ЭВМ и ПУ. Вычислительные машины, системы и сети - курс лекций. Вычислительные машины, системы и сети. Курс лекций
Скачать 1.45 Mb.
|
4. Функциональная и структурная организация типовой ЭВМФункциональная организация типовой ЭВМ Рисунок 4.1 – Функциональная схема типовой ЭВМ 1. Процессор (центральный процессор) — основной вычислительный блок компьютера, содержит важнейшие функциональные устройства: устройство управления с интерфейсом процессора (системой сопряжения и связи процессора с другими узлами машины); арифметико-логическое устройство; процессорную память. Процессор, по существу, является устройством, выполняющим все функции элементарной вычислительной машины. 2. Оперативная память — запоминающее устройство, используемое для оперативного хранения и обмена информацией с другими узлами машины. 3. Каналы связи (внутримашинный интерфейс) служат для сопряжения центральных узлов машины с ее внешними устройствами. 4. Внешние устройства обеспечивают эффективное взаимодействие компьютера с окружающей средой: пользователями, объектами управления, другими машинами. В состав внешних устройств обязательно входят внешняя память и устройства ввода-вывода. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КЛАССИЧЕСКОМУ ЭВМ: 1. Система команд должна располагаться в специальном устройстве. 2. Команды и числа имеют одну форму представления. 3. Иерархическая организация памяти. 4. АЛУ использует только операцию сложения. 5. Использование параллельного принципа организации процесса. Структура типовой ЭВМ ЭВМ содержит следующие основные устройства: арифметическо - логическое устройство, память, устройство управления, устройства ввода вывода. АЛУ – производит арифметические и логические преобразования над поступающими в него машинными словами, т.е. кодами определённой длины, представляющими ту или иную информацию. Память - хранит информацию, передаваемую из других устройств. Память как правило состоит из двух частей: быстродействующую основную(оперативную) ОП и сравнительно медленную, но способную хранить значительно больший объём информации – временную ВП. Управляющее устройство (УУ) автоматически без участия человека управляет вычислительным процессом, посылая всем другим устройствам сигналы, предписывающие им те или иные действия. Устройства ввода предназначены для преобразования информации, поступающей в ЭВМ из внешнего мира(окружающей среды). А устройства вывода для преобразования обработанной ЭВМ информации, удобную для человека. Рисунок 4.2 - Структура типовой ЭВМ 5. Аппаратные и программные средства для построения ЭВМАппаратное обеспечение Аппаратное обеспечение (англ. hardware) включает в себя все физические части компьютера, но не включает информацию (данные), которые он хранит и обрабатывает, и программное обеспечение, которое им управляет. Типичный компьютер: Подавляющее большинство компьютеров — скрыты, «внедрены» в другие устройства, например, в автомобили, микроволновки, электрокардиографы, проигрыватели компакт-дисков, сотовые телефоны. Лишь самая малая часть компьютеров (около 0.2% всех компьютеров, произведённых в 2003 году) — это настольные и мобильные персональные компьютеры. Персональный компьютер: Типичный персональный компьютер состоит из корпуса и следующих частей: Материнская плата, на которой установлен центральный процессор, оперативная память и другие части, а также слоты расширения Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и кеш Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) Шины — PCI, PCI-E, ISA (устарела), USB, AGP Блок питания Контроллеры устройств хранения — IDE, SCSI или других типов, находящиеся непосредственно на материнской плате (встроенные) либо на платах расширения. К контроллерам подключены жёсткий диск (винчестер), привод гибких дисков, CD-ROM и другие устройства. Накопители на сменных носителях Приводы CD или DVD привод гибких дисков стриммер Устройства хранения информации Жёсткий диск (винчестер) дисковый массив Видео-контроллер (встроенный или в виде платы расширения — см. графическая плата), передающий сигнал на монитор Звуковой контроллер (см. звуковая плата) Сетевой интерфейс (см. сетевая плата) Кроме того, в аппаратное обеспечение также входят внешние компоненты — периферийные устройства: 1.Устройства ввода: Клавиатура Мышь, трекбол или тачпад Джойстик Сканер 2.Устройства вывода: Монитор (дисплей) Колонки/наушники Печатающие устройства Принтер Плоттер (графопостроитель) Модем Материнская плата — печатная плата, на которой осуществляется монтаж большинства компонентов компьютерной системы. Название происходит от английского motherboard, иногда используется сокращение MB или слово mainboard — главная плата. Обычно на материнской плате располагаются гнезда для подключения центрального процессора, графической платы, звуковой платы, контроллера жёсткого диска, оперативной памяти и дополнительных периферийных устройств. Оперативная память (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство) — в информатике — память, предназначенная для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций. Оперативная память передаёт процессору команды и данные непосредственно, либо через кэш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — энергонезависимая память, используется для хранения неизменяемых данных. Блок питания (БП) — устройство, предназначенное для формирования напряжения, необходимого системе, из напряжения электрической сети. Накопитель на жёстких магнитных дисках, жёсткий диск или винчестер, (англ. Hard Disk Drive, HDD) — энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах. Устройствами ввода называются управляемые человеком приборы для занесения (ввода) данных в компьютер. Клавиатура — набор кнопок (клавиш), предназначенных для управления каким-либо устройством или для ввода информации. Как правило, кнопки нажимаются пальцами. Манипулятор «мышь» (в обиходе, просто «мышь» или «мышка») — одно из устройств ввода обеспечивающих интерфейс пользователя с компьютером. Мышь воспринимает свое перемещение в рабочей плоскости (обычно — на участке поверхности стола) и передает эту информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения. В универсальных интерфейсах (напрмер в оконных), с помощью мыши пользователь управляет мышиным курсором — манипулятором элементами интерфейса. Монитор, дисплей — интерфейс системы «человек — аппаратура — человек». Преобразует цифровую и (или) аналоговую информацию в видеоизображение. Принтер (от англ. printer — печатник) — устройство печати информации на твердый носитель, обычно на бумагу. Процесс печати называется вывод на печать, а получившийся документ — распечатка. Модем (аббревиатура, составленная из слов модулятор-демодулятор) — устройство, применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции. Модулятор осуществляет модуляцию, то есть изменяет характеристики несущего сигнала в соответствии с изменениями входного информационного сигнала, демодулятор осуществляет обратный процесс. Частным случаем модема является широко применяемое периферийное устройство для компьютера, позволяющее ему связываться с другим компьютером, оборудованным модемом, через телефонную сеть (телефонный модем) или кабельную сеть (кабельный модем). Программное обеспечение Программное обеспечение (произношение обеспече?ние не рекомендуется) — наряду с аппаратными средствами, важнейшая составляющая информационных технологий, включающая компьютерные программы и данные, предназначенные для решения определённого круга задач и хранящиеся на машинных носителях. Программное обеспечение представляет собой либо данные для использования в других программах, либо алгоритм, реализованный в виде последовательности инструкций для процессора. В области вычислительной техники и программирования программное обеспечение — это совокупность всей информации, данных и программ, которые обрабатываются компьютерными системами. По назначению ПО разделяется на системное, прикладное и инструментальное. 1.Системное ПО Операционные базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит. Загрузчик операционной системы - системное программное обеспечение, обеспечивающее загрузку операционной системы непосредственно после включения компьютера. Драйверы устройств - это компьютерная программа, с помощью которой другая программа (обычно операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению стандартным образом. В общем случае для использования каждого устройства, подключённого к компьютеру, необходим специальный драйвер. 2.Программные средства защиты Криптошлюзы Средства аутентификации Средства мониторинга и аудита Сканеры защищенности Средства разграничения доступа Системы криптографической защиты, шифрования и ЭЦП Антивирусные программы Антиспамовые программы Межсетевой экран 3.Инструментальное ПО Средства разработки программного обеспечения Системы управления базами данных 4.Прикладное ПО Офисные приложения Корпоративные информационные системы Системы проектирования и производства Системы логистической поддержки изделий Научное ПО Прочие системы |