Информационные технологии. Основы структурного построения персонального компьютера

Июль 21, 2022

Главная
Разное
Информационные технологии. Основы структурного построения персонального компьютера

Содержание

2. Цель и задачи дисциплины Цель – обучение студентов современным информационным технологиям и средствам преобразования, переработки, хранения
3. План лекции Информационные технологии Устройство ЭВМ Классификация ЭВМ Уровни организации ЭВМ, основные устройства ЭВМ
4. Информационные технологии.
5. Информационная технология – это процесс, использующий совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств, объединенных технологическим процессом
6. Информационное общество – общество, в котором большинство работающих заняты производством, хранением, переработкой, продажей и обменом информации
7. Информатика Информационная культура человека – умение человека работать с информацией и грамотно использовать для ее получения,
8. Компьютеры в быту Обеспечение нормальной жизнедеятельности жилища. Обеспечение информационных потребностей людей, находящихся в жилище Системы автоматизированного
9. Компьютеры в обучении Автоматизированные обучающие системы (АОС); учебные базы данных (УБД) и учебные базы знаний (УБЗ);
10. Устройство ЭВМ.
11. Компьютер – программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи
12. Устройство ЭВМ
13. Основные блоки ЭВМ ЦП – центральный процессор ОП – оперативная память ВУ – внешние устройства ЗУ
14. Пользователь Человек, в интересах которого проводится обработка данных на ЭВМ. операторы Пользователь заказчики вычислительных работ программисты
15. Пользователь Время подготовки задач >>> время их решения Требования пользователей к выполнению вычислительных работ удовлетворяются специальным
16. Устройства компьютера АРХИТЕКТУРА Устройства компьютера СТРУКТУРА
17. Структура компьютера – это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементы: От основных логических
18. Структура компьютера Различают структуры технических, программных и аппаратурно-программных средств. Выбирая ЭВМ для решения своих задач, пользователь
19. Характеристики ЭВМ, определяющие ее структуру Технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ: быстродействие и производительность, показатели надежности, достоверности,
20. Характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ: Возможность расширения состава технических и программных средств Возможность
21. Быстродействие … ЭВМ - характеристика, определяемая: скоростью работы процессора пропускной способностью шины данных или скоростью обмена
22. Быстродействие Быстродействие процессора измеряется: скоростью выполнения команд над числами с плавающей запятой (в флопсах); скоростью выполнения
23. Быстродействие Флопс (FLoating-point Operation Per Second (FLOPS)) – единица измерения быстродействия компьютера. 1 флопс = количество
24. Производительность ЭВМ Быстродействие ЭВМ тесно связано с производительностью ЭВМ. Производительность ЭВМ характеризует объем работ (операций, программ),
25. Надежность ЭВМ – это свойство ЭВМ выполнять возложенные на нее функции в течение заданного промежутка времени,
26. Точность ЭВМ – это возможность различать почти равные значения. Точность получения результатов обработки в основном определяется
27. Точность ЭВМ
28. Точность ЭВМ Программными способами диапазон представления и обработки данных может быть увеличен в несколько раз, что
29. Достоверность ЭВМ – это свойство информации быть правильно воспринятой. Характеризуется: вероятностью получения безошибочных результатов. Заданный уровень
30. Достоверность ЭВМ Возможные методы контроля достоверности: Решение эталонных задач Повторные расчеты Контрольные решения на других ЭВМ
31. Емкость запоминающих устройств ЭВМ Измеряется: количеством структурных единиц информации, которые одновременно можно разместить в памяти. Позволяет
32. Архитектура ЭВМ – это многоуровневая иерархия аппаратурно-программных средств, из которых строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает
33. Архитектурные решения Большинство вычислительных машин построено на принципах фон Неймана.
34. Однопроцессорный компьютер Все функциональные блоки связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью.
35. Многопроцессорная архитектура Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных
36. Многомашинная вычислительная система Несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют
37. Классификация ЭВМ.
38. Классификация ЭВМ По месту и роли ЭВМ в сети рабочие станции сетевые компьютеры. кластерные структуры серверы
39. Мощные машины и вычислительные системы предназначаются для обслуживания крупных сетевых банков данных и банков знаний (суперкомпьютеры).
40. Кластерные структуры Кластер – это группа из двух или более серверов, действующих совместно для обеспечения безотказной
41. Кластерные структуры Основное преимущество при организации внутренней сети на основе кластера заключается в том, что если
42. Классификация ЭВМ
43. Серверы Аппаратный компьютер повышенной надёжности и производительности для выполнения определённых задач Сервер Программный программный компонент вычислительной
44. Серверы Файловый сервер – выделенный сервер, оптимизированный для выполнения файловых операций ввода-вывода. Предназначен для хранения файлов
45. Серверы Функции сервера: Хранение данных и кода программы. Обслуживание сети и предоставление собственных ресурсов всей сети.
46. Серверы Плюсы: низкая стоимость разработки; невысокая стоимость обновления и изменения ПО. Минусы: низкая производительность (зависит от
47. Уровни организации ЭВМ.
48. Уровни организации ЭВМ Аппаратные средства любой ЭВМ способны выполнять только ограниченный набор сравнительно простых команд. Эти
49. кафедра ИМПИ ЧГПУ Уровни организации ЭВМ
50. Память ЭВМ Памятью ЭВМ называется совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и выдачи информации. Отдельные устройства,
51. Память ЭВМ По некоторым оценкам производительность компьютера на разных классах задач на 40-50% определяется характеристиками ЗУ
52. Емкость Емкость памяти - это максимальное количество данных, которое в ней может храниться. Емкость запоминающего устройства
53. Емкость В настоящее время практически все запоминающие устройства в качестве минимально адресуемого элемента используют 1 байт
54. Память ЭВМ За одно обращение к запоминающему устройству производится считывание или запись некоторой единицы данных, называемой
55. Память ЭВМ Например, память объемом 1 мегабайт может быть организована как 1М слов по 1 байту,
56. Память ЭВМ В то же время, в каждой ЭВМ используется свое понятие машинного слова, которое применяется
57. Быстродействие Определяется продолжительностью операции обращения: временем, затрачиваемым на поиск нужной информации в памяти и на ее
58. Классификация ЗУ
59. Микросхема ПЗУ Микросхема ПЗУ(BIOS) содержит: BIOS(Basic Input/Output System) POST программа первоначальной загрузки программа SetUp
60. ЗУ с произвольным доступом RAM - random access memory Время доступа не зависит от места расположения
61. ЗУ с прямым (циклическим) доступом Благодаря непрерывному вращению, возможность обращения к некоторому участку носителя циклически повторяется.
62. ЗУ с последовательным доступом Последовательно просматриваются участки, пока нужный участок не займет некоторое нужное положение напротив
63. Иерархическая организация памяти в современных ЭВМ Идеальное ЗУ: бесконечно большая емкость бесконечно малое время обращения На
64. Иерархическая организация памяти в современных ЭВМ Иерархическая структура памяти позволяет экономически эффективно сочетать хранение больших объемов
65. Иерархическая организация памяти в современных ЭВМ
66. Регистровая память - набор регистров, входящих непосредственно в состав микропроцессора (CPU). Регистры CPU программно доступны и
67. Регистровая память имеет относительно небольшой объем (до нескольких десятков машинных слов). РП работает на частоте процессора,
68. Оперативная память - устройство, которое служит для хранения информации, непосредственно используемой в ходе выполнения программы в
69. более быстродействующая статическая оперативная память специальный механизм записи и считывания информации предназначена для хранения информации, наиболее
70. Внутренний располагается непосредственно на кристалле микропроцессора Кэш Внешний располагается вне кристалла микропроцессора
71. Внешняя память Магнитные и оптические диски, магнитные ленты. Емкость дисковой памяти: 10-ки ГБ при времени обращения
72. Процессор Процессор – выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Содержит в себе многие миллионы отдельных элементов
73. На кристалле процессора расположены
74. Характеристики процессора тип архитектуры (CISC, RISC) разрядность (бит): внутренняя (регистров) и внешняя (шины данных) наличие кэш-памяти
75. Тактовая частота – величина, измеряемая в мегагерцах (МГц), показывает, сколько инструкций способен выполнить процессор в течение
76. Тактовая частота – самый важный показатель скорости работы процессора. Но далеко не единственный. Иначе как объяснить
77. Аббревиатура CISC означает Complete Instruction Set Computer – компьютер со сложным (полным) набором команд. CISC отличается
78. К CISC-процессорам относятся: Intel 80x86 Pentium Motorola MC680x0 DEC VAX
79. Особенности RISC-процессоров: удалены сложные и редко используемые инструкции; все инструкции имеют одинаковую длину, что позволяет уменьшить
80. Класс RISC-процессоров составляют: Alpha Sun Ultra SPARC MIPS PowerPC и некоторые другие
81. Характеристика системных шин
82. Системная шина
83. Функции контроллера клавиатуры сканирование состояния клавиш буферизацию до 20 отдельных кодов клавиш на время между двумя
84. Основные характеристики видеоконтроллера режимы работы (текстовый и графический) воспроизведение цветов (монохромный и цветной) число цветов в
86. Скачать презентацию

Слайд 2

Цель и задачи дисциплины
Цель – обучение студентов современным информационным технологиям и

средствам преобразования, переработки, хранения и передачи информации.
Задачи – приобретение навыков работы с персональным компьютером и знакомство с основами его функционирования, овладение умениями по алгоритмизации инженерных задач и их реализации с использованием современных языков программирования.

Слайд 3

План лекции
Информационные технологии
Устройство ЭВМ
Классификация ЭВМ
Уровни организации ЭВМ, основные устройства ЭВМ

Слайд 4

Информационные технологии.

Слайд 5

Информационная технология – это процесс, использующий совокупность методов, производственных процессов и

программно-технических средств, объединенных технологическим процессом по сбору, хранению, обработке, выводу и распространению информации для снижения трудоемкости процессов использования информационных ресурсов, повышения их надежности и оперативности.

Информационные технологии

Слайд 6

Информационное общество – общество, в котором большинство работающих заняты производством, хранением,

переработкой, продажей и обменом информации

I информационная революция - появление письменности
II информационная революция – появление печатного станка
III информационная революция – появление электрических средств передачи и хранения информации (телефон, радио, телеграф, телевизор)
IV информационная революция – появление компьютерной техники

Слайд 7

Информатика
Информационная культура человека – умение человека работать с информацией и грамотно

использовать для ее получения, передачи и хранения компьютерных информационных технологий.

Наличие навыков по использованию различных технических средств – от телефона до персональных компьютеров и компьютерных сетей.
Способность использовать в своей работе компьютерную информационную технологию.
Умение извлекать и работать с информацией из различных источников – от периодической печати до электронных коммуникаций.
Умение представлять информацию в понятном виде и эффективно ее использовать.
Умение работать с различными видами информации.

Слайд 8

Компьютеры в быту
Обеспечение нормальной жизнедеятельности жилища.
Обеспечение информационных потребностей людей, находящихся

в жилище
Системы автоматизированного проектирования (САПР)
Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ)
Базы знаний
Экспертные системы
Компьютеры в административном управлении
Электронный офис; автоматизация документооборота – электронная почта; система контроля исполнения приказов и распоряжений; система телеконференций

Применение информационных технологий

Слайд 9

Компьютеры в обучении
Автоматизированные обучающие системы (АОС); учебные базы данных (УБД)

и учебные базы знаний (УБЗ); системы «Мультимедиа» и «Виртуальная реальность»; образовательные компьютерные телекоммуникационные сети – дистанционное обучение (ДО)
Компьютеры в промышленности
Гибкие автоматизированные производства (ГАП); контрольно-измерительные комплексы
В медицине
Компьютеры в торговле
Штриховой код
Компьютеризированная продажа товаров по заказам
Электронные деньги

Слайд 10

Устройство ЭВМ.

Слайд 11

Компьютер – программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления,

а также выполнять другие задачи манипулирования символами.
Электронная вычислительная машина – комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и решения задач пользователей.

Слайд 12

Устройство ЭВМ

Слайд 13

Основные блоки ЭВМ
ЦП – центральный процессор
ОП – оперативная память
ВУ – внешние

устройства
ЗУ – запоминающее устройство
УВВ – устройство вводы - вывода
СВ/В – система ввода/вывода
УУ – устройства управления
УР – управляющие регистры

АЛУ – арифметико-логическое устройство
РП – регистровая память
ИБ – интерфейсный блок
БКФ – блок контроля и диагностики
РОН – регистры общего назначения
ПЗУ – постоянное запоминающее устройство
ОЗУ – оперативное запоминающее устройство

Слайд 14

Пользователь
Человек, в интересах которого проводится обработка данных на ЭВМ.
операторы
Пользователь
заказчики вычислительных работ
программисты

Слайд 15

Пользователь
Время подготовки задач >>> время их решения
Требования пользователей к выполнению вычислительных

работ удовлетворяются специальным подбором и настройкой технических и программных средств.
Обычно эти средства взаимосвязаны и объединяются в одну структуру.

Слайд 16

Устройства компьютера
АРХИТЕКТУРА
Устройства компьютера
СТРУКТУРА

Слайд 17

Структура компьютера
– это совокупность его функциональных элементов и связей между ними.
Элементы:

От основных логических узлов компьютера до простейших схем.
Графическое представление:
Структурные схемы, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.

Слайд 18

Структура компьютера
Различают структуры технических, программных и аппаратурно-программных средств.
Выбирая ЭВМ для

решения своих задач, пользователь интересуется функциональными возможностями технических и программных модулей.

Слайд 19

Характеристики ЭВМ, определяющие ее структуру
Технические и эксплуатационные характеристики ЭВМ:
быстродействие и производительность,

показатели надежности, достоверности, точности,
емкость оперативной и внешней памяти,
габаритные размеры,
стоимость технических и программных средств,
особенности эксплуатации и др.

Слайд 20

Характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ:
Возможность расширения состава технических

и программных средств
Возможность изменения структуры
Состав программного обеспечения ЭВМ и сервисных услуг:
операционная система или среда
пакеты прикладных программ
средства автоматизации программирования

Слайд 21

Быстродействие
… ЭВМ - характеристика, определяемая:
скоростью работы процессора
пропускной способностью шины данных или

скоростью обмена с внешними накопителями
частотой смены изображения на экране дисплея
… процессора - скорость выполнения операций процессором.

Слайд 22

Быстродействие
Быстродействие процессора измеряется:
скоростью выполнения команд над числами с плавающей запятой

(в флопсах);
скоростью выполнения команд "регистр-регистр";
тактовой частотой процессора.

Слайд 23

Быстродействие
Флопс (FLoating-point Operation Per Second (FLOPS)) – единица измерения быстродействия компьютера.

1 флопс = количество производимых процессором операций с плавающей точкой в секунду.

Слайд 24

Производительность ЭВМ
Быстродействие ЭВМ тесно связано с производительностью ЭВМ.
Производительность ЭВМ характеризует

объем работ (операций, программ), выполняемый ЭВМ в единицу времени.

Слайд 25

Надежность ЭВМ
– это свойство ЭВМ выполнять возложенные на нее функции

в течение заданного промежутка времени, необходимого для решения поставленной задачи.

Слайд 26

Точность ЭВМ
– это возможность различать почти равные значения.
Точность получения

результатов обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ, которая в зависимости от класса ЭВМ может составлять 32, 64 и 128 двоичных разрядов.

Слайд 27

Точность ЭВМ

Слайд 28

Точность ЭВМ
Программными способами диапазон представления и обработки данных может быть

увеличен в несколько раз, что позволяет достигать очень высокой точности.

Слайд 29

Достоверность ЭВМ
– это свойство информации быть правильно воспринятой.
Характеризуется:
вероятностью получения

безошибочных результатов.
Заданный уровень обеспечивается:
аппаратно-программными средствами контроля самой ЭВМ

Слайд 30

Достоверность ЭВМ
Возможные методы контроля достоверности:
Решение эталонных задач
Повторные расчеты
Контрольные решения

на других ЭВМ и сравнение результатов.

Слайд 31

Емкость запоминающих устройств ЭВМ
Измеряется:
количеством структурных единиц информации, которые одновременно можно

разместить в памяти.
Позволяет определить:
какой набор программ и данных может быть одновременно размещен в памяти.
Отдельно характеризуют емкость оперативной памяти и емкость внешней памяти.

Слайд 32

Архитектура ЭВМ
– это многоуровневая иерархия аппаратурно-программных средств, из которых строится ЭВМ.
Каждый

из уровней допускает многовариантное построение и применение.
Конкретная реализация уровней определяет особенности структурного построения ЭВМ.

Слайд 33

Архитектурные решения
Большинство вычислительных машин построено на принципах фон Неймана.

Слайд 34

Однопроцессорный компьютер
Все функциональные блоки связаны между собой общей шиной, называемой также

системной магистралью.

Слайд 35

Многопроцессорная архитектура
Наличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть

организовано много потоков данных и много потоков команд. Таким образом, параллельно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.

Слайд 36

Многомашинная вычислительная система
Несколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей

оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную).
Каждый компьютер в многомашинной системе имеет классическую архитектуру, и такая система применяется достаточно широко.

Слайд 37

Классификация ЭВМ.

Слайд 38

Классификация ЭВМ
По месту и роли ЭВМ в сети
рабочие станции
сетевые компьютеры.
кластерные
структуры
серверы
мощные машины

и вычислительные системы

Слайд 39

Мощные машины и вычислительные системы
предназначаются для обслуживания крупных сетевых банков данных

и банков знаний (суперкомпьютеры).

Слайд 40

Кластерные структуры
Кластер – это группа из двух или более серверов, действующих

совместно для обеспечения безотказной работы набора приложений или служб и воспринимаемых клиентом как единый элемент.
Узлы кластера объединяются между собой с помощью аппаратных сетевых средств, совместно используемых разделяемых ресурсов и серверного программного обеспечения.

Слайд 41

Кластерные структуры
Основное преимущество при организации внутренней сети на основе кластера заключается

в том, что если происходит сбой службы или приложения на каком-то узле кластера, настроенного на совместную работу в кластере, кластерное программное обеспечение позволяет перезапустить это приложение на другом узле. Пользователи при этом ощутят кратковременную задержку при проведении какой-то операции либо вообще не заметят серверного сбоя.

Слайд 42

Классификация ЭВМ

Слайд 43

Серверы
Аппаратный
компьютер повышенной надёжности и производительности для выполнения определённых задач
Сервер
Программный
программный компонент

вычислительной системы, выполняющий сервисные функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определённым ресурсам.

Слайд 44

Серверы
Файловый сервер – выделенный сервер, оптимизированный для выполнения файловых операций ввода-вывода.

Предназначен для хранения файлов любого типа. Как правило, обладает большим объемом дискового пространства.

Слайд 45

Серверы
Функции сервера:
Хранение данных и кода программы.
Обслуживание сети и предоставление собственных

ресурсов всей сети.
Функции клиента:
Обработка данных происходит исключительно на стороне клиента. Количество клиентов ограничено десятками.

Слайд 46

Серверы
Плюсы:
низкая стоимость разработки;
невысокая стоимость обновления и изменения ПО.
Минусы:

низкая производительность (зависит от производительности сети, сервера, клиента);
плохая возможность подключения новых клиентов.

Слайд 47

Уровни организации ЭВМ.

Слайд 48

Уровни организации ЭВМ
Аппаратные средства любой ЭВМ способны выполнять только ограниченный набор

сравнительно простых команд. Эти примитивные команды составляют так называемый машинный язык машины. Говоря о сложности аппаратуры компьютера, машинные команды целесообразно делать как можно проще, но примитивность большинства машинных команд делают их использование неудобным и трудным. Вследствие чего разработчики вводят другой набор команд более удобный для человеческого общения (языки более высокого уровня).

Слайд 49

кафедра ИМПИ ЧГПУ
Уровни организации ЭВМ

Слайд 50

Память ЭВМ
Памятью ЭВМ называется совокупность устройств, служащих для запоминания, хранения и

выдачи информации.
Отдельные устройства, входящие в эту совокупность, называются запоминающими устройствами (ЗУ) того или иного типа.

Слайд 51

Память ЭВМ
По некоторым оценкам производительность компьютера на разных классах задач на

40-50% определяется характеристиками ЗУ различных типов, входящих в его состав.
К основным параметрам, характеризующим запоминающие устройства, относятся емкость и быстродействие.

Слайд 52

Емкость
Емкость памяти - это максимальное количество данных, которое в ней может

храниться.
Емкость запоминающего устройства измеряется количеством адресуемых элементов (ячеек) ЗУ и длиной ячейки в битах.

Слайд 53

Емкость
В настоящее время практически все запоминающие устройства в качестве минимально адресуемого

элемента используют 1 байт
1 байт = 8 двоичных разрядов (бит).
Емкость памяти обычно определяется в байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах и т.д.

Слайд 54

Память ЭВМ
За одно обращение к запоминающему устройству производится считывание или запись

некоторой единицы данных, называемой словом, различной для устройств разного типа.
Это определяет разную организацию памяти.

Слайд 55

Память ЭВМ
Например, память объемом 1 мегабайт может быть организована как 1М

слов по 1 байту, или 512К слов по 2 байта каждое, или 256К слов по 4 байта и т.д.

Слайд 56

Память ЭВМ
В то же время, в каждой ЭВМ используется свое понятие

машинного слова, которое применяется при определении архитектуры компьютера, в частности при его программировании, и не зависит от размерности слова памяти, используемой для построения данной ЭВМ.
Например, компьютеры с архитектурой IBM PC имеют машинное слово длиной 2 байта.

Слайд 57

Быстродействие
Определяется продолжительностью операции обращения:
временем, затрачиваемым на поиск нужной информации в памяти

и на ее считывание,
временем на поиск места в памяти, предназначаемого для хранения данной информации.

Слайд 58

Классификация ЗУ

Слайд 59

Микросхема ПЗУ
Микросхема ПЗУ(BIOS) содержит:
BIOS(Basic Input/Output System)
POST
программа первоначальной загрузки
программа SetUp

Слайд 60

ЗУ с произвольным доступом
RAM - random access memory
Время доступа не зависит

от места расположения участка памяти (например, ОЗУ).
Типы:
SDRAM,
DDR SDRAM
DR DRAM
Аппаратная реализация:
модули SIMM, DIMM

Слайд 61

ЗУ с прямым (циклическим) доступом
Благодаря непрерывному вращению, возможность обращения к некоторому

участку носителя циклически повторяется.

Время доступа:
зависит от взаимного расположения участка и головок чтения/записи
определяется скоростью вращения носителя

Слайд 62

ЗУ с последовательным доступом
Последовательно просматриваются участки, пока нужный участок не займет

некоторое нужное положение напротив головок чтения/записи

Магнитные ленты

Слайд 63

Иерархическая организация памяти в современных ЭВМ
Идеальное ЗУ:
бесконечно большая емкость
бесконечно

малое время обращения
На практике эти параметры находятся в противоречии друг другу: в рамках одного типа ЗУ улучшение одного из них ведет к ухудшению значения другого.

Слайд 64

Иерархическая организация памяти в современных ЭВМ
Иерархическая структура памяти позволяет экономически

эффективно сочетать хранение больших объемов информации с быстрым доступом к информации в процессе ее обработки.

Слайд 65

Иерархическая организация памяти в современных ЭВМ

Слайд 66

Регистровая память - набор регистров, входящих непосредственно в состав микропроцессора (CPU).

Регистры CPU программно доступны и хранят информацию наиболее часто используемую при выполнении программы: промежуточные результаты, составные части адресов, счетчики циклов и т.д.

Слайд 67

Регистровая память имеет относительно небольшой объем (до нескольких десятков машинных слов).

РП работает на частоте процессора, поэтому время доступа к ней минимально.
Например, при частоте работы процессора 2 ГГц время обращения к его регистрам составит всего 0,5 нс.

Слайд 68

Оперативная память - устройство, которое служит для хранения информации, непосредственно используемой

в ходе выполнения программы в процессоре.
Оперативная память работает на частоте системной шины, например, при частоте работы системной шины 100 МГц время обращения к оперативной памяти составит несколько десятков наносекунд.

Оперативная память

Слайд 69

более быстродействующая статическая оперативная память
специальный механизм записи и считывания информации
предназначена для

хранения информации, наиболее часто используемой при работе программы
программно недоступна. Для обращения ней используются аппаратные средства процессора и компьютера.

Кэш-память

Слайд 70

Внутренний
располагается непосредственно на кристалле микропроцессора
Кэш
Внешний
располагается вне кристалла микропроцессора

Слайд 71

Внешняя память
Магнитные и оптические диски, магнитные ленты.
Емкость дисковой памяти: 10-ки

ГБ при времени обращения менее 1 мкс.
Магнитные ленты:
малое быстродействие и большая емкость
используются в настоящее время в основном как устройства резервного копирования данных, обращение к которым происходит редко, а может быть и никогда.
Время обращения может достигать нескольких десятков секунд.

Слайд 72

Процессор
Процессор – выращенный по специальной технологии кристалл кремния.
Содержит в себе

многие миллионы отдельных элементов – транзисторов, которые в совокупности наделяют компьютер способностью «думать» – вычислять, производя определённые математические операции с числами, в которые преображается любая поступающая в компьютер информация.

Слайд 73

На кристалле процессора расположены

Слайд 74

Характеристики процессора
тип архитектуры (CISC, RISC)
разрядность (бит): внутренняя (регистров) и внешняя (шины

данных)
наличие кэш-памяти
тактовая частота (МГц)
степень интеграции

Слайд 75

Тактовая частота – величина, измеряемая в мегагерцах (МГц), показывает, сколько инструкций

способен выполнить процессор в течение секунды.
Тактовая частота обознается цифрой в названии процессора:
Pentium 4-2400, т.е. процессор поколения Pentium 4 с тактовой частотой 2400 МГц или 2.4 ГГц

Слайд 76

Тактовая частота – самый важный показатель скорости работы процессора.
Но далеко

не единственный. Иначе как объяснить тот странный факт, что процессоры Celeron, Athlon и Pentium 4 на одной и той же частоте работают… с разной скоростью?

Слайд 77

Аббревиатура CISC означает Complete Instruction Set Computer – компьютер со сложным

(полным) набором команд.
CISC отличается малым количеством регистров общего назначения, большим количеством машинных команд. Это приводит к усложнению декодирования инструкций, что в свою очередь приводит к расходованию аппаратных ресурсов.

Слайд 78

К CISC-процессорам относятся:
Intel 80x86
Pentium
Motorola MC680x0
DEC VAX

Слайд 79

Особенности RISC-процессоров:
удалены сложные и редко используемые инструкции;
все инструкции имеют одинаковую длину,

что позволяет уменьшить сложность управления процессором и увеличить скорость обработки команд;
отсутствуют инструкции, работающие с памятью напрямую, все данные загружаются только из памяти в регистр и наоборот;
большинство операций производятся за один такт микропроцессора.

Слайд 80

Класс RISC-процессоров составляют:
Alpha
Sun
Ultra SPARC
MIPS
PowerPC
и некоторые другие

Слайд 81

Характеристика системных шин

Слайд 82

Системная шина

Слайд 83

Функции контроллера клавиатуры
сканирование состояния клавиш
буферизацию до 20 отдельных кодов клавиш на

время между двумя соседними опросами клавиатуры со стороны CPU
преобразование кодов нажатия клавиш (scan-кодов) в коды ASCII с помощью хранящихся в ПЗУ программируемых системных таблиц драйвера клавиатуры
тестирование клавиатуры при включении ПК

Слайд 84

Основные характеристики видеоконтроллера
режимы работы (текстовый и графический)
воспроизведение цветов (монохромный и

цветной)
число цветов в цветном или число полутонов в монохромном режиме
разрешающая способность
емкость буферной памяти
разрядность шины данных

Информационные технологии. Основы структурного построения персонального компьютера

Содержание

Цель и задачи дисциплиныЦель – обучение студентов современным информационным технологиям и

План лекцииИнформационные технологииУстройство ЭВМКлассификация ЭВМУровни организации ЭВМ, основные устройства ЭВМ

Информационные технологии.

Информационная технология – это процесс, использующий совокупность методов, производственных процессов и

Информационное общество – общество, в котором большинство работающих заняты производством, хранением,

ИнформатикаИнформационная культура человека – умение человека работать с информацией и грамотно

Компьютеры в бытуОбеспечение нормальной жизнедеятельности жилища. Обеспечение информационных потребностей людей, находящихся

Компьютеры в обучении Автоматизированные обучающие системы (АОС); учебные базы данных (УБД)

Устройство ЭВМ.

Компьютер – программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления,

Устройство ЭВМ

Основные блоки ЭВМЦП – центральный процессорОП – оперативная памятьВУ – внешние

ПользовательЧеловек, в интересах которого проводится обработка данных на ЭВМ.операторыПользовательзаказчики вычислительных работпрограммисты

ПользовательВремя подготовки задач >>> время их решенияТребования пользователей к выполнению вычислительных

Устройства компьютераАРХИТЕКТУРАУстройства компьютераСТРУКТУРА

Структура компьютера– это совокупность его функциональных элементов и связей между ними.Элементы:

Структура компьютераРазличают структуры технических, программных и аппаратурно-программных средств. Выбирая ЭВМ для

Характеристики ЭВМ, определяющие ее структуруТехнические и эксплуатационные характеристики ЭВМ:быстродействие и производительность,

Характеристики и состав функциональных модулей базовой конфигурации ЭВМ:Возможность расширения состава технических

Быстродействие… ЭВМ - характеристика, определяемая:скоростью работы процессорапропускной способностью шины данных или

БыстродействиеБыстродействие процессора измеряется: скоростью выполнения команд над числами с плавающей запятой

БыстродействиеФлопс (FLoating-point Operation Per Second (FLOPS)) – единица измерения быстродействия компьютера.

Производительность ЭВМ Быстродействие ЭВМ тесно связано с производительностью ЭВМ.Производительность ЭВМ характеризует

Надежность ЭВМ – это свойство ЭВМ выполнять возложенные на нее функции

Точность ЭВМ – это возможность различать почти равные значения. Точность получения

Точность ЭВМ

Точность ЭВМ Программными способами диапазон представления и обработки данных может быть

Достоверность ЭВМ – это свойство информации быть правильно воспринятой. Характеризуется:вероятностью получения

Достоверность ЭВМ Возможные методы контроля достоверности:Решение эталонных задач Повторные расчетыКонтрольные решения

Емкость запоминающих устройств ЭВМ Измеряется:количеством структурных единиц информации, которые одновременно можно

Архитектура ЭВМ– это многоуровневая иерархия аппаратурно-программных средств, из которых строится ЭВМ.Каждый

Архитектурные решенияБольшинство вычислительных машин построено на принципах фон Неймана.

Однопроцессорный компьютерВсе функциональные блоки связаны между собой общей шиной, называемой также

Многопроцессорная архитектураНаличие в компьютере нескольких процессоров означает, что параллельно может быть

Многомашинная вычислительная системаНесколько процессоров, входящих в вычислительную систему, не имеют общей

Классификация ЭВМ.

Классификация ЭВМПо месту и роли ЭВМ в сетирабочие станциисетевые компьютеры.кластерныеструктурысерверымощные машины

Мощные машины и вычислительные системыпредназначаются для обслуживания крупных сетевых банков данных

Кластерные структурыКластер – это группа из двух или более серверов, действующих

Кластерные структурыОсновное преимущество при организации внутренней сети на основе кластера заключается