1.1. Основные типы компьютеров:
-
суперЭВМ (Top500) – уникальная сверхпроизводительная система, используемая для решения сложнейших задач, требующих гигантских объемов вычислений.
-
сервер – компьютер, предоставляющий свои ресурсы другим пользователям; различаются файловые серверы, серверы печати, серверы баз данных и др.
-
профессиональная рабочая станция – специализированный высокопроизводительный компьютер, ориентированный на профессиональную деятельность в определенной области, как правило, оснащенный дополнительным оборудованием и специализированным программным обеспечением.
-
персональный компьютер – компьютер, предназначенный для работы в условиях предприятия или дома; настройка, обслуживание и установка программного обеспечения компьютеров такого класса могут выполняться самим пользователем с минимальным привлечением специалистов.
-
ноутбук – переносной компьютер, обладающий вычислительной мощностью персонального компьютера, способный в течение определенного времени работать без подключения к электрической сети.
-
сетевой ПК (Net PC) – персональный компьютер делового применения, при использовании которого настройка, техническая поддержка и установка программного обеспечения осуществляется не конечным пользователем, а централизованно, за счет чего снижается стоимость производства и эксплуатации компьютера; предназначен для работы в вычислительной сети, но способен функционировать в автономной режиме.
-
терминал – устройство, которое не предназначено для работы в автономном режиме, обычно не имеющее процессора для выполнения команд, а выполняющее лишь операции по вводу и передаче команд пользователя более мощному компьютеру и выдаче пользователю результата.
-
Общие принципы работы эвм
Компьютерная технология предлагает дискретное (цифровое) представление информации. Все команды и данные в компьютере представлены комбинациями цифр 1 и 0. Способы представления двоичной информации в вычислительной технике представлены на рис.1. Основные преимущества цифрового способа представления информации по сравнению с аналоговым:
-
единые аппаратные и программные средства обработки информации;
-
высокое качество записи и отображения информации;
-
простота и надежность дублирования (копирования) информации без потери качества;
-
резко расширяются возможности обработки, преобразования, синтезирования информации (компьютерная анимация, модификация изображений, синтез музыки, трехмерная графика и многое другое).
Информация – это мера устранения неопределенности в отношении исхода интересующего нас события.
Данные – это материальные объекты произвольной формы, выступающие в качестве средства представления информации. Например, значения 1 и 0 в вычислительных системах могут представляться с помощью дискретных электрических сигналов (импульсов) тремя различными способами (рис.1).
1
1
1
0
0
0
0
0
0 0
0 0
а б в
Рис.1. Способы представления двоичной информации в вычислительной технике:
а - знаком потенциала, б – наличием или отсутствием потенциала, в - уровнем потенциала
1.3. Архитектура компьютера
Архитектура определяет принципы организации вычислительной системы и функции центрального вычислительного устройства, но не отражает то, как эти принципы реализуются внутри ЭВМ. Любая ЭВМ (в том числе и ПК) для выполнения своих функций должна иметь минимальный набор функциональных блоков (рис.2):
-
блок для выполнения арифметических и логических операций (АЛУ - арифметико-логическое устройство)
-
блок для хранения информации или память (ЗУ – запоминающее устройство)
-
устройство для ввода исходных данных (Увв – Input) и для вывода результатов (Увыв – Output).
Центральные устройства АЛУ и УУ объединены в единый блок, называемый центральным процессором.
Центральным процессором (ЦП) называется устройство, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных и программное управление этим процессом. В современных компьютерах ЦП реализован в виде большой интегральной схемы и называется микропроцессором.
Связь между устройствами ПК осуществляется с помощью сопряжений, которые в вычислительной технике называются интерфейсами.
Интерфейс представляет собой совокупность стандартизированных аппаратных и программных средств, обеспечивающих обмен информацией между устройствами. В основе построения интерфейсов лежат унификация и стандартизация (использование единых способов кодирования данных, форматов данных, стандартизация разъемов и т.д.). Наличие стандартных интерфейсов позволяет унифицировать передачу информации между устройствами независимо от их особенностей. В персональных компьютерах, как правило, используется структура с одним общим интерфейсом, называемым системной шиной. При такой структуре все устройства ПК обмениваются информацией и управляющими сигналами через системную шину (рис.3). Физически она представляет собой систему функционально объединенных проводов, по которым передается три потока данных: непосредственно информация, управляющие сигналы и адреса.
Количество проводов в системной шине, предназначенных для передачи непосредственно информации, называется разрядностью шины. Разрядность шины соответствует числу битов информации, которое может передаваться по шине одновременно, а количество проводов для передачи адресов (адресных линий) определяет, какой объем оперативной памяти может быть адресован.
Тактовый Клавиатура
генератор
Центральный
постоянная
Процессор ОЗУ память
С И С Т Е М Н А Я Ш И Н А
контроллер контроллер контроллер
периферийное периферийное периферийное
устройство устройство устройство
Рис.3. Шинная структура ПК
Поскольку шина является общей для всех устройств компьютера, в нем предусмотрена система приоритетных прерываний, устанавливающая, какое из устройств системы займет шину в данный момент времени. Поэтому каждому устройству, подключенному к шине, присваивается определенный приоритет.
Достоинства ЭВМ с шинной структурой:
-
простота и, как следствие, невысокая стоимость;
-
гибкость, так как унификация связи между устройствами позволяет достаточно легко включать в состав ЭВМ новые модели, т.е. менять конфигурацию компьютера.
Недостатком является снижение производительности системы из-за задержек, связанных со временем ожидания устройствами возможности занять шину, пока осуществляется передача информации между устройствами с более высоким приоритетом. Для преодоления этого недостатка в ПК может использоваться архитектура с двумя шинами.