Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Января 2012 в 15:09, реферат
Создание ЭВМ имеет длительную историю от первых механических вычислительных машин (первая половина XVII в.) до современных ЭВМ. Развитие средств вычислительной техники связано с появлением элементов, становившихся базовыми. Соответственно этому возникали все новые типы ЭВМ, относившиеся к так называемым поколениям ЭВМ. Одним из наиболее важных изобретений XX века считается изобретение микропроцессора, которое сделало возможным возникновение и широкое распространение персональных ЭВМ (ПЭВМ).
1) одиночный
поток команд – одиночный
В английской аббревиатуре – SISD (Single Instruction Single Data). В этот класс попадают все ЭВМ классической структуры.
2) одиночный поток команд – множественный поток данных (ОКМД)
В английской аббревиатуре – SIMD (Single Instruction Multiple Data). Предполагает многопроцессорную систему, в которой процессорные элементы, входящие в систему, идентичны и управляются одной и той же последовательностью команд, но каждый процессор обрабатывает свой поток данных.
3) множественный поток команд – одиночный поток данных (МКОД)
В английской аббревиатуре – MISD (Multiple Instruction Single Data). Предполагает построение своеобразного процессорного конвейера, в котором результаты обработки передаются от одного процессора к другому по цепочке.
4) множественный поток команд – множественный поток данных (МКМД).
В английской аббревиатуре – MIMD (Multiple histruction Multiple Data). Предполагает, что все процессоры работают по своим программам с собственным потоком команд; в простейшем случае они могут быть автономны и независимы.
В настоящее время ЭВМ различаются по назначению, составу, производительности, габаритным характеристикам (размеры, вес).
– супер-ЭВМ предназначены для проведения сложных расчетов, требующих большой производительности,
– большие ЭВМ (мэйнфреймы) предназначены для организации централизованных хранилищ данных большой емкости и выполнения интенсивных вычислительных работ,
– рабочие станции – специализированные компьютеры, предназначенные для выполнения работ в какой-либо проблемной области,
– микро-ЭВМ (персональные компьютеры) – для индивидуального обслуживания пользователя.
Персональные компьютеры (ПК) делятся на следующие типы: настольные (desktop) используются для оборудования индивидуальных рабочих мест; блокнотные (notebook) имеют сокращенные возможности и предназначены для использования в поездках; карманные (PDA – Personal Digital Assistant). Кроме этих, существуют и специализированные варианты таких ПК.
Хотя в настоящее время от пользователя персональной ЭВМ (ПЭВМ) не требуется детального знания его устройства, но для более квалифицированного использования компьютера общее представление о его устройстве необходимо.
Информатика как наука получила свое развитие в связи с появлением ЭВМ. Структура и состав ЭВМ, особенности отдельных устройств определяют специфику методов описания (моделирования) информации, создания программных средств и стиль взаимодействия пользователя с компьютером в процессе обработки информации. Другими словами, особенности аппаратных средств накладывают свой отпечаток как на алгоритмические, так и на программные средства информатики.
В ПЭВМ можно выделить центральный (системный) блок и периферию. В центральном блоке находятся компоненты, без которых работа с ПЭВМ невозможна. Основными устройствами, находящимися в центральном блоке, являются:
– системная (материнская) плата;
– системная шина (системная магистраль данных);
– центральный процессор;
– внутренняя память.
Системная (материнская) плата – это основная плата ПЭВМ, которая обеспечивает подключение и согласование всех компонент компьютера. Компоненты компьютера подключаются к материнской плате непосредственно через разъемы (внутренняя память, процессор) либо через специальные устройства сопряжения (адаптеры, контроллеры). Подобные устройства сопряжения называются интерфейсами.
Системная шина (системная магистраль данных) предназначена для передачи данных, адресов, сигналов между различными компонентами компьютера. Архитектура, построенная на основе контроллеров и общей шины, легко пополняется новыми устройствами. Это свойство называется открытостью архитектуры.
Центральный процессор
(ЦП) совершает все арифметические
и логические операции. Основными
параметрами процессоров
Внутренняя память состоит из нескольких устройств, каждое из которых представляет собой одну или несколько микросхем. Основными из них являются: постоянная память (постоянное запоминающее устройство, или ПЗУ), оперативная память (оперативное запоминающее устройство, или ОЗУ) и CMOS-память. Элементарной единицей памяти является ячейка памяти (регистр).
Периферийные устройства (периферия) подключаются к центральному блоку и предназначены для ввода и вывода информации. Их еще называют внешними устройствами. Устройства внешней памяти также относятся к этой группе. Дисковые запоминающие устройства для удобства располагаются в центральном блоке.
К устройствам ввода, например, относятся:
– клавиатура (для ручного ввода данных);
– устройства координатного ввода (для управления работой указателя);
– сканер (для ввода изображений).
Клавиатура –
основное устройство ввода числовой
и текстовой информации. Устройства
координатного ввода еще
К устройствам вывода, например, относятся:
– монитор;
– принтер (печатающее устройство);
– плоттер (графопостроитель);
– аудиоколонки.
Устройства ввода/вывода подключаются к компьютеру через интерфейсные устройства, которые называются портами.
На устройства внешней памяти можно записать информацию и впоследствии прочитать ее. При отключении информация на таких устройствах сохраняется, поэтому еще их называют долговременными запоминающими устройствами (ДЗУ).
Внешняя память – это место хранения не используемой в данный момент информации. В ПЭВМ в качестве устройств внешней памяти в основном используются накопители на дисках (эту память называют дисковой) и так называемая флэш-память (flash-memory). Функционально они служат для одной и той же цели – хранить информацию.
Дисковая память состоит из устройства считывания/записи (дисковод) и носителя информации (диски). Это основное хранилище информации. Она бывает нескольких видов, из которых чаще всего применяются накопители на жестких несменных магнитных дисках (НЖМД, или винчестерские диски, HDD – Hard Disk Drive), которые используются в текущей работе, и накопители на сменных оптических дисках (НОД, ODD – Optical Disk Drive), используемые для длительного хранения важной информации большого объема.
Флэш-память (флэш-карта) представляет собой электронное устройство на основе микросхемы.
Для дисков поверхность рассматривается как массив расположенных на них точек. На дисках НЖМД информация записывается вдоль концентрических окружностей, не связанных друг с другом. На поверхности оптического диска одна траектория в виде спирали.
Новый носитель информации (жесткий диск, флэш-память) представляет собой как бы чистый лист бумаги. В таком виде он не пригоден для записи и считывания информации. Для того чтобы сделать его пригодным для работы, необходимо с помощью специальных программ произвести форматирование.
Все устройства долговременной памяти (в том числе логические) имеют имена, состоящие из одной латинской буквы, например A, B, C, D и т.д.
Для того чтобы с помощью различных программ эффективно работать с данными, необходимо понимать, как эти данные представляются в ЭВМ. В компьютере данные хранятся в особом непривычном для нас виде. В основе такого представления лежит специфическая система счисления.
Компьютеры работают
в основном с байтами. В каждом
байте содержится 8 битов, то есть 8 нулей
и единиц (если написать на бумаге),
8 положений “включено” и “выключено”
(в ОЗУ), 8 намагниченных или
Любая информация представляется в ЭВМ как последовательность байтов. В самих байтах нет ничего, что позволяет их трактовать как числа, текстовые или другие данные. В любом случае информация кодируется в виде последовательности нулей и единиц, то есть чисел. Их интерпретация (если в программе предполагается работа с числами, то байты интерпретируются как числа. Если в программе предусматриваются действия с текстовыми данными, то байты интерпретируются как условные числовые коды, обозначающие знаки текста. Одно и то же сочетание битов может быть, например, буквой А или числом 65. Все зависит от цели использования, которая реализована в программе) зависит от того, какая программа и какое действие с ними совершает в данный конкретный момент.
Мы в повседневной жизни привыкли оперировать десятичными числами. Другими словами, обычно мы используем десятичную систему счисления, основой которой является число 10, а используемые для записи чисел цифровые знаки могут быть от 0 до 9. Для ЭВМ это неудобно, поскольку в ней данные представляются в виде последовательности нулей и единиц, то есть цифры могут быть только 0 или 1. Такая система счисления называется двоичной. Любое число можно представить как в двоичной, так в любой другой системе счисления.
Мы привыкли измерять длину в метрах, вес в килограммах. В компьютере наименьшей единицей информации является бит. Количество информации, содержащейся в m-разрядном сообщении (состоящем из m знаков), когда каждый знак равновероятно взят из N-значного (то есть состоящего из N знаков) алфавита, вычисляется по формуле
I = m×
которая следует из формулы Хартли. Количество знаков в алфавите называется его мощностью.
Объем информации, записанной двоичными знаками в памяти компьютера или на внешнем носителе информации, подсчитывается просто по количеству двоичных знаков, которое требуется для такой записи. Чаще всего в качестве наименьшей единицы измерения объема информации используется байт, состоящий из 8 бит (1 б = 8 бит). В каждой ячейке внутренней памяти содержится 1 байт. Байты объединяются в более крупные наборы в зависимости от цели использования (ввод, вывод, передача по каналам связи между устройствами и т.д.).
Для измерения объема памяти используются и более крупные, чем бит или байт, единицы измерения, называемые килобайтом (Кб), мегабайтом (Мб) и гигабайтом (Гб). Переход от меньшей единицы измерения к большей осуществляется с помощью коэффициента 210 = 1024. Для измерения памяти большого объема используют единицы измерения терабайт (1 Тб = 1024 ГБ) и петабайт (1 ПБ = 1024 Тб)
Число – это
знак, обозначающий определенное количество
чего-либо. Такие знаки записываются
на основании правил, которые составляют
так называемую систему счисления.
Числа в любой системе
Позиционная система счисления задается величиной основания и множеством цифр. Наименьшая цифра – нуль, каждая следующая цифра на единицу больше предыдущей. Запрещено цифры обозначать с помощью других цифр. Количество цифр называется основанием позиционной системы счисления.
В десятичной системе счисления 10 цифр от 0 до 9 (основание равно 10). Если в качестве основания задать другое число, то получим другую систему счисления. Любое количество можно представить в виде числа в различных системах счисления, и эти представления будут строго соответствовать друг другу.