Техническое обеспечение КИТ

ЭВМ. – СПб.: Академия, 2010.
Таненбаум Э. Архитектура компьютера. 5-е изд. (+CD). − СПб.: Питер, 2009.

средств, предназначенных для работы КИТ, а также соответствующая документация на эти средства и технологические процессы

средства вычислительной техники (компьютеры)
сетевое оборудование
оргтехника

комплекс методик по всем этапам разработки ТО
нормативно-справочная Д, используемая при выполнении расчетов по ТО

Документация на ТО

(Main Fram);
Малые ЭВМ:
мини ЭВМ,
супермини ЭВМ;

= ЭВМ

По назначению:
Универсальные;
Проблемно-ориентированные;
Специализированные.

микро ЭВМ:
Персональные компьютеры – ПК,
Рабочие станции,
Серверы.

речи Бостонского университета, запатентовал в США свое изобретение - телефон. 

Усовершенствованный знаменитым Томасом Эдисоном аппарат стал именно бытовым средством связи в отличие от общественного телеграфа. Простота в обращении и быстрота развертывания сделало полевой телефон незаменимым для военных. В 1878 году открывается первая телефонная станция.

лампах;
2 поколение – 60 гг – на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах);
3 поколение – 70 гг – на полупроводниковых ИС (сотни тыс. тр-в);
4 поколение – 80 гг – на больших и сверхбольших ИС (десятки тыс. – млн. тр-в);
5 поколение – 90 гг – с десятками микропроцессоров;
6 поколение – оптоэлектронные ЭВМ нейронной структуры (десятки тыс. МП).

См. Тему 1 (Кодирование).
2. Принцип программного управления.
Программа – упорядоченный набор команд.
3. Принцип однородности памяти.
Команды (программы) и данные хранятся в одинаковой памяти.
4. Принцип адресности.
Память состоит из пронумерованных ячеек, доступных процессору.

Идеи Неймана воплощены в 1949 г. англичанином Морисом Уилксом

определяющая возможности ЭВМ при решении соответствующих задач пользователя.

Типы архитектур вычислительных систем

Архитектура ЭВМ – логическая организация, структура и ресурсы ЭВМ.

Архитектура ЭВМ

Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера.

проходит поток данных;
одно устройство управления, через которое проходит поток команд.

Многопроцессорная вычислительная система:
нескольких процессоров ?
можно параллельно обрабатывать несколько потоков данных и несколько потоков команд.

Многомашинная вычислительная система:
нескольких компьютеров, не имеющих общей оперативной памяти;
каждый компьютер имеет собственную (локальную) память и классическую архитектуру.

(УУ) – для подачи управляющих импульсов.
Генератор тактовых импульсов – определяет время одного такта работы машины (время между импульсами).
Регистры – быстродействующие ячейки памяти для ускорения выполнения программ :
регистры общего назначения (РОН) – хранят данные;
управляющие регистры – хранят команды.
Кэш-память – сверхоперативная высокоскоростная память для копирования данных из ОП.
Схема управления шиной – для связи с др. устройствами К. через системную шину.

Процессор (микропроцессор)

Основные компоненты процессоров:

ядер:
2-х, 4-х, 6-и
3. Разрядность и скорость системной шины, бит:
8, 16, 32, 64… разрядные/ 1333МГц.
4. Размер кэш-памяти, Кб:
32, 64, 128, 256, 512…2048 Кб.

на усложненном наборе команд
небольшое число регистров общего назначения (РОН);
большое число машинных команд, выполняемых за много тактов;
большое число методов адресации;
большое число форматов команд различной разрядности;
большое время обработки команд;
большое количество операций типа «регистр-память»,
возможность возникновение ошибок.

Реализация:
МП Intel: 80386.
МП AMD: 486DX-40, 486DX2-50, 486DX2-66, 486DX4-120.
МП Cyrix: M6, M7, DX2-50, DX2-66.
МП Motorola: MC68020, MC68030, MC68040.

минимальное число наиболее употребимых простейших инструкций одинаковой длины;
при необходимости выполнения более сложных команд в микропроцессоре производится их автоматическая сборка;
обработка данных только в формате «регистр – регистр»
(операнды выбираются из оперативных регистров процессора, и результат операции записывается также в регистр; а обмен между оперативными регистрами и памятью выполняется только с помощью команд загрузки/записи);
более высокое быстродействие (в 2-4 раза больше СISC при той же тактовой частоте).

пост-СISC архитектура, построенная на основе сокращённого набора команд:

Реализация:
На последующих моделях после перечисленных СISC-моделей.

содержат ряд полей;
каждое поле управляет работой отдельного блока процессора;
число команд равно числу вычислительных устройств;
длина команды обычно равна 64 разрядам.

Архитектура, со сверхбольшим командным словом.
Архитектура-компромисс между СISC и RISC;
пост-RISC архитектура.

Реализация:
В линии моделей AP-120B/FPS-164/FPS-264 фирмы Floating Point Systems;
На большинстве мультимедийных процессорах с производительностью > 1 млрд. операций/с.

окончания выполнения предыдущей команды.

2. Конвейерная (параллелизм на уровне подопераций)
выполнение следующей команды начинается до пол-ного окончания выполнения предыдущей команды:

разделение сложной операции на простые независимые части (подоперации) примерно равной трудоемкости:

выполнение команды,
запись результата в память.

выборка команды,
дешифровка,
выборка операндов,

одновременное выполнение разных подопераций с независимыми данными;
ускорение процесса обработки в

«простои» вызваны зависимостью между командами и ветвлениями алгоритма.

раз;

где n – число операндов(+,-…); d – число подопераций;

операций за один такт.

распознавание зависимых и независимых команд;
зависимые команды выполняются по последовательной модели;
независимые команды выполняются по конвейерной модели.

Основные семейства процессоров

Фирмы Intel:
…80486, Pentium,…,Pentium Pro…, Celeron, Xeon, Merced…
Фирмы AMD:
…K6, K7, K7 Duron, K7 Athlon…

информацию и управляет всеми устройствами компьютера.
Внутренняя память
Винчестер (ЖМД = жесткий магнитный диск).
Дисководы – устройства для чтения и записи дисков.
Порты – разъемы для подключения внешних устройств.

M (для ноутбуков)
Pentium D, Core 2 Duo (2 ядра)
Core 2 Quad (4 ядра)

Intel Pentium 4 3.0G 800MHz/1M

тактовая частота 3 ГГц

частота шины 800 МГц

кэш-память
1 Мб

K7, Athlon XP, Duron
Athlon 64
Sempron (для дома и ноутбуков)
Turion (для ноутбуков)
Opteron (для серверов)
Athlon 64 X2 (2 ядра)

K6, K7, K7 Duron, K7 Athlon…

По конструктивному исполнению:
стационарные
переносные:
портативные (дипломат)
блокнотные (книга)
субблокнотные
карманные (150х80 мм)
электронные секретари ( до 0,5 кг)
органайзеры (до 0,2 кг).

России (СССР, СНГ):
ДВК
ЕС
Искра
Нейрон

Фирмы-производители ПК

типу платформы (совместимость ПК) :

Преимущественное производство ПК:
IBM – совместимые ПК
МП Pentium, Pentium Pro
Переносные ПК (> 80%)

DEC – совместимые ПК (3,75%):
DEC
Macintosh
ДВК
Next
Commodore
TANDY

между элементами.

Разработка отдельных устройств ПК независимыми производителями;
Разработка ПО независимыми производителями.

Снижение стоимости ПК;
Возможность самостоятельной комплектации ПК пользователем;
Поэтапное расширение возможностей своего ПК;
Возможность постоянного обновления состава ПК…

Конкуренция между производителями.

процессором и ОЗУ.

Проблема – тактовая частота работы процессора значительно выше, чем тактовая частота ОЗУ, процессор «простаивает», ожидая данные.

кэш-память

ОЗУ

Чтение из ОЗУ – сначала в кэш. Если нужная ячейка уже есть в кэше, она берется из кэша (быстро).

медленно

быстро

ячейки

неэффективно, если все время нужны разные ячейки

Многоступенчатое кэширование:

процессор

ядро

ОЗУ

L1

L2

64 Кб

128 Кб…4Мб

L1 быстрее L2!

блок
Клавиатура

Монитор
Мышь

Изучить вопросы:

байт = 8 бит

Хранится: только в числовой форме!

1 байт кодирует 1 символ в 28 вариантах. 28 = 256

1 Кбайт = 210 байт = 1024 байт
1 Мбайт = 1024 Кбайт
1 Гбайт = 1024 Мбайт
1 Тбайт = 1024 Гбайт

типовые размеры –…16, 32, 64…256… Мбайт;
время доступа – 7 – 10 нс (1 нс = 0,000 000 001с).
1’. Кэш-память – Cache: типовые размеры 32, 64…512 Кбайт… 2 Мб…
2. Постоянная память – ПЗУ, ROM: 128, 256 Кбайт.

= random access memory (с произвольным доступом)
более 128 Мб

Постоянная память
ПЗУ = постоянное запоминающее устройство
ROM = read only memory (только для чтения)
64 Кб – микросхема BIOS (настройки данного компьютера)

37, …100 …Гбайт;
производительность – от 13 – 16 до 50 – 80 Мбайт/с;
быстродействие – от 5 400 до 10 000 об/мин.
Гибкий магнитный диск – НГМД, FDD:
емкость 1,4 Мбайт, 120 Мбайт;
быстродействие ~360 об/мин.
Оптический диск – НОД:
CD-ROM, CD-R, CD-RW: 650 – 800 Мбайт;
DVD: односторонний 4,7 Гбайт, двухсторонний 9,4 Гбайт, двухслойные 8,5 и 17 Гбайт соответственно;
производительность обычная – 150 Кбайт/с, с учетом умножения – 4х, 8х, 32х…48х.
Blu-Ray: однослойные 25 ГБ, двухслойные – 50 ГБ
Флэш-память:
емкость до 1 Гбайта и выше;
перезапись от 10 тыс. до 1 млн. раз
хранение десятки лет.
Магнитные ленты – стример, НМЛ: и др.
емкость 20 – 40 Гбайт.

нулевой дорожке):
информация о лог. структуре диска:
длина, адреса остальных лог. частей диска;
программа начальной загрузки:
загружает операционную систему.
2. Таблица распределения файлов:
FAT-таблица – номера кластеров для каждого файла;
1-2 копии FAT-таблицы.
3. Структура каталогов:
корневой каталог: информация о подкаталогах и файлах.
4. Архивное пространство: содержимое файлов.
! Для каждого логического диска создается своя логическая структура (загрузочный сектор, таблица распределения файлов…).

для адресации файлов.
Адрес файла – номера кластеров, в которых расположен файл.
Размер кластера:
на дискете 1 кластер = 1 сектору = 512 байт;
на винчестере (FAT32) 1 кластер = 16 сект. = 512х16 = 8 192 байт
(NTFS) 1 кластер = 8 секторов = 512х8 = 4 096 байт
При размере файла < 1 кластера он занимает его целиком!
Чем меньше размер кластера, тем экономнее используется емкость диска!

Диск – набор поверхностей.

Поверхность делится на магнитные дорожки (концентрические круги).

Радиально поверхность делится на сектора.

Группа соседних секторов образует кластер.

Сектор

Кластер

1 пог.мм дорожки вмещает 49 байт информации.

видеоплеер;
созидатель;
систематизатор;
переводчик;
отсутствие доп. ресурсов;
обмен И с пом. дискет (дисков)…

2. Интеллектуальный терминал большой ЭВМ

функции ПК

3. Сетевое использование К

Режимы использования ПК

+
возможности большой ЭВМ
поддержка БД;
вычислительные мощности;
совместный ввод данных;
хранилище инф-ции…

функции ПК

+
возможности большой ЭВМ
+
организация АРМ;
безбум-ный док./оборот;
совместная работа над проектами…

электроэнергии (40 Вт)

электронно-лучевые

жидкокристаллические (ЖК)

вредное электромагнитное излучение
вес до 25 кг
потребляют до 110 Вт

стоят дороже
смазывание изображения
искажают цвета

до 2000:1
Углы обзора 160° … 178°
Рабочее разрешение 1280 x 1024 pix
Время отклика 2…20 мс
Соотношение сторон 4:3, 5:4, 16:9

= dots per inch, точки на дюйм
обычно 300 – 600 dpi
1200 dpi (типографское качество)
Виды принтеров
матричные (красящая лента)
струйные (чернила)
лазерные (порошок)
сублимационные (красящая лента)

на страницу!!!

Матричные принтеры

дешевые принтеры и ленты
печать под копирку до 5 копий
нетребовательны к бумаге

невысокое качество до 300 dpi
низкая скорость печати графики
шумят
черно-белые (почти все)

10 сек

Струйные принтеры

относительно дешевые
качественная печать
мало шумят
большинство – цветные

требовательны к бумаге
дорогие катриджи
чернила расплываются от воды

Типы
ч/б
цвет: CMYK

дешевле
очень качественная печать
мало шумят
есть цветные

требовательны к бумаге
дорогие катриджи
потребляют много электроэнергии
цветные дорогие

оттенков каждого цвета, всего 16,7 млн. цветов
печать при нагреве
верхний защитный слой

Сублимация – быстрый переход вещества из твердого состояния в газообразное.

очень качественная печать фото
не выцветает 100 лет
печать прямо с фотоаппарата

специальная бумага и пленки с красками

в одном»
занимают меньше места

качество хуже, чем у отдельных устройств
неисправность одной части может привести к поломке всего аппарата

ЭВМ нейронной структуры.
Ориентация на коммуникационные услуги.
Использование оптической и беспроводной связи.
Развитие средств мультимедиа для общения на ест. языке.
Увеличение емкости носителей информации.
Расширение сфер применения ЭВМ.
Интеллектуализация ЭВМ.
Создание компьютерной модели реального мира.
Развитие систем автоматизированного обучения…