Раздел 3. Состав вычислительной системы

3.1 Аппаратное обеспечение

ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА ЭВМ БЫЛИ ПРЕДЛОЖЕНЫ ДЖОНОМ ФОН НЕЙМАНОМ - в 1945 году. В соответствии с ними в любой ЭВМ должны иметься четыре основных функциональных части. Взаимодействие между ними можно упрощенно изобразить в виде схемы:

Двойные стрелки соответствуют движению данных. Человек вводит данные через устройства ввода-вывода, эти данные могут храниться в устройствах хранения информации и обрабатываться в устройствах обработки информации. Полученные результаты могут запоминаться в устройствах хранения информации и выдаваться человеку с помощью устройств ввода-вывода. Управляющие устройства управляют этим процессом.

Состав вычислительной системы называется конфигурацией. Выделяют аппаратную и программную конфигурацию.

Аппаратное обеспечение - устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры имеют блочно-модульную конструкцию — аппаратную конфигурацию, необходимую для исполнения конкретных работ, можно собирать из готовых блоков.

По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства (ЦПУ— Central Processing Unit, CPU) различают внутренние и внешние устройства. Внешними (периферийными) являются большинство устройств ввода-вывода данных.

Согласование между отдельными блоками выполняют с помощью переходных устройств - аппаратных интерфейсов. Технические условия, которые должны быть обеспечены при разработке устройств для согласования их работы - протоколы.

Интерфейсы разделяются на последовательные и параллельные. Через последовательный интерфейс данные передаются последовательно, бит за битом, через параллельный — одновременно группами битов. Количество битов в одной посылке определяется разрядностью интерфейса.

Параллельные интерфейсы применяются для подключения печатающих устройств, устройств ввода графической информации, устройств записи данных на внешний носитель и т. п.

Последовательные интерфейсы применяют для подключения к компьютеру любых типов устройств.

3.2 Уровни программного обеспечения (по)

Программы — это упорядоченные последовательности команд, конечная цель которых — управление аппаратными средствами.

Программная конфигурация - состав программного обеспечения вычислительной системы. Программное обеспечение распределено на несколько уровней, между которыми осуществляется взаимодействие – межпрограммный интерфейс. Он основан на существовании протоколов взаимодействия.

Базовый уровень. Самый низкий уровень ПО. Отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовое ПО записывается в микросхемы постоянных запоминающих устройств (ПЗУ — Read Only Memory, ROM) на этапе производства и не может быть изменено.

В случаях, когда предусматривается изменение базового ПО во время эксплуатации, применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ — Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM).

Системный уровень. Главным компонентом системного ПО является операционная система (ОС). ОС загружается при включении компьютера. Она предоставляет пользователю удобный способ общения (интерфейс) с вычислительной системой.

Основная функция всех ОС — посредническая. Она заключаются в обеспечении трех видов интерфейса (взаимодействия):

- пользовательского - интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами ПК;

- аппаратно-программного - интерфейса между ПО и аппаратным обеспечением;

- программного - интерфейса между разными видами ПО.

Программы, предназначенные для работы под управлением данной ОС, называются приложениями.

Как правило, для одной аппаратной платформы (например, IBM PC) существует несколько ОС (например, MS-DOS, различные версии Windows).

Служебный уровень. Назначение служебного ПО (программ-утилит) - автоматизация работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы, а также расширение или улучшение функций системных программ.

Прикладной уровень. Комплекс прикладных программ для выполнения конкретных заданий пользователя.