Федеральне агентство з освіти

Державне освітнє

установа вищої професійної освіти

"Томський політехнічний університет"

Факультет АВТ

Кафедра ВТ

«СУЧАСНИЙ СТАН, СТРУКТУРНО-ФУНКЦІОНАЛЬНА ОРГАНІЗАЦІЯ І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ НАСТІЛЬНИХ ПК».

Введение………………………………………………………………………..3

I. Функціонально-структурна організація ПК……………………………4

ІІ. Сучасний стан настільних ПК………………………………..14

ІІІ. Перспективи розвитку настільних ПК………………………………...16

Заключение…………………………………………………………………...19

Список литературы…………………………………………………………..20

Вступ

У наш час, коли комп'ютерні технології розвиваються стрімкими темпами, з'явилося безліч нових архітектур, «різновидів» обчислювальних машин, і приналежність пристрою до того чи іншого різновиду визначає його призначення і завдання, що ставляться перед ним.

В останні роки широкого поширення набули настільні персональні комп'ютери (ПК). Строго кажучи, комп'ютер – це комплекс технічних та програмних засобів, призначених для автоматичного оброблення інформації в процесі вирішення обчислювальних та інформаційних завдань. Під архітектурою ЕОМ розуміється загальна функціональна та структурна організація машини, що визначає методи кодування даних, склад, призначення, принципи взаємодії технічних засобівта програмного забезпечення. Для будь-якого комп'ютера, у тому числі настільного ПК, можна виділити такі важливі компоненти архітектури:

1. Функціональні та логічні можливості процесора (система команд, формати команд і даних, способи адресації, розрядність слів, що обробляються і т.д.)

2. Структурна організація та принципи управління апаратними засобами (центральним процесором, пам'яттю, введенням-виводом, системним інтерфейсом тощо)

3. Програмне забезпечення (операційна система, транслятори мов програмування, прикладне програмне забезпечення)

У цьому рефераті я розгляну структуру та подальші можливості розвитку настільних комп'ютерів.

Перевагами ПК є:

• мінімальна ціна, що у межах доступності для індивідуального покупателя;

• автономність експлуатації без спеціальних вимог до умов довкілля;

• гнучкість архітектури, що забезпечує її адаптивність до різноманітних застосувань у сфері управління, науки, освіти, у побуті;

• "дружність" операційної системита іншого програмного забезпечення, що обумовлює можливість роботи з нею користувача без спеціальної професійної підготовки;

• висока надійність роботи (понад 5 тис. год напрацювання на відмову).

I . Структурно-функціональна організація ПК

Розглянемо склад та призначення основних блоків ПК:

Структурна схема персонального комп'ютера

Мікропроцесор (МП).Це центральний блок ПК, призначений для керування роботою всіх блоків машини та для виконання арифметичних та логічних операцій над інформацією.

До складу мікропроцесора входять:

• пристрій керування (УУ)- формує і подає у всі блоки машини у потрібні моменти часу певні сигнали управління (керуючі імпульси), зумовлені специфікою операції, що виконується, і результатами попередніх операцій; формує адреси осередків пам'яті, використовуваних виконуваною операцією, і передає ці адреси відповідні блоки ЕОМ; опорну послідовність імпульсів пристрій керування отримує від генератора тактових імпульсів;

• арифметико-логічний пристрій (АЛУ)- призначено для виконання всіх арифметичних та логічних операцій над числовою та символьною інформацією (у деяких моделях ПК для прискорення виконання операцій до АЛП підключається додатковий математичний співпроцесор);

• мікропроцесорна пам'ять (МВП)- служить для короткочасного зберігання, запису та видачі інформації, що безпосередньо використовується у обчисленнях у найближчі такти роботи машини. МПП будується на регістрах і використовується для забезпечення високої швидкодії машини, тому що основна пам'ять (ОП) не завжди забезпечує швидкість запису, пошуку та зчитування інформації, необхідну для ефективної роботи мікропроцесора швидкодіючого. Реєстри- швидкодіючі осередки пам'яті різної довжини (на відміну від осередків ОП, що мають стандартну довжину 1 байт і нижчу швидкодію);

• інтерфейсна система мікропроцесора- реалізує сполучення та зв'язок з іншими пристроями ПК; включає внутрішній інтерфейс МП, буферні запам'ятовуючі регістри і схеми управління портами введення-виведення (ПВВ) і системною шиною. Інтерфейс(Interface) - сукупність засобів сполучення та зв'язку пристроїв комп'ютера, що забезпечує їх ефективну взаємодію. Порт вводу-виводу (I/O ≈ Input/Output port)- апаратура пари, що дозволяє підключити до мікропроцесора інший пристрій ПК.

Генератор тактових імпульсів. Він генерує послідовність електричних імпульсів; частота імпульсів, що генеруються, визначає тактову частоту машини. Проміжок часу між сусідніми імпульсами визначає час одного такту роботи машини чи просто такт роботи машини .

Частота генератора тактових імпульсів є однією з основних характеристик персонального комп'ютера та багато в чому визначає швидкість його роботи, бо кожна операція в машині виконується за певну кількість тактів.

Системна шина.Це основна інтерфейсна система комп'ютера, що забезпечує пару та зв'язок всіх його пристроїв між собою.

Системна шина включає:

• кодову шину даних(КШД), що містить дроти та схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів числового коду (машинного слова) операнда;

• кодову шину адреси(КША), що включає дроти та схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів коду адреси осередку основної пам'яті або порту введення-виведення зовнішнього пристрою;

• кодову шину інструкцій(КШІ), що містить дроти та схеми сполучення для передачі інструкцій (керуючих сигналів, імпульсів) у всі блоки машини;

• шину живлення,має дроти та схеми сполучення для підключення блоків ПК до системи енергоживлення.

Системна шина забезпечує три напрями передачі:

1) між мікропроцесором та основною пам'яттю;

2) між мікропроцесором та портами введення-виведення зовнішніх пристроїв;

3) між основною пам'яттю та портами введення-виведення зовнішніх пристроїв (у режимі прямого доступу до пам'яті).

Усі блоки, а точніше їх порти вводу-виводу, через відповідні уніфіковані роз'єми (стики) підключаються до шини одноманітно: безпосередньо чи через контролери (адаптери). Управління системною шиною здійснюється мікропроцесором або безпосередньо, або, що частіше, через додаткову мікросхему - контролер шини,формує основні сигнали управління. Обмін інформацією між зовнішніми пристроями та системною шиною виконується з використанням ASCII-кодів.

Основна пам'ять (ВП).Вона призначена для зберігання та оперативного обміну інформацією з іншими блоками машини. ВП містить два види запам'ятовуючих пристроїв: постійне запам'ятовуючий пристрій (ПЗП) і оперативний пристрій пам'яті (ОЗУ).

ПЗУслужить для зберігання незмінної (постійної) програмної та довідкової інформації, дозволяє оперативно тільки зчитувати інформацію, що зберігається в ньому (змінити інформацію в ПЗУ не можна).

ОЗУпризначено для оперативного запису, зберігання та зчитування інформації (програм та даних), що безпосередньо бере участь в інформаційно-обчислювальному процесі, що виконується ПК у поточний період часу. Головними достоїнствами оперативної пам'яті є її висока швидкодія і можливість звернення до кожного осередку пам'яті окремо (прямий адресний доступ до осередку).

Зовнішня пам'ять.Вона відноситься до зовнішніх пристроїв ПК і використовується для тривалого зберігання будь-якої інформації, яка може коли-небудь знадобитися для вирішення завдань. Зокрема, у зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпеченнякомп'ютера. Зовнішня пам'ять містить різноманітні види пристроїв, але найбільш поширеними, наявними практично на будь-якому комп'ютері, є накопичувачі на жорстких (НЖМД) і гнучких (НГМД) магнітних дисках.

Призначення цих накопичувачів - зберігання великих обсягів інформації, запис і видача інформації, що зберігається за запитом в оперативний запам'ятовуючий пристрій. Розрізняються НЖМД та НГМД лише конструктивно, обсягами збереженої інформації та часом пошуку, запису та зчитування інформації.

Як пристрої зовнішньої пам'яті використовуються також запам'ятовуючі пристрої на касетній магнітній стрічці (стримери), накопичувачі на оптичних дисках(CD-ROM - Compact Disk Read Only Memory - компакт-диск з пам'яттю, що тільки читається) та ін.

Джерело живлення.Це блок, що містить системи автономного та мережевого енергоживлення ПК.

таймер.Це внутрішньомашинний електронний годинник, що забезпечує при необхідності автоматичне знімання поточного моменту часу (рік, місяць, годинник, хвилини, секунди та частки секунд). Таймер підключається до автономного джерела живлення - акумулятора та при відключенні машини від мережі продовжує працювати.

Зовнішні пристрої (ВП).Це найважливіша складова частинабудь-якого обчислювального комплексу. Досить сказати, що у вартості ВУ іноді становлять 50 - 80% всього ПК, Від складу та показників ВУ багато в чому залежить можливість і ефективність застосування ПК у системах управління й у народному господарстві загалом.

ВУ ПК забезпечують взаємодію машини з навколишнім середовищем; користувачами, об'єктами управління та іншими ЕОМ. ВУ дуже різноманітні і можуть бути класифіковані за низкою ознак. Так, за призначенням можна виділити такі види ВП:

• зовнішні пристрої (ВЗП) або зовнішня пам'ять ПК;

• діалогові засоби користувача;

• пристрої введення інформації;

• пристрої виведення інформації;

• засоби зв'язку та телекомунікації.

Діалогові засобикористувача включають до свого складу відеомонітори (дисплеї), рідше пультові машинки, що пишуть (принтери з клавіатурою) і пристрої мовного введення-виведення інформації.

Відеомонітор (дисплей) -пристрій для відображення інформації, що вводиться і виводиться з ПК.

Пристрої мовного введення-виводувідносяться до засобів мультимедіа, що швидко розвиваються. Пристрої мовного введення - це різні мікрофонні акустичні системи, "звукові миші", наприклад, зі складним програмним забезпеченням, що дозволяє розпізнавати літери і слова, що вимовляються людиною, ідентифікувати їх і закодувати.

Пристрої мовного виводу - це різні синтезатори звуку, що виконують перетворення цифрових кодів у літери та слова, які відтворюються через гучномовці (динаміки) або звукові колонки, приєднані до комп'ютера.

До пристроїв введення інформаціївідносяться:

• клавіатура- пристрій для ручного введення числової, текстової та керуючої інформації у ПК;

• графічні планшети (діджитайзери)- для ручного введення графічної інформації, зображень шляхом переміщення планшетом спеціального покажчика (пера); при переміщенні пера автоматично виконуються зчитування координат його розташування та введення цих координат у ПК;

• сканери(Читають автомати) - для автоматичного зчитування з паперових носіїв та введення в ПК машинописних текстів, графіків, малюнків, креслень; у пристрої кодування сканера в текстовому режимі лічені символи після порівняння з еталонними контурами спеціальними програмами перетворюються на ASCII коди, а в графічному режимі лічені графіки і креслення перетворюються в послідовності двовимірних координат;

• маніпулятори(пристрою вказівки): джойстик -важіль, миша, трекбол -куля в оправі, світлове перота ін - для введення графічної інформації на екран дисплея шляхом управління рухом курсору по екрану з наступним кодуванням координат курсору та введенням їх у ПК;

• сенсорні екрани- для введення окремих елементів зображення, програм або команд із поліекрана дисплея у ПК.

• До пристроїв виведення інформаціївідносяться:

• принтери- принтери для реєстрації інформації на паперовий носій;

• графопобудівники (плотери)- для виведення графічної інформації (графіків, креслень, малюнків) із ПК на паперовий носій; плоттери бувають векторні з кресленням зображення за допомогою пера та растрові: термографічні, електростатичні, струменеві та лазерні. За конструкцією плотери поділяються на планшетні та барабанні. Основні характеристики всіх плотерів приблизно однакові: швидкість креслення - 100 - 1000 мм/с, у найкращих моделейможливі кольорове зображення та передача півтонів; найбільша роздільна здатність і чіткість зображення у лазерних плотерів, але вони найдорожчі.

Пристрої зв'язку та телекомунікаціївикористовуються для зв'язку з приладами та іншими засобами автоматизації (узгоджувачі інтерфейсів, адаптери, цифро-аналогові та аналого-цифрові перетворювачі тощо) та для підключення ПК до каналів зв'язку, до інших ЕОМ та обчислювальних мереж (мережні інтерфейсні плати, "стики" ", мультиплексори передачі, модеми).

Багато з названих вище пристроїв відносяться до умовно виділеної групи – засобів мультимедіа.

Засоби мультимедіа(multimedia - многосредовость) - це комплекс апаратних і програмних засобів, дозволяють людині спілкуватися з комп'ютером, використовуючи різні, природні собі середовища: звук, відео, графіку, тексти, анімацію та інших.

До засобів мультимедіа відносяться пристрої мовного введення та виведення інформації; широко поширені вже зараз сканери (оскільки вони дозволяють автоматично вводити в комп'ютер друковані тексти та малюнки); високоякісні відео- (video-) та звукові (sound-) плати, плати відеозахоплення (videograbber), що знімають зображення з відеомагнітофона або відеокамери та вводять його в ПК; високоякісні акустичні та відеовідтворювальні системи із підсилювачами, звуковими колонками, великими відеоекранами. Але, мабуть, ще з великою підставою до засобів мультимедіа відносять зовнішні запам'ятовуючі пристрої великої ємності, які часто використовуються для запису звукової та відеоінформації.

Зараз для запису, зберігання та відтворення інформації використовуються CD, DVD-диски, а також флеш-накопичувачі, що широко розповсюдилися останнім часом. Простота використання, мінімальні габарити, зростаюча ємність пам'яті і ціна, що знижується, ставлять останніх поза конкуренцією, і цілком можливо, надалі це призведе до витіснення з ринку оптичних дисків, тому що раніше CD витіснили дискети.

Додаткові схеми.До системної шини та до МП ПК поряд з типовимзовнішніми пристроями можуть бути підключені деякі додатковіплати з інтегральними мікросхемами, що розширюють та покращують функціональні можливості мікропроцесора: математичний співпроцесор, контролер прямого доступу до пам'яті, співпроцесор вводу-виводу, контролер переривань та ін.

Математичний співпроцесоршироко використовується для прискореного виконання операцій над двійковими числами з плаваючою комою, над двійково-кодованими десятковими числами для обчислення деяких трансцендентних, у тому числі тригонометричних, функцій. Математичний співпроцесор має власну систему команд і працює паралельно (сумісно у часі) з основним МП, але під керівництвом останнього. Прискорення операцій відбувається у десятки разів. Останні моделіМП, починаючи з МП 80486 DX, включають співпроцесор у свою структуру.

Контролер прямого доступу до пам'ятізвільняє МП від прямого управління накопичувачами на магнітних дисках, що суттєво підвищує ефективну швидкодію ПК. Без цього контролера обмін даними між ВЗП та ОЗУ здійснюється через регістр МП, а при його наявності дані безпосередньо передаються між ВЗП та ОЗУ, минаючи МП.

Співпроцесор введення-виводуза рахунок паралельної роботи з МП значно прискорює виконання процедур введення-виведення при обслуговуванні кількох зовнішніх пристроїв (дисплей, принтер, НЖМД, НГМД та ін.); звільняє МП від обробки процедур введення-виведення, у тому числі реалізує режим прямого доступу до пам'яті.

Найважливішу роль грає у ПК контролер переривань.

Переривання- тимчасове зупинення виконання однієї програми з метою оперативного виконання іншої, на даний момент більш важливої ​​(пріоритетної) програми.

Переривання виникають під час роботи комп'ютера постійно. Досить сказати, що всі процедури введення-виведення інформації виконуються за перериваннями, наприклад, переривання від таймера виникають і обслуговуються контролером переривань 18 разів на секунду (звісно, ​​користувач їх не помічає).

Контролер перериваньобслуговує процедури переривання, приймає запит на переривання зовнішніх пристроїв, визначає рівень пріоритету цього запиту і видає сигнал переривання в МП. МП, отримавши цей сигнал, зупиняє виконання поточної програми і переходить до виконання спеціальної програми обслуговування переривання, яке запросило зовнішній пристрій. Після завершення програми обслуговування відновлюється виконання перерваної програми. Контролер переривань є програмованим.

Елементи конструкції ПК

Конструктивно ПК виконані у вигляді центрального системного блоку, до якого через роз'єм підключаються зовнішні пристрої: додаткові пристрої пам'яті, клавіатура, дисплей, принтер та ін.

Системний блокзазвичай включає системну плату, блок живлення, накопичувачі на дисках, роз'єми для додаткових пристроїв і плати розширенняз контролерами – адаптерами зовнішніх пристроїв.

на системній платі(часто її називають материнською платою Mother Board), як правило, розміщуються:

• мікропроцесор;

• математичний співпроцесор;

• генератор тактових імпульсів;

• блоки (мікросхеми) ОЗП та ПЗП;

• адаптери клавіатури, НЖМД та НГМД;

• контролер переривань;

• таймер та ін.

Функціональні характеристики ПК

Основними характеристиками ПК є:

1. Швидкодія, продуктивність, тактова частота.

Одиницями виміру швидкодіїслужать:

• МІПС (MIPS – Mega Instruction Per Second) – мільйон операцій над числами з фіксованою комою (точкою);

• МФЛОПС (MFLOPS – Mega FLoating Operations Per Second) – мільйон операцій над числами з плаваючою комою (точкою);

• КОПС (KOPS - Kilo Operations Per Second) для низькопродуктивних ЕОМ - тисяча деяких усереднених операцій над числами;

• ГФЛОПС (GFLOPS - Giga FLoating Operations Per Second) - мільярд операцій на секунду над числами з плаваючою комою (точкою).

Оцінка продуктивності ЕОМ завжди приблизна, бо у своїй орієнтуються деякі середні чи, навпаки, на конкретні види операцій. Реально під час вирішення різних завдань використовують і різні набори операцій. Тому для характеристики ПК замість продуктивності зазвичай вказують тактову частоту, більш об'єктивно визначальну швидкодію машини, так як кожна операція вимагає для виконання цілком певної кількості тактів. Знаючи тактову частоту, можна досить точно визначити час виконання будь-якої машинної операції.

2. Розрядність машини та кодових шин інтерфейсу.

Розрядність≈ це максимальна кількість розрядів двійкового числа, над яким одночасно може виконуватися машинна операція, у тому числі операція передачі інформації; чим більша розрядність, тим, за інших рівних умов, буде більша і продуктивність ПК.

3. Типи системного та локальних інтерфейсів.

Різні типиінтерфейсів забезпечують різні швидкостіпередачі інформації між вузлами машини дозволяють підключати різну кількість зовнішніх пристроїв і різні їх види.

4. Місткість оперативної пам'яті.

Місткість оперативної пам'яті вимірюється найчастіше в мегабайтах (Мбайт), рідше в кілобайтах (Кбайт). 1 Мбайт = 1024 Кбайта = 1024 2 байт.

Багато сучасних прикладних програм при оперативній пам'яті ємністю менше 8 Мбайт просто не працюють або працюють, але дуже повільно.

Слід пам'ятати, що збільшення ємності основний пам'яті вдвічі, крім іншого, дає підвищення ефективної продуктивності ЕОМ під час вирішення складних завдань приблизно 1,7 разу.

5. Місткість накопичувача на жорстких магнітних дисках (вінчестера).Місткість вінчестера вимірюється зазвичай в мегабайтах або гігабайтах (1 Гбайт = 1024 Мбайта).

За прогнозами фахівців, багато програмних продуктів 1997 р. вимагатимуть до роботи до 1 Гбайта зовнішньої пам'яті.

6. Тип і ємність накопичувачів на гнучких магнітних дисках

Зараз застосовуються в основному накопичувачі на гнучких магнітних дисках, що використовують дискети діаметром 3,5 та 5,25 дюйма (1 дюйм = 25,4 мм). Перші мають стандартну ємність 1,44 Мбайта, другі – 1,2 Мбайта.

7. Види та ємність КЕШ-пам'яті.

КЕШ-пам'ять- це буферна пам'ять, що не доступна для користувача, яка автоматично використовується комп'ютером для прискорення операцій з інформацією, що зберігається в повільніше діючих запам'ятовуючих пристроях. Наприклад, для прискорення операцій з основною пам'яттю організується реєстрова КЕШ-пам'ять усередині мікропроцесора (КЕШ-пам'ять першого рівня) або поза мікропроцесором на материнській платі (КЕШ-пам'ять другого рівня); Для прискорення операцій із дисковою пам'яттю організується КЕШ-пам'ять на осередках електронної пам'яті.

Слід пам'ятати, що наявність КЭШ-пам'яті ємністю 256 Кбайт збільшує продуктивність ПК приблизно 20%.

8. Тип відеомонітора (дисплея) та відеоадаптера.

9.Тип принтера.

10.Наявність математичного співпроцесора.

Математичний співпроцесор дозволяє у десятки разів прискорити виконання операцій над двійковими числами з плаваючою комою та над двійково-кодованими десятковими числами.

11. Наявне програмне забезпечення та вид операційної системи

12. Апаратна та програмна сумісність з іншими типами ЕОМ.

Апаратна та програмна сумісність з іншими типами ЕОМ означає можливість використання на комп'ютері відповідно до тих же технічних елементів і програмного забезпечення, що і на інших типах машин.

13. Можливість роботи у обчислювальній мережі

14. Можливість роботи у багатозадачному режимі.

Багатозадачний режим дозволяє виконувати обчислення одночасно за кількома програмами (багатопрограмний режим) або для декількох користувачів (розрахований на багато користувачів режим). Поєднання у часі роботи кількох пристроїв машини, можливе у такому режимі, дозволяє значно збільшити ефективну швидкодію ЕОМ.

15. Надійність.

Надійність - це здатність системи виконувати повністю та правильно всі задані їй функції. Надійність ПК зазвичай вимірюється середнім часом напрацювання на відмову.

16. Вартість.

17. Габарити та маса.

II . Сучасний стан настільних ПК

На нинішньому етапі розвитку ПК можна виділити дві основні платформи: Wintel та Apple.

Найпоширенішою є платформа Wintel на базі х86 процесорів завдяки своїй універсальності, а також вартості. Ця платформа має багато клонів, тобто. аналогічних комп'ютерів, що випускаються різними фірмами США, Західної Європи, Росії, Японії та ін.

Платформа Apple представлена ​​досить популярними у країнах комп'ютерами Macintosh. Вони займають на світовому ринку досить вузьку, але досить стабільну нішу.

Формальними відмінностями між платформами є тип процесора та операційна система. У Macintosh використовується RISС-архітектура процесора та UNIX-подібне ядро ​​операційної системи. Однак останніми роками в апаратному плані ці дві платформи поступово зближуються. Тому основною відмінністю можна вважати кількість вироблених у світі апаратних засобів та програмного забезпечення, де Wintel поза конкуренцією. Apple має невелику кількість високопродуктивних моделей, а також значно поступається у кількості виробленого ПЗ. З цього виходить, що маючи комп'ютер Wintel, можна виконати будь-яку операцію, але при цьому не завжди швидко і зручно. На Apple ту ж операцію можна зробити або швидко, або не здійснити взагалі.

Наведемо приклад кілька моделей ПК, популярних на сьогоднішній день:

· Hacker Ph945

Платформа побудована на основі ASUS M4A78 – добротної материнської плати середнього рівня на чіпсеті AMD 770 із підтримкою DDR2. Вона добре оснащена, але без особливих надмірностей. З особливостей практичного штибу відзначимо наявність на задній панелі оптичного S/PDIF та порту eSATA. У системі використовуються нещодавно анонсований чотириядерний процесор AMD Phenom II X4 945 з пристойною обчислювальною потужністю та 4 ГБ оперативної пам'яті. Відеопідсистема також на рівні. Графічні адаптери GeForce GTS 250 підходять для оптимальних ПК, при дуже хорошому співвідношенні ціна/продуктивність вони здатні забезпечити комфортну кількість кадрів в секунду в останніх іграх.

Зв'язування Phenom II X4 945 + GeForce GTS 250 загалом дуже непогано себе показало під час тестувань. Ймовірно, у такій комбінації має місце незначний перекіс у бік трохи більш продуктивного процесора, але його можливості стануть у нагоді в неігрових багатопотокових задачах.

Система зібрана у корпусі Microlab M4812. Дана модель зовні досить цікава та практична у використанні. На передній панелі у відсіку для 3,5-дюймових пристроїв встановлений мультиформатний кард-рідер Samsung SFD-321F/T4XB, що дозволяє працювати з флеш-картами всіх поширених типів. Тут же на фронтальній стороні є аналоговий регулятор швидкості обертання 120-міліметрового вентилятора, закріпленого на задній стінці корпусу. Можливостей БП цілком достатньо для роботи запропонованої конфігурації, але без особливого запасу. Модель M-ATX-420W відповідає стандарту ATX 1.3, який не передбачає серйозних навантажень по лінії 12 В, що застосовується сучасними відеокартами та системою живлення CPU. У розглянутій конфігурації енергоспоживання комп'ютера в режимі спокою становить близько 120 Вт, збільшуючись до 270 Вт у важких сценах Crysis.
Система не беззвучна, в режимі очікування комп'ютер функціонує досить тихо, під навантаженням активніше включаються в роботу вентилятори блоку живлення та відеокарти, хоча в цілому рівень шуму нижче середнього.

· Dell HPS 730 H2C

Dell відновила лінійку ігрових комп'ютерів XPS 730 H2C. У солідному алюмінієвому корпусі інженери помістили материнську плату на базі чіпсету NVIDIA nForce 790i Ultra SLI з встановленим процесором Intel Core 2 Extreme (із заводським розгоном), парою відеокарт ATI Radeon HD 3870 X2 або NVIDIA GeForce 8800GT SLI та оперативною пам'яттю Corsair DOMINATOR стандарту DDR3. Система охолодження H2C, що використовується в ПК, унікальна і є плодом спільної розробки Dell, Intel, Delphi і CoolIT.

Світовий ринок настільних ПК є найчисленнішим, але в останні роки переживає гостру кризу через спад попиту на свою продукцію. Все більшої популярності набувають мобільні ПК. Це пояснюється зростанням продуктивності мобільних комп'ютерівта одночасним зниженням їхньої ціни.

III . Перспективи розвитку настільних ПК

У зв'язку із щорічним збільшенням відсотка продажів ноутбуків може скластися враження, що мобільні ПК незабаром можуть витіснити стаціонарні. Проте фахівці вважають, що настільні комп'ютери ще рано списувати з рахунків. Незважаючи на продуктивність мобільних ПК, що росте, розвиток стаціонарних комп'ютерів також не сповільнюється.

Популярність ноутбуків насамперед пояснюються їхньою орієнтованістю на вирішення тих завдань, яким не може задовольнити домашній комп'ютер (що, у свою чергу, пов'язане з можливістю автономного живлення ноутбуків). Однак потрібно сказати про те, що настільний комп'ютер насамперед характеризується продуктивністю, що дозволяє користувачеві виконати на ньому практично будь-яке завдання. Мобільний ПК повинен мати поруч додаткових характеристик(таких як вага, габарити, час автономної роботи), що відводить продуктивність другого план. До того ж становить труднощі модернізація ноутбука: вона буває складною у виконанні, або просто неможлива.

Ноутбуки Настільні ПК центральний процесор Обмежений вибір процесорів за частотами та продуктивністю Повний спектр ЦП для побудови системи Відеокарта Продуктивність вбудованого відео значно нижча, ніж у дискретних відеокарт для настільних систем Можливість вибору будь-якої відеокарти; системи з кількома відеокартами для отримання максимальної продуктивності Оперативна пам'ять Об'єм ОЗУ до 4096 Мбайт Об'єм не обмежений Дискова підсистема Об'єм дискової підсистеми до 500 Гбайт Об'єм не обмежений Матриці типу TN+Film. Використовується, як правило, одна лампа підсвічування, тому якість зображення гірша, ніж у моделей для настільних моніторів зіставного класу Можливість вибору будь-якого монітора з потрібним типомматриці під конкретні потреби покупця: TN + Film, MVA, PVA, IPS. Використовується від двох до чотирьох (і більше) ламп підсвічування. Вбудована система забезпечення безперебійного живлення Потрібно придбати окремий пристрій для забезпечення безперебійного живлення Операційна система Зазвичай вибір не пропонується. Операційна система встановлена ​​виробником Широкий спектр десктопних операційних систем під конкретні потреби покупця Модернізація Дуже обмежена. Збільшення обсягу оперативної пам'яті та заміна жорсткого диска(Виконується кваліфікованим інженером). Можливість встановлення пристроїв CardBus та ExpressCard Гнучка. Заміна системної плати, процесора, збільшення пам'яті, нарощування дискової підсистеми, встановлення оптичних приводів, заміна відеокарти, встановлення карт розширення Гарантія на один рік. Ремонт блоковий та дорогий Довічний безкоштовний сервіс

Порівняльна характеристика ноутбуків та настільних ПК

Враховуючи фактори ціни, продуктивності, модернізації, ремонту та інші, слід визнати, що для отримання збалансованої та продуктивної системи практичніше придбати настільний ПК. Якщо важлива мобільність і всі супутні фактори, оптимальним вибором стане покупка ноутбука. Настільна система дозволить не тільки вирішувати завдання високої складності, а й надасть можливість масштабування під завдання, що змінюється. Прогнозуючи доступне для огляду майбутнє персональних комп'ютерів у плані розширення їх можливостей, слід зазначити такі напрямки як: · Нарощування продуктивності процесора; · Мініатюризація процесорів; · Введення даних за допомогою жестів та мови; · Збільшення ємності вінчестерів та щільності запису; · Зменшення габаритів ПК; · Впровадження нанотехнологій, біомолекулярних та квантових обчислювачів. Висновок Подальший розвиток настільних персональних комп'ютерів у вищевказаних напрямках, безсумнівно, зрештою призведе до зміни не лише їх зовнішнього вигляду, Але й, цілком можливо, нових обчислювальних алгоритмів і нової концепції ПК загалом. Не викликає сумніву також, що з часом більшість користувачів перейдуть на комп'ютери з автономним живленням. Але станеться це тоді, коли мобільні ПК будуть мати досить високі характеристики, щоб повністю замінити собою стаціонарні комп'ютери. Однак на сьогоднішній день настільні ПК мають безліч шляхів розвитку, і більшість виробників продовжують їх удосконалення. Список літератури 1. Чередов А. Д. Організація ЕОМ та систем: Навчальний посібник. - Томськ: ТПУ, 2005. С. 3 - 30. 2. Мураховський В. І. Залізо ПК. Нові можливості. - СПб.: Пітер, 2005. С. 27 - 191. 3. Домашній ПК: Он-лайн журнал. - http://www.dpk.com.ua/ 4. Комп'ютер: Он-лайн журнал. - Ст. «ПК (перспективи та контури) майбутнього». - http://offline.computerra.ru/2002/426/15178/

Оскільки масове поширення нині отримали персональні комп'ютери, їх функціональну та структурну організацію розглянемо докладно.

Основні блоки ПК та їх призначення

Структурну схему персонального комп'ютера представлено на рис. 3.13.

Мал. 3.13. Структурна схема ПК

Мікропроцесор

Мікропроцесор (МП) - центральний пристрій ПК, призначений для керування роботою всіх блоків машини та для виконання арифметичних та логічних операцій над інформацією.

До складу мікропроцесора входять кілька компонентів.

Ÿ Пристрій управління (УУ): формує і подає у всі блоки машини в потрібні моменти часу певні сигнали управління (керуючі імпульси), зумовлені специфікою операції, що виконується, і результатами попередніх операцій; формує адреси осередків пам'яті, використовуваних виконуваною операцією, і передає ці адреси відповідні блоки комп'ютера; опорну послідовність імпульсів пристрій управління отримує від генератора тактових імпульсів.

Ÿ Арифметико-логічний пристрій (АЛП): призначений для виконання всіх арифметичних та логічних операцій над числовою та символьною інформацією (у деяких моделях ПК для прискорення виконання операцій до АЛП підключається додатковий математичний співпроцесор ).

Ÿ Мікропроцесорна пам'ять (МПП): призначена для короткочасного зберігання, запису та видачі інформації безпосередньо використовуваної в найближчі такти роботи машини; МПП будується на регістрах задля забезпечення високої швидкодії машини, бо основна пам'ять(ОП) який завжди забезпечує швидкість запису, пошуку та зчитування інформації, необхідну ефективної роботи швидкодіючого мікропроцесора. Регістри - швидкодіючі осередки пам'яті різної довжини (на відміну від осередків ОП, що мають стандартну довжину 1 байт і нижчу швидкодію).

Ÿ Інтерфейсна система мікропроцесора призначена для сполучення та зв'язку з іншими пристроями ПК; включає внутрішній інтерфейс МП, буферні запам'ятовуючі регістри і схеми управління портами введення-виведення (ПВВ) і системною шиною.

Отже, інтерфейс (interface) - сукупність засобів сполучення та зв'язку пристроїв комп'ютера, що забезпечує їх ефективну взаємодію.

Порт водо-виводу (I/O port) - елементи системного інтерфейсуПК, якими МП обмінюється інформацією коїться з іншими пристроями.

Ÿ Генератор тактових імпульсів генерує послідовність електричних імпульсів, частота яких визначає тактову частоту мікропроцесора. Проміжок часу між сусідніми імпульсами визначає час одного такту чи просто такт роботи машини. Частота генератора тактових імпульсів є однією з основних характеристик персонального комп'ютера і багато в чому визначає швидкість його роботи, оскільки кожна операція обчислювальної машини виконується за певну кількість тактів.

Системна шина

Системна шина - основна інтерфейсна система комп'ютера, що забезпечує поєднання та зв'язок всіх його пристроїв між собою. Системна шина включає:

Ÿ кодову шину даних (КШД), що містить дроти та схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів числового коду (машинного слова) операнда;

Ÿ кодову шину адреси (КША), що містить дроти та схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів коду адреси осередку основної пам'яті або порту введення-виведення зовнішнього пристрою;

Ÿ кодову шину інструкцій (КШІ), що містить дроти та схеми сполучення для передачі інструкцій (керуючих сигналів, імпульсів) у всі блоки машини;

Ÿ шину живлення, що містить дроти та схеми сполучення для підключення блоків ПК до системи енергоживлення.

Системна шина забезпечує три напрями передачі:

Ÿ між мікропроцесором та основною пам'яттю;

Ÿ між мікропроцесором та портами введення-виведення зовнішніх пристроїв;

Ÿ між основною пам'яттю та портами введення-виведення зовнішніх пристроїв (у режимі прямого доступу до пам'яті).

Усі блоки, а точніше їх порти вводу-виводу, через відповідні уніфіковані роз'єми (стики) підключаються до шини одноманітно: безпосередньо чи через контролери (адаптери). Управління системною шиною здійснюється мікропроцесором або безпосередньо, або, що частіше, через додаткову мікросхему контролера шини, Що формує основні сигнали управління. Обмін інформацією між зовнішніми пристроями та системною шиною виконується з використанням ASCII-кодів.

Основна пам'ять

Основна пам'ять (ОП) призначена для зберігання та оперативного обміну інформацією з іншими блоками машини. ВП містить два види запам'ятовуючих пристроїв: постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП) і оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗУ).

Ÿ ПЗП (ROM - Read Only Memory) призначене для зберігання незмінної (постійної) програмної та довідкової інформації; дозволяє оперативно лише зчитувати інформацію, що зберігається в ньому (змінити інформацію у ПЗП не можна);

Ÿ ОЗП (RAM - Random Access Memory) призначене для оперативного запису, зберігання та зчитування інформації (програм і даних), що безпосередньо бере участь в інформаційно-обчислювальному процесі, що виконується ПК в поточний період часу.

Головними перевагами оперативної пам'яті є її висока швидкодія та можливість звернення до кожного осередку пам'яті окремо (прямий адресний доступ до осередку). Як недолік оперативної пам'яті слід зазначити неможливість збереження інформації у ній після вимкнення живлення машини (енергозалежність).

Крім основної пам'яті на системній платі ПК є і енергонезалежна пам'ять CMOS RAM (Complementary Metal-Oxide Semiconductor RAM), що постійно живиться від свого акумулятора; в ній зберігається інформація про апаратну конфігурацію ПК (про всю апаратуру, яка є в комп'ютері), яка перевіряється при кожному включенні системи.

Зовнішня пам'ять

Зовнішня пам'ять відноситься до зовнішніх пристроїв ПК і використовується для довготривалого зберігання будь-якої інформації, яка може колись знадобитися для вирішення завдань. Зокрема, у зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпечення комп'ютера. Зовнішня пам'ять представлена ​​різноманітними видами пристроїв, але найбільш поширеними з них, що є практично на будь-якому комп'ютері, є показані на структурній схемі накопичувачі на жорстких (НЖМД) та гнучких (НГМД) магнітних дисках.

Призначення цих накопичувачів: зберігання великих обсягів інформації, запис та видача інформації на запит до оперативного запам'ятовуючого пристрою. Розрізняються НЖМД та НГМД конструктивно, обсягами збереженої інформації та часом її пошуку, запису та зчитування. Як пристрої зовнішньої пам'яті часто використовуються також накопичувачі на оптичних дисках (CD ROM - Compact Disk Read Only Memory) і рідше - запам'ятовуючі пристрої на касетній магнітній стрічці (НКМЛ, стрімери).

Джерело живлення

Джерело живлення - блок, що містить системи автономного та мережевого енергоживлення ПК.

Таймер

Таймер - внутрішньомашинний електронний годинник реального часу, що забезпечує, при необхідності, автоматичне знімання поточного моменту часу (рік, місяць, годинник, хвилини, секунди та частки секунд). Таймер підключається до автономного джерела живлення - акумулятора і при відключенні машини від електромережі продовжує працювати.

Зовнішні пристрої

Зовнішні пристрої (ВП) ПК - найважливіша складова частина будь-якого обчислювального комплексу, досить сказати, що за вартістю ВП становлять до 80-85% вартості всього ПК.

ВУ ПК забезпечують взаємодію машини з довкіллям: користувачами, об'єктами управління та іншими комп'ютерами.

До зовнішніх пристроїв відносяться:

Ÿ зовнішні запам'ятовуючі пристрої (ВЗП) або зовнішня пам'ять ПК;

Ÿ діалогові засоби користувача;

Ÿ пристрої введення інформації;

Ÿ пристрої виведення інформації;

Ÿ засоби зв'язку та телекомунікацій.

Діалогові засоби користувача включають до свого складу:

Ÿ відеомонітор (відеотермінал, дисплей ) - пристрій для відображення інформації, що вводиться і виводиться з ПК;

Ÿ пристрої мовного введення-виводу - засоби мультимедіа, що швидко розвиваються. Це різні мікрофонні акустичні системи, «звукові миші» зі складним програмним забезпеченням, що дозволяє розпізнавати літери та слова, що вимовляються людиною, ідентифікувати їх і кодувати; синтезатори звуку, що перетворюють цифрові коди на літери та слова, що відтворюються через гучномовці (динаміки) або звукові колонки, під'єднані до комп'ютера.

До пристроїв введення інформації належать:

Ÿ клавіатура - пристрій для ручного введення числової, текстової та керуючої інформації у ПК;

Ÿ графічні планшети (дигітайзери) - пристрої для ручного введення графічної інформації, зображень шляхом переміщення планшетом спеціального покажчика (пера); при переміщенні пера автоматично виконується зчитування координат його розташування та введення цих координат у ПК;

Ÿ сканери (читаючі автомати) - обладнання для автоматичного зчитування з паперових та плівкових носіїв та введення в ПК машинописних текстів, графіків, малюнків, креслень;

Ÿ пристрої цілевказівки (графічні маніпулятори), призначені для введення графічної інформації на екран дисплея шляхом управління рухом курсору по екрану з подальшим кодуванням координат курсору та введенням їх у ПК (джойстик - важіль, миша, трекбол - куля в оправі, світлове перо і т.д. д.);

Ÿ сенсорні екрани - для введення окремих елементів зображення, програм або команд з екрана дисплея на ПК.

До пристроїв виведення інформації належать:

Ÿ принтери - друкувальні пристрої для реєстрації інформації на паперовий або плівковий носій;

Ÿ Графобудівники (плотери) - пристрої для виведення графічної інформації (графіків, креслень, малюнків) з ПК на паперовий носій.

Пристрої зв'язку та телекомунікації використовуються для зв'язку з приладами та іншими засобами автоматизації (узгоджувачі інтерфейсів, адаптери, цифро-аналогові та аналого-цифрові перетворювачі тощо) та для підключення ПК до каналів зв'язку, до інших комп'ютерів та обчислювальних мереж (мережеві інтерфейсні) плати та карти - мережні адаптери, «стики», мультиплексори передачі даних, модеми - модулятори/демодулятори).

Зокрема, на рис. 4.1 мережевий адаптер відноситься до зовнішньому інтерфейсуПК та служить для підключення його до каналу зв'язку з метою обміну інформацією з іншими комп'ютерами під час роботи у складі обчислювальної мережі. Як мережний адаптер найчастіше використовується модем.

Багато з вищеназваних пристроїв відноситься до умовно виділеної групи засобів мультимедіа.

Мультимедіа (multimedia, багатосередовість) - це комплекс апаратних і програмних засобів, що дозволяють людині спілкуватися з комп'ютером, використовуючи різні, природні для себе середовища: звук, відео, графіку, тексти, анімацію і т. д. До засобів мультимедіа відносяться пристрої мовного введення та пристрої мовного виведення інформації; мікрофони та відеокамери, акустичні та відеовідтворювальні системи з підсилювачами, звуковими колонками, великими відеоекранами; звукові та відеоадаптери, плати відеозахоплення, що знімають зображення з відеомагнітофона або відеокамери та вводять його в ПК; широко поширені вже зараз сканери, що дозволяють автоматично вводити на комп'ютер друковані тексти та малюнки; нарешті, зовнішні запам'ятовуючі пристрої великої ємності на оптичних дисках, які часто використовуються для запису звукової та відеоінформації.

Незважаючи на величезну різноманітність обчислювальної технікита її надзвичайно швидке вдосконалення, фундаментальні принципи влаштування машин багато в чому залишаються незмінними. Зокрема, починаючи з перших поколінь, будь-який персональний комп'ютер складається з таких основних пристроїв: процесор, пам'ять (внутрішня та зовнішня) та пристрої введення та виведення інформації. Розглянемо докладніше призначення кожного їх.

Процесор – головний пристрій комп'ютера

p align="justify"> Процесор є головним пристроєм комп'ютера, в якому власне і відбувається обробка всіх видів інформації. Іншою важливою функцією процесора є забезпечення узгодженої дії всіх вузлів, що входять до комп'ютера. Відповідно найбільш важливими частинами процесора є арифметико-логічний пристрій АЛП та пристрій управління УУ.

Кожен процесор здатний виконувати певний набір універсальних інструкцій, званих найчастіше машинними командами. Який саме цей набір визначається пристроєм конкретного процесора, але він не дуже великий і в основному аналогічний для різних процесорів. p align="justify"> Робота персонального комп'ютера полягає у виконанні послідовності таких команд, підготовлених у вигляді програми. Процесор здатний організувати зчитування чергової команди, її аналіз та виконання, а також при необхідності прийняти дані або надіслати результати їх обробки на потрібний пристрій. Вибрати, яку інструкцію програми виконувати наступною, також має сам процесор, причому результат цього вибору часто може залежати від інформації, що обробляється в даний момент.

Хоча всередині процесора завжди є спеціальні осередки (регістри) для оперативного зберігання оброблюваних даних та деякої службової інформації, у ньому свідомо не передбачено місце для зберігання програми. Для цієї важливої ​​мети в комп'ютері є інший пристрій – пам'ять. Розглянемо лише найважливіші види комп'ютерної пам'яті, оскільки її асортимент безперервно розширюється і поповнюється новими і новими типами.

Пам'ять загалом призначена для зберігання як даних, так і програм їх обробки: згідно з фундаментальним принципом фон Неймана, для обох типів інформації використовується єдиний пристрій.

Пам'ять комп'ютера

Починаючи з перших персональних комп'ютерів, пам'ять відразу почали ділити на внутрішню і зовнішню. Історично це справді було пов'язане з розміщенням усередині або поза процесорною шафою. Однак із зменшенням розмірів машин усередину основного процесорного корпусу вдавалося помістити все більшу кількість пристроїв, і первісний безпосередній зміст цього поділу поступово втратився. Проте термінологія збереглася.

Внутрішня пам'ять

Під внутрішньою пам'яттю сучасного комп'ютера прийнято розуміти електронну пам'ять, що швидко діє, розташовану на його системній платі. Зараз така пам'ять виготовляється на базі найсучасніших напівпровідникових технологій (раніше використовувалися магнітні пристрої на основі феритових сердечників – зайве свідчення того, що конкретні фізичні принципи не мають значення). Найбільш істотна частина внутрішньої пам'яті називається ОЗУ - оперативний пристрій. Його головне призначення полягає в тому, щоб зберігати дані та програми для вирішуваних в даний момент завдань. Напевно, кожному користувачеві відомо, що при вимкненні живлення вміст ОЗУ повністю втрачається. До складу внутрішньої пам'яті сучасного комп'ютера крім ОЗУ також входять деякі інші різновиди пам'яті. Тут згадаємо тільки про постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗУ), в якому зокрема зберігається інформація, необхідна для початкового завантаження комп'ютера в момент живлення. Як очевидно з назви, інформація у ПЗУ не залежить від стану комп'ютера (для кращого розуміння можна вказати на деяку аналогію між інформацією ПЗУ та “вродженими” безумовними рефлексами у живих істот). Раніше вміст ПЗУ раз і назавжди формувався на заводі, тепер же сучасні технологіїдозволяють у разі потреби оновлювати його навіть не виймаючи з комп'ютерної плати.

Зовнішня пам'ять

Зовнішня пам'ять реалізується як досить різноманітних пристроїв зберігання інформації та зазвичай конструктивно оформляється як самостійних блоків. Сюди, перш за все, слід віднести накопичувачі на гнучких і жорстких магнітних дисках (останні кілька жаргонних користувачів часто називають вінчестерами), а також оптичні дисководи (пристрої для роботи з CD ROM). У конструкції пристроїв зовнішньої пам'яті є частини, що механічно рухаються, тому швидкість їх роботи істотно нижча, ніж у повністю електронної внутрішньої пам'яті. Проте зовнішня пам'ять дозволяє зберегти величезні обсяги інформації з метою подальшого використання. Підкреслимо, що інформація у зовнішній пам'яті, перш за все, призначена для самого комп'ютера і тому зберігається у зручній для нього формі; людина без використання машини неспроможна, наприклад, навіть віддалено уявити вміст немаркованої дискети чи диска CD ROM.

Сучасні програмні системи здатні об'єднувати внутрішню і зовнішню пам'ять у єдине ціле, причому так, щоб рідко використовувана інформація потрапляла в повільно працюючу зовнішню пам'ять. Такий метод дає можливість дуже істотно розширити обсяг інформації, що обробляється за допомогою комп'ютера.

Якщо процесор доповнити пам'яттю, така система вже може бути працездатною. Її суттєвим недоліком є ​​неможливість дізнатися щось про те, що відбувається всередині такої системи. Для отримання інформації про результати необхідно доповнити комп'ютер пристроями виводу, які дозволяють подати їх у доступній людському сприйняттю формі. Найбільш поширеним пристроєм виведення є дисплей, здатний швидко та оперативно відображати на своєму екрані як текстову, так і графічну інформацію. Для отримання копії результатів на папері використовують принтер або принтер.

Пристрої введення

Нарешті, оскільки користувачеві часто потрібно вводити нову інформацію в комп'ютерну систему, необхідні ще й пристрої введення. Найпростішим пристроєм введення є клавіатура. Широке поширення програм із графічним інтерфейсом сприяло популярності іншого пристрою введення – маніпулятора миша. Нарешті, дуже ефективним сучасним пристроєм для автоматичного введення інформації в комп'ютер є сканер, що дозволяє не просто перетворити картинку з аркуша паперу в графічний комп'ютерний файл, але і за допомогою спеціального програмного забезпечення розпізнати в прочитаному зображенні текст і зберегти його у вигляді, придатному для редагування звичайний текстовий редактор.

Функціональна схема сучасного комп'ютера

Тепер, коли ми знаємо основні пристрої комп'ютера та їх функції, залишилося з'ясувати, як взаємодіють між собою. Для цього звернемося до функціональної схеми сучасного комп'ютера, яка наведена на малюнку.

Малюнок 1

Для зв'язку основних пристроїв комп'ютера між собою використовується спеціальна інформаційна магістраль, яку зазвичай називають інженерами шиною. Шина складається із трьох частин:

шина адреси, на якій встановлюється адреса необхідної комірки пам'яті або пристрою, з яким відбуватиметься обмін інформацією;

шина даних, за якою власне і буде передано необхідну інформацію; і нарешті,

шина керування, що регулює цей процес (наприклад, один із сигналів на цій шині дозволяє комп'ютеру розрізняти між собою адреси пам'яті та пристроїв введення/виводу).

Розглянемо як приклад, як процесор читає вміст комірки пам'яті. Переконавшись, що шина в даний момент вільна, процесор поміщає на шину адреси потрібну адресу та встановлює необхідну службову інформацію (операція – читання, пристрій – ОЗУ тощо) на шину керування. Тепер йому залишається лише чекати на відповідь від ОЗУ. Останнє, "побачивши" на шині звернений до нього запит на читання інформації, витягує вміст необхідного осередку і поміщає його на шину даних. Особливо відзначимо, що обмін по шині за певних умов і за наявності певного допоміжного обладнання може відбуватися без безпосередньої участі процесора, наприклад, між пристроєм введення і внутрішньою пам'яттю.

Підкреслимо також, що описана нами функціональна організація комп'ютерів практично може бути значно складніше. Сучасний комп'ютер може містити кілька узгоджених процесорів, прямі інформаційні канали між окремими пристроями, кілька взаємодіючих магістралей і т.д. Тим не менш, якщо розуміти найбільш загальну схему, то розібратися в конкретній комп'ютерної системибуде вже легше. Магістральна структура дозволяє легко під'єднувати до комп'ютера саме ті зовнішні пристрої, які потрібні даного користувача. Завдяки їй вдається скомпонувати із стандартних блоків будь-яку індивідуальну конфігурацію комп'ютера.

Подібна інформація.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

1. Функціональна організація персонального комп'ютера. Центральний процесор. Контролери периферійних пристроїв. Структура та функції системної шини. Периферійні пристрої (пристрої введення-виведення тощо). Принцип підключення периферійних пристроїв до системної шини

1.1 Склад та призначення основних елементів персонального комп'ютера

1.2 Зовнішні пристрої, що запам'ятовують

1.3 Пристрої введення/виведення даних

1.4 Контролери периферійних пристроїв

1.5 Принципи підключення периферійних пристроїв

2. Моделі розв'язання функціональних та обчислювальних задач. Класифікація видів моделювання. Математичні моделі. Інформаційні моделі Поняття алгоритму та його властивості. Способи опису алгоритмів. Основні алгоритмічні конструкції

2.1 Класифікація моделей. Математичні моделі

2.2 Інформаційні моделі

2.3 Поняття алгоритму та його властивості

2.4 Методи опису алгоритмів

2.5 Базові структури алгоритмів (основні алгоритмічні конструкції)

Практична частина

Література

1. Функціональна організація персонального комп'ютера. Центральний процесор. Контролери периферійних пристроїв. Структура та функції системної шини. Периферійні пристрої (пристрої введення-виведення тощо). Принцип підключення периферійних пристроїв до системної шини

1.1 Склад та призначення основних елементів персонального комп'ютера

центральний процесор

центральний процесор(ЦП) - функціонально-закінчений програмно-керований пристрій обробки інформації, виконаний на одній або кількох НВІС. У сучасних ПК різних фірм застосовуються процесори двох основних архітектур:

· Повна система команд змінної довжини – Complex Instruction Set Computer (CISC);

· Скорочений набір команд фіксованої довжини – Reduced Instruction Set Computer (RISC).

Найбільш складним функціональним пристроєм процесора є пристрій керування виконанням команд. Воно містить:

· Буфер команд, що зберігає одну або кілька чергових команд програми; читає наступні команди із пристрою, поки виконується чергова команда, зменшуючи час її вибірки з пам'яті;

· Дешифратор командрозшифровує код операції чергової команди та перетворює його на адресу початку мікропрограми, яка реалізує виконання команди;

· Управління вибіркою чергової мікрокомандиє невеликим процесором, що працює за принципом фон Неймана, має свій лічильник мікрокоманд, який автоматично вибирає чергову мікрокоманду з ПЗУ мікрокоманд;

· Постійний запам'ятовуючий пристрій(ПЗУ) мікрокоманд - це запам'ятовуючий пристрій, який інформація записується одноразово і потім може тільки зчитуватися; Відмінною особливістю ПЗУ є те, що записана в нього інформація зберігається скільки завгодно довго і не вимагає постійної напруги живлення.

Вибірка чергової мікрокоманди здійснюється через певний проміжок часу, який залежить від часу виконання попередньої мікрокоманди. Частота, з якою здійснюється вибірка мікрокоманд, називається тактовою частотою процесора. Тактова частота є важливою характеристикоюпроцесора, оскільки визначає швидкість виконання процесором команд, і, зрештою, швидкодія процесора. комп'ютер процесор контролер

Арифметико-логічний пристрій (АЛП) призначений для виконання арифметичних та логічних операцій перетворення інформації. Функціонально АЛУ складається з кількох спеціальних регістрів, повно розрядного суматора та схем місцевого управління. В основі АЛУ лежить пристрій, що реалізує арифметичну операцію. Додавання двох цілих чисел. Інші арифметичні операції реалізуються за допомогою подання чисел у спеціальному додатковому коді. Суматор АЛУ - це багато розрядний пристрій, кожен розряд якого є схемою на логічних елементах, що виконують підсумовування двох однорозрядних двійкових чисел з урахуванням перенесення з попереднього молодшого розряду (напівсуматор). Результатом є сума вхідних величин та перенесення до наступного старшого розряду. Такий функціональний пристрій називається однорозрядним, повним суматором.

Регістри загального призначення (РОН) використовуються для тимчасового зберігання операндів виконуваної команди та результатів обчислень, а також зберігають адреси осередків пам'яті або портів вводу-виводу для команд, що звертаються до пам'яті та зовнішніх пристроїв. Якщо операнди зберігаються в РОН, час виконання команди значно скорочується.

Внутрішні пристрої: оперативний запам'ятовуючий пристрій, кеш-пам'ять, постійний запам'ятовуючий пристрій . Іншим важливим функціональним вузлом комп'ютера є пристрій, що запам'ятовує, або пам'ять. Пам'ять, в якій зберігаються програми і дані, що виконуються, називається оперативним запам'ятовуючим пристроєм (ОЗУ), або RAM (Random Access Memory) - пам'яттю з вільним доступом. ОЗП дозволяє записувати та зчитувати інформацію з комірки, звертаючись до неї за її номером або адресою. Осередок пам'яті має стандартну кількість двійкових розрядів - один байт. Інформація у ОЗУ зберігається постійно, поки схеми пам'яті подається харчування, тобто. вона є енергозалежною.

Існує два види ОЗП, що відрізняються технічними характеристиками: динамічне ОЗП, або DRAM (Dynamic RAM), і статичне ОЗП, або SRAM (Static RAM). Швидкодія динамічного ОЗП значно нижче, ніж статичного. Як оперативна або відеопам'ять використовується динамічна ОЗУ. Статичне ОЗУ використовується як невелика буферна надшвидкодійна пам'ять. У кеш - пам'ять із динамічної пам'яті заносяться команди та дані, які процесор виконуватиме в даний момент.

Швидкість роботи ОЗУ нижча, ніж швидкодія процесора, тому застосовуються різні методипідвищення її продуктивності. Наприклад, розміщення в одному корпусі мікросхеми НВІС декількох модулів пам'яті з чергуванням адрес.

Для зменшення впливу часу звернення процесора до ОЗУ та збільшення продуктивності комп'ютера додатково встановлюється надшвидка буферна пам'ять, виконана на мікросхемах статичної пам'яті. Ця пам'ять називається кеш-пам'яттю (від анг. Cache – запас). Час звернення до даних у кеш-пам'яті набагато нижче, ніж ОЗУ, і порівняно зі швидкістю роботи самого процесора. Сучасні процесори мають вбудовану кеш-пам'ять, яка знаходиться всередині процесора, крім цього є кеш-пам'ять і на системній платі. Щоб їх розрізняти, вона поділяється на рівні. На кристалі самого процесора знаходиться кеш-пам'ять першого рівня, вона має об'єм 16-128 Кбайт і саму високу швидкістьобміну даними. У корпусі процесора, але на окремому кристалі знаходиться кеш-пам'ять другого рівня, що має об'єм близько 256 Кбайт – 2 Мбайти. Кеш-пам'ять третього рівня розташована на системній платі, її обсяг може становити 16 – 1000 Мбайт.

Використання процесом кеш-пам'яті збільшує продуктивність процесора, особливо в тих випадках, коли відбувається послідовне перетворення щодо невеликої кількості даних, які постійно під час перетворення зберігаються в кеш-пам'яті.

В одному адресному просторі з ОЗУ є спеціальна пам'ять, призначена для постійного зберігання таких програм, як тестування та початкове завантаження комп'ютера, управління зовнішніми пристроями. Вона є незалежною, тобто. зберігає записану інформацію за відсутності харчування. Така пам'ять називається постійним пристроєм (ПЗУ) або ROM (Read Only Memory). Постійні пристрої можна розділити за способом запису з них інформації на наступні категорії:

ПЗУ, що програмуються одноразово. Програмуються при виготовленні та не дозволяють змінювати записану в них інформацію.

Перепрограмовані ПЗП (ППЗП). Дозволяють перепрограмувати їх багаторазово. Зміну змісту ППЗУ можна виконувати безпосередньо у складі обчислювальної системи (така технологія називається флеш - технологією),так і поза нею, на спеціальних пристроях, званих програматорами.

Внутрішні шини

Загальна шина, поряд з центральним процесором і пристроєм, що запам'ятовує, багато в чому визначає продуктивність роботи комп'ютера, так як забезпечує обмін інформацією між функціональними вузлами. Загальна шина ділиться на три окремі шини за типом інформації, що передається: шина адреси, шина даних, шина управління. Кожна шина характеризується: шириною- Числом паралельних провідників для передачі інформації; тактовою частотою- Частотою, на якій працює контролер шини при формуванні циклів передачі інформації.

Шина адреси призначена передачі адреси осередку пам'яті чи порту ввода-вывода. Ширина шини адреси визначає максимальну кількість осередків, яку вона може безпосередньо адресувати. Якщо ширина шини адреси n, то кількість пам'яті, що адресується, дорівнює 2 n .

Шина даних призначена передачі команд і даних, і його ширина багато чому визначає інформаційну пропускну здатність загальної шини. У сучасних комп'ютерах ширина шини даних становить 32 – 64.

Шина управління включає всі лінії, які забезпечують роботу загальної шини. Її ширина залежить від типу шини та визначається алгоритмом її роботи або протоколомроботи шин. Протокол роботи шини складається з кількох циклів і виконується контролером шини, розташованим усередині процесора або окремим контролером шини.

Розробники пропонують включати до складу комп'ютера додаткові шини, що безпосередньо пов'язують центральний процесор і окремі найбільш швидкодіючі пристрої. Такі шини отримали назву локальних шин. Локальні шини використовуються для підключення до процесора пристрою та відеоконтролера.

Основні характеристики загальних та локальних шин, що застосовуються у ПК фірмиIBM.

Загальна шина PCI застосовується в настільних комп'ютерах, в даний час використовується модифікація PCI 2/1/Тактова частота контролера цієї шини 66 МГц, ширина шини адреси - 32, а шини даних - 64 розряду . Пікова пропускна спроможність шини 528 Мбайт/с.

Загальна шина PCMCIA застосовується в переносних комп'ютерах класу ноутбук і має параметри, які можна порівняти з параметрами шини PCI/

Локальна шина для підключення відеоконтролера AGP дозволяє організувати безпосередній зв'язок відеоконтролера та оперативного пристрою. Вона спрямована на масову передачу відеоданих. Має конвеєрну організацію виконання операцій читання/запису, що дозволяє уникнути затримок під час звернення до модулів пам'яті. За один такт роботи може передати два, чотири або вісім блоків даних залежно від встановленого режиму роботи. У разі встановлення режиму паралельної передачі восьми блоків забезпечує пікову швидкість передачі 2112 Мбайт/с.

1.2 Зовнішні пристрої, що запам'ятовують

На відміну від оперативного запам'ятовуючого пристрою, зовнішні запам'ятовуючі пристрої (ВЗП) мають великий обсяг інформації, що зберігається, і є енергонезалежними. Найбільшого поширення набули дискові ВЗП, які, залежно від типу носія, можна поділити на магнітні, оптичні та змішані.

Магнітні дискивикористовують магнітні матеріали зі спеціальними властивостями, що дозволяють фіксувати два стани. Інформація на магнітні диски записується і зчитується магнітною головкою, яка радіально переміщається з фіксованим кроком, а сам диск при цьому обертається навколо своєї осі. Головка зчитує або записує інформацію, розташовану на концентричному колі, що називається доріжкоюабо треком. Кожна доріжка додатково розбивається на низку ділянок – секторів. Сектор містить мінімальний блок інформації, який може бути записаний або рахований з диска. Читання та запис на диск здійснюється блоками, тому дисководи називають блоковими пристроями.

Фізична структура дискавизначається кількістю доріжок та кількістю секторів на кожній доріжці. Вона задається при форматуванні диска, яке виконується спеціальними програмами і має бути зроблено перед першим використанням диска для запису інформації.

Крім фізичної структури диска, говорять ще про логічну структуру. Логічна структура визначається файловою системою, яка реалізована на диску та залежить від операційної системи комп'ютера, на якому використовується цей диск.

Накопичувачі на оптичних дисках

Оптичний компакт-диск, запропонований у 1982 р. фірмами Philips і Sony спочатку для запису звукової інформації, ідеально підходив для запису цифрової інформації великих обсягів на змінному носії. Обсяг інформації, записаної на компакт-диску, становить 600-700 Мбайт. До переваг можна віднести і його відносну дешевизну, високу надійність і довговічність, нечутливість до забруднення та впливу магнітних полів. У середині 90-х років. з'явилися пристрої, які встановлюються безпосередньо на комп'ютері та дозволяють робити одноразовий запис інформації на компакт-диск. Для таких пристроїв випускають спеціальні компакт-диски, які отримали назву CD-Recodable (CD-R).

З'явилися компакт-диски з можливістю перезапису - CD-ReWritable (CD-RW).

Подальший розвиток технології виробництва компакт-дисків призвів до створення дисків із високою щільністю запису – цифровий універсальний диск Digital Versatile Disk (DVD). Об'єм записуваної інформації на диску досягає 4,7 Гбайт. Подальше збільшення обсягу інформації забезпечується використанням двосторонніх DVD.

Флеш-пам'ять.

До недоліків дискової пам'яті можна віднести наявність механічних компонентів, що рухаються, мають малу надійність, і велику споживану потужність при записі і зчитуванні. Поява великої кількості цифрових пристроїв (МР3-плеєри, цифрові фото- та відеокамери, кишенькові комп'ютери) зажадала розробки мініатюрних пристроїв зовнішньої пам'яті, що мають малу енергоємність, значну ємність і забезпечували б сумісність з персональними комп'ютерами. Перші промислові зразки такої пам'яті з'явилися у 1994 р. та отримали назву флеш-пам'ять.

Флеш-пам'ять є мікросхемою перепрограмованого постійного запам'ятовуючого пристрою (ППЗУ) з необмеженим числом циклів перезапису. Конструктивно флеш-пам'ять виконується у вигляді окремого блоку, що містить мікросхему флеш-пам'яті та контролер, для підключення до одного із стандартних входів комп'ютера. Розміри цього блоку 40 х 16 х 7 мм. Флеш-пам'ять, яка використовується в інших цифрових пристроях, має інші розміри та конструктивне оформлення. В даний час обсяг флеш-пам'яті досягає декількох Гбайт, швидкість запису та зчитування становлять десятки Мбайт/с.

1.3 Пристрої введення/виведення даних

Відеотермінали

Відеотерміналипризначені для оперативного відображення текстової та графічної інформації з метою візуального сприйняття її користувачів. Відеотермінал складається з відеомонітора (дисплея) та відеоконтролера.

Для ПК використовуються монітори таких типів:

На основі електроннопроменевої трубки (ЕЛТ);

На основі рідкокристалічних індикаторів (РКІ, LCD - Liguid Crystal Display);

Плазмові монітори (PDP – Plasma Display Panels);

Електролюмінесцентні монітори (FED – Field Emission Display);

Самовипромінюючі монітори (LEP – Light Emission Plastics).

Основні характеристики моніторів:

Розмір екрана монітора- Задається величиною діагоналі в дюймах. Домашні ПК оснащуються моніторами з розмірами 15 або 17 дюймів, а для професійної роботи, що вимагає відображення дрібних деталей, використовуються монітори з розмірами 21 та 22 дюйми.

Роздільна здатність- Визначається числом пікселів(світлових точок) по горизонталі та вертикалі. Стандартні значення роздільної здатності сучасних моніторівнаступні: 800 х 600, 1024 х 768, 1800 х 1440, 2048 х 1536 та ін. Значення роздільної здатності визначає якість зображення на екрані.

Робоча частота кадрової розгортки -визначає швидкість зміни кадрів зображення. Вона впливає на стомлюваність очей при тривалій роботі комп'ютера. Чим вища частота кадрової розгортки, тим менша стомлюваність очей. Частота зміни кадрів багато в чому залежить від роздільної здатності екрану: чим вище роздільна здатність, тим менше частота зміни кадрів. Наприклад, при роздільній здатності 800 х 600 максимальна частота зміни кадрів може становити 120 Гц, а при роздільній здатності 1600 х 1200 - 67 Гц. На роздільну здатність монітора та якість зображення впливає обсяг відеопам'яті. Сучасні відеоконтролери для зберігання кольору кожного пікселя витрачають 4 байти пам'яті, для чого необхідно мати об'єм відеопам'яті від 32 до 128 Мбайт. Більший обсяг відеопам'яті дозволяє встановлювати вищий режим роздільної здатності та більша кількістькольорів для кожного пікселя.

Монітори на основі ЕЛТ використовують електроннопроменеві трубки, що застосовуються у звичайних телевізійних приймачах, і пристрій, що формує на екрані точки (пікселі). Для кольорових моніторів колір точки створюється зміщенням основних кольорів (червоного, зеленого і синього) і залежить від інтенсивності кожного електронного променя. Кольоровий монітор може відображати до 16 млн відтінків у кожній точці.

Монітори на рідкокристалічних індикаторах є плоскими панелями. Ці монітори використовують спеціальну, прозору рідину, яка за певних напруг електростатичного поля кристалізується, при цьому змінюється її прозорість і коефіцієнт заломлення світлових променів. Ці ефекти використовуються для формування зображення. Ці монітори мають кращу яскравість і надають можливість дивитися на екран навіть з відхиленням до 45 про вертикалі.

У плазмових моніторахзображення формується світлом, яке виділяється при газовому розряді в кожному пікселі екрану. Величезними перевагами таких моніторів є висока яскравість та контрастність, відсутність тремтіння зображення, а також великий кут відхилення від нормалі, при якому зображення зберігає високу якість. До недоліків можна віднести недостатню здатність, що наразі вирішує, і досить швидке (п'ять років при офісному використанні) погіршення якості люмінофора. Поки що такі монітори використовують лише для конференцій та презентацій.

Електролюмінесцентні моніторискладаються із двох пластин, з ортогонально нанесеними на них прозорими провідниками. На одну із пластин нанесений шар люмінофора, який починає світитися при подачі напруги на провідники у точці їх перетину, утворюючи піксель.

Монітори, що самовипромінюють, використовують матрицю пікселів, побудовану на основі напівпровідникового матеріалу, що випромінює світло при подачі на нього напруги (світлодіод). На сьогоднішній день є монохромні самовипромінюючі дисплеї з жовтим свіченням, але вони поступаються терміном служби LCD моніторам. Переваги таких моніторів полягають у тому, що вони забезпечують 180-градусний огляд, працюють при низькій напрузі живлення та мають малу вагу.

Пристрої введення інформації

Клавіатура.Клавіатура називається пристрій для ручного введення інформації в комп'ютер. Сучасні типи клавіатур відрізняються, переважно, принципом формування сигналу при натисканні кнопки.

Серед сучасних типів клавіатур можна відзначити бездротову, в якій передача інформації в комп'ютер відбувається за допомогою датчика інфрачервоного випромінювання, аналогічно пультам управління різною побутової техніки. Така клавіатура дозволяє працювати у будь-якому зручному для користувача місці, не прив'язуючись до розташування системного блоку. Можна також відзначити гнучку гумову клавіатуру, яка працює безшумно, захищена від механічних та хімічних руйнівних впливів, дуже тонка і може бути згорнута у вигляді циліндра.

Клавіатурний процесор, який обробляє сигнали від клавіатури, визначає номер кнопки, яка була натиснута, так званий скан-код, а сервісні програми операційної системи визначають, який саме символ або команда були введені. Такий підхід дозволяє порівнювати кожній клавіші більше одного символу.

Маніпулятор типу "миша".Як додаткові пристрої для ручного введення інформації найбільш широко використовуються пристрої графічного введення типу «миша» і пристрої для введення інформації в ігрові програми - джойстики.

Маніпулятор «миша» представляє необхідний засібдля роботи із комп'ютером. Миша є електронно-механічним пристроєм, зовнішній вигляд якої і принцип дії дуже різноманітні. Найбільш популярні типи миші, що застосовуються в настільних комп'ютерах, мають вигляд невеликої коробочки, зверху якої знаходяться дві кнопки управління командами миші та коліщатко скролінгу, що використовується для прокручування інформації в деяких додатках. На нижній частині знаходиться механічний або електронний пристрій, що відстежує рух миші по поверхні. У портативних комп'ютерах миша вмонтована в його корпус і є майданчиком з сенсорами, які відстежують рух пальця по майданчику і силу його тиску і переміщують курсор по екрану або, при сильнішому натисканні, виконують команду. Такі пристрої отримали назву трекпоінти або трекпади. Випускаються миші, що передають інформацію на комп'ютер по інфрачервоному каналу. У таких мишей відсутній «хвостик», який зв'язує її з комп'ютером, через який вона і отримала своє ім'я.

Джойстик.Маніпулятор типу є основним пристроєм для керування численними комп'ютерними іграми. Найпростіший джойстик є основою із укріпленою на ньому рукояткою, на якій розміщені чотири кнопки і двопозиційний курок. Функції всіх кнопок та положення рукоятки програмуються та для різних ігор можуть мати різні дії. Джойстики забезпечують більший контроль над грою та значно повніше передають реальну ігрову ситуацію. Для підключення джойстика використовується стандартний вхід, який зазвичай розміщується на роз'ємі звукової карти, або інший стандартний вхід комп'ютера.

Пристрої друку

Існує кілька типів пристроїв, які забезпечують отримання твердої копії електронного документана папері чи іншому матеріалі. Найбільш поширені два типи таких пристроїв: принтери та плотери.

Друкуючі пристрої (принтери)призначені для виведення інформації на папір. Всі принтери можуть виводити текстову інформацію, багато з них можуть виводити також малюнки та графіки, а деякі принтери можуть виводити кольорові зображення. Існує кілька тисяч моделей принтерів, які можна використовувати з IBM PC. Як правило, застосовуються принтери наступних типів: матричні, струменеві та лазерні, проте зустрічаються й інші (світлодіодні, термопринтери тощо).

Основною характеристикою принтера, що визначає якість паперового документа, є роздільна здатність, що вимірюється кількістю елементарних точок, які розміщуються на одному дюймі. Чим вище роздільна здатність, тим точніше відтворюються деталі зображення. Сучасні принтери забезпечують роздільну здатність від 200 до 2880 dpi.

Ще однією важливою характеристикою є продуктивність принтера, яка вимірюється кількістю сторінок, що виготовляються принтером за хвилину. Зазвичай продуктивність вказується для сторінок формату А4.

Плоттери. Плоттери, або графобудівники, використовуються, в основному, для виведення графічної інформації - креслення, схеми діаграми і т.п. Основна перевага полягає в тому, що вони призначені для отримання зображення на великому форматі паперу, наприклад, А1.

Плоттери діляться два великі класи: векторні та растрові. У векторних плоттерах вузол, що пишуть, переміщається відносно паперу відразу по вертикалі і горизонталі, креслюючи на папері безперервні криві в будь-якому напрямку. У растрових - пишучий вузол переміщається щодо паперу лише одному напрямку. Зображення формується рядок за рядком із послідовності точок.

Векторні плотери використовують для малювання вузол, який називається пером. Як пера, використовуються пір'я з чорнилом, фіброві та пластикові стрижні (фломастери), олівцеві грифелі і крейда або кулькові вузли одноразової та багаторазової дії. Пір'яні плоттери забезпечують високу якість зображень, але мають невисоку швидкість роботи. Поступово пір'яні та кулькові вузли плотерів витісняються струминними вузлами, аналогічними вузлам струменевих принтерів.

Растрові плоттери можуть мати струминний або лазерний вузол, що пише. Їхня основна відмінність від принтерів з подібним принципом роботи в ширині оброблюваного зображення.

Сканери.

Сканери є найбільш поширеними пристроями для вирішення завдання переведення паперових документів в електронні копії. Їх можна класифікувати за цілою низкою ознак. Насамперед, сканери бувають чорно-білі та кольорові.

Важливою характеристикою сканерів є роздільна здатність, що вимірюється кількістю точок, що розрізняються на дюйм зображення, і становить від 75 до 1600 dpi. Для нормального розпізнавання образів, зокрема текстів, цілком достатньо 300-600 dpi. Дозвіл необхідно вибирати індивідуально для кожного конкретного використання зображення, що сканується.

Збільшення роздільної здатності різко збільшує розмір файлу.

Конструктивно сканери поділяються на три типи: ручні, планшетні та роликові.

1.4 Контролери периферійних пристроїв

Для керування роботою пристроїв у комп'ютерах використовуються електронні схеми. контролери.

Контролер - це електронний пристрій, призначений для підключення до магістралі комп'ютера різних за принципом дії, інтерфейсу та конструктивного виконання периферійних пристроїв.

До терміну "контролер" дуже близький за змістом інший термін - "адаптер". Призначення обох однаково, але контролер дещо складніше: "мається на увазі його деяка активність - здатність до самостійних дій після отримання команд від програми, що обслуговує його. Складний контролер може мати у своєму складі і власний процесор". можуть вважатися синонімами.

Ще одним схожим пристроєм є співпроцесор. Співпроцесори "допомагають" основному (центральному) процесору, який виконує програму, реалізовувати складні специфічні функції. Прикладом може бути графічний співпроцесор, виконує геометричні побудови та обробку графічних зображень, - цілком можна вважати графічним контролером. Дещо окремо стоїть математичний співпроцесор, який виконує свої функції "поодинці", не керуючи ніякими зовнішніми пристроями.

Всі перелічені вище пристрої служать зменшення навантаження на центральний процесор і підвищують загальну продуктивність системи. Значення контролерів у тому, що вони звільняють процесор від найповільніших функцій вводу/вывода інформації. Ідеї ​​застосування спеціалізованих інтелектуальних схем для розвантаження центрального процесора були накладені ще в третьому поколінні ЕОМ у великих машинах колективного користування IBM-36O (у СРСР дане сімейство машин відоме як "аналог" під ім'ям ЄС ЕОМ). У четвертому поколінні виникла технологічна можливість збирати схеми управління в єдиному кристалі і з'явилися мікроконтролери.

До складу контролера, як правило, входять: власний мікропроцесор, ОЗП, ПЗП, регістри зовнішніх пристроїв (через них контролер взаємодіє з центральним процесором), буферні (що узгоджують) схеми. У певному сенсі складний контролер є спрощеною спеціалізованою ЕОМ.

Для роботи ПК необхідно, щоб у його ОЗУ знаходилася програма та дані. Попадають вони в ОП з різних пристроїв – клавіатури, дисків тощо. Зазвичай, ці пристрої називаються зовнішніми, хоча деякі з них знаходяться всередині системного блоку. Результати виконання програм також виводяться зовнішні пристрої - монітор, диски, принтер. Таким чином, для роботи ПК необхідний обмін інформацією між ОП і зовнішніми пристроями. Такий обмін називається введенням/виводом. Для цього існують дві ланки.

1. Для кожного зовнішнього пристрою в ПК є електронна схемаяка ним керує. Ця схема називається контролером чи адаптером.

2. Усі контролери взаємодіють із МП і ОЗУ через системну магістраль передачі, яку називають шиною. Усі компоненти ПК підключаються до шини за допомогою роз'ємів розширення системи – слотів.

1.5 Принципи підключення периферійних пристроїв

Усі периферійні пристрої підключаються лише до системного блоку. Для роботи конкретного пристроюу складі конкретного комплекту ПЕОМ необхідно мати:

1. Контролер (адаптер) – спеціальну плату, що керує роботою конкретного периферійного пристрою. Наприклад, контролер клавіатури, миші, адаптер монітора, портів тощо.

2. Драйвер - спеціальне програмне забезпечення, яке управляє роботою конкретного периферійного пристрою. Наприклад, драйвер клавіатури, драйвер принтера тощо.

Різні пристрої використовують різні способи підключення до контролерів:

· Деякі пристрої (дисковод для дискет, клавіатура і т. д.) підключаються до стандартних контролерів (інтегрованим або вбудованим в материнську плату), що є у складі комп'ютера;

· Деякі пристрої (звукові карти, багато факс-модеми і т. д.) виконані як електронні плати, тобто змонтовані на одній платі зі своїм контролером;

· Деякі пристрої використовують наступний спосіб підключення: в системний блок комп'ютера вставляється електронна плата (контролер), керуюча роботоюпристрої, а сам пристрій приєднується до плати кабелем;

· на сьогоднішній день більшість зовнішніх пристроїв підключаються до комп'ютера через USB-порт.

Плати контролерів вставляються у спеціальні роз'єми (слоти) на материнській платі комп'ютера.

За допомогою додавання та заміни плат контролерів користувач може модифікувати комп'ютер, розширюючи його можливості та налаштовуючи його за своїми потребами. Наприклад, користувач може додати факс-модем до комп'ютера, звукову карту, Оплату прийому телепередач і т. д.

Одним із видів контролерів, які присутні майже в кожному комп'ютері, є контролер портів вводу-виводу. Часто цей контролер інтегровано до складу материнської плати. Контролер портів вводу-виводу з'єднується кабелями з роз'ємами на задній стінці комп'ютера, через які до комп'ютера підключаються принтер, миша та інші пристрої.

Крім контролерів портів введення-виведення в системному блоці присутні роз'єми шини USB - універсальної послідовної шини, до якої можна підключити клавіатуру, мишу, принтер, модем, дисковод компакт-дисків, сканер і т. д. Основна вимога - можливість підключення до даної шині пристрою. Особливість шини USB – можливість підключення до неї пристроїв під час роботи комп'ютера (не вимикаючи його).

На відміну від внутрішніх компонентів для установки периферійних пристроїв не потрібно відкривати корпус.

2. Моделі розв'язання функціональних та обчислювальних задач. Класифікація видів моделювання. Математичні моделі. Інформаційні моделі Поняття алгоритму та його властивості. Способи опису алгоритмів. Основні алгоритмічні конструкції

2.1 Класифікація моделей. Математичні моделі

Залежно від характеру досліджуваних процесів у системі та мети моделювання існує безліч типів моделей та способів їх класифікації, наприклад, за метою використання, наявності випадкових впливів, відношення до часу, можливості реалізації, сфери застосування та ін. (табл.).

Класифікація видів моделей

За способом відображення властивостей об'єкта (по можливості реалізації)	використання	За наявністю впливів на систему	відношенню до часу	застосування
Реальні (натурні, фізичні). Подумки (наочні, символічні, математичні). Інформаційні	Науковий експеримент. Комплексні випробування та виробничий експеримент. Оптимізаційні моделі	Детерміновані. Стохастичні	Статичні. Динамічні (дискретні, безперервні)	Універсальні. Спеціалізовані

За способом відображення властивостей об'єкта (по можливості реалізації) моделі класифікуються на предметні(реальні, матеріальні) та абстрактні(Уявні, інформаційні - у сенсі). У вузькому значенні під інформаційними розуміються абстрактні моделі, що реалізують інформаційні процеси(виникнення, передачу, обробку та використання інформації) на комп'ютері.

Предметні моделі представлені реальними об'єктами, що відтворюють геометричні, фізичні та інші властивості систем, що моделюються в матеріальній формі (глобус, манекен, макет, муляж, каркас та ін.).

Реальні моделі ділять на натурні (проведення дослідження на реальному об'єкті та подальша обробка результатів експерименту із застосуванням теорії подоби) та фізичні (проведення дослідження на установках з аналогічними досліджуваними процесами, які зберігають природу явища та мають фізичну подобу).

Абстрактні моделі дозволяють представляти системи, які важко чи неможливо моделювати реально, у образній чи знаковій формі. Образні чи наочні моделі (малюнки, фотографії) є наочні зорові образи, зафіксовані на матеріальному носії інформації (папір, плівка).

Знакові або символьні моделі представляють основні властивості і відносини об'єкта, що моделюється з використанням різних мов (знакових систем), наприклад, географічні карти. Вербальні моделі – текстові – використовують для опису об'єктів засобу природної мови. Наприклад, правила дорожнього руху, інструкція до приладу.

Математичні моделі - Широкий клас знакових моделей, що використовують математичні методи подання (формули, залежності) та отримання досліджуваних характеристик реального об'єкта.

Назвемо деякі різновиди математичних моделей:

Дескриптивні(описові) - констатують фактичний стан справ, без можливості впливу на об'єкт, що моделюється.

Оптимізаційні- дають можливість підбирати параметри, що управляють. Ігрові- Вивчають методи прийняття рішень в умовах неповної інформації.

Імітаційні- наслідують реальний процес.

За метою використання моделі класифікуються на науковий експеримент, В якому здійснюється дослідження моделі із застосуванням різних засобів отримання даних про об'єкт, можливості впливу на хід процесу з метою отримання нових даних про об'єкт або явище; комплексні випробування і виробничий експеримент, що використовують натурне випробування фізичного об'єкта для отримання високої вірогідності щодо його характеристик; оптимізаційніпов'язані зі знаходженням оптимальних показників системи (наприклад, знаходження мінімальних витрат або визначення максимального прибутку).

За наявності випадкових впливів на систему моделі поділяються на детерміновані(у системах відсутні випадкові впливи) та стохастичні(У системах присутні імовірнісні впливи). Ці моделі деякі автори класифікують за способом оцінки параметрів системи: в детермінованих системах параметри моделі оцінюються одним показником для конкретних значень їх вихідних даних; у стохастичних системах наявність імовірнісних характеристик вихідних даних дозволяє оцінювати параметри кількома показниками.

По відношенню до часу моделі поділяють на статичні, що описують систему в певний моментчасу, та динамічні, Що розглядають поведінку системи в часі В свою чергу, динамічні моделіподіляють на дискретні, в яких всі події відбуваються за інтервалами часу, та безперервніде всі події відбуваються безперервно в часі.

По області застосування моделі поділяють на універсальні, призначені для використання багатьма системами, та спеціалізованістворені для дослідження конкретної системи.

2.2 Інформаційні моделі

Інформаційні моделі у багатьох випадках спираються на математичні моделі, оскільки під час вирішення завдань математична модельдосліджуваного об'єкта, процесу чи явища неминуче перетворюється на інформаційну її реалізації на комп'ютері. Визначимо основні поняття інформаційної моделі.

Інформаційним об'єктомназивається опис реального об'єкта, процесу або явища у вигляді сукупності його характеристик (інформаційних елементів), які називаються реквізитами. Інформаційний об'єкт певної структури (реквізитного складу) утворює тип (клас),якому надають унікальне ім'я. Інформаційний об'єкт з конкретними характеристиками називають екземпляром. Кожен екземпляр ідентифікується завданням ключового реквізиту (ключ).Одні й самі реквізити у різних інформаційних об'єктах може бути як ключовими, і описовими. Інформаційний об'єкт може мати кілька ключів.

2.3 Поняття алгоритму та його властивості

«Алгоритм» є базовим основним поняттям інформатики, а алгоритмізація та програмування – основним розділом курсу інформатики (ядром курсу). Поняття алгоритму, як і поняття інформації, дається безліччю найрізноманітніших визначень – від «наївно-інтуїтивних» («алгоритм – це план розв'язання задачі») до «строго формалізованих» (нормальні алгоритми Маркова). Поняття алгоритму, що є фундаментальним у математиці та інформатиці, виникло задовго до появи засобів обчислювальної техніки.

Термін "алгоритм (алгорифм)" з'явився в Середньовіччі, коли європейці знайомилися зі способами виконання арифметичних дійу десятковій системі числення за книгою узбецького математика Абу Джафара Муххамада ібн Муси аль-Хорезмі (783-850 р.) «Арифметика індуськими цифрами», що здобула широку популярність. Слово «алгоритм» є результатом європейської вимови слів «аль-Хорезмі» («аль-Хорезмі» - людина з міста Хорезмі; нині місто Хіва в Хорезмській області Узбекистану).

Єдиного визначення поняття алгоритму немає. Спочатку під алгоритмом розуміли спосіб виконання арифметичних процесів над десятковими числами. Надалі алгоритмом стали називати точне розпорядження, що визначає порядок дій, що забезпечує отримання необхідного результату вихідних даних за кінцеве число кроків.

Алгоритм (по Д. Е. Кнуту) - це кінцевий набір правил, який визначає послідовність операцій для вирішення конкретної безлічі завдань і має п'ять важливих рис: кінцівку, певність, введення, висновок, ефективність.

Алгоритм (по А. Н. Колмогорову) - це система обчислень, що виконуються за строго певними правилами, яка після якогось числа кроків свідомо призводить до вирішення поставленого завдання.

Алгоритм (по А. А. Маркову) - це точне припис, що визначає обчислювальний процес, що йде від вихідних даних, що варіюються, до шуканого результату.

Алгоритм може бути призначений для виконання людиною або автоматичним пристроєм.

Стосовно ЕОМ алгоритм визначає обчислювальний процес, що починається з обробки деякої сукупності можливих вихідних даних і спрямований на отримання певних вихідних даних результатів. Термін «обчислювальний процес» поширюється на обробку інших видів інформації, наприклад, символьної, графічної чи звукової.

Алгоритм повинен мати такі властивості:

? дискретністю;

? масовістю;

? визначеністю;

? результативністю;

? формальністю.

Дискретність (Розривність, роздільність). Кожен алгоритм складається з окремих закінчених процесів, тобто. ділиться на кроки.

Масовість - застосовність алгоритму всім завданням деякого класу, різним лише вихідними даними. При цьому вихідні дані можуть вибиратися з деякої області, яка називається областю застосування алгоритму.

Визначеність(Детермінованість, точність) - властивість алгоритму, що вказує на те, що кожен крок алгоритму повинен бути строго визначений і не повинен допускати свавілля в тлумаченні. Також суворо має бути визначено порядок виконання окремих кроків. Завдяки цій властивості багаторазове виконання алгоритму при тих самих вихідних даних дає один і той же результат.

Результативність(кінцевість) - властивість, яка полягає в тому, що будь-який алгоритм повинен призводити до правильного вирішення задачі за кінцеве (можливо дуже велике) число кроків, або подавати сигнал про те, що даний алгоритм не застосовується для вирішення поставленої задачі.

Формальність - це властивість свідчить про те, будь-який виконавець, незнайомий із змістом алгоритму, але здатний приймати і виконувати інструкції алгоритму, діючи формально, тобто. відволікаючись від змісту поставленого завдання і лише виконуючи інструкції, отримує необхідний результат. Думати про те, які дії і в якій послідовності потрібно виконати, повинен розробник алгоритму, а виконавець формально (не думаючи, механічно) виконує запропоновані команди і отримує необхідний результат.

2.4 Методи опису алгоритмів

В даний час використовуються такі способи опису алгоритмів:

Словесно-формульний опис алгоритму;

Псевдокод;

Табличний метод;

Мови програмування (програма);

Графічний метод (блок-схема).

Словесно-формульний опис алгоритмупредставляє структуру алгоритму та зміст виконуваних дій засобами природної мови. Переваги цього методу: загальнодоступність, можливість описувати алгоритм з будь-яким ступенем деталізації. Недоліком цього є багатослівність, низька наочність, громіздкість, можлива неоднозначність тлумачення.

Псевдокод- Опис структури алгоритму природною, частково формалізованою мовою, що дозволяє виявити основні етапи вирішення задачі перед точним його записом мовою програмування. У псевдокоді використовуються деякі формальні конструкції та загальноприйнята математична символіка. Суворих синтаксичних правил для запису псевдокода немає. Це полегшує запис алгоритму під час проектування та дозволяє описати алгоритм, використовуючи будь-який набір команд. Однак у псевдокоді зазвичай використовуються деякі конструкції, властиві формальним мовам, що полегшує перехід від псевдокоду до запису алгоритму мовою програмування. Єдиного чи формального визначення псевдокода немає, тому можливі різні псевдокоди, які відрізняються набором слів і конструкцій.

Графічний спосіб представлення алгоритмів (Блок-схема)- має ряд переваг завдяки візуальності та явному відображенню процесу розв'язання задачі. Алгоритми, представлені графічними засобами, отримали назву візуальні алгоритми.

При проектуванні візуальних алгоритмів використовують спеціальні графічні символи. Результатом алгоритмізації розв'язання задачі є блок-схема алгоритму, що складається з деякої послідовності графічних блоків, пов'язаних з керуванням лініями (напрямками потоку) зі стрілками. У блоках записується послідовність дій. Блоки можуть нумеруватись. Порядкові номери проставляються ліворуч у верхній частині символів. У межах однієї схеми рекомендується зображати блоки однакових розмірів. Для візуального представлення алгоритмів зазвичай використовують символи відповідно до ГОСТ 19701-90 «Єдина система програмної документації. Схеми алгоритмів, програм, даних та систем. Умовні позначення та правила виконання»

Загальними правилами під час проектування схем є такі правила:

1. Кожна схема повинна починатися та закінчуватися символами, що позначають початок та закінчення алгоритму. В алгоритмі має бути лише один символ початку та один символ закінчення.

2. На початку алгоритму мають бути символи введення значень вхідних даних.

3. Після введення значень вхідних даних можуть наслідувати символи обробки та символи умови.

4. Наприкінці алгоритму мають розташовуватися символи виведення значень вихідних даних.

Описи алгоритму в словесній формі, на псевдокод або у вигляді блок-схеми допускають деяку довільність при зображенні команд. Разом з тим, будь-яка з цих форм дозволяє людині зрозуміти суть справи та виконати алгоритм. Насправді виконавцями алгоритмів виступають комп'ютери. Тому алгоритм, призначений для виконання на комп'ютері, повинен бути записаний «зрозумілою» йому мовою, таку формалізовану мову називають мовою програмування. Алгоритм, записаний мовою програмування, називається програмою. У цьому випадку алгоритм подається у вигляді послідовності операторів мови програмування.

2.5 Базові структури алгоритмів (основні алгоритмічні конструкції)

Метод структурної алгоритмізації.Цей метод ґрунтується на візуальному поданні алгоритму у вигляді послідовності керуючих структурних елементів? керуючих структур. Принцип структурної алгоритмізаціїполягає в тому що логічна структура будь-якої програми може бути виражена комбінацією з наступних базових структур:

1) Композиція (наслідування);

2) Альтернатива (розгалуження);

3) Ітерація (цикл).

Структурна блок-схема ? композиція із базових алгоритмічних структур.

Альтернатива,або розгалуження- це конструкція розгалуження, що має предикатну вершину.

Ітерація,або цикли- це циклічна конструкція алгоритму, що складається з композиції та альтернативи.

Алгоритмічна структура (базова структура, що управляє) «Ітерація, або цикл» може бути представлена ​​в двох формах: з передумовою і з постумовою.

Алгоритми лінійної структури-лінійні алгоритми передбачають послідовне виконання дій у порядку, заданою схемоюбез їх повторення або пропуску деяких дій. Алгоритм лінійної структури зображується лінійною послідовністю пов'язаних один з одним блоків. Такий порядок виконання дій називається природним. Тож у схемах алгоритмів лінійної структури немає блоку «Рішення».

Алгоритми структури, що гілкується - на відміну від лінійнихалгоритмів, в яких команди виконуються послідовно одна за одною, розгалуженіалгоритми входить умова, залежно від виконання чи невиконання якого виконується та чи інша послідовність операцій, груп операцій чи базова структура, що управляє. Кожна така послідовність дій називається гілкоюалгоритму.

Таким чином, алгоритм структури, що гілкується, містить тільки структури «Слідування» і «Розгалуження»

Алгоритми циклічноїструктури є найпоширенішим видом алгоритмів. В алгоритмах циклічної структури в залежності від виконання або невиконання будь-якої умови виконується послідовність дій, що повторюється, що називається тілом цикла.

Практична частина

Завдання 1

Переведіть число з однієї системи числення до іншої:

462 > римську с. рах.

Рішення: 462=400+60+2=(D-C)+(L+X)+(I+I)=CDLXII

Відповідь: CDLXII

Завдання 2

Складіть таблиці істинності логічних виразів:

Рішення:

1. У цій функції дві логічні змінні: ¬А, В

2. Рядок у таблиці: 2 2 =4+1=5

3. Розставляємо порядок дій: 1) ¬А; 2) ¬В: 3) (¬А /\ В); 4) (А/В);

5) (¬А /\ В) \/(А/\В)

						(¬А /\ В) \/(А/\В)

Завдання 3

На схемі намальовано дороги між населеними пунктами A, B, C, D, E, F та вказано протяжність доріг. (Відсутність числа у таблиці означає, що прямої дороги між пунктами немає). Визначте довжину найкоротшого шляху між пунктами A та F(за умови, що пересуватися можна лише за вказаними на схемі дорогами).

Завдання 4

У таблиці наведено запити до пошукового сервера. Розташуйте позначення запитів у порядку зростання кількості сторінок, які знайде пошуковий сервер за кожним запитом.

Для позначення логічної операції"АБО" у запиті використовується символ "|", а для логічної операції "І" - "&". Вкажіть мінімальну кількість сторінок (у тисячах), знайдену за запитом.

Відповідь: В; Б: А; Р, кількість сторінок 99тис.

Завдання 5

Обчисліть результат роботи наступної програми. Текст програми наведено трьома мовами програмування

Завдання 6

У таблиці Dat зберігаються позитивні чи негативні цілі числа. Визначте, що буде надруковано в результаті виконання наступного алгоритму, записаного трьома мовами.

Література

1. Інформатика: Підручник. / Б.В. Соболь, А.Б. Галін, Ю.В. Панів та ін. - 5-те вид. – Ростов н/Д: Фенікс, 2010. – 446 с.

2. Інформатика. Базовий курс: навч. посібники для втузів / ред. С. В. Симонович. - 3-тє вид. – СПб.: Пітер, 2013. – 638 с.

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Склад та обґрунтування вибору компонентів персонального комп'ютера (процесора, материнської плати, комплектуючих та периферійних пристроїв), вимоги до них та характеристики. Структурна схема комп'ютера, його програмне забезпечення та розрахунок вартості.

контрольна робота , доданий 12.02.2015


Компонування частин комп'ютера та зв'язок між ними. Концепція архітектури персонального комп'ютера, принципи фон Неймана. Призначення, функції базових програмних засобів, програма, що виконується. Види, призначення, функції, специфіка периферійних пристроїв.

контрольна робота , доданий 23.09.2009


Конфігурування персонального комп'ютера для Збройних сил Російської Федерації та обґрунтування вибору комплектуючих для нього. Аналіз характеристик комплектуючих: процесора, материнської плати, відеокарти, жорсткого диска та периферійних пристроїв.

курсова робота , доданий 16.07.2013


Поняття архітектури персонального комп'ютера, компонування частин комп'ютера та зв'язок між ними. Складові системного блоку ПК. Функції центрального процесора, системної плати, оперативного пристрою, відеокарти і жорсткого диска.

реферат, доданий 28.01.2014


Архітектура персонального комп'ютера, функціональні та технічні характеристики його пристроїв. Компоненти материнської плати, структура процесора, види пам'яті. Принципи роботи процесора та звернення до даних. Шляхи розвитку персонального комп'ютера

курсова робота , доданий 11.02.2011


Архітектура сучасного персонального комп'ютера. Види та характеристики центральних та зовнішніх пристроїв ЕОМ. Структурна та функціональна схеми персонального комп'ютера. Пристрої для введення інформації до системного блоку та для відображення інформації.

курсова робота , доданий 18.01.2012


Структура персонального комп'ютера. Загальні відомостіпро периферійні пристрої комп'ютера. Робота з дисковими накопичувачами для зберігання інформації на гнучких та жорстких магнітних дисках. Пристрої для читання компакт-дисків. Варіанти конструкції миші.

реферат, доданий 10.01.2016


Сутність глобальної комп'ютеризації та її поширеність на етапі. Основні характеристики персонального комп'ютера та вимоги до нього, головні критерії вибору та оцінка асортименту. Порядок вибору конфігурації персонального комп'ютера.

реферат, доданий 31.10.2010


Види систем охолодження для персонального комп'ютера. Основні характеристики типових СО, запобіжні заходи. Організація повітряних потоків у корпусі ПК. Огляд та тестування ЗІ для процесора, основні методи тестування.

курсова робота , доданий 19.06.2011


Принципова схемаустрою сучасного персонального комп'ютера. коротка характеристикаосновних складових ПК: процесора, модулів оперативної (внутрішньої) та довготривалої (зовнішньої) пам'яті, пристроїв введення та виведення інформації для користувача.

Будь-який біологічний об'єкт (людина, тварина, комаха) у процесі своєї життєдіяльності повинен адекватно реагувати на впливи з боку об'єктів навколишнього світу. Це можливе лише за наявності у біологічних об'єктів органів, які реалізують необхідні функції роботи з інформацією (даними) (Рис. 18.1).

Функції об'єкта, що реалізує обробку даних

Мал. 18.1.

1. 
   Введення (прийом) даних (інформації0) від іншого об'єкта;
2. 
   Зберігання даних (інформації);
3. 
   Обробка даних (інформації);
4. 
   Виведення (передача) даних (інформації) іншому об'єкту.

Людина створила подібні до себе пристрої, але не в сенсі зовнішнього вигляду, а в сенсі реалізації тих же функцій, необхідних для роботи з інформацією.

18.1. Функції комп'ютера як системи обробки даних

Мал. 18.1.1.

На малюнку 18.1.1. представлена ​​схема антиблокувальної системи гальмування (АСТ). Очевидно, що управління будь-яким об'єктом ґрунтується на особливостях функціонування цього об'єкта управління. Управління полягає в тому, що об'єкт керування переводиться в різні стани за допомогою встановленої на комп'ютері програми керування. Сенс АСТ полягає в тому, щоб колесо автомобіля завжди оберталося. При блокуванні колеса виникне некерований кермом рух автомобіля.

Водій під час гальмування натискає на педаль гальма. Завдання АСТ: не допустити блокування колеса.

Перша функція (введення) полягає в тому, що аналогові сигнали від датчика обертання колеса перетворюються на цифрові сигнали(коди) та вводяться в пам'ять комп'ютера. Друга функція (зберігання) у тому, що збережені у пам'яті коди стану колеса сприймаються програмою управління. Якщо код відповідає обертанню колеса, система керування «мовчить». Якщо код відповідає стану колеса "нерухомість", програма формує код управління, який видається (функція виведення) на ЦАП. Цей код перетворюється ЦАП в напругу і сприймається АСТ як керуючий вплив «послабити зусилля гальма». АСТ послаблює гальмівне зусилля і колесо починає обертатися.

Аналіз цієї схеми показує, що можна розглядати, як пристрій обробки даних, т.к. у цьому пристрої реалізуються всі 4 функції. Однак необхідно відзначити, що ці функції реалізуються за допомогою апаратних та програмних засобів. Очевидно, що власне завдання керування електронним мікроскопом реалізовано програмою. Апаратура відіграє допоміжну роль. Саме з цієї причини говорять про апаратно-програмні керуючі засоби.

На малюнку 18.1.2. представлено складніший апаратно-програмний засіб.

Мал. 18.1.2.

У цій схемі управління електронним мікроскопом у контурі управління є людина. Сигнали про об'єкт, що досліджується, перетворюються на коди, і виводяться на пристрій відображення (дисплей). Людина, розглядаючи зображення об'єкта, може управляти електронним мікроскопом, видаючи йому команди: збільшити зображення (наблизити об'єктив мікроскопа до об'єкта), зменшити зображення, перемістити об'єктив праворуч тощо. Команди людини перетворюються програмою в управляючі коди, які, своєю чергою, перетворюються ЦАП сигнали різного напруги. Сигнали сприймаються органами управління електронним мікроскопом, і виконує задані користувачем команди.

Аналіз двох малюнків показує, що комп'ютер може функціонувати без пристрою, як дисплей. Дисплей можна розглядати як пристрій відображення, а також пристрій виведення інформації. Введення інформації людиною здійснюється за допомогою клавіатури.

Функціональний пристрій комп'ютера:апаратне засіб, реалізує конкретну функцію комп'ютера.

Магістрально-модульний принцип організації комп'ютера:всі функціональні елементи комп'ютера з'єднуються один з одним за допомогою загальної (системної) магістралі (шини) і обмінюються даними даними через цей функціональний пристрій (Рис. 18.1.3.).

Склад системної магістралі:

• 
  шина даних;
• 
  шина адреси;
• 
  шина керування.

Мал. 18.1.3.

Ми вже розглядали процес виконання програми. Процесор повинен звернутися до ОП по чергову команду, потім процесор повинен звернутися до ОП для вибірки операндів і, нарешті, процесор повинен звернутися до ОП для запису результату виконання операції над операндами. Якщо в процесі виконання програми необхідно виконати операції вводу чи виведення, то тільки розробник програми знає момент початку цих операцій. Це означає, що у складі системи команд може бути як арифметичні і логічні команди, а й команди управління пристроями. Висновок: первинним джерелом обміну двох пристроїв є процесор, який виконує команду програми. Процесор видає на шину адреси (ША) адреси пристроїв (абонентів), між якими має відбутися обмін даними. Абоненти за допомогою сигналів керування по шині керування повинні узгодити свої дії. Дані, звичайно, повинні передаватися по шині даних. На малюнку 18.1.4. представлена ​​в узагальненому вигляді функціональна структура комп'ютера.

Мал. 18.1.4.

Процесор:функціональний пристрій, який виконує команди програми.

Пам'ять комп'ютера:функціональний пристрій, що забезпечує зберігання даних, які представлені в електронному вигляді.

Процесор не має функції зберігання. Тому, як було вже раніше розглянуто, процесор завжди повинен звертатися до пам'яті. У кожному циклі між процесором та пам'яттю відбувається обмін 1 словом. Очевидно, що пам'ять повинна мати таку ж швидкість роботи (швидкодія), як і процесор. Були знайдені технічні елементи, які мають швидкодію, близьку до швидкодії процесора. Однак ці елементи мають 2 недоліки. Перший недолік: дані, що зберігаються в цій пам'яті, пропадають при відключенні живлення. Другий недолік відноситься до сфери економіки: ці пристрої досить дорогі. Тому в сучасних комп'ютерах існує два рівні пам'яті. Перший рівень - оперативна пам'ять(ВП). Саме тільки з нею обмінюється даними процесор під час виконання програми.

Пам'ять другого рівня становить жорсткий магнітний диск (ЖМД). Це повільний пристрій. Воно обмінюється даними з ОП та іншими функціональними елементами комп'ютера. Якщо простежити розвиток персональних комп'ютерів, можна побачити постійне зростання обсягів оперативної пам'яті. Це також з економічним чинником: зі збільшенням випуску, розвитку технологій виробництва елементної бази модулі оперативної пам'яті стають дешевшими. Еволюція об'ємів ВП: 128 кб, 256 кб, 512 кб, 1 мб, 128 мб, 256 мб, 512 мб, 1 гігабайт, 2 гігабайт і т.д.

У кожному циклі ВП обмінюється із процесором 1 словом. У кожному циклі ВП обмінюється із ЖМД блоком, що складається з кількох слів (Рис. 18.1.5.).

Ядро комп'ютера:набір функціональних пристроїв, що реалізують функції зберігання та обробки. До складу ядра комп'ютера входять процесор, оперативна пам'ять, ЖМД.

Мал. 18.1.5.

Примітка.Зверніть увагу, поняття "ядро комп'ютера" є функціональним, а не технічним (формальним). Прикладом формального підходу є поділ пам'яті на внутрішню та зовнішню. Внутрішньою вважається оперативна пам'ять, зовнішньою – довготривала. Критерієм такого поділу є формальна здатність пристроїв пам'яті зберігати інформацію після вимкнення живлення. У той самий час за цієї класифікації не пояснюються поняття «внутрішня» і «зовнішня». Що тим об'єктом, стосовно якого використовуються ці поняття?

Порада.При введенні будь-якої класифікації необхідно чітко визначати критерій класифікації і всі поняття, що використовуються при описі класифікації.

Інші пристрої є по відношенню до ядра пристроями введення-виведення.

Клавіатурає найпростішим пристроєм введення персонального комп'ютера.

Принтер:пристрій виведення даних на паперовий носій.

Для зручності роботи користувача до складу персонального комп'ютера введено графічний маніпулятор та дисплей.

Графічний маніпулятор:функціональний пристрій, що забезпечує переміщення графічного покажчика по екрану дисплея та видачу програмі сигналу виконання зазначеної графічним покажчиком команди.

Конструктивні реалізації графічного маніпулятора: миша (mouse), трекбол (trackball), торкальна прокладка (touch pad).

Графічний покажчик:значок, за допомогою якого користувач визначає для програм об'єкт, над яким має бути виконана вказана користувачем операція.

Дисплей:функціональний пристрій комп'ютера, який забезпечує візуальне відображення на екрані інформації, що дозволяє користувачеві ефективно використовувати можливості комп'ютера.

Як можна бачити, графічний покажчик та дисплей не виконують жодну з 4-х функцій пристрою обробки даних.

Привід флоппі-диска:пристрій введення-виведення для обміну даними із зовнішнім носієм даних на базі флоппі-диска (дискети).

ПривідCD-диска:пристрій вводу-виводу для обміну даними із зовнішнім носієм даних на базі CD-диска.

Базова конфігурація персонального комп'ютера:мінімальний набір функціональних пристроїв, що постачається покупцю.

Базовий набір змінюється відповідно до технологічних можливостей виробників. Нині базову конфігурацію входять: ядро, дисплей, привод CD (DVD) – диска. Привід флоппі-диска не завжди поставляється у складі комп'ютера під час продажу.

Модем:пристрій вводу-виводу для обміну даними комп'ютера з каналами аналогових сигналів (перетворення аналогових сигналів на дискретні та навпаки).

Магістрально – модульний принцип організації комп'ютера поєднує функціональний та конструктивний аспекти організації комп'ютера.

Модуль:функціональний елемент комп'ютера, реалізований як певної конструкції.

Наприклад, процесор реалізований на мікросхемі, яка конструктивно оформлена у вигляді паралелепіпеда з безліччю контактів для електричного з'єднання з іншими функціональними елементами і вставляється в гніздо. Привід CD-диска, DVD-диска, жорсткий магнітний диск виконані у вигляді паралелепіпедів-коробок.

Комп'ютер, як технічна система, повинен мати у своєму складі модулі, що реалізують допоміжні функції: охолодження різних пристроїв (примусове), захист людини від опромінення, з'єднання всіх модулів у вигляді зручної для встановлення та перенесення конструкції (складальні елементи).

Кожен функціональний пристрій може бути реалізований на різних фізичних принципах та мати різне конструктивне виконання. Складання комп'ютера виконується шляхом встановлення та закріплення модулів у складальних елементах. Ремонт комп'ютера виконується лише на рівні заміни модулів.

Складальні елементи персонального комп'ютера: системний блок, материнська плата, корпус монітора, корпус модему.

18.2. Призначення контролера функціонального пристрою

У сучасних персональних комп'ютерахкожен функціональний пристрій комп'ютера підключається до системної магістралі (Мал. 18.2.1).

Мал. 18.2.1.

Щоб можна було керувати функціональним пристроєм, видавати йому команди, отримувати від нього інформацію про результати виконання команд, при необхідності видавати йому дані або приймати від нього дані, між ним та системною магістраллю має відбуватися обмін сигналами як керуючими, так і інформаційними. Звичайно, обмін цими сигналами повинен відбуватися за певними правилами.

Інтерфейс:правила взаємодії між собою технічних чи програмних засобів.

У зв'язку із збільшенням попиту на комп'ютери виникли нові фірми-розробники. Результатом їхньої роботи стала поява комп'ютерних платформ та сімейств комп'ютерів із різними інтерфейсами біля системних магістралей. При цьому виробники функціональних пристроїв опинилися у складній ситуації. Їм доводилося випускати різні промислові вироби, які мають однакові функції. Для зниження виробничих витрат було знайдено таке рішення. Функціональний пристрій поділяється на 2 частини (Мал. 18.2.2). Перша частина має всі необхідні функції і має базовий постійний інтерфейс. Ця частина найскладніша і, як правило, визначає вартість всього функціонального пристрою. Друга частина, звана контролеромзабезпечує лише узгодження базового апаратного інтерфейсу функціонального пристрою з інтерфейсом системної магістралі конкретної комп'ютерної платформи.

Таким чином, виробник може випускати один складний виріб та кілька простих, які забезпечують застосування одного складного пристрою у комп'ютерах із різними інтерфейсами системних магістралей.

Мал. 18.2.2.

Щодо дисплеїв ця ідея була розвинена (Рис. 18.2.3.). Контролер – відеоадаптер (відеоконтролер) є настільки складним виробом, що випускається третіми виробниками, але його інтерфейс із дисплеями стандартизований. Тому виробники дисплеїв не випускають відеоконтролери.