Лекция 13. Архитектура компьютеров

Современный компьютер — это программно-аппаратный комплекс, который состоит из аппаратной (hardware) и программной (software) частей.

Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям компью­тера, которые можно разделить на основные и дополнительные.

Структура компьютера — это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компо­нентов.

Состав системного блока.

Микропроцессор — это центральный узел в системном блоке ПК, предназначенный для управления работой всех блоков компьютера и для выполнения арифметических и логических операций над инфор­мацией. В состав микропроцессора входят:

Характеристики микропроцессора:

1. Тактовая частота, т.е. количество тактов в секунду.

2. Разрядность – определяется количеством двоичных разрядов, которые могут передаваться или обрабатываться процессором одновременно.

3. Производительность – зависит от частоты процессора, его разрядности, а также особенностей архитектуры.

Магистраль (системная шина) включает в себя три разрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии.

Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками. Она содержит два вида за­поминающих устройств: постоянное и оперативное.

Постоянное запо­минающее устройство (ПЗУ) служит для храпения неизменяемой (постоян­ной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя).

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для оперативной записи, хранения и считывания ин­формации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в те­кущий период времени. Главными достоинствами оперативной памя­ти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве особенности ОЗУ следует отметить невозможность сохра­нения информации в ней после выключения питания компьютера (энергозависимость).

Источник питания — это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.

Таймер — это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подклю­чается к автономному источнику питания — аккумулятору и при от­ключении машины от сети продолжает работать.

Внешние устройства (ВУ), или периферия, — это важнейшая со­ставная часть любого компьютера. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда могут составлять 50 —80 % всего ПК. От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффектив­ность применения ПК в профессии.

Внешние устройства обеспечивают взаимодействие машины с окру­жающей средой, пользователями, объектами управления и другими компьютерами. Они весьма разнообразны и могут быть классифици­рованы по ряду признаков.

Внешняя память относит­ся к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребовать­ся для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все ПО компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды за­поминающих устройств, но наиболее распространенными, имеющими­ся практически на любом компьютере, являются накопители на «жест­ких» магнитных дисках (НЖМД). Назначение этих накопителей — хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в ОЗУ. В качестве устройств внешней памяти используются также накопители на компакт-дисках (CD-ROM — это Compact Disk Read Only Memory - компакт-диск только для чтения информации на нем) либо пишущие CD-RW (Read-Write), а также флеш-память.

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видео­мониторы (дисплеи), манипуляторы типа «мышь» и устройства рече­вого ввода (вывода) информации.

Видеомонитор (дисплей) — устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК информации.

Устройства речевого ввода (вывода) относятся к быстроразвива-ющимся средствам мультимедиа.

Устройства речевого ввода - это различные микрофонные акусти­ческие системы, «звуковые мыши-, например со сложным ПО, по­зволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать.

Устройства звукового (речевого) вывода — это различные синте­заторы звука (речи), выполняющие преобразования цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динами­ки) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

К устройствам ввода информации относятся:

• клавиатура — устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК;

• графические планшеты (дигитайзеры) — для ручного ввода графи­ческой информации, изображений путем перемещения по планше­ту специального указателя (пера); при перемещении пера автома­тически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;

• сканеры (читающие автоматы) — для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, гра­фиков, рисунков, чертежей. В устройстве кодирования сканера в текстовом режиме считанные символы после сравнения с эталон­ными контурами специальными программами преобразуются в коды, а в графическом режиме считанные графики и чертежи преобразуются в последовательности двухмерных координат;

• манипуляторы (устройства указания): джойстик-рычаг, мышь, трекбол в оправе, световое перо и др. — для ввода графической информации на экран монитора путем управления движением кур­сора но экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК;

• сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с экрана дисплея в ПК.

К устройствам вывода информации относятся:

• принтеры — печатающие устройства для вывода информации на бумажный носитель, по своим конструкциям разделяются на ма­тричные, струйные и лазерные;

• графопостроители (плоттеры) — для вывода графической инфор­мации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носи­тель; плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатиче­ские, струйные и лазерные.

Средства связи и телекоммуникации предназначены для связи с приборами и другими средствами автоматизации и для подключения ПК к каналам связи, к другим компьютерам и компьютерным сетям (сетевые интерфейсные платы, се­тевые адаптеры, «стыки», мультиплексоры передачи данных, модемы).

Средства мультимедиа (multimedia) — это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компью­тером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.

Задание: ответить на вопросы учебника Цв., стр. 147, вопр. 7 и 10.