П.3 Архитектура ЭВМ

П.2 Поколения ЭВМ.

С середины 50-х годов начался бурный рост вычислительной техники. Каждый этап развития ЭВМ определялся тем материалом, из которого они изготовлялись, т.е. элементной базой. Поэтому принято говорить о поколениях ЭВМ. Можно выделить 4 поколения ЭВМ:

1) 1946-середина 50 х годов. Элементная база – электронно-вакумные лампы, быстродействие 10-20 тысяч операций (сложений и сдвигов) в секунду. Примеры: ЭНИАК, ЭДСАК, БЭСМ, МЭСМ, УРАЛ (1954 г.), М-20 (1957 г.), “Стрела”, “Минск-1”.

2) Середина 50 х до середины 60 х. Элементная база – полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды), быстродействие – 100000-1000000 операций в секунду. Примеры: RCA-501 (США 1959), Минск-22, Минск-32, М-220, Мир, Наири и др.

3) Середина 60 х – середина 70 х. Элементная база – интегральные схемы среднего уровня интеграции (ИС), быстродействие – сотни тысяч операций в секунду. Примеры: IBM-360 (США 1964), Урал-12, ЕС ЭВМ (машины единой серии), СМ ЭВМ (средние машины).

4) Середина 70 х до наших дней. Элементная база – большие интегральные схемы. Используются микропроцессоры (т.е. процессоры, размещенные на одном кристалле). Примеры: Эльбрус-2, М-10 (это большие ЭВМ), IBM PC 286, 386,486, Pentium (это персональные ЭВМ) и др. Сейчас разрабатываются ЭВМ на сверх больших интегральных схемах.

Опр 10.3.1 ЭВМ – это программируемое электронное устройство обработки и накопления информации.

По своим размерам, быстродействию (т.е. количеству выполняемых операций в секунду), объему памяти современные ЭВМ делятся на следующие классы:

§ СуперЭВМ (типа Cray и Эльбрус);

§ Большие ЭВМ (типа ЕС-1066);

§ Средние ЭВМ (типа ЕС-1022, IBM-360);

§ Мини-ЭВМ (типа Eclipc, PDP (СМ-ЭВМ));

§ МикроЭВМ или персональные компьютеры (типа “Электронника-60”, Celeron 650, Pentium III).

Микро ЭВМ или персональные компьютеры используются для автоматизации отдельных рабочих мест, для обработки деловой информации, в быту и т.д.

Мини ЭВМ имеют большое количество дополнительных устройств – это средства для автоматизации различных технологических процессов, научных исследований, проектно-конструкторских работ и т.д.

Средние и большие ЭВМ используются для решения задач управления производством, имеют большой объем памяти.

СуперЭВМ применяются в решении сложнейших народнохозяйственных задач и проведении научных экспериментов (космические проекты, геофизические исследования и т.д.).

Однако какой бы из современных компьютеров мы не рассматривали – от самых маленьких до самых мощных, почти все они имеют общую принципиальную схему (архитектуру) (Рис. 43).

Схема была предложена в 1946 году Джоном фон Нейманом (США). Т.о., в состав ЭВМ входят 5 основных устройств:

§ Устройство ввода служит для ввода исходной информации в ЭВМ

§ Устройство вывода служит для вывода результатов вычислений из памяти ЭВМ.

Процессор

АЛУ служит для выполнения арифметических и логических операций над числами;

§ УУ служит для управления работой всего компьютера в процессе вычислений

§ ОЗУ служит для приема, хранения и выдачи чисел

Основной принцип работы ЭВМ был предложен также Джоном фон Нейманом и получил название принципа программного управления.

Опр 10.3.2 Принцип действия ЭВМ, согласно которому переработка машиной исходных данных в конечный результат производится в соответствии с заранее составленной и введенной в машину программой называется принципом программного управления.

п.4 Персональный компьютер IBM PC: принцип открытой архитектуры, основные узлы, их назначение и характеристики,

Компьютер – это устройство для обработки и хранения информации. Фирма IBM разработала и выпустила на рынок несколько моделей IBM-совместимых компьютеров (IBM - PC, IBM – PC XT, IBM – PC AT). Персональные ЭВМ (типа IBM – РС) являются компьютерами с открытой архитектурой, т.е. компьютер не единое неразъемное устройство, а собран из независимо изготовленных частей, подобно конструктору.

Теперь рассмотрим основные и дополнительные технические средства персональной ЭВМ.

Рис. 44

Основные технические средства (Рис. 44):

1. Системный блок 2. Монитор

3. Клавиатура 4.Мышь

Системный блок содержит в себе средства обработки информации (процессор) хранения информации (оперативная память, винчестер) и частично ввода – вывода информации (дисководы).

Т.к. IBM – совместимые компьютеры обладают принципом открытой архитектуры, то главное в компьютере – это материнская (системная) плата,

на которой размещены блоки, позволяющие обрабатывать информацию (процессор, сопроцессор), частично хранить информацию (оперативная память). Схемы, управляющие всеми остальными устройствами компьютера – монитором, дисками и др. реализованы на отдельных платах, которые вставляются в специальные разъемы – слоты. Отдельно имеется (Рис. 45):

1. дисковод CD-ROM.

2. дисковод флоппи дисков (3,5 дюймовых дискет),

3. винчестер или жесткий диск (для долговременного хранения информации (Рис. 46).

Жесткий диск находится внутри системного блока (поэтому никакая из его частей не видна на корпусе системного блока). Если снять верхнюю крышку герметично запаянного дисковода жесткого диска, то вы увидите сам диск и считывающую головку дисковода.

Ко всем электронным схемам подводится электрическое питание из единого блока питания, а для удобства и надежности все это заключается в общий корпус. Корпусы бывают двух видов: tower (вертикальное расположение) и desk-top (горизонтальное расположение) (Рис. 47).

Монитор (Рис. 48) бывает различных типов: EGA, VGA, Super VGA, LCD (жидкокристаллический). Главное, чем больше разрешающая способность (количество точек на экране) – тем более мелкие детали можно различить на экране.

Клавиатура (Рис. 49)предназначена для ввода информации в компьютер. Компьютеры снабжаются обычно 101-клавишной клавиатурой. Стандартная клавиатура IBM PC/AT во многом напоминает клавиатуру пишущей машинки и содержит дополнительные клавиши, имеющие специальное значение для MS-DOS и WINDOWS.

Мышь все больше становится неотъемлемой составной частью компьютера. Передвигая мышь по коврику на столе, мы одновременно управляем передвижением курсора на экране; нажатие на клавишу мыши вводит координаты курсора в работающую программу. Мыши обычно выпускаются трехклавишными (Рис. 50а), но большинство программ использует только две клавиши — левую и правую (Рис. 50 б). Чаще всего (но в зависимости от настройки компьютера) основной является левая клавиша, с помощью нее Вы управляете компьютером; дополнительной является правая клавиша, ее нажатие вызывает динамическое меню работы с объектом: своеобразной подсказки по возможным операциям. Мышь бывает механическая (как наша) и оптическая (ее работа основана на излучении светодиодами красного и инфракрасного цветов и принятием фотодетекторами отраженного света).

Дополнительные технические средства:

1. принтер (печать на бумажный носитель) (Рис. 51). Принтеры бывают матричные, струйные, лазерные и др. (На рисунке нижний левый принтер матричный, остальные – струйные);

CD-ROM (устройство для чтения компакт-дисков);

3. видео карта;

4. звуковая карта;

5. модем (Рис. 52) (позволяет обмениваться информацией через телефонную сеть). Модемы бывают внешние (как на рисунке) и встроенные. Встроенные модемы размещаются в слоты на материнской плате и нее видны на внешней части корпуса;

6. сканер (Рис. 53) (позволяет считывать непосредственно в компьютер с бумаги рисунки, печатные, а иногда и рукописные тексты). Сканеры бывают ручные, листопротяжные, планшетные. На рисунке правый верхний – планшетный сканер, правый нижний – ручной сканер, остальные – листопротяжные;