были

Аналоговые компьютеры отправляли в космос Гагарина, управляли турбинами на гидроэлектростанциях и

Решение задач обработки данных из реального мира цифровым способом напоминает забивание

Для унифицирования их формы представления
используют кодирование.

Кодирование информации -

это выражение данных одного

В информатике используется

двоичное кодирование: данные представляются
последовательностью

есть напряжение

нет
напряжения

Бит – это наименьшая единица

Что такое символ? Пробел – это символ?

Сколько битов требуется для того, чтобы

В компьютере используется универсальная форма
представления информации:
любая информация представляется в
двоично-кодированном

Представление чисел в двоичном коде

Система счисления – это совокупность приемов
записи и

В живых системах также двоичное кодирование:
ПП - 0 ПД - 1

Двоичное

Кодирование текста производится заданием
кодовых таблиц.
Кодовая таблица – это внутреннее представление
в

С 1991 г.

Используется универсальная система
UNICODE (читается “юникод”).

1 символ – 2 байта

Кодирование графических изображений.

Приняты 2
метода:

Photoshop

Corel Draw

Звуковая информация может быть представлена
последовательностью элементарных звуков

Структура ЭВМ

ЭВМ – это совокупность технических средств и
программных продуктов, предназначенных
для

К работе был привлечен знаменитый математик
(американский ученый венгерского происхождения)
Джон фон Нейман

(1903-1957

УУ

ЗУ

У вывода

У ввода

АЛУ

Пользователь

Процессор

Структурная схема ЭВМ

Машинные команды

Это элементарная инструкция машине,
выполняемая ею автоматически без каких-либо
дополнительных указаний

Классификация ЭВМ по размерам и функциональным возможностям

СуперЭВМ — вычислительная машина, значительно

2. Большие ЭВМ (мейнфреймы) - большие универсальные ЭВМ со значительным объёмом

Мейнфрейм. Большая универсальная ЭВМ — со значительным объёмом оперативной и

Супер-компьютер TSUBAME 2.0

Супер-компьютер

- значительно превосходит по своим техническим параметрам

Рабочая станция — комплекс технических и программных средств, предназначенных для

Классификация ЭВМ по назначению

-общего назначения

– для решения узкого круга задач

для

По этапам создания

Элементная
база

Быстродействие,
опер/с

I поколение

50-е годы XX века

Электронная
вакуумная
лампа

МЭСМ

103

II поколение

60-е

IV поколение

80-е годы

Большие
ИС

108

V поколение

90-е годы

Супер-
большие
ИС

1012

VI поколение

XXI век

Разработка

Основной принцип нейрокомпьютера

Нейропроцессоры содержат память, распределённую в связях между очень простыми

Оптический компьютер

Информация представлена в виде фотонов, сгенерированных лазерами или диодами.

Современные возможности эргономики переносных компьютеров

Внешний вид современного моноблока

Ноутбуки-трансформеры
Гироскопическая мышь

Виртуальная лазерная клавиатура

Структурная схема персонального компьютера

Лицензия на ОС принадлежала Биллу Гейтсу.

Компьютер 1981г.

В 1982

Компьютер – это электронное устройство для
автоматической обработки
информации под управлением
программы.

Тест

Первоначальный

микропроцессор

АЛУ

МПП

УУ

И
Н
Т
Е
Р
Ф
Е
Й
С
Н
А
Я
С
И
С
Т
Е
М
А

ПЗУ

ОЗУ

Основная память

Внешняя память

НЖМД

НГМД

CD

Генератор
Тактовых
импульсов

Интерфейс клавиатуры

клавиатура

адаптер

адаптер

адаптер

Системная шина (магистраль)

видеоадаптер

адаптер

Источник
питания

Сетевой
адаптер

Видео
монитор
принтер

Тай-
мер

К
А
Н
А
Л
С
В
Я
З
И

Структурная схема ПК

Существуют следующие архитектурные решения :
Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) —

УУ

АЛУ

УУ

АЛУ

УУ

АЛУ

ОЗУ

Архитектура многопроцессорного компьютера

…

3. Многомашинная вычислительная система. Несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не

4. Архитектура с параллельными процессорами. Несколько АЛУ работают под управлением одного

Более простой рисунок:

Структурная схема персонального компьютера

В основу архитектуры компьютера положен
принцип “открытой” архитектуры =
= магистрально-модульный принцип.

Это

Минимальная конфигурация ПК

CD/DVD-ROM

Card-reader

Материнская плата

Жёсткий диск

Блок питания

Корпус

Системный блок

Разъём для ОЗУ

BIOS (ПЗУ)

Разъём для жестких дисков и CD-ROM

Разъём для процессора

Материнская

Процессор. Определение, состав, функции

Это функционально законченное программно-управляемое устройство обработки информации,

скорость обработки цена .

Пример: Pentium 4

Характеристики процессора:
1. Разрядность =

Запоминающие устройства. Составляющие
внешней и внутренней памяти

Память = ЗУ = это

ROM
128 Кбайт

RAM
Гбайт
0,1 мкс

Сотни Кбайт
Быстродействие
0,002 мкс

Внешняя память

Винчестер

flash-память

CD/DVD-ROM диски

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство.

Память с произвольным доступом, т.е. к
любой

КЭШ-память (cache = запас, тайник) - это
быстродействующая 0,002 мкс буферная память

ПЗУ – постоянное
запоминающее устройство
Это внутренняя память
компьютера. Память для
При выключении компьютера
информация
Хранимые команды
могут

Накопители на жестких, гибких, оптических и магнито-оптических дисках

Накопители = дисководы,

Жесткий магнитный диск = винчестер – это

несъемный магнитный диск для постоянного

Жесткий диск представляет собой:
один или несколько металлических
дисков, покрытых специальным
магниточувствительным веществом.
Они

Это микросхема перепрограммируемого
постоянного запоминающего устройства с
неограниченным числом

Накопители на оптических дисках

1986 г.

Питер Нортон,

CD ROM – только для

Запись осуществляется по спирали лазерным
лучом большой мощности, который оставляет
на активном слое

Основные внешние устройства: клавиатура,
мониторы, принтеры, сканеры, стриммеры

Эти устройства позволяют компьютеру

Алфавитно-цифровые клавиши

Специальные клавиши

Клавиши управления курсором

Цифровой блок

Клавиатура

Виртуальная лазерная клавиатура - это проекция клавиш на подручную поверхность, и

Мониторы (= дисплей) предназначены для вывода на экран текстовой, графической, видео

Характеристики монитора

3 Рабочая
частота
кадровой
развертки =
= частота
обновления
информации.
85 Гц.

Монитор работает под управлением видеокарты.

Содержит всю необходимую информацию об
изображении. Должен

Классификация мониторов по строению

ЭЛТ — на основе электронно-лучевой трубки
ЖК

Монитор представляет собой очки с закрепленным перед линзой миниатюрным дисплеем. При

OLED-мониторы

Принтеры – устройство вывода данных из
компьютера на бумажный носитель
(вторичное устройство

По способу получения изображения

Матричные
dot matrix

Лазерные
laser

Струйные
jet

По цветности

Черно-белые

Цветные

По способу формирования

Матричный принтер

Изображение формируется построчно путем ударов
тонких иголок (стержней) печатающей головки

Лазерные принтеры

Это безударные принтеры, имеющие собственную
память и формирующие изображение постранично

Это безударный принтер, изображение формируется
с помощью чернил, которые распыляются через
капилляры печатающей

3D-принтер: создает трехмерные изображения —
фактически объекты, передавая их послойно с использованием

Сканер – устройство для ввода изображения
с бумаги в компьютер (фотографии, рисунки,
графики).

Изображение

Стример – (stream – длинная лента) -
устройство для хранения данных на
магнитной

Тест

Какое из перечисленных ниже устройств
используется для ввода информации в
компьютер?

А. Джойстик
Б.

Разновидность манипуляторов «мышь»

Прямой привод -два перпендикулярных колеса, выступающих из корпуса