Устройство ЭВМ. Структурная схема ЭВМ. Принцип фон Неймана. Базовая аппаратная конфигурация ЭВМ
Лекция3
Тема: Общие принципы работы ЭВМ
Устройство ЭВМ. Структурная схема ЭВМ. Принцип фон Неймана. Базовая аппаратная конфигурация ЭВМ.
Компьютер (ЭВМ - электронно-вычислительная машина) - это программируемое электронное устройство, предназначенное для создания, обработки, хранения и воспроизведения информации. В своем докладе Джон фон Нейман описал, как должен быть устроен ПК, чтобы быть универсальным и эффективным устройством для обработки информации.
Компьютер должен иметь следующие устройства:
- арифметическо - логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции.
- Устройство управления, организующее процесс выполнения программ.
- Запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных.
- Внешние устройства для ввода-вывода информации.
Память компьютера состоит из пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные или инструкции программ. Все ячейки памяти должны быть легко доступны для других устройств компьютера.
Схема связей между устройствами ПК
 |
|
Управляющие связи
Информационные связи
Последовательность выполняемых действий:
1. С помощью какого-либо внешнего устройства в память ПК вводится программа.
2. Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится 1-ая команда программы и организует ее выполнение. Эта команда может задавать выполнение арифметических или логических операций, чтение из памяти данных для выполнения арифметических или логических операций и запись их результатов в память, ввод данных из внешнего устройства в память или вывод данных из памяти на внешнее устройство.
3. После выполнения одной команды Устройство управления начинает выполнять команду из ячейки памяти, которая находиться за только что выполненной командой, однако этот порядок может быть изменен с помощью команд передачи управления (перехода).
Т.о. устройство управления выполняет инструкции программы автоматически. Т.е. без вмешательства человека. Оно может обмениваться информацией с оперативной памятью и внешними устройствами ПК.
Выделяют аппаратную (HardWare) и программную (SoftWare) части.
Аппаратная часть - набор электронных и электронно-механических составляющих компьютера. Аппаратная часть состоит из вычислительного блока и внешних устройств.
Вычислительный блок включает процессор и память. Процессор - это устройство, выполняющее операции (команды) с информацией (данными). Память (ОЗУ - оперативно запоминающее устройство) - устройство, содержащее команды и данные для процессора. Процессор и память устанавливаются на материнской плате.
Внешние устройства делятся на устройства ввода, вывода и накопители информации. Внешние устройства крепятся к материнской плате либо непосредственно, либо через специальные платы (карты). Материнская плата с процессором, памятью и платами внешних устройств находятся в системном блоке компьютера.
К устройствам ввода информации относятся:
- клавиатура - ввод текстовой информации;
- мышь, световое перо, трекбол - ввод информации путем "указания", например выбор одного из предложенных вариантов, или указание координат;
- сканер - ввод текстовой и графической информации с бумажных носителей;
- микрофон - ввод звуковой информации.
К устройствам вывода информации относятся:
· монитор (дисплей) - вывод текстовой, графической и видео информации;
· принтер, плоттер (графопостроитель) - вывод информации на бумажный носитель;
· динамик (колонки) - вывод звуковой информации.
Классификация накопителей информации
| накопитель | емкость | примечание |
| На жестких магнитных дисках (HDD) | до 160 Гигабайт | Диск несменный. Высокое быстродействие. |
| На гибких магнитных дисках (FDD) | 1,44 Мегабайта на диск | Низкая скорость и надежность |
| На лазерных дисках (CD) | Формат CD - до 800 Мегабайт на диск | Такие носители делятся на читающие и пишущие. Во втором случае необходимо знать, какой диск используется R - однократная запись или RW - многократно перезаписываемый диск |
| Формат DVD - до 4,7 Гигабайт на диск | ||
| Флеш-карта | До 2 Гигабайт |
Жесткий диск (НЖМД –типа Винчестер создан 1973г.) -основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Это группа соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Диск имеет 2пповерхностей, где п— число отдельных дисков в группе.
Над каждой поверхностью располагается головка, предназначенная для чтения-записи данных. Магнитные головки объединены в единый блок, который по отношению к дискам перемещается радиально. Во время работы пакет дисков все время вращается с постоянной скоростью 3600 об/мин. При считывании/записи информации блок магнитных головок позиционируется в заданную область, где производиться посекторное считывание/запись информации. В зазоре между головкой и поверхностью образуется аэродинамическая подушка, и головка парит над магнитной поверхностью на высоте, составляющей несколько тысячных долей миллиметра. При изменении силы тока, протекающего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в зазоре, что вызывает запись данных на магнитный диск.Операция считывания происходит в обратном порядке. К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления.
Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска.
Дисковод гибких дисков
для оперативного переноса небольших объемов информации используют гибкие магнитные диски (дискеты). Основными параметрами гибких дисков являются: технологический размер (измеряется в дюймах), плотность записи (измеряется в кратных единицах) и полная емкость. Стандартны считают диски размером 3,5 дюйма высокой плотности. Они имеют емкость 1440 Кбайт
4. Дисковод компакт-дисков CD-ROM – аббревиатура CD-ROM переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска (диаметр диска = 5,25 дюйма). Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на дискетах очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 650-900 Мбайт данных. Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации, поэтому дисководы CD-ROM относят к аппаратным средствам мультимедиа.
CD-R –дисковод с возможностью однократной записи.
CD-RW – дисковод с возможностью многократной записи информации.
DVD-ROM – устройство, предназначенное для чтения дисков формата DVD.
