|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
П.4.Функциональные возможности (п.3.1.4)
Функциональные возможности определяют объем и сложность решаемых задач. Функциональные возможности зависят от быстродействия, объема основной и внешней памяти, пропускной способности каналов связи. По функциональным возможностям ЭВМ делятся на: 1.Сверхбольшие.(СуперЭВМ) 2.Большие 3.Малые(Мини ЭВМ) 5.Сверхмалые (Микро ЭВМ) Супер-ЭВМ обладает большой основной и внешней памятью, имеют до 100 параллельно-работающих процессоров, они используются для управления большими распределёнными компьютерными сетями и для сложных научных расчётов. Большие ЭВМ исторически появились первыми. Их элементная база прошла все 5 поколений. Имеют большое число процессоров. Большие ЭВМ используются для решения научно-технических задач, для работы с большими базами данных, для управления компьютерными сетями. Стоимость до 250 тыс. руб. Мини-ЭВМ содержат только 1 процессор. Они строились по модульному принципу, т.е. состоят из разъемных блоков. Это позволяло наращивать мощность ЭВМ В настоящее время мини ЭВМ не используются. Микро ЭВМ – это ЭВМ на базе микропроцессора. Имеется два направления использования микро ЭВМ: 1.Управление техническими объектами и процессами. 2.Персональные компьютеры. Вопрос 9. Персональный компьютер(§3.2) Персональный компьютер (ПК) – это ЭВМ на базе микропроцессора, которое предоставляет в единичное пользование все свои вычислительные ресурсы. П.1.История и принципы создания ПК(п.3.2.1) В 1969г. Японская фирма по производству калькуляторов заказала у молодой фирмы Intel 12 логических схем. Инженеры Intel вместо 12 схем создали одну. Эта схема решала все 12 задач, более того в ней была предусмотрена возможность программного изменения её функций. Таким образом, эта схема могла в зависимости от программы выполнять неограниченное число функций. Эта схема в 1971 г. была названа – микропроцессором. Процессор – это устройство, которое способно принимать и выполнять программу. На базе микропроцессора фирмы Intel был создан комплект ALTAIR, он был снабжен разъемами, к которым должны были подключаться внешние устройства. ПК впервые был создан в 1976г. двумя студентами Гарвардского университета.(Стив Поздняя и Стив Джобс). Они соединили комплект Альтаир с бытовым ТВ и с клавиатурой от пишущей машинки. Сейчас их фирма Apple производит планшетные компьютеры ipad, ПК «Apple», сотовые телефоны iphon. В 1981г. фирма IBM, производившая большие ЭВМ, наконец-то решила выити на рынок персональных компьютеров. Группе разработчиков разрешили использовать разработки других фирм. До этого в IBM соблюдался принцип, по которому разрешались только свои разработки Руководством IBM был принят и использован принцип открытой архитектуры, который заключался в том, что принимаются и открыто публикуются стандарты на правила приёма и передачи информации, а также стандарты на электрические разъемы. Принцип позволил IBM заняться производством центрального узла ПК, а разработку внешних устройств и программ разрешить посторонним фирмам. (Например, ОС для управления устройством ПК разработала фирма Microsoft.) Компьютеры типа Mac имеют закрытую архитектуру.
П.2.Устройства ПК(п.3.2.2) ПК задумывался как устройство универсальное и общедоступное. Поэтому ПК обладает следующими особенностями: -малый размер -малая цена (100 – 10000 $ ) -высокая надёжность -индивидуальное взаимодействие с компьютером без посредников -программная совместимость с миллионами других персональных компьютеров -возможность эксплуатации без особых требований к окружающей среде -способность объединяться в компьютерные сети. По конструктивным особенностям ПК делятся на стационарные (настольные) и переносные. Переносные ПК по размеру делятся на: -портативные (Nomadic) -наколенные (Laptop) -блокноты (Notebook) -наладонные (Palmtop) -записные книжки (Organizer) По потребительским свойствам ПК делятся на: - массовые -офисные -портативные -рабочая станция -развлекательные Вопрос 10. Представление информации в ЭВМ(§3.3) В ЭВМ используется двоичная система, в которой только две цифры(0 и 1). Это связано с тем, что самыми надежными устройствами по мере информации являются устройства, у которых только два устойчивых состояния (вкл./выкл.). Одно состояние принимается за 0, а другое за 1. Бит- единица измерения информации, которая способна принимать только одно из 2х значений. Бит является минимальной единицей измерения информации. Бит «Binary digit» Байт = 8 бит Байт «Binaryterm» Для измерения объема информации в ЭВМ используют следующие единицы.(табл.3.1)
1 Кб=1024- волшебное число информатики. При хранении текстовой информации, каждый символ кодируется целым цислом. 8 двоичных цифр(битов) достаточно для кодирования. 28=256 разных символов. Этого хватает для большинства чисел. Отсюда появилось понятие байта, байтовой организации политики. Каждый символ хранится в 1 байте. В кодировании Unicode каждый символ хранитсмя в 2х байтах Все байты в ЭВМ пронумерованы. № байта- адрес ячейки памяти. При чтении и записи информации возникает необходимость хранения адреса памяти. При хранении адреса в 2х байтах можно получить доступ к 216=64 Кб памяти. При хранении адреса в 4х байтах(32 бита) можно получить доступ к 232=4 Гб памяти. СуперЭВМ хранит адрес в 8ми байтах(64бита) При хранении графической информации рисунок представляется в виде рядов цветных точек(пикселей). Для каждого пикселя хранится его цвет в виде двоичного числа. Если хранить цвет в 1 байте, то рисунок будет иметь 28=256 цветов. Если хранить цвет в 3х байтах, то рисунок имеет 16 мл. цветов (234) Вопрос 11. Перспективы развития ЭВМ(§3.4) Новое 6е поколение ЭВМ разрабатывается с использованием нескольких принципов электронной базы. 1) Оптоэлектроника. Её идея в том, чтобы заменить тяжелые электроны на легкие фотоны видимого света. Элементы устройства на основе жидких кристаллов, которые способны управлять световыми импульсами. Оптоволокно стало предпочтительнее для скоростной компьютерной связи, поэтому оптические компы займут свое место в области передачи информации. 2) Нейрокомпьютеры. Нейрокомпьютер состоит из оргомного числа простых вычислительных элементов – нейронов. Элементы связаны между собой и образуют нейронную сеть. Сеть не требует центрального управления. Нет участков памяти, где хранится информация. Информация хранится во всей сети. Работа нейрокомпа напоминает работу человеческого мозга. В нейрокомпе происходит отказ от архитектуры Неймана для ЭВМ. 3) Спинтроника. В этом принципе происходит отказ от эл.зарядов в сторону других характеристик: -спинэлектрона -магнитное поле -базовое состояние. 4) Квантовый компьютер. В квантовом компьютере в качестве элементарного устройства используются кубитные. Они могут принимать не 2 устойчивых состояния как в цифровом компьютере, а больше. Одну и ту же информацию они способны хранить в наименьшем количестве.
Тема 4. Архитектура ПК Дадим представление о структуре и функциях аппаратной части ПК Вопрос 12. Структура ПК(§4.1) Для управления устройствами использовался принцип «звезды», в котором все устройства подключались к устройству управления (У.У.) и У.У. координировало их работу.(рис 4.1)
Для создания ПК использовался принцип «общей шины», в которой все устройства, в том числе и устройство управления, подключились к одному устройству – общей шине.(рис 4.2)
Общая шина может самостоятельно обрабатывать многие сигналы. Тем самым она снимает часть нагрузки с устройства управления и ускоряя работу компьютера в целом. Общая шина содержит стандартные разъемы (слоты), соединительные провода(шлейфы) и схему управления(чип). По принципу общей шины сейчас производят большие и суперЭВМ.
Структура ПК(рис 4.3)
Адаптер- устройство, которое преобразует сигналы общей шины в сигналы другого устройства. НЖМД –накопитель на жестком диске, жесткий диск, винчестер. Порт- стандартный разъем и схема управления. Вопрос 13. Системная(общая) шина(§4.2) Системная шина включает в себя: -шину данных, передающую содержание информации -шину адреса, передающую адреса основной памяти и портов -шину команд, передающую сигналы управления -шину питания Большинство внешних устройств подключается к системной шине с помощью своих схем управления – адаптеров, контролёров. Адаптеры или устройства подключаются к портам. Каждый порт кроме стандартного разъема содержит свою схему управления. Порты ПК: -AGP -PCI -UDMA -COM -USB - PCI 2 -ATA Системная шина управляется микропроцессором и схемой управления шиной. Она обеспечивает 3 направления передачи данных между: 1) Процессором и основной памятью 2) Процессором и портами 3) Основной памятью и портами Важно отметить, что биты данных адреса и команды передаются по шине параллельно по нескольким проводам. Это сделано в соответствии с 6 принципом Неймана и повышает скорость передачи. Разрядность шины – это количество параллельно, одновременно передаваемых сигналов за один такт.(Например, 32х разрядная шина передает 32 бита за 1 такт.) Если говорят о разрядности системной шины, то имеют в виду шину данных. Разрядности шин данных, адресов и команд отличаются друг от друга. Вопрос 14. Микропроцессор (§4.3) Микропроцессор был изобретен в 1971г Intel. Процессор – устройство, которое способно принимать и выполнять программу. Процессор -это центральное устройство ПК В состав микропроцессора входят: -устройство управления (У.У.) -арифметико-логическое устройство (АЛУ) -микропроцессорная память -сопроцессор -микропроцессорная память (кеш) -интерфейсная система Устройство управления (У.У.) формируют и подают во все блоки компьютера в нужные моменты времени сигналы управления. АЛУ выполняет все арифметические и логические операции над целыми числами и символами. Сопроцессор выполняет арифметические операции над числами с плавающей точкой. Микропроцессорная память служит для кратковременного хранения информации при выполнении одной или нескольких команд процессора.(4-й уровень памяти) Её называют кэш память («кэш» – с франц. – клад, тайник). Кеш память содержит частичную копию основной памяти. Это позволяет процессору реже обращаться к основной памяти и ускоряет его работу.(2-й уровень памяти) Интерфейсная система реализует сопряжение частей процессора с другими устройствами. Сопряжение частей процессора между собой называется внутренней шиной. Сопряжение процессора с устройствами называется внешней шиной. Когда говорят о разрядности процессора, то имеют в виду шину данных. УУ, АЛУ и Сопроцессор – ядро процессора. Сейчас выпускаются многоядерные процессоры. Координация работы частей микропроцессора и скорость работы задается генератором тактовых импульсов. Сейчас созданы генераторы, которые выдают 4 млрд. импульсов в секунду.(4 Гг) Вопрос 15. Основная память (§4.4) Основная память служит для хранения и обмена информации между устройствами. Основная память состоит из постоянно запоминающего устройства (ПЗУ) и оперативно запоминающего устройства (ОЗУ). ПЗУ служит для хранения редко изменяемой информации.(Например в ПЗУ содержатся параметры аппаратуры м ОС). Информация в ПЗУ сохраняется при выключении компьютера. Имеет малый объём и свой источник питания. ОЗУ предназначено для хранения изменяемой во время работы компьютера информации. Информация в ОЗУ исчезает при выключении компьютера. По сравнению с ПЗУ имеет в 100 тыс. раз больший объём. Вопрос 16. Видеосистема (§4.5) Состоит из дисплея (монитора) и видеоадаптера (графическая плата, видеоплата). Для изображения информации используется растровый принцип, т.е. изображение формируется из рядов цветных точек дисплея с электронно-лучевой трубкой три электронных луча пробегают по трём множествам точек на экране, которые светятся красным, зелёным и синим цветами (RGB). Каждые три точки называются пикселем. От мощности луча зависит яркость свечения. Смесь трёх цветов разной яркости образует в пикселе палитру цветов. Например, три луча одинаковой мощности образуют оттенки серого цвета: от черного до белого. Лучи пробегают экран 70 и более раз в секунду (частота регенерации). В дисплее на жидких кристаллах (LSD) в каждой точке пикселя расположены по три ж/к окошка, отвечающих за красный, зелёный и синий цвета. При подаче напряжения окошки либо теряют прозрачность, либо светятся отражающим светом(пассивная матрица), либо светятся сами (активная матрица). Светодиодные дисплеи(Led) используют свечение полупроводников при прохождении электрического тока. Плазменные дисплеи используют свечение газа при подачи напряжения. Относительная ширина экрана к высоте =4/3; 16/39 Разрешающая способность видеосистемы характеризует степень детальности изображения на экране. Имеет несколько численных характеристик. 1)количество вертикальных и горизонтальных рядов точек. Для этой характеристики имеется стандартный ряд:, 800 X 600, 1024 X 768, , 1280 X 720, , 1280 X 960, 1000 X 1200, 1920Х1440 2)степень градации цвета в пикселе: от 2х до 16 млн. цветов. 3) Частота регенерации: от 70 до 120 кадров в секунду. 4) Размер пикселя: 0, 41-0, 18 5) максимальная разрешающая с пособность зависит как от дисплея, так и от видеоадаптера. В видеоадаптере находится видеопамять. В ней для каждого пикселя картинки хранится код его цвета. Объём видеопамяти ограничивает разрешающую способность. Например, для хранения картинки (800 X 600 точек) с 256 цветами необходимо 480 Кб видеопамяти. Для хранения картинки размером 800Х600 пикселей с 16 млн. цветов (224) требуется 1 млн.440 тыс.байт Функция видеоадаптера состоит в получении информации от системной шины, записи её в видеопамять и регулярной посылке на дисплей Отдельной проблемой является показ кинофильмов: здесь требуется большой объём данных 1 млн.440 тыс.байт на кадр) и быстрая обработка (24 кадра в секунду). Для обработки кинофильмов используется сжатие файлов и имеется 2 алгоритма: 1)JPEG (хранится каждый кадр 2)MPEG (хранятся различия между соседними кадрами) Вопрос 17. Принтеры (§4.6) Принтер предназначен для вывода информации на бумагу. Используется 3 вида принтеров: 1)матричный, 2)струйный, 3)лазерный. В матричном вертикальный ряд металлических стержней(матрица), управляемых электромагнитами, двигается в горизонтальной плоскости и ударяет через ленту с краской по бумаге. Эти ряды при движении бумаги формируют изображение.(рис.4.4)
Струйный принтер работает также как и матричные, только вместо ударов стержней используется распыление краски через отверстия. Печать на лазерном принтере состоит из 4 этапов. 1)Сначала лазерным лучом изображение в виде электронных зарядов наносится на боковую поверхность барабана, 2)заряженным участком напыляется краска. 3)Краска при прокатывании барабана переносится на бумагу. 4)В конце путём нагрева краска закрепляется на бумаге. Аналогично лазерному принтеру работает сера-аппарат для копирования изображения. Матричные принтеры сильно шумят, печать на струйном принтере достаточно дорогая, лазерные принтеры дорого стоят. Процесс печати на матричном принтере имеет низкую цену. Струйные принтеры дешевы сами по себе. Лазерная печать самая качественная. Вопрос 18. Жесткий диск(§4.7) Первый жесткий диск был создан IBM в 1973г. Он имел маркировку 30/3- это совпадало с маркировкой двустволки. С тех пор ж/д называют винчестер. Ж/д представляет собой несколько жестких круглых пластин на общей оси(рис 4.5)
Поверхности пластин идеально ровные и покрыты магнитным слоем; головка чтения- записи. По радиусу головки все вместе могут занимать множество фиксированных положений. Первая окружность на поверхности, соответствующая первому положению головки называется дорожкой. Все дорожки одинакового радиуса называются цилиндром пластины и головки помещены в герметичный корпус. Воздух в корпусе очищен от пыли. Идеально ровная поверхность и отсутствие пыли позволяют поместить головки очень близко к поверхности. Это увеличивает плотность размещения данных на пластине. Информация кодируется наличием и отсутствием намагниченных участков. Минимальной единицей при обмене информацией с жестким диском является сектор. 1 сектор = 512 байт. Фактически чтение и запись данных ведется кластерами, которые равны нескольким секторам. Каждый файл содержит целое число кластеров, т.е.. файл размером несколько байт займет на диске целый кластер. Положение дорожек, секторов, кластеров не является постоянной характеристикой. Оно задается магнитным способом процесса форматирования диска. Расположении файлов на диске записывается в специальной таблице, которая называется FAT Файловая система под названием FAT32 хранит номера кластеров в 32 битах, поэтому она способна обращаться в 232 кластеров. Т.е. если в одном кластере содержится один сектор, то FAT32 может обслуживать диски 232*512 байт= 2 Терабайта. Система под названием NTFS кроме кластеров использует автоматическое сжатие файлов на диске. Поэтому в ней общая длина всех файлов может превосходить физический объем дисков. Система следующего поколения- «WinFS» содержит средства быстрого поиска файлов и информации в них. Вопрос 19. Лазерный диск (§4.8) Лазерный диск представляет собой круглую пластину, покрытую отражающим слоем. Информация записывается с помощью микроскопических ямочек в отражающем слое.(ПИТ) Запись и считывание информации ведется лазерным лучом. При попадании луча в ямочку, он рассеивается и не отражается в приемник. Это соответствует «0». В отличие от магнитного диска на лазерном диске только одна дорожка. Она идет от центра к краю (рис.4.6) Лазерный диск(вид сверху и сбоку) Дорожка делится на сектора объемом 2 Кб. Сектора на лазерном диске имеют одинаковую длину в мм. Форматирование лазерного диска, т.е. разметка секторов ведется в заводских условиях. Диск CD-R отличается от CD-RW тем, что информация может быть записана только 1 раз. На диске CD-RW информация может записываться многократно. Их объем 600/700/800 Мб. Диски типа DVD подобны дискам CD, но имеют гораздо больший объем(4, 7/8, 54/9, 4/17, 08 Гб). Диски DVD-R и DVD+R отличаются способом форматирования. Диски DVD-RW перезаписываются. Бывают 2х сторонние, 2х слойные и 2х сторонне 2х слойные. Диски BD (2006) имеют еще больший объем 54/100/200 Гб. Диски BD-R предназначены для однократной записи. Диски BD-RW перезаписываемые. Вопрос 20. Перспективные устройства (§4.9) Имеются проекты, ведутся разработки и существуют пробные и малосерийные экземпляры устройств, которые по-новому представляют информацию. 1) Объемные дисплеи. На них получается объемное изображение. В 1м принципе изображение формируется на нескольких, идущих друг за другом, полупрозрачных экранах. Во 2м принципе используется явление поляризации света и специальные очки. В 3м принципе используется явление голографии. 2) Твердотельные диски. Твердотельные диски (S.S.D.) сделаны на основе флеш-памяти, их конструкция сложнее, чем у флеш-карт Благодаря отсутствию движущихся частей, они являются быстрыми, бесшумными, энергосберегающими и устойчивыми механическим воздействиям. Первыми, кто заинтересовался дисками S.S.D. были военные и путешественники. 3) Объемные принтеры. Они позволяют создавать твердые объемные фигуры любой формы и внутренней структуры. Фигура создается слой за слоем. Она создается либо головками с веществом, либо выпекается лазерным лучом из объемного порошка. 4) Объемная мышь. Она учитывает движения не только в плоскости, но и в пространстве. 5) Электронная бумага. Электронная бумага – это экран формата А3 толщиной 0, 3 мм. Его можно свернуть в трубку и носить в кармане. Сделана электронная бумага либо на основе электронных чернил, которые не потребляют энергии, либо на основе светодиодов. Тема 5. Компьютерные сети. Компьютерные сети - это совокупность компьютеров и каналов связи, которая предоставляет каждому пользователю общие ресурсы Вопрос 21. Назначение и классификация компьютерных сетей. (§5.1) Отдельные компьютеры при соединении между собой образуют новое качество по обработке информации. Первые компьютерные сети создавались для управления техническими процессами, вскоре стали использоваться для управленческой деятельности. 1.Обеспечение совместного использования аппаратных и программных ресурсов. 2.Обеспечение совместного доступа к ресурсам данных. Компьютерные сети нужно отличать от Многомашинного Вычислительного Комплекса (МВК). МВК - это группа установленных рядом и соединенных ЭВМ, которые выполняют единый информационно-вычислительный процесс. Для компьютерной сети единого процесса или единой задачи не формулируется. Для создания компьютерной сети необходимо специальное сетевое, аппаратное и программное обеспечение. Для обмена информацией в компьютерной сети используются протоколы. Протокол - это стандарт совместимости передаваемой по сети информации. По территориальному признаку(по размеру) компьютерные сети разделяются на 3 класса: 1)Глобальные сети (GAN) 2)Региональные сети (RAN) 3)Локальные сети (LAN - Local Network Area) Глобальные сети имеют размер тысячи км и объединяет абонентов разны стран и континентов. Региональная – объединяет абонентов внутри города или региона и обладает размеров в десятки и сотни км. Локальная – имеет размер до 2х км и находится внутри одного предприятия, здания или территории. Для разных классов сетей используют разные аппаратные и программные протоколы. Подавляющее число сетей являются локальными(95 %) на логическом уровне Компьютерная сеть представляет собой совокупность 2х видов компьютеров: 1) Серверов 2) Рабочих станций. Сервер – комп, предоставляющий свои ресурсы пользователю. Рабочая станция – комп, через который пользователь получает ресурсы сети. Один и тот же компьютер в разные моменты времени может быть и сервером и рабочей станцией. Вопрос 22. Локальные компьютерные сети (ЛКС). (§5.2) Локальные сети на электрическом уровне соединяют компьютеры между собой с помощью кабелей, беспроводных каналов и сетевых карт. Сеть без единого устройства управления сетью, хранения и обработки информации называется одноранговой. В ней все компоненты равноправны. К достоинствам одноранговой сети относится низкая стоимость и высокая надёжность. В сети с выделенным сервером 1 компьютер выполняет функции хранения и обработки информации и функции управления сетью. Достоинства: высокое быстродействие, надежная защита информации, простота управления. Одноранговую сеть поддерживают домашние версии ОС Windows. В сети с выделенным сервером один из компов выполняет функции хранения и обработки информации и функцию управления сетью. В качестве выделенного сервера обычно используется комп с высоким быстродействием и большой памятью. Достоинства сети с выделенным сервером: 1) высокое быстродействие 2) надежная защита информации 3) простота управления. Сеть с выделенным сервером поддерживают профессиональная версия ОС Windows. |
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 377; Нарушение авторского права страницы
