- •1. Понятие архитектуры и принципы устройства вычислительных систем
- •2. Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера (пк)
- •3. Внутренние устройства системного блока пк.
- •3.1. Устройства, расположенные на материнской плате
- •3.2. Внешняя память
- •4. Периферийные устройства пк
- •4.1. Устройства ввода данных
- •4.2. Устройства вывода данных
- •4.3. Устройства обмена данными
- •5. Файловая организация данных. Понятие таблицы размещения файлов. Таблицы размещения файлов fat, vfat, fat32, ntfs
- •5.1. Имена файлов
- •5.2. Каталоги
- •5.3. Физическая организация файловой системы
- •5.4. Примеры файловых систем
- •6. Понятие ос
- •6.1. Эволюция ос
- •6.2. Классификация ос
- •6.3. Основные функции ос
- •6.5. Основные технологические принципы Windows
- •7. Прикладное программное обеспечение. Классификация пакетов прикладных программ
- •8. Прикладное по на примере текстовых редакторов и электронных таблиц
- •1. Таблицы и табличные процессоры
- •9. Вычислительные сети. Принципы построения и классификация
- •10. Локальные вычислительные сети(лвс). Топологии лвс, методы доступа, модели взаимодействия (файл-сервер и клиент сервер)
- •11. Глобальные вычислительные сети (Internet). Основные службы глобальной сети
- •12. Принципы функционирования Internet.
- •13. Технология www
- •14. Язык гипертекстовой разметки html
- •15. Электронная почта в Internet
- •16. Безопасность информации. Вирусы и антивирусные программы.
- •Оглавление
1. Понятие архитектуры и принципы устройства вычислительных систем
Обработка информации и представление результатов обработки в виде удобном для человека производится с помощью вычислительной техники. Конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка, называют вычислительной системой (ВС). Центральным устройством большинства вычислительных систем является компьютер.
Компьютер – это электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработка и транспортировки данных.
Архитектура ВС – это описание устройства ВС с точки зрения пользователя или программиста. Архитектура не включает в себя конструктивные особенности устройства машины, электронные схемы. Т. о. архитектура определяет логическую схему организации ВС, описывающую состав и взаимодействие основных компонентов ВС в ходе вычислительного процесса.
Современные ВС всегда рассматриваются как совокупность двух взаимодействующих компонентов: аппаратуры и программного обеспечения (ПО). Все свойства ВС определяются как аппаратными средствами, так и программным обеспечением.
Аппаратные средства (hardware) – это все физические (механические, электронные и т. п.) элементы, из которых построена машина, а программное обеспечение (software) – это комплекс программ, установленных на данной ВС, кроме того, к программному обеспечению относятся программная документация, инструкции, руководства пользователю и т. п.
Принципы устройства
По принципам устройства компьютер представляет собой модель человека, работающего с информацией. Существует четыре основных компонента информационной деятельности человека:
прием (ввод) информации;
запоминание информации;
процесс мышления, т. е. обработка информации;
передача (вывод информации).
Компьютер включает в себя устройства, которые выполняют эти функции:
функция |
устройство |
прием (ввод) информации; |
Устройства ввода |
запоминание информации; |
Память |
процесс мышления, т. е. обработка информации; |
Процессор |
передача (вывод информации). |
Устройства вывода |
Устройства ввода
Устройства вывода
Внутренняя память
Внешняя память
Процессор
УУ
АЛУ
Процессор – устройство, которое автоматически выполняет действия, записанные в хранящейся в памяти программе. Т. е. процессор осуществляет непосредственную обработку данных, а память является хранилищем данных и программ. Эти устройства являются центральными устройствами. Кроме них, в состав ВС включаются внешние устройства, к которым относятся устройства ввода-вывода информации (УВВ), а также внешние запоминающие устройства (ВЗУ).
Команды, из которых состоит программа, имеют структуру:
Код ОПерации |
Адрес Операнда 1 |
Адрес Операнда 2 |
Команды и данные, над которыми выполняются команды, хранятся в специальном запоминающем устройстве – оперативной памяти. Всю память можно представить в виде линейного массива ячеек определенного размера. Ячейки последовательно пронумерованы, их номера называются адресами. Минимально адресуемой единицей памяти в большинстве современных ЭВМ является байт. Память характеризуется:
емкостью – максимальным количеством информации, которое хранится в памяти;
быстродействием – временем обращения к памяти, которое определяется временем считывания (записи) информации. Время считывания – это время, отсчитываемое от момента появления адреса ячейки до момента получения информации.
Память подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память имеет относительно небольшую емкость и большое быстродействие. Внешняя память имеет более низкое быстродействие, но позволяет хранить очень большой объем информации. Во внешнюю память также записываются данные и результаты работы программ, но для выполнения операций над этой информацией, ее надо сначала записать во внутреннюю память, т. к. процессор имеет доступ только к ней. После окончания работы с этой информацией, ее снова надо записать во внешнюю память.
Процессор – это центральное устройство ЭВМ. Он состоит из устройства управления и арифметико-логического устройства. АЛУ выполняет арифметические и логические операции. УУ управляет работой всех блоков ЭВМ. В простейшем случае УУ имеет в своем составе три регистра (ячейки):
регистр команды, который содержит код команды во время ее выполнения,
программный счетчик, в котором содержится адрес очередной команды,
регистр адреса, в котором вычисляются адреса операндов, находящихся в памяти.
Работа процессора сводится к выполнению следующего цикла:
УУ интерпретирует выбранную команду и формирует набор команд более низкого уровня для АЛУ и других устройств. Эти команды задают последовательность низкоуровневых операций, таких как сдвиг, пересылка и анализ признаков результата. Такие операции называются микрокомандами, а последовательность микроопераций, соответствующих одной команде называется микропрограммой.
Содержимое считанной ячейки памяти помещается в регистр команды. После чего УУ по полю кода операции команды определяет ее длину. Вычисленная длина добавляется к программному счетчику и тем самым формируется адрес следующей команды.
По адресным полям определятся, есть ли операнды и, если да, то они считываются из ОП.
УУ и АЛУ выполняют операцию, указанную в КОП.
УУ выполняет операцию записи результата выполнения команды в ОП.
Порядок выбора адресов из памяти определяет программа, которая располагается во внутренней памяти. В линейных программах команды выбираются из памяти последовательно, в разветвляющихся программах может происходить переход к ячейке памяти, расположенной в любом месте ОП. Такие команды называются командами передачи управления.
Выполнение основной программы может прерываться для выполнения какого-то другого срочного задания, например, передачи данных на устройство ввода-вывода. Такой режим работы называется прерыванием. После обслуживания прерывания процессор возвращается к выполнению отложенной программы. Запросы на прерывание могут возникать из-за сбоев в работе аппаратуры, деления на 0, требования внешним устройством выполнения операций ввода и т. д.
Принципы фон Неймана
Схема устройства компьютера, принципы которого были рассмотрены, была предложена американским математиком Джоном фон Нейманом в 1946 году. Нейман сформулировал основные принципы работы ЭВМ, которые во многом сохранились и в современных компьютерах.
Принцип программного управления: процесс обработки информации в ЭВМ (вычислительный процесс) осуществляется в соответствии с заранее составленной программой. Команды, записанные в программе, выполняются друг за другом.
Принцип хранимой в памяти программы. Он является следствием из описанной выше организации вычислительного устройства. Программа на время выполнения записывается в оперативную (т. е. непосредственно доступную процессору) память, там же хранятся и данные, обрабатываемые этой программой.
Принцип использования двоичной системы для кодирования данных и команд программы.
Наличие единого вычислительного устройства, которое включает в себя процессор, средства передачи информации (шину) и память.
Связь между устройствами ЭВМ осуществляется через системный интерфейс, который называется шиной. Шина представляет собой совокупность линий, предназначенных для передачи единицы информации (команды, данных или управляющих сигналов). Соответственно, в шине можно выделить:
шину адреса (ША) – используется для передачи адресов (номеров ячеек памяти или устройств ввода-вывода, к которым производится обращение);
шину данных (ШД) – по ней осуществляется обмен данными;
шину управления (ШУ) – по ней передаются управляющие сигналы.