4. Классификация компьютеров. Функциональная схема пк.

Существуют различные классификации компьютеров :

• Классификация по назначению.

• Классификация по уровню специализации.

• Классификация по размеру.

• Классификация по совместимости.

Следует заметить, что любая классификация является в некоторой мере условной, поскольку развитие компьютерной науки и техники настолько бурное, что, например, сегодняшняя микроЭВМ не уступает по мощности миниЭВМ пятилетней давности и даже суперкомпьютерам недавнего прошлого. Кроме того, зачисление компьютеров к определенному классу довольно условно через нечеткость разделения групп, так и вследствии внедрения в практику заказной сборки компьютеров, где номенклатуру узлов и конкретные модели адаптируют к требованиям заказчика.

Приведем классификацию, которую используют ведущие производители компьютеров:

• Суперкомпьютеры

• Персональные компьютеры: настольные, переносные, наладонные

• Мэйнфреймы

• Серверы

Мэйнфреймы - это большие компьютеры, с высоким быстродействием и большими вычислительными ресурсами, которые могут обрабатывать большое количество данных и выполнять обработку запросов одновременно нескольких тысяч пользователей.

Мэйнфреймы выполнены с избыточными техническими характеристиками, что делает их очень надежными.Физически мэйнфреймы имеют один корпус - системный блок размером со шкаф, к которому могут подключаться терминалы (терминал состоит из монитора и клавиатуры).

Используются мэйнфреймы для хранения и обработки больших баз данных, а также крупных web-узлов с большим количеством одновременных обращений.

Серверы - это компьютеры, которые служат центральными узлами в компьютерных сетях. На серверах устанавливается программное обеспечение, позволяющее управлять работой сети.

На серверах хранится информация, которой могут пользоваться все компьютеры, подключенные к сети. От сервера зависит работоспособность всей сети и сохранность баз данных и другой информации, поэтому серверы имеют несколько резервых дублирующих систем хранения данных, электропитания, возможность замены неисправных блоков без прерывания работы.

Серверы могут содержать от нескольких процессоров до нескольких десятков процессоров.

По технологической совместимости серверы бывают IBM совместимыми и Macintosh-совместимыми.

Функциональная схема.

5. Программное обеспечение пк, структура.

Программное обеспечение (ПО) — совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ.

Программное обеспечение, можно условно разделить на три категории:

• системное ПО (программы общего пользования), выполняющие различные вспомогательные функции, например создание копий используемой информации, выдачу справочной информации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т.д.

• прикладное ПО, обеспечивающее выполнение необходимых работ на ПК: редактирование текстовых документов, создание рисунков или картинок, обработка информационных массивов и т.д.

• инструментальное ПО (системы программирования), обеспечивающее разработку новых программ для компьютера на языке программирования.

Системное ПО - это программы общего пользования не связаны с конкретным применением ПК и выполняют традиционные функции: планирование и управление задачами, управления вводом-выводом и т.д.

Другими словами, системные программы выполняют различные вспомогательные функции, например, создание копий используемой информации, выдачу справочной информации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т.п.

К системному ПО относятся:

• операционные системы (эта программа загружается в ОЗУ при включении компьютера).

• программы – оболочки (обеспечивают более удобный и наглядный способ общения с компьютером, чем с помощью командной строки DOS, например, Norton Commander).

• операционные оболочки – интерфейсные системы, которые используются для создания графических интерфейсов, мультипрограммирования и.т.д.

• Драйверы (программы, предназначенные для управления портами периферийных устройств, обычно загружаются в оперативную память при запуске компьютера).

• утилиты (вспомогательные или служебные программы, которые представляют пользователю ряд дополнительных услуг).

Прикладное ПО – программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых работ на ПК: редактирование текстовых документов, создание рисунков или картинок, создание электронных таблиц и т.д.

Пакеты прикладных программ – это система программ, которые по сфере применения делятся на проблемно – ориентированные, пакеты общего назначения и интегрированные пакеты. Современные интегрированные пакеты содержат до пяти функциональных компонентов: тестовый и табличный процессор, СУБД, графический редактор, телекоммуникационные средства.

К прикладному ПО, например, относятся:

• Комплект офисных приложений MS OFFICE

• Бухгалтерские системы

• Финансовые аналитические системы

• Интегрированные пакеты делопроизводства

• CAD – системы (системы автоматизированного проектирования)

• Редакторы HTML или Web – редакторы

• Браузеры – средства просмотра Web - страниц

• Графические редакторы

• Экспертные системы

И так далее.

Инструментальное ПО или системы программирования - это системы для автоматизации разработки новых программ на языке программирования.

В самом общем случае для создания программы на выбранном языке программирования (языке системного программирования) нужно иметь следующие компоненты:

1. Текстовый редактор для создания файла с исходным текстом программы.

2. Компилятор или интерпретатор. Исходный текст с помощью программы-компилятора переводится в промежуточный объектный код. Исходный текст большой программы состоит из нескольких модулей (файлов с исходными текстами). Каждый модуль компилируется в отдельный файл с объектным кодом, которые затем надо объединить в одно целое.

3. Редактор связей или сборщик, который выполняет связывание объектных модулей и формирует на выходе работоспособное приложение – исполнимый код.

Исполнимый код – это законченная программа, которую можно запустить на любом компьютере, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась. Как правило, итоговый файл имеет расширение ЕХЕ или СОМ.

4. В последнее время получили распространение визуальный методы программирования (с помощью языков описания сценариев), ориентированные на создание Windows-приложений. Этот процесс автоматизирован в средах быстрого проектирования. При этом используются готовые визуальные компоненты, которые настраиваются с помощью специальных редакторов.

Наиболее популярные редакторы (системы программирования программ с использованием визуальных средств) визуального проектирования:

• Borland Delphi - предназначен для решения практически любых задачи прикладного программирования.

• Borland C++ Builder – это отличное средство для разработки DOS и Windows приложений.

• Microsoft Visual Basic – это популярный инструмент для создания Windows-программ.

• Microsoft Visual C++ - это средство позволяет разрабатывать любые приложения, выполняющиеся в среде ОС типа Microsoft Windows.

6. Системы счисления. Позиционные системы счисления.

Системы счисления - способы кодирования числовой информации, т.е. способ записи чисел с помощью некоторого алфавита, символы которого называют цифрами.

В позиционных системах счиления величина зависит от положения в числе.

• Двоичная система счисления — позиционная система счисления с основанием 2. В этой системе счисления, числа записываются с помощью двух символов (0 и 1).

• Восьмеричная система счисления — позиционная целочисленная система счисления с основанием 8. Для представления чисел в ней используются цифры от 0 до 7.

• Десятичная система счисления — позиционная система счисления по целочисленному основанию 10. Одна из наиболее распространённых систем. В ней используются цифры 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, называемые арабскими цифрами. Предполагается, что основание 10 связано с количеством пальцев рук у человека.

• Шестнадцатеричная система счисления (шестнадцатеричные числа) — позиционная система счисления по целочисленному основанию 16. Обычно в качестве шестнадцатеричных цифр используются десятичные цифры от 0 до 9 и латинские буквы от A до F для обозначения цифр от 1010 до 1510, то есть (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F).

7. Правила перевода чисел из одной СС в другую.

1. Из десятичной в двоичную.

• Исходное целое число делится на основание СС, в которое переводится. Получается частное и остаток.

• Если полученное частное меньше основания СС, в котором выполняется перевод, процесс деления прекращается.

• Все полученные остатки и частные преобразуются в соответствии с таблицей перевода.

• Формируется результирующее число, его старший разряд – это полученное последнее частное, каждый последующий младший разряд образуется из полученных остатков от деления, начиная первым и заканчивая последним.

2. Из двоичной в десятичную.

• 0,1101₂=1*2^-1+1*2^-2+0*2^-3+1*2^-4=0,5+0,25+0+0,625=0,8125

3. Из двоичной в шестнадцатеричную.

• Исходное число делится на тетрады, начиная с позиции десятичной точки вправо. Если количество цифр дробной части исходного двоичного числа не кратно 4, оно дополняется справа незначащими нулями. До достижения кратности 4.

• Каждая тетрада заменяется шестнадцатеричной цифрой в соотв-е с таблицей.

4. Из шестнадцатеричной в двоичную.

• Каждая цифра исходного числа заменяется тетрадой двоичных цифр в соов-е с таблицей. Если в табл. двоичное число имеет менее 4-х цифр, оно дополняется слева незначащими нулями до тетрады.

• Незначащие нули в результируюем числе отбрасываются.

5. Перевод правильных дробей.

• Исходная дробь умножается на основание СС, в которое переводится.

• В полученном произведении целая часть преобразовывается в ответ. Она является старшей цифрой, получаемой дробью.

• Оставшаяся дробная часть вновь умножается на основание СС с последующей обработкой в соотв-ии с первыми двумя шагами.

• Процедуры умножения продолжаются до тех пор, пок анне будет получен нулевой результат в дробной части произведения или не будет достигнута требуемое количество цифр в ответе.

• Формируем искомое число: последоваптельно отброшенные в шаге 2 цифры составляют дробную часмть результата, причем в порядке уменьшения старшинства.

6. Перевод неправильных дробей.

При переводе отдельно переводится целая часть, отдельно дробная, результаты суммируются.

8. Основные операции логической алгебры.

Алгебра логики – раздел математики, изучающий высказывания, рассматриваемые со стороны их логических значений (истинности или ложности) и логических операций над ними.

Основные операции:

• Операция, выражаемая словом «не», называется отрацанием и обозначается чертой над высказыванием.

• Операция, выражаемая связкой «и», называется конъюнкцией (соединение) или логическим умножением.

• Операция, выражаемая связкой «или», называется дизъюнкцией (разделение) или логическим сложением

Схемы И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ.

• Схема И реализует конъюнкцию двух или более логических значений. Единица на выходе схемы И будет тогда и только тогда, когда на всех входах будут единицы. Когда хотя бы на одном входе будет нуль, на выходе также будет нуль.

• Схема ИЛИ реализует дизъюнкцию двух или более логических значений. Когда хотя бы на одном входе схемы ИЛИ будет единица, на ее выходе также будет единица.

• Схема НЕ (инвентор) реализует операцию отрицания. Если на входе схемы 0, то на выходе будет 1 и наоборот.

• Схема И-НЕ состоит из элемента И и инвентора и осуществляет отрицание результата схемы И.

• Схема ИЛИ-НЕ состоит из элемента ИЛИ и инвентора и осуществляет отрицание результата схемы ИЛИ.

Триггер – электронное устройство с двумя устойчивыми состояниями равновесия, соответствующие 1 и 0, способное многократно переходить из одного состояние в другое, под воздействием внешних сигналов.

9. История развития средств вычислительной техники.

1942 – первая счетная машина (Блед Паскаль). Была построена на основе зубчатых колес и могла суммировать и вычитать десятичные цифры.

1973 – машина, выполняющая арифметические действия (Лейбниц).

1723 - (Чарльз Бейббидж) выдвигается идея программируемой универсальной счетной машины, проект которой сочетает все основные устройства современных ЭВМ:

- память

- арифм. устройство

- устр-во управления

- утр-во печати.

Проект этой машины не был реализован, для нее были созданы программы(их написала Ада Лавлейс).

1887 – первая счетно-аналит. к-с для обработки информации на перфокартах (создатель - Холеритв).

1897 – создается фирма, которая в последствии стала наз-ся IBM.

В нач. 20 в. появляются электр. машины, а также ламповый триггер, способный запоминать электр. сигналы.

1945 – в США создается первая ЭВМ, которая наз-ся ENIAC. Для ее испытания была выбрана задача оценки принципиальной возможности создания водородной бомбы. В группу ее создателей входил Джон дон Нейман.

1946 – ЭВМ в Англии

1950 – ЭВМ в СССР

В истории вычислительной техники существует деление на поколения, в основу которого положен физико-технологический принцип: какие физические элементы используются в процессоре и какая применяется технология изготовления.

Первое поколение ЭВМ – до к. 60-х.

Основа – радиолампа.

Программы – в машинных кодах.

Второе поколение ЭВМ – 60-е.

Основа – полупроводниковые транзисторы,это позволило значительно увеличить надежность машин, сократить размеры и потребление электроэнергии. Первое устр-во ввода и вывода информации и языки программирования высокого уровня.

1981 – создается корпорация INTEL.

Третье поколение ЭВМ – 70-е.

Основа – интегральные микросхемы, т.е. десятки, а затем и сотни транзисторов объединились на одной кристалле кремня в микросхемы. Первые операционные системы, комп. сети, базы данных, видеомониторы.

1975 – создается корпорация MICROSOFT.

Четвертое поколение ЭВМ – 80-е.

Элементная база – большие интегральные микросхемы, в которых на одном кристалле кремня размещаются десятки, сотни тысяч логических элементов.

1981 – корпорация IBM выпустила в массовое производство первый ПК.

В своем поступательном развитии процессор достиг определенного предела и стал измеряться в 3 направлениях:

1. На одном кристалле кремня стали размещать неск. процессоров.

2. Процессор стал вкл. в себя допю. устр-ва: звуковые схемы, устр-во для работы с графикой.

3. К микропроцессору добавляются необходимые для комп-а устр-ва, в результате на одном кристалле реализован микрокомпьютер, который состоит из:

- процессора

- постоянной и оперативной памяти

- система ввода, вывода данных.

Такие микрокомпьютеры применяются в интеллектуальных банковских картах и моб. устр-вах.

10. Архитектура ПК. Структурная схема ПК.

Процессор – обработка данных.

Оперативная память – хранение данных и программ.

Устройство ввода – ввод данных.

Устройство вывода – вывод данных.

Долговременная память – хранение данных и программ.

Сетевые устр-ва – доступ к разл. ресурсам, посредством сети.

Структурная схема.

Процессор

11. Виды внешней и внутренней памяти.

Внешняя память - это память, предназначенная для длительного хранения программ и данных. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер

Дисковод (накопитель) - устройство записи/считывания информации. Накопители имеют собственное имя – буква латинского алфавита, за которой следует двоеточие. Для подключения к компьютеру одного или несколько дисководов и управления их работой нужен Дисковый контроллер

Носитель информации (носитель записи) – материальный объект, способный хранить информацию. Информация записывается на носитель посредством изменения физических, химических и механических свойств запоминающей среды

По типу доступа к информации внешнюю память делят на два класса:

Устройства прямого (произвольного) доступа – время обращения к информации не зависит от места её расположения на носителе;

Устройство последовательного доступа – такая зависимость существует

В состав внешней памяти входят: 1) накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); 2) накопители на гибких магнитных дисках (НГМД); 3) накопители на магнитооптических компакт дисках; 4) накопители на оптических дисках (CD-ROM); 5) накопители на магнитной ленте и др.

Внутренняя память.

Оперативная память (ОП) предназначена для временного хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Это энергозависимая память. Физически реализуется в модулях ОЗУ (оперативных запоминающих устройствах) различного типа. При выключении электропитания вся информация в оперативной памяти исчезает.

Объём хранящейся информации в ОЗУ составляет от 32 до 512 Мбайт и более. Занесение информации в память и её извлечение, производится по адресам. Каждый байт ОП имеет свой индивидуальный адрес (порядковый номер). Адрес – число, которое идентифицирует ячейки памяти (регистры). ОП состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых хранится определенный объем информации. ОП непосредственно связана с процессором. Возможности ПК во многом зависят от объёма ОП.

Кеш память - очень быстрая память малого объема служит для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств различной скорости.

Специальная - постоянная, Fiash, видеопамять и тд.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – энергонезависимая память для хранения программ управления работой и тестирования устройств ПК. Важнейшая микросхема ПЗУ – модуль BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода), в котором хранятся программы автоматического тестирования устройств после включения компьютера и загрузки ОС в оперативную память. Это Неразрушимая память, которая не изменяется при выключении питания

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого

CMOS RAM (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) - память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, о режимах его работы. Содержимое изменяется программой, находящейся в BIOS (Basic Input Output System).

Видеопамять – запоминающее устройство, расположенное на плате управления дисплеем и предназначенное для хранения текстовой и графической информации, отображаемой на экране. Содержимое этой памяти сразу доступно двум устройствам – процессору и дисплею, что позволяет изменять изображение на экране одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

12. Основные блоки ПК.

1. Системный блок.

2. Монитор

3. Манипуляторы

В системном блоке находится вся электронная начинка комп-а. Материнская плата содержит основные компоненты компьютера, определяющие его архитектуру:

• Микропроцессор

• Математический сопроуессор

• Память

13. Микропроцессор.

М. – центральный блок ПК, предназначенный для управления всех блок ЭВМ и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

В состав микропроцессорв взодят:

1. Устр-ва упр-я формируют и подают во все блоки ЭВМ в нужные моменты времени опр. сигналы (управляющие импульсы), формируют адреса ячеек используемых выполняемой операцией и передают эти сигналы в соответствующие блоки ЭВМ.

2. Арифметико-логическое устр-во предназначено для выполнения арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

3. Микропроцессорная память служит для записи кратковременной информации и выдачи ее.

4. Регистры – быстродействующие ячейки памяти разл. длины.

5. Системная шина – основная интерфейсная система комп-а, обеспечивающая направление и связь всех его устр-в между собой.

14. Компьютерная сеть. Классификация.

Компьютерная сеть – сов-ть комп-ов, соединенных с помощью каналов связи и средств коммутации в единую систему для обмена сообщениями и доступа пользователей к программным, техническим, информационным и организационным ресурсам сети.

Классификация компьютерных сетей по назначению:

• вычислительные компьютерные – решают задания всех пользователей, по вопросам обмена данных между абонентами;

• информационные – предоставляют информационные услуги пользователям;

• смешанные – совмещают в себе обе функции.

Классификацияпо степени географического распространения:

• Локальная сеть (ЛВС или LAN – Local Area NetWork) – сеть, связывающая ряд компьютеров в зоне, ограниченной пределами одной комнаты, здания или предприятия.

• Глобальная сеть (ГВС или WAN – World Area NetWork) – сеть, соединяющая комп-ры, удаленные географически на большие расстояния друг от друга. Отличается от локальной более протяженными коммуникациями (спутниковыми, кабельными и др.). Глобальная сеть объединяет локальные сети.

• Городская сеть (MAN – Metropolitan Area NetWork) – сеть, которая обслуживает информационные потребности большого города.