Реферат по информатике 1 курс. Реферат 1. Сообщения, данные, сигнал, атрибутивные свойства информации, показатели качества информации, формы представления информации. Системы передачи информации

• Название: Сообщения, данные, сигнал, атрибутивные свойства информации, показатели качества информации, формы представления информации. Системы передачи информации
• Анкор: Реферат по информатике 1 курс
• Дата: 17.06.2020
• Размер: 83.23 Kb.
• Имя файла: Реферат 1.docx
• Тип: Документы; #130912
• страница: 11 из 11

Основные характеристики вычислительной техники.

К основным характеристикам вычислительной техники относятся ее эксплуатационно-технические характеристики, такие, как быстродействие, емкость памяти, точность вычислений и др.

Быстродействие ЭВМ рассматривается в двух аспектах. С одной стороны, оно характеризуется количеством элементарных операций, выполняемых центральным процессором в секунду. Под элементарной операцией понимается любая простейшая операция типа сложения, пересылки, сравнения п т. д. С другой стороны, быстродействие ЭВМ существенно зависит от организации ее памяти. Время, затрачиваемое на поиск необходимой информации в памяти, заметно сказывается на быстродействии ЭВМ.

В зависимости от области применения выпускаются ЭВМ с быстродействием от нескольких сотен тысяч до миллиардов операций в секунду. Для решения сложных задач возможно объединение нескольких ЭВМ в единый вычислительный комплекс с требуемым суммарным быстродействием.

Наряду с быстродействием часто пользуются понятием производительность. Если первое обусловлено, главным образом, используемой в ЭВМ системой элементов, то второе связано с ее архитектурой и разновидностями решаемых задач. Даже для одной ЭВМ такая характеристика, как быстродействие, не является величиной постоянной. В связи с этим различают: пиковое быстродействие, определяемое тактовой частотой процессора без учета обращения к оперативной памяти; номинальное быстродействие, определяемое с учетом времени обращения к оперативной памяти; системное быстродействие, определяемое с учетом системных издержек на организацию вычислительного процесса; эксплуатационное, определяемое с учетом характера решаемых задач (состава операций или их «смеси»).
Емкость, или объем, памяти определяется максимальным количеством информации, которое можно разместить в памяти ЭВМ. Обычно емкость памяти измеряется в байтах. Как уже отмечалось, память ЭВМ подразделяется на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя, или оперативная память, по своему объему у различных классов машин различна и определяется системой адресации ЭВМ. Емкость внешней памяти из-за блочной структуры и съемных конструкций накопителей практически неограничена.

Точность вычислений зависит от количества разрядов, используемых для представления одного числа. Современные ЭВМ комплектуются 32- или 64-разрядными микропроцессорами, что вполне достаточно для обеспечения высокой точности расчетов в самых разнообразных приложениях. Однако, если этого мало, можно использовать удвоенную или утроенную разрядную сетку.

Система команд — это перечень команд, которые способен выполнить процессор ЭВМ. Система команд устанавливает, какие конкретно операции может выполнять процессор, сколько операндов требуется указать в команде, какой вид (формат) должна иметь команда для ее распознания. Количество основных разновидностей команд невелико. С их помощью ЭВМ способны выполнять операции сложения, вычитания, умножения, деления, сравнения, записи в память, передачи числа из регистра в регистр, преобразования из одной системы счисления в другую и т. д. При необходимости выполняется модификация команд, учитывающая специфику вычислений. Обычно в ЭВМ используется от десятков до сотен команд (с учетом их модификации). На современном этапе развития вычислительной техники используются два основных подхода при формировании системы команд процессора. С одной стороны, это традиционный подход, связанный с разработкой процессоров с полным набором команд, — архитектура CISC (Complete Instruction Set Computer — компьютер с полным набором команд). С другой стороны, это реализация в ЭВМ сокращенного набора простейших, но часто употребляемых команд, что позволяет упростить аппаратные средства процессора и повысить его быстродействие — архитектура RISC (Reduced Instruction Set Computer — компьютер с сокращенным набором команд).

Надежность ЭВМ — это способность машины сохранять свои свойства при заданных условиях эксплуатации в течение определенного промежутка времени. Количественной оценкой надежности ЭВМ, содержащей элементы, отказ которых приводит к отказу всей машины, могут служить следующие показатели: вероятность безотказной работы за определенное время при данных условиях эксплуатации; наработка ЭВМ на отказ;  среднее время восстановления машины и др.

Для более сложных структур типа вычислительного комплекса или системы понятие «отказ» не имеет смысла. В таких системах отказы отдельных элементов приводят к некоторому снижению эффективности функционирования, а не к полной потере работоспособности в целом.

Важное значение имеют и другие характеристики вычислительной техники, например: универсальность, программная совместимость, вес, габариты, энергопотребление и др. Они принимаются во внимание при оценивании конкретных сфер применения ЭВМ. 

6. Принципы работы вычислительной системы

Всякая вычислительная система создается для решения некоторого множества вычислительных или информационных задач, которые в совокупности называются задачами обработки данных. Для успешного решения любой задачи в вычислительной системе необходимо иметь:

программу, реализующую алгоритм решения задачи;

аппаратные средства ВС для ввода программы, выполнения программы, получения дополнительной информации и вывода результатов;

дополнительные программные средства, необходимые для решения прикладной задачи (стандартные программы).

Существует три вида систем обработки данных (СОД), отличающихся друг от друга требованиями к скорости получения результатов решения задач:

системы реального времени (СРВ), в которых требования к скорости обработки информации очень высокие из-за необходимости решения задач в темпе реального времени (примером являются системы навигации и управления летательными аппаратами);

системы оперативной обработки (СОО),в которых планирование заданий на обработку данных осуществляется исходя из требования минимальности времени выполнения каждого полученного задания. Примером такого вида систем является система обработки данных для персонала боевых расчетов пунктов управления;

системы пакетной обработки (СПО), в которых основным требованием является минимизация простоя оборудования при решении поставленных задач.

Запуск прикладной программы в работу, предоставление ей необходимых аппаратных мощностей и программных средств осуществляется операционной системой.

7. Режимы работы операционных систем. Режимы обработки данных.

Порядок представления прикладной программе перечисленных средств определяется режимом обработки данных, реализованных в операционной системе ЭВМ. Различают однопрограммные и мультипрограммные режимы обработки данных и, соответственно, работы ОС.

К однопрограммным режимам относятся: режим непосредственного доступа (РНД); пакетный однопрограммный режим (П1П).

Мультипрограммными режимами обработки данных являются: пакетный мультипрограммный режим (ПМП); режим разделения времени (РРВ).

Однопрограммные режимы обработки данных

Режим непосредственного доступа широко применялся в ЭВМ первого поколения и используется при работе с современными персональными компьютерами. Режим РНД характерен тем, что ЭВМ предоставляется только одному пользователю, который осуществляет взаимодействие с машиной посредством пульта управления (сейчас – клавиатура, мыши и дисплеи). Время решения каждой задачи в режиме РНД складывается из времени ТВВ ввода программы и данных в ЭВМ, времени ТР работы процессора над решением задачи, времени ТВУ обмена данными с внешними устройствами (включая вывод результатов в обработки), времени ТОП обслуживания ЭВМ и задачи оператором ЭВМ при ее подготовке к запуску и по окончании решения задачи:

.

Коэффициент загрузки процессора при одной задаче составляет

.

Полное время решения N задач и коэффициент загрузки:





где i-номер задачи.

Недостатками режима РНД являются: аппаратура и программы ЭВМ используются не эффективно; велики затраты времени программиста на управление машиной; предъявляются высокие требования к подготовке пользователя как оператора вычислительной машины.

Пакетный однопрограммный режим применяется в ВС, начиная с ЭВМ второго поколения. Несколько заданий для решения задач обработки собираются в один пакет, называемый пакет заданий (ПЗ). Пакет заданий оператор ЭВМ вводит в ЭВМ, где ПЗ сначала записывается во внешнюю память (магнитные диски, магнитные барабаны и т.п.). Затем операционная система машины последовательно считывает задания, входящие в ПЗ, и осуществляет выполнение необходимых в соответствии с заданиями действий для решения задач пользователей. После завершения очередного задания происходит обращение к ОС, которая активирует начало выполнения следующего. После завершения последнего задания пакета оператор ЭВМ загружает в машину новый пакет заданий.

Режим П1П обладает следующими положительными чертами: более высокая пропускная способность; отсутствие специальных требований к аппаратуре ЭВМ; возможна его реализация на любой ЭВМ.

К недостаткам режима П1П относятся: необходимо наличие операционной системы; пользователь физически отделен от ЭВМ и решаемой им задачи; увеличивается реакция пользователя на полученные результаты решения; последовательный порядок выполнения заданий пакетов не позволяет увеличить загрузку оборудования вычислительной системы.

7. Классификация, принципы работы, характеристики основных устройств ПК (ЦП, ЗУ)

   1. Классификация компьютеров по назначению и их применению.

Большие ЭВМ

Представляют своего рода суперкомпьютеры. Данный класс предназначен для обслуживания огромных организаций, порой и целых отраслей. Работа таких компьютеров продолжается непрерывно, поэтому для них характерна высокая стоимость оборудования и обслуживания. На их базе создаются вычислительные центры.

Мини-ЭВМ

Применяются в управлении производственными процессами. По размерам, данный класс меньше, откуда следует, что и производительность, и стоимость обслуживания будет меньше. Для организации работы с мини-ЭВМ также требуется вычислительный центр, хоть и менее многочисленный.

Микро-ЭВМ

В основном служит для вспомогательных операций в вычислительных центрах. Для обслуживания данных компьютеров достаточно небольшой вычислительной лаборатории.

Персональный компьютер

Электронная вычислительная машина, предназначенная для личного использования. Имеет низкую стоимость, и предназначен для автоматизации учебного процесса, дистанционного обучения, поиска в сети научной, профессиональной и учебной информации, для организации надомной трудовой деятельности и досуга.

Аппаратное обеспечение

представляет совокупность различных технических средств. В большинстве случаев ими являются электронные или же механические устройства. Они обеспечивают нормальное функционирование систем и расширяют их основные функции.

Программное обеспечение

Программы могут находиться в двух состояниях: активном и пассивном.

В режиме пассивного состояния, программа выглядит как данные, при этом не выполняет какой-либо работы. В этом состояние, программы создаются, редактируются, транспортируются и хранятся.

При активном же состоянии, содержательная часть ее данных рассматривается как команды, согласно которым работают аппаратные средства компьютера. Для изменения порядка их работы, достаточно прервать исполнение одной программы и начать исполнение другой.

Совокупность программ, хранящихся на компьютере, образует его программное обеспечение.

2. Устройство компьютера.

Любой компьютер состоит из четырех частей:

-Устройства ввода информации

-Устройства обработки информации

-Устройства хранения

-Устройства вывода информации.

Любой ПК включает в себя базовую аппаратную конфигурацию. Это минимальный комплект аппаратных средств, с помощью которых может производиться работа с компьютером. В большинстве случаев, ПК состоит из системного блока, монитора, клавиатуры и мыши. В дополнение могут так же присоединяться устройства ввода и вывода, такие как принтер, сканер, звуковые колонки.

Системный блок

Основной блок компьютерной системы. Внутри системного блока компьютера находятся устройства для обработки и хранения информации.

Мониторы

Устройства, которые служат для обеспечения диалогового режима работы пользователя с компьютером путем вывода на экран графической и символьной информации. В графическом режиме экран состоит из пикселей, полученных разбиением экрана на столбцы и строки.

Клавиатура

Устройство, предназначенное для ввода пользователем информации в компьютер

Манипулятор мышь

 Устройство управления манипуляторного типа. Перемещение мыши по плоской поверхности (например, коврика) синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора. Ввод информации осуществляется перемещением курсора в определенную область экрана и кратковременным нажатием кнопок манипулятора или щелчками.

Внутренние устройства персонального компьютера представляют собой устройства, располагающиеся внутри системного блока.

Микропроцессор

Основная микросхема компьютера. В ней выполняются вычисления. Основная характеристика процессора – тактовая частота. Чем выше частота, тем выше производительность.

Оперативная память

Представляет собой массив ячеек, в которой хранятся команды и числовые данные, на момент, когда компьютер находится в рабочем состояние.

Материнская плата

Многослойная печатная плата, к ней подключаются все элементы компьютера: жесткий диск, процессор, оперативная память, видеокарта, оптический привод и др. Основная задача материнской платы - объединение и обеспечение совместной работы всех комплектующих компьютера.

Порт – электронное устройство, выполняемое прямо на материнской плате ПК или на дополнительных платах, устанавливаемых в персональный компьютер. Порты имеют уникальный разъем для подключения внешних устройств – периферии. Предназначены они для обмена данными между ПК и внешними устройствами.

Видеокарта

Устройство компьютера, предназначенное для обработки и вывода видеосигнала на устройство отображения информации. Имеет необходимые порты для вывода изображения.

Звуковая карта

Устройство для ввода и вывода звука в компьютере. Используется для записи и воспроизведения различных звуковых сигналов: речи, музыки, шумовых эффектов.

Жёсткий диск

Запоминающее устройство произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

Дисковод CD-ROM

Устройство компьютера для записи и/или считывания данных записанных на съемный носитель информации в форме компакт-диска.

Сетевой адаптер

Специализированное устройство компьютера, позволяющее обеспечивать связь и передачу информационных данных между двумя и более компьютерными устройствами в сети.