История развития и становления ЭВМ

• устройства ввода (трэкболлы, джойстики, световые перья, сканеры, цифровые камеры, диджитайзеры)
• устройства вывода (плоттеры или графопостроители)
• устройства хранения (стримеры, zip - накопители, магнитооптические накопители, накопители HiFD и др.)
• устройства обмена (модемы)

 

 

6.Структурная схема процессора

 

     Главным устройством любой ЭВМ является центральный процессор. Он выбирает из памяти команды программы и выполняет их. Обычный цикл работы центрального процессора выглядит так: он читает первую команду из памяти, декодирует ее для определения ее типа и операндов, выполняет команду, затем считывает, декодирует и выполняет последующие команды. Таким образом, осуществляется выполнение программ.    

Интерфейсный блок ИБ позволяет подключить память и периферийные устройства к процессору. ИБ выполняет также функции канала прямого доступа к памяти. Интерфейс процессора содержит информационные шины данных ШД, адресов ША и управления ШУ. Надо заметить, что такое распределение аппаратных блоков процессора между функциональными частями весьма условно и приводится для примера.

Процессор выполняет каждую команду за несколько шагов: 
    1. вызывает следующую команду из памяти и переносит ее в регистр команд; 
    2. меняет положение счетчика команд, который теперь должен указывать на следующую команду; 
    3. определяет тип вызванной команды; 
    4. если команда использует данные из памяти, определяет место нахождение данных; 
    5. переносит данные в регистр процессора; 
    6. выполняет команду; 
    7. переходит к 1 шагу, что бы начать выполнение следующей команды.

Эта последовательность шагов (выборка – декодирование – исполнение) является основой работы для всех процессоров.

Упрощенная структурная схема типичного процессора изображена на следующем рисунке.

 

     Кроме регистров общего назначения РОН, используемых для хранения переменных и временных результатов, большинство процессоров имеют несколько специальных регистров, также доступных для программиста. Один из них называется счетчиком команд СчК, в котором содержится адрес следующей, стоящей в очереди на выполнение команды. После того как команда выбрана из памяти, регистр команд корректируется и указатель переходит к следующей команде. Регистр процессора, служащий для организации стековой памяти, называется указателем стека УС. Он содержит адрес вершины стека в памяти. Стек содержит по одному фрейму (области данных) для каждой процедуры, которая уже начала выполняться, но еще не закончена. В стековом фрейме процедуры хранятся ее входные параметры, а также локальные и временные переменные, не хранящиеся в регистрах.     

Первый байт любой команды поступает из ОЗУ по шине данных на регистр команд РК. Этот первый байт подается в управляющий блок УБ, который определяет вид операции. В частности, он определяет, является ли команда однобайтовой, или она состоит из большего числа байтов. В последнем случае дополнительные байты передаются по шинам данных из ОЗУ и принимаются или в регистр адреса РА данных, или в один из регистров РОН     

Регистр адреса данных РА содержит адрес операнда для команд, обращающихся к памяти, адрес порта для команд ввода/вывода или адрес следующей команды для команд перехода. Регистры РОН могут содержать операнды для всех команд, работающих с данными. Среди РОН есть специальный регистр результата РР или аккумулятор, участвующий во всех арифметических и логических операциях. В частности, он содержит один из операндов перед выполнением операции и получает результат после ее завершения. Все арифметические и логические операции выполняются в арифметико – логическом устройстве АЛУ. Результаты из АЛУ передаются либо в РР, либо в какой-то из регистров РОН.

 

 

 

 

 

 

 

8. программное обеспечение ЭВМ

Программное обеспечение – это совокупность всех программ, находящихся в долговременной памяти компьютера. Программное обеспечение не является чем-то постоянным и неизменным, оно может пополняться, изменяться.

В программном обеспечении можно выделить три уровня

• Базовое ПО – программа первоначальной загрузки (BIOS), находится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) на материнской плате, записывается на заводе-изготовителе.

• Системное ПО – программы, необходимые для обеспечения работоспособности компьютера. Это операционная система и обслуживающие программы. выполняющие различные вспомогательные функции, например:

• управление ресурсами компьютера;

• создание копий используемой информации;

• проверка работоспособности устройств компьютера;

• выдача справочной информации о компьютере и др.;

• Прикладное ПО – программы для работы пользователей. Прикладная программа — это любая конкретная программа, способствующая решению  какой-либо задачи в пределах данной проблемной области

 

10. Организация внешней и внутренней памяти. 

Внутренняя память. К физическим свойствам внутренней памяти относятся следующие свойства:

• это память, построенная на электронных элементах (микросхемах), которая хранит информацию только при наличии электропитания; по этой причине внутреннюю память можно назвать энергозависимой;

• это быстрая память; время занесения (записи) в нее информации и извлечения (чтения) очень маленькое — микросекунды;

• это память небольшая по объему (по сравнению с внешней памятью).

Быструю энергозависимую внутреннюю память называют оперативной памятью, или ОЗУ — оперативное запоминающее устройство.

В компьютере имеется еще один вид внутренней памяти — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Основное его отличие от ОЗУ — энергонезависимость, т.е. при отключении компьютера от электросети информация в ПЗУ не исчезает. Кроме того, однажды записанная информация в ПЗУ не меняется, - это память, предназначенная только для чтения, в то время как ОЗУ — и для чтения, и для записи. Обычно ПЗУ по объему существенно меньше ОЗУ.

Внешняя память. По аналогии с отмеченными выше физическими свойствами внутренней памяти, свойства внешней памяти описываются так:

• вешняя память энергонезависима, т.е. информация в ней сохраняется независимо от того, включен или выключен компьютер, вставлен носитель в компьютер или лежит на столе;

• внешняя память — медленная по сравнению с оперативной; в порядке возрастания скорости чтения/записи информации, устройства внешней памяти располагаются так: магнитные ленты –  магнитные диски – оптические диски;

• объем информации, помещающейся во внешней памяти больше, чем во внутренней; а с учетом возможности смены носителей неограничен.

 

 

Принципы организации информации.

1.    Компьютер работает со следующими видами данных (обрабатываемой информации): символьными, числовыми, графическими, звуковыми;

2.    Любая информация в памяти компьютера (в том числе и программы) представляется в двоичном виде. Двоичный вид обозначает то, что любая информация в памяти компьютера представляется с помощью всего двух символов: нуля и единицы. Как известно, один символ из двухсимвольного алфавита несет 1 бит информации. Поэтому двоичную форму представления информации еще называют битовой формой. В электронных элементах компьютера происходит передача и преобразование электрических сигналов. Двоичные символы распознаются так: есть сигнал — единица, нет сигнала — нуль.

Организация внутренней памяти.

 

 Информационную структуру внутренней памяти следует представлять как последовательность двоичных ячеек — битов. Схематически такое представление изображено в таблице:

Номера байтов	Биты
0	0	1	1	0	1	0	0	0
1	1	1	0	0	1	1	0	1
2	1	0	0	0	1	1	1	0
3	0	1	1	1	0	0	1	1
. . . . . . .

 

Битовая структура внутренней памяти определяет ее первое свойство: дискретность. Каждый бит памяти в данный момент хранит одно из двух значений: 0 или 1, т.е. один бит информации.

Второе свойство внутренней памяти называется адресуемостью. Но адресуются не биты, а байты — 8 расположенных подряд битов памяти.

Адрес байта — это его порядковый номер в памяти

Информационная структура внутренней памяти — битово - байтовая

Номера байтов памяти начинаются с нуля. Доступ к информации в оперативной памяти происходит по адресам: чтобы записать данные в память, нужно указать, в какие байты ее следует занести. Точно так же и чтение из памяти производится по адресам. Таким способом процессор общается с оперативной памятью.

Организация внешней памяти.

Информационная структура внешней памяти — файловая. Наименьшей именуемой единицей во внешней памяти является файл

Информация, хранящаяся в файле, тоже состоит из битов и байтов. Но в отличие от внутренней памяти байты на дисках не адресуются. При поиске нужной информации на внешнем носителе должно быть указано имя файла, в котором содержится; сохранение информации производится в файле с конкретным именем.

Список, в котором содержатся сведения о файлах на диске; иногда его называют директорией диска. В каталоге содержатся сведения о файле (имя, размер в байтах, дата и время создания или последнего изменения). Эта информация всегда хранится на определенных дорожках. Если список файлов вывести на экран, то, подобно просмотру оглавления книги, из него можно получить представление о содержимом диска.

 

11.Системные платы и чипсеты

Материнская плата

Матери́нская пла́та (англ. motherboard, MB, также используется название англ. mainboard — главная плата; сленг. мама, мать, материнка) — это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера (центральный процессор, контроллер ОЗУ и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Как правило, материнская плата содержит разъёмы (слоты) для подключения дополнительных контроллеров, для подключения которых обычно используются шины USB, PCI и PCI-Express.

Чипсет

Чипсет (англ. chipset) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, центрального процессора (ЦП), ввода-вывода и других. Чипсеты встречаются и в других устройствах, например, в радиоблоках сотовых телефонов.

СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМНЫЕ ПЛАТЫ 
     Хорошо известно, что феноменальный взрыв популярности компьютеров в 80-е годы был обусловлен, не в последнюю очередь, открытостью архитектуры 
РС, предложенной фирмой IBM. Основу ее составлял ряд стандартных решений интерфейсов и шин, предназначенных для объединения самых различных устройств в единую систему. Большинство же конкурирующих компаний, из страха потерять часть прибыли, не решились пойти на такой смелый шаг и открыть для широкого, и бесплатного клонирования архитектуру своих систем, просчитались и уже давно исчезли с компьютерного горизонта. Из всех них лишь только Apple судорожно пытается остаться на плаву, чередуя относительные подъемы с вереницей провалов. Но в последние годы, в основном из-за недальновидной политики компании Intel, бессменного лидера в процессорной гонке, с помощью патентных ограничений пытавшегося отсечь основных конкурентов, в первую очередь AMD, от своих технологий системной шины процессоров, произошел раскол ранее единой архитектуры на два направления, не совместимых друг с другом. Тщетно пытавшаяся получить лицензию на системную шину GTL+ для создания своих новых процессоров, компания AMD вынуждена была при создании процессоров серии К7 лицензировать шину EV6, применяющуюся в процессорах Alpha. Не удовлетворившись борьбой с внешними конкурентами, "чиповый бегемот", выпустив на исходе прошлого года свою новую, достаточно спорную разработку, 32-разрядный процессор Pentium 4, и, продвигая его всеми своими силами на и так уже перенасыщенный компьютерный рынок, стал усиленно "давить" еще и не до конца исчерпавшую себя свою собственную архитектуру системной шины GTL+ предыдущего поколения, на которой базируются процессоры семейства Pentium II/III. 
 
Все эти перипетии привели к тому, что все то многообразие современных системных плат, являющихся "железной" основой любого компьютера и определяющих пределы его потенциальных возможностей, можно условно разделить на 3 основные группы: дорогие высокопроизводительные системы на базе процессора Pentium 4, системы среднего уровня, работающие с процессорами семейства Pentium II/III и, наконец, весь спектр систем на базе процессоров фирмы AMD. Устаревшие модели системных плат, поддерживающие разнообразные модели процессоров типа Pentium и использующие разъем Socket 7, здесь не рассматриваются, как окончательно сошедшие со сцены, так же как и платы, базирующиеся на более современных чипсетах, но оснащенные не имеющими никакой перспективы процессорными разъемами Slot 1 или Slot А.