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.