- •Глава 1Информатика. Определения и категории информатики
- •1.1Информатика как наука
- •1.2Предмет, цель и задачи дисциплины
- •1.3Понятие, виды и свойства информации
- •1.4Оценка количества информации
- •Глава 2Алгоритмизация и программирование
- •2.1Понятие алгоритма
- •2.2Свойства алгоритмов
- •2.3Способы записи алгоритмов
- •2.4 Базовые алгоритмические конструкции
- •2.5Языки программирования
- •2.6Понятия программы и программного обеспечения
- •2.7Классификация программного обеспечения
- •Глава 3Системное программное обеспечение
- •3.1Операционные системы
- •3.2Сервисные программы
- •3.2.1Программы контроля и диагностики компьютера
- •3.2.2Файловые менеджеры
- •3.2.3Программы обслуживания магнитных дисков
- •3.2.4Программы записи и обслуживания компакт дисков
- •3.2.5Программы обслуживания операционной системы Windows
- •3.2.6Программы работы с архивами
- •3.2.7Антивирусные программы
- •Глава 4Инструментальное программное обеспечение
- •4.1Трансляторы и их виды
- •4.2Системы программирования
- •4.2.1Средства создания программ
- •4.2.2Интегрированные системы программирования
- •4.2.3Среды быстрого проектирования
- •Глава 5Прикладное программное обеспечение
- •5.1Классификация прикладных программ
- •5.2Прикладные программы общего назначения
- •5.2.1Программы обработки текста
- •5.2.2Табличные процессоры
- •5.2.3Базы данных и системы управления базами данных
- •5.2.4Программы обработки графических изображений и мультимедиа
- •5.2.5Электронные органайзеры
- •5.3Методо-ориентированные пакеты прикладных программ
- •5.4Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ
- •5.5Интегрированные пакеты прикладных программ
- •Глава 6Принципы построения, структура и классификация эвм
- •6.1Поколения эвм
- •6.2Современная классификация компьютеров
- •6.3Принципы построения и структура эвм
- •Глава 7Основные сведения о персональных компьютерах
- •7.1Состав персонального компьютера
- •7.2Корпус системного блока
- •7.3Материнская плата
- •7.3.1Набор микросхем системной логики
- •7.3.2Системные и локальные шины
- •7.3.3Интерфейсы передачи данных
- •7.4Процессоры пк
- •7.5Архитектура машинной памяти
- •7.6Оперативная память
- •7.7Устройства ввода
- •7.8Устройства вывода
- •7.9Внешние запоминающие устройства
- •Глава 8Компьютерные сети
- •8.1Общие сведенья о компьютерных сетях
- •8.2Основные компоненты сети
- •8.3Топология локальных сетей
- •8.4Глобальная компьютерная сеть Internet
- •8.4.1Общие сведения об Internet
- •8.4.2История Internet
- •8.4.3Internet в России
- •8.4.4Организация сети Internet
- •8.4.5 Доменная система имен и универсальный указатель ресурса
- •8.4.6Услуги, предоставляемые Internet
- •Глава 9Основы защиты информации
- •9.1Компьютерные вирусы
- •9.2Меры защиты от компьютерных вирусов
- •9.3Компьютерные преступления
- •9.4 Предупреждение компьютерных преступлений
- •9.5Защита информации в компьютерных сетях
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №1 по текстовому процессору ms Word
- •Работа с созданной информационной системой:
- •Список использованной и рекомендуемой литературы
- •Информатика Учебное пособие
6.3Принципы построения и структура эвм
Несмотря на большое разнообразие типов ЭВМ, все они построены на основе принципов, сформулированных в 40-х годах XX-го столетия выдающимся американским математиком Джоном фон Нейманом:
принцип двоичного кодирования. Машина должна работать не в десятичной системе счисления (как механические арифмометры), а в двоичной. Это означает, что программа и данные должны быть записаны в кодах двоичной системы, где каждое число или символ представляется определенной комбинацией нулей и единиц;
принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности;
принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными;
принцип иерархии памяти. Чтобы достаточно быстро можно было считать, память компьютера следует организовать по иерархическому принципу, т.е. она должна состоять, по крайней мере, из двух частей: быстрой, но небольшой емкости (оперативной) и большой (и поэтому более медленной) внешней;
принцип адресности. Структурно основная память должна состоять из пронумерованных ячеек и процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков (Рис. 5 ):
Структурная схема ЭВМ
Рис. 5
Процессор - устройство ЭВМ, обеспечивающее обработку данных по заданной программе. Процессор также организует обмен данными и командами между устройствами ЭВМ.
Процессор может обрабатывать только программы и данные, находящиеся непосредственно во внутренней памяти, реализованной в виде запоминающих устройств. (ЗУ) - устройство, способное принимать данные и сохранять их для последующего считывания. Внутренняя память обычно состоит из: оперативной памяти (оперативного запоминающего устройства, ОЗУ) и постоянной памяти (постоянного запоминающего устройства, ПЗУ).
Оперативная память предназначена для хранения программ и данных и последующей передачи их другим устройствам ЭВМ в процессе обработки. ОЗУ обеспечивает чтение находящихся в нем программ и данных и запись в него новой информации. ПЗУ же позволяет выполнять только чтение находящихся в нем программ и данных.
Внешняя память предназначена для долговременного хранения программ и данных.
Устройства ввода-вывода предназначены для ввода, корректировки и вывода программ и данных.
Эта схема, широко используемая в первых вычислительных машинах, имела существенный недостаток, связанный с тем, что управление вводом-выводом и выполнение команд осуществлялось одним устройством управления. При такой структуре ЭВМ все виды обработки программы на время выполнения операций ввода-вывода прекращались из-за занятости процессора, что существенно снижало быстродействие ЭВМ.
Для устранения этого недостатка с их состав было включено дополнительное устройство - канал ввода-вывода - устройство, обеспечивающее прямое взаимодействие процессора и периферийных устройств (Рис.6).
Структурная схема ЭВМ с автономным устройством обмена
Рис.6
Существовало два типа каналов:
мультиплексный – для обеспечения взаимодействия с относительно низкоскоростными устройствами ввода и вывода информации (с перфокарт и перфолент, печатающие устройства и т.д.) и может одновременно обслуживать несколько устройств;
- селекторный – для обеспечения высокоскоростного обмена (накопители информации на магнитных дисках, лентах, барабанах и т.д.) и может одновременно обслуживать только одно такое устройство. Каналы обеспечивали не только независимый доступ к памяти, но и автономное управление операциями ввода-вывода. Таким образом, в ЭВМ были унифицированы принципы обмена с внешними устройствами.
Изменения элементно-технологической базы привели к изменению сложившихся принципов проектирования вычислительной техники. Появляются ЭВМ, основанные на идеях параллельной и конвейерной обработки информации. Наибольшее распространение в ЭВМ получил вариант обмена информацией между устройствами через общую магистраль (общую шину), и поэтому структура таких ЭВМ получила название шинной (Рис.7).
Структурная схема ЭВМ с шинной архитектурой
Рис.7
Где:
1-управление вводом; |
6-данные; |
2-адрес порта; |
7-управление выводом; |
3-ввод данных; |
8-адрес порта; |
4-управление чтением-записью; |
9-вывод данных. |
5-адрес памяти; |
|
В их состав входят те же функциональные устройства: процессор, состоящий из арифметико-логического устройства и устройства управления, устройства ввода-вывода, память. Эти устройства связаны между собой с помощью шины данных, используемой для передачи данных, шины адреса — для передачи адресов при обращении к различным устройствам и шины управления — для передачи сигналов управления (команд).