Елементна база електронних схем

Елементна база електричних схем включає пристрої для реєстрації, обробки і використання електричних сигналів.

Реєстрацію сигналів виконують давачі, сенсори, детектори, які перетворюють енергію будь-якої природи: механічну, теплову, світлову в електричний струм. Існує широкий спектр електронних пристроїв, які виконують роль давачів, принципи дії яких ґрунтуються на різноманітних фізичних явищах.

30. Архітектура комп’ютера

Архітектура персонального комп'ютера (ПК) визначається сукупністю її властивостей, важливих для користувача. Основна увага при цьому приділяється структурі і функціональним можливостям комп'ютера, які можна розділити на основні і додаткові.

Основні функції визначають призначення комп'ютера: опрацювання і збереження інформації, обмін нею з зовнішніми об'єктами. Додаткові функції підвищують ефективність виконання основних функцій: забезпечують ефективні режими її роботи, діалог з користувачем, високу надійність тощо.

Функції комп'ютера реалізуються за допомогою його компонент: апаратних і програмних засобів.

Перевагами ПК є:

• мала вартість, що робить придбання комп'ютера доступним для індивідуального покупця;

• автономність експлуатації без спеціальних вимог до умов навколишнього середовища;

• гнучкість архітектури, що забезпечує її пристосованість до різноманітних програмних застосувань в управлінській сфері, науці, для використання у побуті;

• «дружність» сучасних операційних систем й іншого програмного забезпечення персональних комп'ютерів, що обумовлює можливість роботи з ним користувача без спеціальної професійної підготовки;

• висока надійність роботи, більше п'яти тисяч годин напрацювання на відмову.

Комп'ютер - це електронний пристрій, що виконує операції введення інформації, зберігання та оброблення її за певною програмою, виведення одержаних результатів у формі, придатній для сприйняття людиною. За кожну з названих операцій відповідають спеціальні блоки комп'ютера:

25. Логічні операції (кон’юнкція, диз’юнкція, інверсія)

Основні операції алгебри логіки:

1) диз’юнкція – логічне додавання («або») (логічна функція приймає значення 1, якщо логічні змінні х₁ або х₂ дорівнюють 1) у= х₁+ х₂ (х₁ U х₂)

2) кон’юнкція – логічне множення («і») (логічна функція у приймає значення логічної 1 тільки тоді, коли обидві логічні змінні х₁ , х₂ приймають значення 1; при інших змінних у=0) у= х₁* х₂ (х₁ х₂)

3) інверсія – логічне заперечення («не») (у= )

4) «або-не» - заперечення диз’юнкції (операція Пірса)

5) «і-не» - заперечення кон’юнкції (операція Шеффера)

27. Базові логічні елементи

Базовими елементами алгебри логіки є висловлювання. Висловлювання будуються над множиною {B, , , , 0, 1}, де B — булева множина, над елементами якої визначені три математичні операції:

заперечення (унарна операція), кон'юнкція (бінарна), диз'юнкція (логічна) (бінарна), (константи — логічний нуль 0 та логічна одиниця 1).

Аксіоми

(x)=x, x=(x); x*(x)=0; x+1=1; x+x=x, x=x+x+x; x+0=x;

x*x=x, x=x*x*x; x*0=0; x*1=x; x+(x)=1.

Структура ПК

Структура комп'ютера - склад, порядок і принципи взаємодії компонентів, що входять до нього.

пристрій введення,

центральний процесор,

запам'ятовуючий пристрій,

пристрій виведення.

Всі ці блоки складаються з окремих дрібніших пристроїв. Зокрема в центральний процесор можуть входити арифметико-логічний пристрій (АЛП), внутрішній запам'ятовуючий пристрій у вигляді регістрів процесора та внутрішньої кеш-пам'яті, керуючий пристрій (КП). Пристрій введення, як правило, теж не є однією конструктивною одиницею. Оскільки види інформації, що вводиться, різноманітні, джерел може бути декілька. Це стосується і пристрою виведення.

Арифметико-логічний пристрій - це блок ЕОМ, в якому відбувається перетворення даних за командами програми: арифметичні дії над числами, перетворення кодів та ін.

Керуючий пристрій координує роботу всіх блоків комп'ютера. У певній послідовності він вибирає з оперативної пам'яті команду за командою. Кожна команда декодується, за потреби елементи даних з указаних в команді комірок оперативної пам'яті передаються в АЛП. АЛП настроюється на виконання дії, вказаної поточною командою (в цій дії можуть брати участь також пристрої введення-виведення); дається команда на виконання цієї дії. Цей процес буде продовжуватися доти, доки не виникне одна з наступних ситуацій: вичерпано вхідні дані, з одного з пристроїв надійшла команда на припинення роботи, вимкнено живлення комп'ютера.

Описаний принцип побудови ЕОМ носить назву архітектури фон Неймана - американського вченого угорського походження Джона фон Неймана, який її запропонував.

36. Поняття операційної системи

Операці́йна систе́ма — це базовий комплекс програмного забезпечення, що виконує управління апаратним забезпеченням комп'ютера або віртуальної машини; забезпечує керування обчислювальним процесом і організує взаємодію з користувачем.

Операційна система звичайно складається з ядра операційної системи та базового набору прикладного програмного забезпечення.

Головні функції:

Виконання на вимогу програм користувача тих елементарних (низькорівневих) дій, які є спільними для більшості програмного забезпечення і часто зустрічаються майже у всіх програмах (ввід і вивід даних, запуск і зупинка інших програм, виділення та вивільнення додаткової пам'яті тощо).

Стандартизований доступ до периферійних пристроїв (пристрої введення-виведення).

Завантаження програм у оперативну пам'ять і їх виконання.

Керування оперативною пам'яттю (розподіл між процесами, організація віртуальної пам'яті).

Керування доступом до даних енергозалежних носіїв (твердий диск, оптичні диски тощо), організованим у тій чи іншій файловій системі.

Забезпечення користувацького інтерфейсу.

Мережеві операції, підтримка стеку мережевих протоколів.

33. Паралельна та послідовна передача даних

Передача даних (обмін даними, цифрова передача, цифровий зв'язок) — фізичне перенесення даних цифрового (бітового) потоку у вигляді сигналів від точки до точки або від точки до множини точок засобами електрозв'язку каналом зв'язку; як правило, для подальшої обробки засобами обчислювальної техніки.

У телекомунікації, послідовна передача — це послідовна передача елементів сигналу, який є символами чи іншими об'єктами даних . Цифрова послідовна передача — це послідовне відправлення бітів одним дротом, частотою чи оптичним шляхом. Так як це вимагає меншої обробки сигналу, і менша ймовірність помилки, ніж при паралельній передачі, то швидкість передачі даних по кожному окремому шляху може бути більша. Цей механізм може використовуватися на більш далеких відстанях, бо може легко передаватися контрольна цифра або біт парності.

Паралельною передачею в телекомунікаціях називається одночасна передача елементів сигналу одного символу або іншого об'єкта даних. У цифровому зв'язку паралельною передачею називається одночасна передача відповідних елементів сигналу по двох або більшій кількості шляхів. Використовуючи безліч електричних дротів можна передавати кілька біт одночасно, що дозволяє досягти більш високих швидкостей передачі, ніж при послідовній передачі. Цей метод застосовується всередині комп'ютера, наприклад, у внутрішніх шинах даних, а іноді і в зовнішніх пристроях, таких, як принтери. Основною проблемою при цьому є «перекіс», тому що дроти при паралельній передачі мають трохи різні властивості (не спеціально), тому деякі біти можуть прибути раніше за інших, і це може пошкодити повідомлення. Біт парності сприяє скороченню помилок. Тим не менше, електричний дріт при паралельній передачі даних менш надійний на великих відстанях, оскільки передача порушується з набагато більшою ймовірністю.

34. Мікропроцесори

Мікропроце́сор (англ. microprocessor) — інтегральна схема, яка виконує функції центрального процесора (ЦП) або спеціалізованого процесора. Сьогодні слово мікропроцесор є практично повним синонімом слова процесор, оскільки функціональний блок, що на ранніх стадіях розвитку обчислювальної техніки займали цілу плату чи навіть шафу, тепер вміщається в одну невеличку інтегральну схему із сотнями мільйонів транзисторів всередині. З середини 1980-х мікропроцесори витіснили інші види ЦП. Проте загалом це не так: центральні процесорні пристрої деяких суперкомп'ютерів навіть сьогодні є складними комплексами великих (ВІС) і надвеликих (НВІС) інтегральних схем.

35. Запам’ятовуючі пристрої ПК

Запам'ятовуючий пристрій - це блок ЕОМ, призначений для тимчасового (оперативна пам'ять) та тривалого (постійна пам'ять) зберігання програм, вхідних і результуючих даних та деяких проміжних результатів. Інформація в оперативній пам'яті зберігається тимчасово лише при включеному живленні, але оперативна пам'ять має більшу швидкодію. В постійній пам'яті дані можуть зберігатися навіть при вимкненому комп'ютері, проте швидкість обміну даними між постійною пам'яттю та центральним процесором, у переважній більшості випадків, значно менша.

32. Внутрішньомашинний системний інтерфейс

Внутрішньомашинний системний інтерфейс – це система зв’язку і сполучення вузлів і блоків ЕОМ між собою.

2 варіанти організації ВМСІ: 1) багатозв’язний інтерфейс; 2) однозв’язний інтерфейс

37. Операційні системи UNIX, Windows, Mac OS, Linux.

UNIX— це операційна система, яка спочатку розроблялася протягом 1969—1970-х років групою співробітників підрозділу Bell Labs корпорації AT&T. Натепер існує безліч різних UNIX-систем, які, в свою чергу, об'єднуються в родини. В їх розробці в різний час брали участь AT&T, деякі комерційні фірми, а також некомерційні організації.

Microsoft Windows — узагальнююча назва операційних систем для ЕОМ, розроблених корпорацією Microsoft. Перші версії були не повноцінними операційними системами, а лише оболонками до ОС MS DOS. Наразі, Microsoft Windows встановлена більш як на 90% персональних комп'ютерів світу.

Mac OS, від Macintosh Operating System (Операційна Система Мекінтош), є графічною операційною системою, створеною компанією Apple Computer. Перша версія Mac OS вийшла у 1984 році разом з першим комп'ютером Macintosh.

Mac OS версії 6.0.3 (1989 рік) була першою графічною операційною системою, яку переклали українською.

Лі́нукс (англ. Linux, також відомий, як GNU/Linux) — загальна назва UNIX-подібних операційних систем на основі однойменного ядра. Це один із найвидатніших прикладів розробки з відкритим кодом (open source) та вільного програмного забезпечення (free software); на відміну від власницьких операційних систем, на кшталт Microsoft Windows та MacOS X, її вихідні коди доступні усім для використання, зміни та розповсюдження абсолютно вільно (в т.ч. безкоштовно).

Спершу розроблювалася та використовувалася окремими ентузіастами на персональних комп'ютерах, з тих пір Linux завдяки підтримці таких компаній як IBM, Sun Microsystems, HP, Novell та інших, набув неабиякої популярності як серверна операційна система; так, 8 із 10 найбільших компаній, що надають послуги веб-хостингу використовують Лінукс на своїх веб-серверах.

Лінукс портовано на велику кількість апаратних платформ. Тепер вона досить успішно використовується як на суперкомп'ютерах, так і на мобільних телефонах.