1-слайд Обзор компьютерных систем Компьютерные системы образованы несколькими подсистемами, а именно аппаратной, программной и сетевой. Знание того, как эти подсистемы работают вместе, позволяет понять весь процесс работы компьютерной системы. В этой главе представлен общий обзор компонентов компьютерной системы и основной роли каждой подсистемы. В следующих подразделах представлена дополнительная информация о каждой подсистеме. Для того, чтобы глубоко изучить компьютер, важно знать, как компьютеры были спроектированы и развивались. Если вы не знаете, как можно использовать компьютеры, их важность может быть неочевидна. Некоторые интересные примеры использования компьютеров представлены для лучшего понимания универсального использования компьютерных систем. Это поможет вам выбрать подходящую область развития, связанную с компьютерами. Компоненты компьютерной системы: Аппаратная система. Система программного обеспечения — операционная система и прикладное программное обеспечение. Сетевая система. Компьютер — это электронная машина, которая выполняет операции ввода, обработки, хранения и вывода в соответствии с запрограммированными инструкциями для выполнения определенных задач. Раньше компьютеры использовались в основном для выполнения арифметических вычислений. Давайте рассмотрим примитивную форму компьютера — калькулятор. Например, если вам нужен калькулятор для выполнения такой операции, как «3+5=», вы вводите числа и выполняете арифметическую операцию. Затем калькулятор обрабатывает арифметическое выражение, складывая 3 и 5, запоминает результат - 8 и выводит результат на дисплей. Компьютерная архитектура — это спецификация, в которой подробно описывается, как набор стандартов программного и аппаратного обеспечения взаимодействует для формирования компьютерной системы или платформы. Короче говоря, компьютерная архитектура относится к тому, как спроектирована компьютерная система и с какими технологиями она совместима. Примером очень хорошего объяснения компьютерной архитектуры является архитектура фон Неймана, которая до сих пор используется большинством типов компьютеров. В нем описана конструкция ЭВМ с центральным процессором, включающим в себя арифметико-логическое устройство, блок управления, регистры, память для данных и инструкций, интерфейс ввода/вывода и функции внешнего хранения (рис. 2.1). Компьютерлік архитектура-бұл компьютерлік жүйені немесе платформаны құру үшін бағдарламалық жасақтама мен аппараттық стандарттар жиынтығының өзара әрекеттесуі туралы егжей-тегжейлі сипаттама. Қысқаша айтқанда, компьютерлік архитектура компьютерлік жүйенің қалай жасалғанын және оның қандай технологиялармен үйлесетінін білдіреді. Компьютерлік архитектураны өте жақсы түсіндірудің мысалы-фон Нейман архитектурасы, ол әлі күнге дейін компьютерлердің көптеген түрлерінде қолданылады. Онда арифметикалықлогикалық құрылғы, басқару блогы, регистрлер, деректер мен нұсқаулықтарға арналған жад, енгізу/шығару интерфейсі және сыртқы сақтау функциялары бар орталық процессоры бар компьютердің дизайны сипатталған (сурет. 2.1). 2- с Architecture of Computer System Computer is an electronic machine that makes performing any task very easy. In computer, the CPU executes each instruction provided to it, in a series of steps, this series of steps is called Machine Cycle, and is repeated for each instruction. One machine cycle involves fetching of instruction, decoding the instruction, transferring the data, executing the instruction. Computer system has five basic units that help the computer to perform operations, which are given below: 1. Input Unit 2. Output Unit 3. Storage Unit 4. Arithmetic Logic Unit 5. Control Unit Архитектура компьютерной системы Компьютер — это электронная машина, которая делает выполнение любой задачи очень простым. В компьютере ЦП выполняет каждую предоставленную ему инструкцию в виде серии шагов, эта серия шагов называется машинным циклом и повторяется для каждой инструкции. Один машинный цикл включает в себя получение инструкции, декодирование инструкции, передачу данных, выполнение инструкции. Компьютерная система имеет пять основных блоков, которые помогают компьютеру выполнять операции, которые приведены ниже: Единица ввода Выходной блок Блок хранения Арифметико-логическое устройство Устройство управления Компьютерлік жүйенің архитектурасы Компьютер-бұл кез-келген тапсырманы өте қарапайым ететін электронды машина. Компьютерде процессор оған берілген барлық нұсқауларды бірқатар қадамдар түрінде орындайды, бұл қадамдар сериясы машина циклі деп аталады және әр Нұсқаулық үшін қайталанады. Бір машина циклі Нұсқаулық алуды, нұсқаулықты декодтауды, деректерді беруді, нұсқауларды орындауды қамтиды. Компьютерлік жүйеде компьютерге төменде келтірілген операцияларды орындауға көмектесетін бес негізгі блок бар: Енгізу бірлігі Шығу блогы Сақтау блогы Арифметикалық-логикалық құрылғы Басқару құрылғысы Input Unit Input unit connects the external environment with internal computer system. It provides data and instructions to the computer system. Commonly used input devices are keyboard, mouse, magnetic tape etc. Input unit performs following tasks: • Accept the data and instructions from the outside environment. • Convert it into machine language. • Supply the converted data to computer system. Блок ввода связывает внешнюю среду с внутренней компьютерной системой. Он предоставляет данные и инструкции для компьютерной системы. Обычно используемые устройства ввода — это клавиатура, мышь, магнитная лента и т. д. Блок ввода выполняет следующие задачи: Примите данные и инструкции из внешней среды. Превратите его в машинный язык. Поставьте преобразованные данные в компьютерную систему. Output Unit It connects the internal system of a computer to the external environment. It provides the results of any computation, or instructions to the outside world. Some output devices are printers, monitor etc. Выходной блок Он соединяет внутреннюю систему компьютера с внешней средой. Он предоставляет результаты любых вычислений или инструкции для внешнего мира. К некоторым устройствам вывода относятся принтеры, мониторы и т. д. Storage Unit This unit holds the data and instructions. It also stores the intermediate results before these are sent to the output devices. It also stores the data for later use. The storage unit of a computer system can be divided into two categories: Primary Storage: This memory is used to store the data which is being currently executed. It is used for temporary storage of data. The data is lost, when the computer is switched off. RAM is used as primary storage memory. Secondary Storage: The secondary memory is slower and cheaper than primary memory. It is used for permanent storage of data. Commonly used secondary memory devices are hard disk, CD etc. Блок хранения Этот блок содержит данные и инструкции. Он также сохраняет промежуточные результаты перед их отправкой на устройства вывода. Он также сохраняет данные для последующего использования. Блок памяти компьютерной системы можно разделить на две категории: Основное хранилище: эта память используется для хранения данных, которые выполняются в данный момент. Используется для временного хранения данных. Данные теряются при выключении компьютера. Оперативная память используется в качестве основной памяти. Вторичная память: вторичная память медленнее и дешевле основной памяти. Используется для постоянного хранения данных. Обычно используемые вторичные запоминающие устройства это жесткий диск, компакт-диск и т. Д. Arithmetic Logical Unit All the calculations are performed in ALU of the computer system. The ALU can perform basic operations such as addition, subtraction, division, multiplication etc. Whenever calculations are required, the control unit transfers the data from storage unit to ALU. When the operations are done, the result is transferred back to the storage unit. Арифметико-логическое устройство Все расчеты выполняются в АЛУ компьютерной системы. ALU может выполнять основные операции, такие как сложение, вычитание, деление, умножение и т. д. Всякий раз, когда требуются вычисления, блок управления передает данные из блока хранения в ALU. Когда операции выполнены, результат передается обратно в блок хранения. CPU It is Central Processing Unit of the computer. The control unit and ALU are together known as CPU. CPU is the brain of computer system. It performs following tasks: • It performs all operations. • It takes all decisions. • It controls all the units of computer. Процессор Это центральный процессор компьютера. Блок управления и АЛУ вместе известны как ЦП. CPU — это мозг компьютерной системы. Он выполняет следующие задачи: Он выполняет все операции. Он принимает все решения. Он управляет всеми блоками компьютера. Logic Gates used in Digital Computers Binary information is represented in digital computers by physical quantities called signals. Electrical signals such as voltages exist throughout the computer in either one of the two recognizable states. The two states represent a binary variable that can be equal to 1 or 0. For example, a particular digital computer may employ a signal of 3 volts to represent binary 1 and 0.5 volt to represent binary 0. Now the input terminals of digital circuits will accept binary signals of only 3 and 0.5 volts to represent binary input and output corresponding to 1 and 0, respectively. So now we know, that at core level, computer communicates in the form of 0 and 1, which is nothing but low and high voltage signals. But how are different operations performed on these signals? That is done using different logic Gates. Логические элементы, используемые в цифровых компьютерах Двоичная информация представлена в цифровых компьютерах физическими величинами, называемыми сигналами. Электрические сигналы, такие как напряжения, существуют в компьютере в одном из двух распознаваемых состояний. Два состояния представляют собой двоичную переменную, которая может быть равна 1 или 0. Например, конкретный цифровой компьютер может использовать сигнал 3 вольта для представления двоичной единицы и 0,5 вольта для представления двоичного 0. Теперь входные клеммы цифровых схем будут принимать двоичные сигналы только 3 и 0,5 вольта для представления двоичных входных и выходных данных, соответствующих на 1 и 0 соответственно. Итак, теперь мы знаем, что на уровне ядра компьютер общается в форме 0 и 1, что представляет собой не что иное, как сигналы низкого и высокого напряжения. Но как над этими сигналами выполняются различные операции? Это делается с использованием другой логики Гейтса. What are Gates? Binary logic deals with binary variables and with operations that assume a logical meaning. It is used to describe, in algebraic or tabular form, the manipulation done by logic circuits called gates. Gates are blocks of hardware that produce graphic symbol and its operation can be described by means of an algebraic expression. The input-output relationship of the binary variables for each gate can be represented in tabular form by a truth-table. The most basic logic gates are AND and inclusive OR with multiple inputs and NOT with a single input. Each gate with more than one input is sensitive to either logic 0 or logic 1 input at any one of its inputs, generating the output according to its function. For example, a multi-input AND gate is sensitive to logic 0 on any one of its inputs, irrespective of any values at other inputs. The various logical gates are: 1. AND 2. OR 3. NOT 4. NAND 5. NOR 6. XOR 7. XNOR Что такое ворота? Бинарная логика имеет дело с бинарными переменными и с операциями, имеющими логический смысл. Он используется для описания в алгебраической или табличной форме манипуляций, выполняемых логическими схемами, называемыми вентилями. Ворота — это аппаратные блоки, которые создают графические символы, и их работа может быть описана с помощью алгебраического выражения. Отношение ввода-вывода двоичных переменных для каждого вентиля может быть представлено в табличной форме с помощью таблицы истинности. Наиболее простыми логическими элементами являются И и включительно ИЛИ с несколькими входами и НЕ с одним входом. Каждый вентиль с более чем одним входом чувствителен либо к логическому 0, либо к логической 1 на любом из своих входов, генерируя выход в соответствии со своей функцией. Например, логический элемент И с несколькими входами чувствителен к логическому 0 на любом из своих входов, независимо от любых значений на других входах. Различные логические ворота: А ТАКЖЕ ИЛИ ЖЕ НЕТ И-НЕ НИ исключающее ИЛИ ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ Hardware components provide physical interface in a computer system. However, they cannot function without instructions. These instructions are software programs. Software System – Operating System Software and Application Software. The two different types of software programs are (1) operating system software and (2) application software. The diagram (Fig. 2.5) illustrates the levels of interaction among users, application software, operating system software, and the hardware system. Аппаратные компоненты обеспечивают физический интерфейс в компьютерной системе. Однако они не могут работать без инструкций. Эти инструкции являются программами. Система программного обеспечения — программное обеспечение операционной системы и прикладное программное обеспечение. Два разных типа программного обеспечения — это (1) программное обеспечение операционной системы и (2) прикладное программное обеспечение. Диаграмма (рис. 2.5) иллюстрирует уровни взаимодействия между пользователями, прикладным программным обеспечением, программным обеспечением операционной системы и аппаратным обеспечением. Network System The worldwide system of computer networks is the Internet. Via the Internet computers on the network can access other computers. The Internet allows data to be moved from one computer to another. The network systems manages the way data is transferred from one computer to another and work of different components of a network system. The diagram below (Fig. 2.6) illustrates necessity for communication with other components of the network computers via the Internet.