Лекция 1. Введение. Современные ЭВМ (1152904), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Классификация информационных технологийИнформационные технологии охватывают все ресурсы, необходимыедля управления информацией, особенно компьютеры, ПО и сети,необходимые для создания, хранения, управления, передачи и поискаинформации.ИТ могут быть сгруппированы следующим образом:сети (телефонные, компьютерные, сотовая связь, электросвязь) –совокупности оконечных устройств (терминалов) связи, объединённыхканалами передачи данных и коммутирующими устройствами (узламисети), которые обеспечивают обмен сообщениями между всемиоконечными устройствами;терминалы (персональный компьютер, сотовый телефон, банкомат,терминал оплаты услуг, электро- и газовые подстанции, станки с ЧПУ);услуги (электронная почта, поисковая система, финансовые услуги,услуги потребителям энергоресурсов).Или иначе:по методам и средствам обработки данных:−глобальные ИТ – включают модели, методы и средстваиспользования информационных ресурсов в обществе в целом;−базовые ИТ –ориентированы на определенную областьприменения(производство,научныеисследования,проектирование, обучение и т.д.);− конкретные ИТ – задают обработку данных в реальных задачахпользователя;по обслуживаемым предметным областям (бухгалтерский учет,налоговая область, банковская деятельность, статистическаядеятельность и др.);по видам обрабатываемой информации (данные → СУБД, текст →текстовый процессор, объект реального мира → системы мультимедиа,знания → экспертные системы);по типу пользовательского интерфейса (прикладной интерфейс,системный интерфейс, командный интерфейс).2.
ОСНОВЫ ЭВМ2.1. Представление информации в машинеДля автоматизации работы ЭВМ с информацией, относящейся кразличным типам, очень важно унифицировать их форму представления –для этого обычно используется прием кодирования.Кодирование – это представление сигнала в определенной форме,удобной или пригодной для последующего использования сигнала. Говорястроже, это правило, описывающее отображение одного набора знаков вдругой набор знаков. Тогда отображаемый набор знаков называетсяисходным алфавитом, а набор знаков, который используетсяотображения, – кодовым алфавитом, или алфавитом для кодирования.дляКодированию в компьютере, например, подвергается текстовая,звуковая или цветовая информация (подробнее, мы рассмотрим это в другихлекциях).В вычислительной технике существует своя система кодирования – онаназывается двоичным кодированием и основана на представлении данныхпоследовательностью всего двух знаков: 0 и 1 (используется двоичнаясистема счисления, обозначим через – cc).
Эти знаки называются двоичнымицифрами, или битами.Если увеличивать на единицу количество разрядов в системе двоичногокодирования, то увеличивается в два раза количество значений, котороеможет быть выражено в данной системе. Для расчета количества значенийиспользуется следующая формула:N=2m, где N – количество независимо кодируемых значений, а m –разрядность двоичного кодирования, принятая в данной системе.Например, какое количество значений (N) можно закодировать 10-юразрядами (m)?Для этого возводим 2 в 10 степень (m) и получаем N=1024, т. е.в двоичной системе кодирования 10-ю разрядами можно закодировать 1024независимо кодируемых значения.Единицы измерения данныхНаименьшей единицей измерения информации является байт(наименьшая адресуемая единица памяти в ЭВМ), равный восьми битам.Одним байтом можно закодировать одно из 256 значений.
Существуют иболее крупные единицы, такие как килобайт (Кбайт), мегабайт (Мбайт),гигабайт (Гбайт) и терабайт (Тбайт).1 байт = 8 бит1 Кбайт = 1024 байт1 Мбайт = 1024 Кбайт = 220 байт1 Гбайт = 1024 Мбайт = 230 байт1 Тбайт = 1024 Гбайт = 240 байтВ информатике используют не только двоичную сс, но и 16-ричную, атакже (теперь намного реже) 8-ричную. Это связано с тем, что байт (8 бит)наиболее распространенная единица измерения. Программисту (в отличиеот машины) гораздо удобнее работать с полубайтами (4 бита – одна цифра в16сс) и байтами (две цифры в 16сс), чем с громоздкой двоичной записью изнулей и единиц.
Связь между основными системами счисления показана втаблице 1.В компьютерах применяется особая машинная арифметика и связанноес ней специальное представление целых и вещественных чисел. Подробнее сданной информацией мы будем знакомиться на практических занятиях,также можно найти описание машинной арифметики в [3, с.5-12].Таблица 1. Соответствие между первыми несколькими натуральными числами четырехсистем счисления2.2.
Структурная схема ЭВМРассмотрим в общих чертах структуру компьютера, его основныесоставляющие (см. рис. 2.2.) и их назначение.Рисунок 2.2. Структурная схема ЭВМОЗУ – оперативное запоминающее устройство или оперативнаяпамять (ОП). Это так называемая быстрая память, то есть память с быстрымдоступом. В ней хранится вся необходимая информация, для работы ЭВМ в«данный момент»: текущие исполняемые программы и данные. О способехранения в ОП мы узнаем подробнее позже. Важно, что такая память хранитинформацию только при включенном питании ЭВМ, информация в нейнепрерывно записывается и перезаписывается новыми данными по меренеобходимости.АЛУ – арифметико-логическое устройство. Здесь на аппаратурномуровне производятся основные операции над данными, например сложениеи вычитание.УУ – устройство управления.
Оно управляет последовательностьюдействий в машине: выборкой машинной команды программы, пересылкойданных в АЛУ и возвратом данных в ОП. АЛУ и УУ вместе называютсяцентральным процессором (ЦП) в ЭВМ.ПЗУ–постоянноезапоминающееэнергонезависимая память, используется дляустройство.Этохранения массиванеизменяемых данных.
Это то, что мы часто называем «прошивка». Впостоянную память часто записывают микропрограмму управлениятехническим устройством: телевизором, сотовым телефоном, различнымиконтроллерами, или компьютером (BIOS).Внешняя память–винчестер (диск), эта память также являетсяэнергонезависимой, но предназначена для относительно постоянного (помере необходимости) сохранения больших массивов данных и программ.Внешняя память, а также устройства ввода и вывода – это те устройства,которые мы уже рассматривали в разделе 1.2.
– переферийные устройстваЭВМ.Современные ЭВМ и их классификация:ЭВМ по принципу действия (аналоговые, цифровые, гибридные);ЭВМ по этапам создания;ЭВМ по назначению:− универсальные ЭВМ – предназначены для решения самыхразличных технических задач, отличающихся сложностьюалгоритмов и большим объемом обрабатываемых данных; – онииспользуются в вычислительных центрах коллективногопользования и в других мощных вычислительных комплексах;− проблемно-ориентированные ЭВМ – служат для решения болееузкого круга задач, связанных, как правило, с управлениемтехнологическимиобъектами;обработкойотносительнонебольших объемов данных; выполнением расчетов поотносительно несложным алгоритмам; – они обладаютограниченными по сравнению с универсальными ЭВМаппаратными и программными ресурсами;− специализированные ЭВМ – используются для решения узкогокруга задач или реализации строго определенной группыфункций; – к специализированным ЭВМ можно отнести,например, программируемые микропроцессоры специальногоназначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логическиефункции управления отдельными несложными техническимиустройствами;ЭВМ по размерам и функциональным возможностям: сверхбольшие(суперЭВМ), большие (Mainframe), малые, сверхмалые (микроЭВМ).Основные характеристики ПК:Производительность (быстродействие) ПК – возможностькомпьютера обрабатывать большие объёмы информации.
Определяетсябыстродействием процессора, объёмом ОП и скоростью доступа к ней.Производительность процессора – количество специальных«наборов операций» различной сложности (целочисленных арифметических,вещественных арифметических, доступ к памяти и т.п.) выполняемых за 1секунду.Тактовая частота процессора (ТЧ) - число тактов процессора всекунду, а такт – промежуток времени (микросекунды) за которыйвыполняетсяэлементарнаяоперация(например,аппаратурноесложение).
Таким образом тактовая частота - это число вырабатываемыхза секунду импульсов, синхронизирующих работу узлов компьютера.Задается ТЧ специальной микросхемой «генератор тактовой частота»,который вырабатывает периодические импульсы. На выполнениепроцессором каждой операции отводится определенное количество тактов.Частота в 1Мгц = 1миллиону тактов в 1 секунду (1Гц=1колебание всекунду).
Для примера: Pentium III, который начали выпускать еще в 1999г.,уже обрабатывал информацию со скоростью в сотни миллионов операций всекунду.Разрядность процессора – максимальная длина (кол-во разрядов)двоичного кода, который может обрабатываться и передаватьсяпроцессором целиком.Время доступа – быстродействие модулей ОП, это период времени,необходимый для считывания минимальной порции информации из ячеекпамяти или записи в память. Современные модули обладают скоростьюдоступа свыше 10нс (1нс=10-9с).Объем памяти – максимальный объем информации, который можетхраниться в ней.Скорость обмена информации – скорость записи/считывания навнешний носитель, которая определяется скоростью вращения иперемещения этого носителя в устройстве.2.3.
Краткие сведения об операционных системахСуществуют две группы определений операционной системы (ОС):«набор программ, управляющих оборудованием» и «набор программ,управляющих другими программами». Обе они имеют свой точныйтехнический смысл, который связан с вопросом, в каких случаях требуетсяоперационная система.Есть приложения вычислительной техники, для которых операционныесистемы излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры, содержащиесяво многих бытовых приборах, автомобилях, простейших сотовых телефонах,постоянно исполняют лишь одну программу, запускающуюся по включении.Многие простые игровые приставки — также представляющие собойспециализированныемикрокомпьютеры —могутобходитьсябезоперационной системы, запуская при включении программу, записанную навставленном в устройство «картридже» или компакт-диске.Основные функции ОС:исполнение запросов программ (ввод и вывод данных, запуск иостановка других программ, выделение и освобождение памяти и др.);загрузка программ в оперативную память и их выполнение;доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода);управление оперативной памятью (распределение между процессами,организация виртуальной памяти);управление доступом к данным на энергонезависимых носителях(таких как жёсткий диск, оптические диски и др.);обеспечение пользовательского интерфейса;сохранение информации об ошибках системы.Список ОС очень велик, но наиболее распространены и известны средичастных пользователей такие как: Linux, Windows, OS/2 и DOS (от IBM), MacOS (от Apple).Написано с использованием:[1].
Введение в информатику с сайта www.ntimgudt.ru[2]. Классификация ЭВМ с сайта http://bukvi.ru[3]. Г.В. Антиповская.Арифметические и логические основы ЭВМ. Современнаятехнология проектирования алгоритмов решения задач на ЭВМ. М.: МЭИ, 2008. – 91 с..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
