Přednáška č. 3

Hlavní otázky přednášky:

1. Technické prostředky počítačová věda.

2. Pojem principů činnosti počítače.

3. Hlavní komponenty osobní počítač.

Technické prostředky informatiky

Počítač je hlavním technickým prostředkem pro zpracování informací, klasifikovaný podle řady charakteristik, zejména: podle účelu, principu činnosti, metody organizace výpočetního procesu, velikosti a výpočetní výkon, funkčnost, schopnost paralelního spouštění programů atd.

Podle účel Počítače lze rozdělit do tří skupin:

· univerzální (obecný účel) - jsou určeny k řešení široké škály inženýrských a technických problémů: ekonomických, matematických, informačních a dalších problémů, vyznačujících se složitostí algoritmů a velkým objemem zpracovávaných dat. Charakteristickými rysy těchto počítačů jsou vysoký výkon, rozmanitost forem zpracovávaných dat (binární, desítková, symbolická), rozmanitost prováděných operací (aritmetické, logické, speciální), velká kapacita paměť s náhodným přístupem, rozvinutá organizace informačního vstupu-výstupu;

· orientovaný na problém - určené k řešení užšího okruhu problémů, obvykle spojených s technologickými objekty, registrací, akumulací a zpracováním malého množství dat (řídící počítačové systémy);

· specializované - pro řešení úzkého okruhu problémů, s cílem snížit složitost a cenu těchto počítačů při zachování vysokého výkonu a spolehlivosti (programovatelné mikroprocesory pro speciální účely, řadiče provádějící řídicí funkce technická zařízení).

Podle princip fungování(kritérium pro rozdělení počítačů je forma prezentace informací, se kterými pracují):

· analogové počítače (AVM) - kontinuální výpočetní stroje, které pracují s informacemi prezentovanými ve spojité formě, tzn. ve formě souvislé řady hodnot jakékoli fyzikální veličiny (nejčastěji elektrické napětí); v tomto případě je hodnota napětí analogem hodnoty nějaké měřené veličiny. Například zadání čísla 19,42 se stupnicí 0,1 je ekvivalentní přivedení napětí 1,942 V na vstup;

· digitální počítače (DCM) - diskrétní počítače, které pracují s informacemi prezentovanými v diskrétní, či spíše digitální formě - ve formě několika různých napětí, ekvivalentních počtu jednotek v reprezentované hodnotě proměnné;

· hybridní počítače (HCM) - kombinované počítače, které pracují s informacemi prezentovanými v digitální i analogové podobě.

AVM jsou jednoduché a snadno použitelné; programování problémů pro jejich řešení není pracné, rychlost řešení se liší podle požadavku operátora (více než u digitálního počítače), ale přesnost řešení je velmi nízká (relativní chyba 2-5 %). AVM se používají k řešení matematických problémů obsahujících diferenciální rovnice, které neobsahují složitou logiku. Digitální počítače jsou nejrozšířenější; to je to, co se myslí, když lidé mluví o počítačích. Pro řízení složitých vysokorychlostních technických systémů je vhodné použít GVM.

Podle generace Lze rozlišit následující skupiny:

1. generace. V roce 1946 myšlenka jeho použití byla zveřejněna binární aritmetika(John von Neumann, A. Burns) a principu uloženého programu, které jsou aktivně využívány v počítačích 1. generace. Počítače se vyznačovaly velkými rozměry, vysokou spotřebou energie, nízkou rychlostí, nízkou spolehlivostí a programováním v kódech. Problémy se vyřešily především výpočetní povahy , obsahující složité výpočty nutné pro předpověď počasí, řešení problémů jaderné energetiky, řízení letadel a další strategické úkoly.

2. generace. V roce 1948 Bell Telefon Laboratory oznámila vytvoření prvního tranzistoru. Oproti počítačům předchozí generace se vše zlepšilo Specifikace. K programování se používají algoritmické jazyky a byly provedeny první pokusy o automatické programování.

3. generace. Charakteristickým rysem počítačů 3. generace je použití integrovaných obvodů při jejich návrhu a operačních systémů při řízení provozu počítače. Nové možnosti pro multiprogramování, správu paměti a vstupní/výstupní zařízení. Operační systém převzal obnovu po selhání. Od poloviny 60. do poloviny 70. let se důležitým typem informačních služeb staly databáze obsahující různé typy informací v různých oblastech znalostí. Poprvé se objevují informační technologie pro podporu rozhodování. Jedná se o zcela nový způsob interakce člověka s počítačem.

4. generace. Hlavními rysy této generace počítačů jsou přítomnost úložných zařízení, spouštění počítače pomocí bootovacího systému z ROM, různé architektury, výkonné operační systémy a připojení počítačů do sítí. Od poloviny 70. let se vznikem národních a globální sítě Přenos dat Vedoucím typem informačních služeb se stalo interaktivní vyhledávání informací v databázích vzdálených uživateli.

5. generace. Počítače s mnoha desítkami paralelně pracujících procesorů, které vám umožní budovat efektivní systémy pro zpracování znalostí; Počítače založené na vysoce složitých mikroprocesorech s paralelní vektorovou strukturou, které současně provádějí desítky sekvenčních programových příkazů.

6. generace. Optoelektronické počítače s masivním paralelismem a neuronovou strukturou – se sítí velkého počtu (desítky tisíc) jednoduchých mikroprocesorů, které modelují strukturu nervových biologických systémů.

Počítačová klasifikace ve velikosti a funkčnosti.

Sálové počítače. Historicky se jako první objevily velké počítače, z nichž vycházela elementární základna vakuové trubky k integrovaným obvodům s ultravysokým stupněm integrace. Jejich výkon se však ukázal jako nedostatečný pro modelování ekologických systémů, problémů genetického inženýrství, řízení složitých obranných komplexů atd.

Sálovým počítačům se v zahraničí často říká MAINFRAME a zvěsti o jejich smrti jsou značně přehnané.

Obvykle mají:

· výkon alespoň 10 MIPS (miliony operací s pohyblivou řádovou čárkou za sekundu)

hlavní paměť od 64 do 10 000 MB

· externí paměť ne méně než 50 GV

· víceuživatelský režim provozu

Hlavní oblasti použití- jedná se o řešení vědeckých a technických problémů, práce s rozsáhlými databázemi, správa počítačové sítě a jejich zdroje jako servery.

Malé počítače. Malé (mini) počítače jsou spolehlivé, levné a snadno se používají, ale mají o něco nižší možnosti ve srovnání s velkými počítači.

Super mini počítače mají:

kapacita hlavní paměti - 4-512 MB

kapacita disková paměť- 2 - 100 GV

· počet podporovaných uživatelů - 16-512.

Minipočítače jsou určeny pro použití jako řídicí počítačové systémy, v jednoduchých modelovacích systémech, v systémech automatického řízení a pro řízení technologických procesů.

Superpočítač. Jedná se o výkonné víceprocesorové počítače s rychlostí stovek milionů – desítek miliard operací za sekundu.

Dosáhnout takového výkonu na jednom mikroprocesoru pomocí moderních technologií není možné kvůli konečné rychlosti šíření elektromagnetických vln (300 000 km/s), protože doba, za kterou se signál rozšíří na vzdálenost několika milimetrů, je srovnatelná. na dobu potřebnou k dokončení jedné operace. Proto vznikají superpočítače ve formě vysoce paralelních víceprocesorových výpočetních systémů.

V současné době je na světě několik tisíc superpočítačů, od jednoduchých kancelářských Cray EL po výkonné Cray 3, SX-X od NEC, VP2000 od Fujitsu (Japonsko), VPP 500 od Siemensu (Německo).

Mikropočítač nebo osobní počítač. Počítač musí mít vlastnosti, které splňují požadavky obecné dostupnosti a univerzálnosti:

· nízké náklady

· autonomie provozu

· flexibilita architektury, která umožňuje adaptaci v oblasti vzdělávání, vědy, managementu i v každodenním životě;

· přívětivost operačního systému;

· vysoká spolehlivost (více než 5000 hodin mezi poruchami).

Většina z nich je na baterie, ale lze je připojit k síti.

Speciální počítače. Speciální počítače jsou zaměřeny na řešení speciálních výpočetních nebo řídicích problémů. Za speciální počítač lze považovat i elektronické mikrokalkulačky. Program, který procesor provádí, je v ROM nebo v OP a od Stroj většinou vyřeší jeden problém, pak se mění jen data. To je pohodlné (program je uložen v ROM), v tomto případě se zvyšuje spolehlivost a rychlost počítače. Tento přístup se často používá v palubních počítačích, při ovládání provozního režimu kamery, filmové kamery a ve sportovních simulátorech.

Pojem principů činnosti počítače

Architektura moderních osobních počítačů je založena na páteřně-modulárním principu. Modulární princip umožňuje spotřebiteli sestavit si konfiguraci počítače, kterou potřebuje, a v případě potřeby ji upgradovat. Modulární organizace počítače je založena na páteřním (sběrnicovém) principu výměny informací mezi zařízeními.

Páteř obsahuje tři vícebitové sběrnice:

· datová sběrnice,

adresní sběrnice

· a řídící sběrnici.

Autobusy jsou vícedrátové linky.

Datová sběrnice. Tato sběrnice přenáší data mezi různými zařízeními. Například data načtená z RAM mohou být odeslána do procesoru ke zpracování a poté mohou být přijatá data odeslána zpět do RAM pro uložení. Data na datové sběrnici tak mohou být přenášena ze zařízení na zařízení v libovolném směru.

Šířka datové sběrnice je dána kapacitou procesoru, tzn. počet binárních bitů, které procesor zpracuje v jednom hodinovém cyklu. Kapacita procesorů se s rozvojem výpočetní techniky neustále zvyšovala.

Adresní sběrnice. Volbu zařízení nebo paměťové buňky, do které jsou data odesílána nebo čtena prostřednictvím datové sběrnice, provádí procesor. Každé zařízení nebo buňka RAM má svou vlastní adresu. Adresa je přenášena po adresové sběrnici a signály po ní jsou přenášeny jedním směrem z procesoru do paměti RAM a zařízení (jednosměrná sběrnice). Šířka adresní sběrnice definuje adresní prostor procesoru, tzn. počet buněk RAM, které mohou mít jedinečné adresy. Šířka adresové sběrnice se neustále zvětšovala a v moderních osobních počítačích je 32 bitů.

Řídící sběrnice.Řídicí sběrnice přenáší signály, které určují povahu výměny informací podél dálnice. Řídicí signály určují, jakou operaci pro čtení nebo zápis informací z paměti je třeba provést, synchronizují výměnu informací mezi zařízeními atd.

Konstrukce naprosté většiny počítačů je založena na následujících obecných principech, které v roce 1945 zformuloval americký vědec John von Neumann.

1. Zásada ovládání programu. Program se skládá ze sady příkazů, které jsou automaticky vykonávány procesorem v určitém pořadí. Program je načten z paměti pomocí počítadlo programů. Tento registr procesoru postupně zvyšuje adresu další instrukce v něm uložené o délku instrukce. A protože příkazy programu jsou umístěny v paměti jeden po druhém, je tak řetězec příkazů organizován z postupně umístěných paměťových buněk. Pokud se po provedení příkazu potřebujete přesunout ne na další, ale na jiný, použijte příkazy podmiňovací způsob nebo bezpodmínečný přechod, které zadávají do programového čítače číslo paměťové buňky obsahující následující příkaz. Načítání příkazů z paměti se zastaví po dosažení a provedení příkazu stop. Tím pádem, procesor provádí program automaticky, bez lidského zásahu.

2. Princip homogenity paměti. Programy a data jsou uloženy ve stejné paměti, takže počítač nerozlišuje mezi tím, co je uloženo v dané paměťové buňce – číslem, textem nebo příkazem. S příkazy můžete provádět stejné akce jako s daty, což otevírá celou řadu možností. Například, program může být také revidován během jeho provádění, což umožňuje nastavit pravidla pro získání některých jeho částí v samotném programu (takto program organizuje provádění smyček a podprogramů) Navíc lze příkazy jednoho programu získat jako výsledky provádění jiného programu. Na tomto principu překladatelské metody- překlad textu programu z programovacího jazyka vyšší úrovně do jazyka konkrétního stroje.

3. Princip cílení. Strukturálně se hlavní paměť skládá z přečíslovaných buněk. Jakákoli buňka je procesoru kdykoli k dispozici. To znamená možnost pojmenovat oblasti paměti tak, aby k hodnotám v nich uloženým bylo možné později přistupovat nebo je měnit během provádění programu pomocí přiřazených jmen. Počítače postavené na výše uvedených principech jsou typu von Neumann. Existují ale počítače, které se od von Neumannových zásadně liší. U nich například nemusí být dodržen princip programového řízení, tj. mohou pracovat bez programového čítače indikujícího právě vykonávaný programový příkaz. Aby bylo možné přistupovat k jakékoli proměnné uložené v paměti, tyto počítače ji nemusejí dávat jméno. Takovým počítačům se říká ne von Neumann.

Základní komponenty osobního počítače

Počítač má modulární strukturu, která zahrnuje:

Systémová jednotka

Kovové pouzdro s napájecím zdrojem. V současné době se systémové jednotky vyrábí ve standardu ATX, rozměr 21x42x40cm, zdroj - 230W, provozní napětí 210-240V, přihrádky 3x5,25"" a 2x3,5"", automatické vypnutí po dokončení práce. V krytu je také umístěn reproduktor.

1.1. Systémová (základní deska) deska(základní deska), na které jsou umístěny různá zařízení obsažen v systémová jednotka. Konstrukce základní desky je provedena na principu modulární konstrukce, která každému uživateli umožňuje snadnou výměnu vadných popř zastaralé prvky systémová jednotka. Namontované na základní desce:

A) procesor (CPU - Central Processing Unit) - velký integrovaný obvod na čipu. Provádí logické a aritmetické operace, řídí fungování počítače. Procesor se vyznačuje výrobcem a hodinová frekvence. Nejznámějšími výrobci jsou Intel a AMD. Procesory mají svá vlastní jména: Athlon, Pentium 4, Celeron atd. Hodinová frekvence určuje rychlost procesoru a je měřena v hertzech (1\s). Pentium 4 2,2 GHz má takt 2200000000 Hz (provede více než 2 miliardy operací za sekundu). Další charakteristikou procesoru je přítomnost mezipaměť- ještě rychleji než paměti RAM, který ukládá nejčastěji používaná data CPU. Mezipaměť je vyrovnávací paměť mezi procesorem a RAM. Cache je zcela transparentní a nelze ji detekovat programově. Mezipaměť snižuje celkový počet hodinových cyklů, které procesor čeká při přístupu k paměti RAM.

b) Koprocesor (FPU - Floating Point Unit). Vestavěný v CPU. Provádí aritmetické operace s plovoucí desetinnou čárkou.

PROTI) Ovladače - mikroobvody odpovědné za provoz různých počítačových zařízení (klávesnice, HDD, FDD, myš atd.). Patří sem také čip ROM (Read Only Memory), ve kterém je uložen ROM-BIOS.

d) Sloty(sběrnice) - konektory (ISA, PCI, SCSI, AGP atd.) pro různá zařízení (RAM, grafická karta atd.).

Sběrnice je vlastně sada vodičů (vedení) spojujících různé počítačové komponenty, aby je zásobovaly energií a vyměňovaly si data. Stávající sběrnice: ISA (frekvence – 8 MHz, počet bitů – 16, rychlost přenosu dat – 16 Mb/s),

d) Paměť s náhodným přístupem (RAM, RAM - Random Access Memory (typy SIMM, DIMM (Dual Inline Memory Module), DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous DRAM), RDRAM)) - mikroobvody používané pro krátkodobé ukládání mezipříkazů, výpočetní hodnoty ​produkované CPU, stejně jako další data. Pro zlepšení výkonu jsou zde také uloženy spustitelné programy. RAM - vysokorychlostní paměť s dobou regenerace 7·10 -9 sec. Kapacita až 1 GB. Napájení 3,3V.

E) Grafická karta (video akcelerátor) - zařízení, které rozšiřuje možnosti a zrychluje práci s grafikou. Grafická karta má vlastní video paměť (16, 32, 64, 128 MB) pro ukládání grafické informace A GPU(GPU - Graphic Processor Unit), která se stará o výpočty při práci s 3D grafikou a videem. GPU pracuje na 350 MHz a obsahuje 60 milionů. tranzistory. Podporuje rozlišení 2048x1536 60Hz s 32bitovými barvami. Výkon: 286 milionů pixelů/s. Může mít TV výstup a video vstup. Podporovány jsou následující efekty: průhlednost a průsvitnost, stínování (získání realistického osvětlení), odlesky, barevné osvětlení (světelné zdroje různých barev), rozostření, trojrozměrnost, mlžení, odraz, odraz v křivém zrcadle, chvění povrchu, zkreslení obrazu způsobené vodou a teplým vzduchem, transformace zkreslení pomocí šumových algoritmů, imitace mraků na obloze atd.

a) Zvuková karta - zařízení, které rozšiřuje zvukové možnosti počítače. Zvuky jsou generovány pomocí vzorků zvuků různých timbrů zaznamenaných v paměti (32 MB). Současně se přehrává až 1024 zvuků. Podporovány jsou různé efekty. Může mít linkový vstup/výstup, výstup pro sluchátka, vstup pro mikrofon, konektor pro joystick, vstup pro záznamník, analogový a digitální audio vstup pro CD.

h) LAN karta - zařízení odpovědné za připojení počítače k ​​síti umožňující výměnu informací.

Kromě základní desky obsahuje systémová jednotka:

1.2. Pevný disk(pevný disk, HDD - Hard Disk Drive) - hermeticky uzavřené pouzdro s rotujícími magnetickými disky a magnetickými hlavami. Slouží k dlouhodobému ukládání informací ve formě souborů (programy, texty, grafika, fotografie, hudba, video). Kapacita - 75 GB, velikost vyrovnávací paměti 1-2 MB, rychlost přenosu dat 66,6 MB/sec. Maximální otáčky vřetena - 10 000, 15 000 ot./min. IBM HDD má kapacitu 120 GB a rychlost vřetena 7200 ot./min.

1.3. Disketová mechanika(disk mechanika, floppy, FDD - Floppy Disk Drive) - zařízení sloužící k zápisu/čtení informací z disket, které lze přenášet z počítače do počítače. Kapacita diskety: 1,22 MB (velikost 5,25"" (1""=2,54 cm)), 1,44 MB (velikost 3,5""). 1,44 MB odpovídá 620 stránkám textu.

1.4. CD ROM(Compact Disc Read Only Memory) - zařízení, které slouží pouze ke čtení informací z CD. Binární informace z povrchu CD se čte laserovým paprskem. Kapacita CD - 640MB=74min. hudba = 150 000 stran. text. Rychlost vřetena 8560 ot./min., velikost vyrovnávací paměti 128Kb, maximální rychlost přenosu dat 33,3Mb/sec. Skoky a přerušení při přehrávání videa jsou důvodem nenaplnění nebo přetečení vyrovnávací paměti, která slouží k meziukládání přenášených dat. Nechybí ovládání hlasitosti a sluchátkový výstup (pro poslech hudebních CD).

1.5. CD-R(Compact Disc Recorder) – zařízení sloužící k jednorázovému čtení a zápisu informací na CD. Záznam je založen na změně reflexních vlastností substrátové látky CD působením laserového paprsku.

1.6. DVD-ROM disky (digitální video disky) mají mnohem větší informační kapacitu (až 17 GB), protože informace lze zaznamenávat na dvě strany, ve dvou vrstvách na jednu stranu a samotné stopy jsou tenčí.

První generace jednotek DVD-ROM poskytovala rychlost čtení informací přibližně 1,3 MB/s. V současné době dosahují 5rychlostní disky DVD-ROM rychlosti čtení až 6,8 MB/s.

Existovat DVD-R disky (R - zapisovatelné, zapisovatelné), které mají zlatou barvu. Speciální DVD-R mechaniky Disponují poměrně výkonným laserem, který během procesu záznamu informací mění odrazivost oblastí povrchu nahraného disku. Informace na takové disky lze zapsat pouze jednou.

1.7. Jsou tu také CD-RW A DVD-RW disky (RW - Rewritable, Rewritable), které mají „platinový“ odstín. Speciální CD-RW a DVD-RW mechaniky také během procesu záznamu informace mění odrazivost jednotlivých oblastí povrchu disku, ale informace na takové disky lze zaznamenat mnohokrát. Před přepsáním jsou zaznamenané informace „vymazány“ zahřátím oblastí povrchu disku pomocí laseru.

Kromě systémové jednotky se počítač skládá z následujících informačních vstupních/výstupních zařízení.

2. Monitor(displej) - zařízení pro zobrazování grafických informací. Existují digitální a tekuté krystaly. Rozměry úhlopříčky - 14"", 15"", 17"", 19"", 21"", 24"". Velikost pixelů - 0,2-0,3 mm. Snímková frekvence - 77Hz při rozlišení 1920x1200 pixelů, 85Hz při 1280x1024, 160Hz při 800x600. Počet barev je určen počtem bitů na pixel a může být 256 (2 8, kde 8 je počet bitů), 65536 (2 16, režim High Color), 16 777 216 (2 24, možná režim True Color 2 32). K dispozici jsou katodové a LCD monitory. Monitory využívají barevný systém RGB, tzn. barva se získá smícháním 3 základních barev: červená (červená), zelená (zelená) a modrá (modrá).

3. Klávesnice(klávesnice) - zařízení pro zadávání příkazů a symbolických informací (108 kláves). Připojuje se k sériovému rozhraní (port COM).

4. Manipulátor typu myši(myš) - příkazové vstupní zařízení. Standardem je 3-tlačítková myš s rolovacím kolečkem.

5. Tiskové zařízení(tiskárna) - zařízení pro zobrazování informací na papír, film nebo jiný povrch. Připojuje se k paralelnímu rozhraní (port LPT). USB (Universal Serial Bus) je univerzální sériová sběrnice, která nahradila zastaralé COM a LPT porty.

A) Matice. Obraz je tvořen jehlami propichujícími barvicí pásku.

b) Proud. Obraz tvoří mikrokapky barvy vystřikované z trysek (až 256). Rychlost pohybu kapek je až 40m/s.

PROTI) Laser. Obraz se na papír přenáší ze speciálního bubnu, elektrifikovaného laserem, ke kterému jsou přitahovány částice inkoustu (toneru).

6. Skener- zařízení pro zadávání obrázků do počítače. K dispozici je manuál, tablet, buben.

7. Modem(MODulator-DEMOdulator) - zařízení, které umožňuje výměnu informací mezi počítači přes analogové popř digitální kanály. Modemy se od sebe liší maximální rychlostí přenosu dat (2400, 9600, 14400, 19200, 28800, 33600, 56000 bitů za sekundu) podporovanou komunikačními protokoly. Existují interní a externí modemy.

1 Režimy zpracování dat

Při navrhování technologické procesy zaměřit se na způsoby jejich realizace. Způsob implementace technologie závisí na časoprostorových vlastnostech řešených úkolů: četnosti a naléhavosti, požadavcích na rychlost zpracování zpráv a také na provozních možnostech technických prostředků, především počítačů. Existují: dávkový režim; režim v reálném čase; režim sdílení času; regulační režim; žádost; dialog; teleprocessing; interaktivní; jednoprogramový; multi-program (multi-processing).

Dávkový režim. Při použití tohoto režimu nemá uživatel přímou komunikaci s počítačem. Shromažďování a evidence informací, vkládání a zpracování se časově neshodují. Nejprve uživatel shromažďuje informace a tvoří je do balíčků podle typu úlohy nebo jiné charakteristiky. (Zpravidla se jedná o úkoly neprovozního charakteru s dlouhodobou platností výsledků řešení). Po dokončení příjmu jsou informace zadány a zpracovány, tj. dojde ke zpoždění zpracování. Tento režim se používá zpravidla u centralizovaného způsobu zpracování informací.

Režim dialogu (dotaz), ve kterém má uživatel možnost přímo interagovat s počítačovým systémem, zatímco uživatel pracuje. Programy pro zpracování dat jsou trvale v paměti počítače, pokud je počítač dostupný kdykoli, nebo po určitou dobu, kdy je počítač uživateli k dispozici. Interakce uživatele s počítačovým systémem ve formě dialogu může být vícerozměrná a určována různými faktory: jazykem komunikace, aktivní nebo pasivní rolí uživatele; kdo je iniciátorem dialogu - uživatel nebo počítač; Doba odezvy; struktura dialogu atd. Pokud je iniciátorem dialogu uživatel, pak musí mít znalosti práce s postupy, datovými formáty atp. Je-li iniciátorem počítač, pak stroj sám v každém kroku sdělí, co je třeba udělat s různými možnostmi. Tento způsob ovládání se nazývá „výběr nabídky“. Poskytuje podporu pro akce uživatele a předepisuje jejich pořadí. Zároveň je od uživatele vyžadována menší příprava.

Dialogový režim vyžaduje určitou úroveň technického vybavení uživatele, tzn. přítomnost terminálu nebo PC připojeného k centrálnímu počítačovému systému komunikačními kanály. Tento režim se používá pro přístup k informacím, výpočetním nebo softwarovým zdrojům. Schopnost pracovat v interaktivním režimu může být omezena v čase začátku a konce práce nebo může být neomezená.

Někdy se rozlišuje mezi interaktivním a dotazovacím režimem, pak dotaz znamená jednorázové volání systému, po kterém systém vydá odpověď a vypne se, a dialog znamená režim, ve kterém systém po požadavku vydá odpověď. a čeká. další akce uživatel.

Režim reálného času. Odkazuje na schopnost výpočetního systému interagovat s řízenými nebo řízenými procesy rychlostí těchto procesů. Reakční doba počítače musí vyhovovat tempu řízeného procesu nebo požadavkům uživatele a mít minimální zpoždění. Obvykle se tento režim používá pro decentralizované a distribuované zpracování dat.

Režim teleprocessingu umožňuje vzdálenému uživateli interakci s výpočetním systémem.

Interaktivní režim předpokládá možnost oboustranné interakce mezi uživatelem a systémem, tzn. uživatel má možnost ovlivnit proces zpracování dat.

Režim sdílení času předpokládá schopnost systému alokovat své zdroje skupině uživatelů jednoho po druhém. Počítačový systém obsluhuje každého uživatele tak rychle, že se zdá, že několik uživatelů pracuje současně. Této možnosti je dosaženo vhodným software.

Jednoprogramové a víceprogramové režimy charakterizují schopnost systému pracovat současně pomocí jednoho nebo několika programů.

Plánovaný režim se vyznačuje časovou jistotou jednotlivých uživatelských úkolů. Například příjem přehledů výsledků na konci měsíce, výpočet mzdových výkazů za určitá data atd. Lhůty pro rozhodnutí jsou stanoveny předem podle předpisů, na rozdíl od svévolných žádostí.

2 Metody zpracování dat

Lišit se následující metody zpracování dat: centralizované, decentralizované, distribuované a integrované.

Centralizovaný předpokládá dostupnost. Touto metodou uživatel doručí počáteční informace do výpočetního střediska a obdrží výsledky zpracování ve formě výsledných dokumentů. Zvláštností této metody zpracování je složitost a pracnost navázání rychlé, nepřerušované komunikace, velké zatížení počítače informacemi (protože jeho objem je velký), regulace načasování operací a organizace zabezpečení systému. před možným neoprávněným přístupem.

Decentralizované zpracování. Tato metoda je spojena s nástupem osobních počítačů, které umožňují automatizovat konkrétní pracoviště.

Distribuovaný způsob zpracování dat je založen na rozdělení funkcí zpracování mezi různé počítače zahrnuté v síti. Tato metoda může být implementována dvěma způsoby: první zahrnuje instalaci počítače do každého síťového uzlu (nebo na každou úroveň systému), přičemž zpracování dat provádí jeden nebo více počítačů v závislosti na skutečných možnostech systému a jeho potřebách. v aktuálním čase. Druhým způsobem je umístění velkého počtu různých procesorů do jednoho systému. Tato cesta se používá v systémech pro zpracování bankovních a finančních informací, kde je potřeba síť pro zpracování dat (pobočky, oddělení atd.). Výhody distribuované metody: schopnost zpracovat libovolné množství dat v daném časovém rámci; vysoký stupeň spolehlivosti, protože pokud jeden technický prostředek selže, je možné jej okamžitě nahradit jiným; snížení času a nákladů na přenos dat; zvýšení flexibility systému, zjednodušení vývoje a provozu softwaru atd. Distribuovaná metoda je založena na komplexu specializovaných procesorů, tzn. každý počítač je navržen tak, aby řešil určité úkoly nebo úkoly vaší úrovně.

Integrovaný způsob zpracování informací. Zajišťuje tvorbu informační model spravovaného objektu, tedy vytváření distribuovaná základna data. Tato metoda poskytuje uživateli maximální pohodlí. Na jedné straně databáze umožňují sdílené použití a centralizovanou správu. Na druhé straně objem informací a rozmanitost řešených úkolů vyžaduje distribuci databáze. Integrovaná technologie zpracování informací umožňuje zlepšit kvalitu, spolehlivost a rychlost zpracování, protože zpracování se provádí na základě jediného pole informací, které se jednou zadá do počítače. Charakteristickým rysem této metody je technologické a časové oddělení postupu zpracování od postupů sběru, přípravy a zadávání dat.

3 Komplex technických prostředků pro zpracování informací

Soubor technických prostředků pro zpracování informací je soubor autonomních zařízení pro shromažďování, shromažďování, přenos, zpracování a prezentaci informací, dále vybavení kanceláří, správu, opravy a údržbu a další. Na soubor technických prostředků existuje řada požadavků:

Zajištění řešení problémů s minimálními náklady, požadovanou přesností a spolehlivostí

Možnost technické kompatibility zařízení, jejich agregovatelnost

Zajištění vysoké spolehlivosti

Minimální náklady pro akvizice

Domácí i zahraniční průmysl vyrábí širokou škálu technických prostředků pro zpracování informací, lišících se elementární základnou, designem, použitím různých informačních médií, provozními vlastnostmi atd.

4 Klasifikace technických prostředků zpracování informací

Technické prostředky zpracování informací se dělí do dvou velkých skupin. Jedná se o hlavní a pomocné zpracovatelské nástroje.

Pomocná zařízení jsou zařízení zajišťující funkčnost dlouhodobého majetku a dále zařízení, která usnadňují a zpříjemňují manažerskou práci. Mezi pomocné prostředky zpracování informací patří kancelářské vybavení a vybavení pro opravy a údržbu. Kancelářské vybavení představuje velmi široká škála nástrojů, od kancelářských potřeb přes doručovací prostředky, reprodukci, uchovávání, vyhledávání a ničení základních dat, prostředky administrativní a výrobní komunikace atd., což usnadňuje práci manažera. a pohodlné.

Dlouhodobý majetek je nástrojem pro automatizované zpracování informací. Je známo, že pro řízení určitých procesů jsou potřeba určité manažerské informace, které charakterizují stavy a parametry technologických procesů, kvantitativní, nákladové a mzdové ukazatele výroby, zásobování, prodeje, finanční činnosti atd. Mezi hlavní prostředky technického zpracování patří: prostředky pro záznam a sběr informací, prostředky pro příjem a přenos dat, prostředky pro přípravu dat, prostředky pro zadávání, prostředky pro zpracování informací a prostředky pro zobrazování informací. Níže jsou všechny tyto prostředky podrobně popsány.

Získání primárních informací a registrace je jedním z pracovně náročných procesů. Proto jsou hojně využívána zařízení pro mechanizované a automatizované měření, sběr a záznam dat. Spektrum těchto fondů je velmi široké. Patří sem: elektronické váhy, různé počítadla, displeje, průtokoměry, registrační pokladny, stroje na počítání bankovek, bankomaty a mnoho dalšího. Patří sem i různé výrobní registrátory určené pro zpracování a záznam informací o obchodních transakcích na počítačová média.

Prostředky přijímání a předávání informací. Přenos informací se týká procesu odesílání dat (zpráv) z jednoho zařízení do druhého. Interaktivní sada objektů tvořená zařízeními pro přenos a zpracování dat se nazývá síť. Kombinují zařízení určená k přenosu a příjmu informací. Zajišťují výměnu informací mezi místem jejich vzniku a místem jejich zpracování. Struktura prostředků a způsobů přenosu dat je dána umístěním informačních zdrojů a zařízení pro zpracování dat, objemy a dobou přenosu dat, typy komunikačních linek a dalšími faktory. Prostředky přenosu dat představují účastnické body (AP), přenosová zařízení, modemy, multiplexery.

Nástroje pro přípravu dat představují zařízení pro přípravu informací na počítačových médiích, zařízení pro přenos informací z dokumentů na média, včetně počítačových zařízení. Tato zařízení mohou provádět třídění a seřizování.

Vstupní nástroje slouží k vnímání dat z počítačových médií a zadávání informací do počítačových systémů

Nástroje pro zpracování informací hrají klíčovou roli v komplexu technických nástrojů pro zpracování informací. Mezi zpracovatelské prostředky patří počítače, které se zase dělí do čtyř tříd: mikro, malé (mini); velké počítače a superpočítače. Existují dva typy mikropočítačů: univerzální a specializované.

Univerzální i specializované mohou být buď víceuživatelské - výkonné počítače vybavené několika terminály a pracující v režimu sdílení času (servery), nebo jednouživatelské (pracovní stanice), které se specializují na provádění jednoho typu práce.

Malé počítače pracují v režimu sdílení času a multitaskingu. Jejich pozitivní stránkou je spolehlivost a snadná obsluha.

Velké počítače (mainfarmy) se vyznačují velkým množstvím paměti, vysokou odolností proti chybám a výkonem. Vyznačuje se také vysokou spolehlivostí a ochranou dat; schopnost připojit velký počet uživatelů.

Superpočítače jsou výkonné víceprocesorové počítače s rychlostí 40 miliard operací za sekundu.

Server je počítač určený ke zpracování požadavků ze všech stanic v síti a poskytuje těmto stanicím přístup k systémovým zdrojům a distribuci těchto zdrojů. Univerzální server se nazývá aplikační server. Výkonné servery lze klasifikovat jako malé a velké počítače. Nyní jsou lídrem servery Marshall a existují také servery Cray (64 procesorů).

Nástroje pro zobrazení informací se používají k zobrazení výsledků výpočtů, referenčních dat a programů na počítačových médiích, tisku, obrazovce a podobně. Výstupní zařízení zahrnují monitory, tiskárny a plotry.

Monitor je zařízení určené k zobrazování informací zadaných uživatelem z klávesnice nebo výstupu z počítače.

Tiskárna je zařízení pro výstup textových a grafických informací na papír.

Plotr je zařízení pro tisk velkoformátových výkresů a diagramů na papír.

Technologie je komplex vědeckých a inženýrských znalostí implementovaných do pracovních technik, souborů materiálových, technických, energetických, pracovních faktorů výroby, metod jejich kombinace za účelem vytvoření produktu nebo služby, které splňují určité požadavky. Technologie je proto neoddělitelně spjata s mechanizací výrobního či nevýrobního, především řídícího procesu. Technologie řízení jsou založeny na využití počítačů a telekomunikační techniky.

Podle definice přijaté UNESCO je informační technologie souborem vzájemně propojených vědeckých, technologických a inženýrských disciplín, které studují metody pro efektivní organizaci práce lidí zapojených do zpracování a ukládání informací; výpočetní technika a metody organizace a interakce s lidmi a výrobním zařízením. Jejich praktické aplikace a také sociální, ekonomické a kulturní problémy s tím spojené. Informační technologie samy o sobě vyžadují komplexní školení, vysoké počáteční náklady a špičkové technologie. Jejich zavedení by mělo začít vytvořením matematického softwaru a vytvořením informačních toků v systémech odborného vzdělávání.

Systémová jednotka sestává ze skříně se zdrojem a základní desky (systémové desky). Napájecí zdroj převádí střídavý proud na nízkonapěťový stejnosměrný proud. Výkon zdroje určuje, kolik přídavných zařízení, která nemají vlastní zdroj, lze připojit k systémové jednotce.

Základní deska - hlavní část počítače, s jejíž pomocí se kombinují další prvky. Tohle je velký tištěný spoj, na kterém jsou umístěny systémové a lokální sběrnice, mikroprocesor, RAM, přídavné čipy a sloty pro připojení přídavných zařízení. Základní desky jsou sjednoceny standardní velikostí (v současnosti jsou nejrozšířenější AT, ATX, LPX, NLX).

Systémová sběrnice navržený pro přenos informací mezi centrálním procesorem a dalšími součástmi počítače. Moderní počítače používají sběrnice EISA, PCI, PCMCIA a AGP. Sběrnice se dělí na synchronní, kde jsou data přenášena podle hodinové frekvence (RSI), a asynchronní, kde jsou data přenášena v libovolném čase (EISA).

procesor (Central Processing Unit - CPU) je velký integrovaný obvod implementovaný na jednom polovodičovém čipu, který je určen pro softwarově řízené zpracování informací. V závislosti na typu prováděných instrukcí se mikroprocesory rozlišují mezi CISC (Complex Instruction Set Computer) a RISC (Reduce Instruction Set Computer). Prvními mikroprocesory byly procesory CISC. Procesory RISC používají instrukce stejné délky, které se snáze a rychleji vykonávají.

Bitová kapacita mikroprocesoru určuje, kolik bitů informací zpracuje v jednom hodinovém cyklu. První mikroprocesor Intel 4004, který se objevil v roce 1971, byl vícevýbojový a měl taktovací frekvenci 750 KHz. S rozvojem procesorů hodinová frekvence zvětšuje se šířka registrů a externí datové sběrnice a zlepšuje se dekódování příkazů. Moderní počítače Pentium III mají taktovací frekvenci 450 MHz a vyšší.

RAM může být dynamický nebo statický. Dynamická paměť s náhodným přístupem (DRAM) je paměť s náhodným přístupem (DRAM). Každý bit takové paměti je reprezentován jako přítomnost nebo nepřítomnost náboje na kondenzátoru vytvořeném ve struktuře polovodičového krystalu. Statická paměť (Static RAM - SRAM) využívá jako elementární článek statický spouštěč skládající se z několika tranzistorů. Tato paměť má vysoký výkon, ale je dražší.

Na základě způsobu přístupu k datům se paměť dělí na synchronní a asynchronní. Dynamické paměťové čipy jsou vyráběny v různých baleních: SIMM (jednořadý paměťový modul), DIMM (paměťový modul s dvěma řádky). SDRAM je synchronizována se systémovým časovačem, který řídí CPU. SDRAM II (DDR - Double Data Rate) využívá přesnější vnitřní časování, které zdvojnásobuje přístupovou rychlost.

Videopaměť využívá dynamickou paměť s náhodným přístupem, která má řadu funkcí: přístup se provádí v poměrně velkých blocích, data se přepisují bez přerušení procesu čtení.

BIOS (základní vstupní/výstupní systém) - speciální čip, který obsahuje sadu vstupně/výstupních programů, se kterými může operační systém a aplikační programy komunikovat s počítačovými zařízeními na fyzické úrovni; program pro testování počítače a jeho zařízení, který se spustí po zapnutí počítače; instalační program pro změnu parametrů, které určují konfiguraci počítače.

Úložná zařízení

Zařízení pro ukládání informací jsou navržena pro dlouhodobé ukládání velkých objemů informací. Tento typ paměti je na rozdíl od RAM energeticky nezávislý, tzn. informace se po vypnutí počítače neztratí. Provoz zařízení pro ukládání informací je založen na různých principech (magnetických, optických atd.). Náklady na uložení jednotky informací na nich jsou ve srovnání s RAM výrazně nižší a objem médií používaných v těchto zařízeních je mnohem větší, ale doba přístupu k informacím v nich je ještě delší. Existují jednotky s vyměnitelnými a trvalými médii. Spolehlivost ukládání informací na nevyměnitelná média je mnohem větší a přístupová doba je kratší.

Pro integraci zařízení pro ukládání informací do počítače byla vyvinuta speciální rozhraní, z nichž dnes jsou nejoblíbenější IDE (Integrated Drive Electronics) a SCSI (Small Computer System Interface).

Rozhraní SCSI bylo vyvinuto v roce 1970 p. Na sběrnici lze připojit až osm zařízení včetně hlavního SCSI řadiče. Řadič SCSI má svůj vlastní BIOS, který spravuje osmibitovou sběrnici SCSI a uvolňuje procesor.

Rozhraní IDE bylo navrženo v roce 1988. Funkce řadiče jsou implementovány v elektronické části zařízení. Výměna dat může být prováděna jak přes centrální procesor (RIO - Programmed Input/Output), tak přímo (DMA - Direct Memory Access).

Streamery - magnetické páskové mechaniky. Obvykle se používají k vytváření velkoobjemových záloh a mají vestavěné možnosti komprese dat.

Jede dál pevné disky - jedná se o zařízení s neustálým opotřebením. často se jim říká pevné disky. Obsahují mechanickou mechaniku, čtecí hlavy pro zápis na více médií a řadič zajišťující chod zařízení a přenos dat. K záznamu informací se využívají magnetické vlastnosti povrchu mediálních disků.

Pevné disky se od sebe liší především kapacitou a provozní rychlostí. Rychlost disku charakterizují dva ukazatele: doba přístupu k datům na disku a rychlost čtení a zápisu dat na disk.

Při čtení nebo zápisu krátkých bloků dat umístěných v různých částech disku je rychlost operace určena dobou přístupu k datům a při čtení nebo zápisu velkých bloků dat je propustnost výměnné cesty s diskem mnohem větší. Důležité.

Vyměnitelné diskové jednotky: mechaniky pro diskety velikosti "a 5,25" - FDD (Floppy Disk Drive), magneto-optické disky - MOD (Magneto-Optical Disk), CD-ROM, CD-RW, DVD (Digital Versatile Disk). Umožňují vám přenášet informace z jednoho počítače do druhého a vytvářet archivní kopie informací obsažených na vašem pevném disku.

Nutno podotknout, že přístupová doba a rychlost čtení a zápisu závisí nejen na samotném zařízení, ale také na parametrech celé komunikační cesty s diskem: na rychlosti diskového řadiče, systémové sběrnice a centrálního procesoru počítače.

Klávesnice je hlavním zařízením pro zadávání informací do počítače. Jedná se o sadu mechanických senzorů, které snímají stisk kláves a zavírají určité elektrický obvod. Bylo vyvinuto mnoho typů klávesnic, které se liší především ergonomickými kvalitami. Do klávesnice lze zabudovat další zařízení, například mikrofon. Nejběžnější typy klávesnic jsou ty s mechanickými a membránovými spínači. Technologie založená na membránových spínačích je však považována za pokročilejší speciální výhody nemá.

Myši A trackbally - jedná se o souřadnicová zařízení pro zadávání informací do počítače. Mají dvě nebo tři ovládací tlačítka, ale třetí tlačítko se prakticky nepoužívá. Dvoutlačítková myš může mít navíc speciální kolečko pro rychlé prohlížení vícestránkových informací. Mechanické i optické myši jsou běžné, což umožňuje větší přesnost. Existují tři způsoby připojení myši: přes sériový port COM, port PS/2 a USB port. V trackbally Nepohybuje se tělo, ale pouze jeho kulička, což umožňuje zvýšit přesnost ovládání kurzoru a nevyžaduje další prostor pro práci. Trackbally se běžně používají v přenosných počítačích.

Skener je zařízení, pomocí kterého se do počítače zadávají informace z papírových médií. Optické rozlišení skeneru určuje velikost prvků, které může skener přenášet bez zkreslení. Rozlišení závisí na počtu prvků použitých na jednotku délky v řadě fotocitlivých prvků a na kroku pohybu snímacího zařízení. Měří se v dpi - počet bodů na palec.

Všechny modely skenerů lze rozdělit na ruční, ploché, rolové a bicí Ruční skenery se musí přesouvat ručně nad snímaný materiál. U plochých skenerů se skenovací hlava pohybuje po obrazu pomocí krokového motoru. Skenery rolí načítají obrázky přes skenovací zařízení. Bubnové skenery používají jako světlocitlivý prvek fotonásobič.

Kromě toho se skenery dělí na monotrém, že používají tři pravítka k současnému získávání informací o třech základních barvách a stativy, že v jednom průchodu získají informaci o jedné barvě. Barevná hloubka skeneru je určena počtem bitů použitých k uložení barevných informací. Moderní skenery používají minimálně 24 bitů (8 bitů na barvu).

Ke komunikaci s počítačem využívají skenery sériové a paralelní porty a také rozhraní SCSI a USB.

Elektronický tablet - převodník souřadnic, používaný především pro CAD úlohy.

Joystick - analogové pákové zařízení pro zadávání souřadnicových informací. Používá se téměř výhradně ve hrách a simulátorech.

Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář

Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu ve svém studiu a práci, vám budou velmi vděční.

Zveřejněno na http://www.allbest.ru/

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ A VĚDY UKRAJINY

NÁRODNÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ

"KHARKIV POLYTECHNIC INSTITUTE"

KATEDRA "INFORMAČNÍCH SYSTÉMŮ"

na téma: „Technické prostředky zpracování informací“

v kurzu "Informatika"

Vyplnil: student 1. ročníku, skupina: Ek50A

Gorbačenko Alena Dmitrievna

Kontroloval: docent katedry SI

Tkačenko V.A.

Charkov 2010

Úvod

Pro informatiku je počítač nejen nástrojem pro práci s informacemi, ale také předmětem studia. Dozvíte se, jak počítač funguje, jaká práce s ním lze provádět a jaké softwarové nástroje k tomu existují.

Od pradávna se lidé snažili usnadnit si práci. Za tímto účelem byly vytvořeny různé stroje a mechanismy, které posílily lidské fyzické schopnosti. Počítač byl vynalezen v polovině 20. století, aby zlepšil schopnosti lidské duševní práce, tedy práce s informacemi.

Počítač je podle svého účelu univerzálním technickým nástrojem člověka pro práci s informacemi. Počítač je podle principů svého návrhu modelem člověka pracujícího s informacemi.

Od doby, kdy se objevil první elektronický počítač, uplynulo něco málo přes 50 let. Během tohoto krátkého období vývoje společnosti se vystřídalo několik generací počítačů a první počítače jsou dnes muzejní raritou. Historie samotného vývoje počítačová technologie je značný zájem, ukazuje úzký vztah mezi matematikou a fyzikou (především fyzika pevných látek, polovodiče, elektronika) a moderní technikou, jejíž úroveň rozvoje je do značné míry určována pokrokem ve výrobě výpočetní techniky.

1. Historie vývoje počítačů

1.1 První generace počítačů (1948 - 1958)

Elementární základnou strojů této generace byly elektronky - diody a triody. Stroje byly určeny k řešení relativně jednoduchých vědeckých a technických problémů. Tato generace počítačů zahrnuje: MESM, BESM-1, M-1, M-2, M-Z, "Strela", "Minsk-1", "Ural-1", "Ural-2", "Ural-3", M-20, „Setun“, BESM-2, „Hrazdan“. Byly značné velikosti, spotřebovávaly hodně energie, měly nízkou spolehlivost a slabý software. Jejich rychlost nepřesahovala 2-3 tisíce operací za vteřinu, kapacita RAM byla 2K nebo 2048 strojových slov (1K=1024) o délce 48 binárních znaků. V roce 1958 se objevil stroj M-20 s pamětí 4K a rychlostí asi 20 tisíc operací za sekundu. Ve strojích první generace byly implementovány základní logické principy konstrukce elektronických počítačů a koncepce Johna von Neumanna týkající se provozu počítače pomocí programu zapsaného do paměti a počátečních dat (čísel).

počítačová klávesnice monitor myš

1.2 Druhá generace počítačů (1959-1967)

Elementární základnou strojů této generace byly polovodičová zařízení. Stroje byly určeny k řešení různých pracovně náročných vědeckých a technických problémů a také k řízení technologických procesů ve výrobě. Vzhled polovodičových prvků v elektronické obvody výrazně zvýšila kapacitu paměti RAM, spolehlivost a rychlost počítače. Snížily se rozměry, hmotnost i spotřeba. S nástupem strojů druhé generace se rozsah použití elektronické výpočetní techniky výrazně rozšířil, a to především díky vývoji softwaru.

Objevily se i specializované stroje, např. počítače pro řešení ekonomických problémů, pro řízení výrobních procesů, systémy přenosu informací atp.

1.3 Třetí generace počítačů (1968-13-973)

Základem počítače jsou malé integrované obvody (SIC). Stroje byly určeny pro široké použití v různých oblastech vědy a techniky (výpočty, řízení výroby, přemísťování objektů atd.). Díky integrovaným obvodům se podařilo výrazně zlepšit technické a provozní vlastnosti počítačů. Například stroje třetí generace ve srovnání se stroji druhé generace mají větší množství paměti RAM, zvýšený výkon, zvýšenou spolehlivost a sníženou spotřebu energie, půdorys a hmotnost.

1.4 Čtvrtá generace počítačů (1974-1982)

Základem počítače jsou velké integrované obvody (LSI). Stroje měly dramaticky zvýšit produktivitu práce ve vědě, výrobě, managementu, zdravotnictví, službách i každodenním životě. Vysoký stupeň integrace pomáhá zvýšit hustotu balení elektronického zařízení a zlepšit jeho spolehlivost, což vede ke zvýšení výkonu počítače a snížení jeho nákladů. To vše má významný vliv na logická struktura(architektura) počítače a jeho softwaru.

1.5 Pátá generace

90. léta; Počítače s mnoha desítkami paralelně pracujících mikroprocesorů, umožňujících konstrukci efektivních systémů pro zpracování znalostí; Počítače na ultrakomplexních mikroprocesorech s paralelní vektorovou strukturou, které současně provádějí desítky sekvenčních programových příkazů;

Šestá a následující generace; optoelektronické počítače s masivním paralelismem a neutronovou strukturou - s distribuovanou sítí velkého počtu (desítky tisíc) jednoduchých mikroprocesorů modelujících architekturu neutronových biologických systémů.

2. Klasifikace počítačů

Počítače lze podle účelu rozdělit do tří skupin: univerzální (univerzální), problémové a specializované.

Univerzální počítače jsou určeny k řešení široké škály inženýrských a technických problémů: ekonomických, matematických, informačních a dalších problémů vyznačujících se složitostí algoritmů a velkým objemem zpracovávaných dat. Jsou široce používány ve sdílených výpočetních centrech a dalších výkonných počítačových systémech.

Charakteristické vlastnosti počítačů pro všeobecné použití jsou:

vysoký výkon;

různé formy zpracovávaných dat: binární, desítková, symbolická, s velkým rozsahem jejich změn a vysokým stupněm jejich reprezentace;

široká škála prováděných operací, jak aritmetických, logických, tak speciálních;

velká kapacita paměti RAM;

dobře propracovaná organizace informačního vstupně-výstupního systému, zajišťující připojení různých typů externích zařízení.

Problémově orientované počítače slouží k řešení užšího okruhu problémů spojených zpravidla se správou technologických objektů; registrace, shromažďování a zpracování relativně malého množství dat; provádění výpočtů pomocí relativně jednoduchých algoritmů; mají omezené hardwarové a softwarové zdroje ve srovnání se sálovými počítači.

Problémově orientované počítače zahrnují zejména všechny druhy řídicích počítačových systémů.

Specializované počítače se používají k řešení úzkého okruhu problémů nebo implementaci přesně definované skupiny funkcí. Takto úzká orientace počítačů umožňuje jednoznačně ozvláštnit jejich strukturu, výrazně snížit jejich složitost a cenu při zachování vysoký výkon a spolehlivost jejich práce.

Mezi specializované počítače patří například programovatelné mikroprocesory pro speciální účely; adaptéry a řadiče, které provádějí logické řídicí funkce jednotlivých jednoduchých technických zařízení pro koordinaci a propojování provozu uzlů počítačového systému. Mezi takové počítače patří také například palubní počítače automobilů, lodí, letadel a kosmických lodí. Palubní počítače řídí orientační a navigační pomůcky, sledují stav palubních systémů a provádějí některé funkce automatické ovládání a komunikace, stejně jako většina funkcí pro optimalizaci provozních parametrů objektu (například optimalizace spotřeby paliva objektu v závislosti na konkrétních jízdních podmínkách). Specializované minipočítače zaměřené na práci s grafikou se nazývají grafické stanice. Specializované počítače, které spojují podnikové počítače do jedné sítě, se nazývají souborové servery. Počítače, které zajišťují přenos informací mezi různými účastníky celosvětové počítačové sítě, se nazývají síťové servery.

V mnoha případech běžné počítače pro všeobecné použití zvládnou úkoly specializovaných počítačových systémů, ale má se za to, že použití specializovaných systémů je stále efektivnější. Kritériem pro hodnocení účinnosti je poměr produktivity zařízení k jeho ceně.

Podle velikosti a funkčnosti lze počítače rozdělit na ultra-velké, velké, malé a ultra-malé (mikropočítače).

Funkčnost počítače určuje nejdůležitější technické a provozní vlastnosti:

výkon, měřený průměrným počtem operací provedených strojem za jednotku času;

bitová hloubka a formy reprezentace čísel, se kterými počítač pracuje;

nomenklatura, kapacita a rychlost všech paměťových zařízení;

názvosloví a technické a ekonomické charakteristiky externích zařízení pro ukládání, výměnu a vstup/výstup informací;

typy a kapacita komunikačních zařízení a vzájemné propojení počítačových uzlů (intra-machine interface);

schopnost počítače pracovat současně s několika uživateli a spouštět několik programů současně (multiprogramování);

typy a technické a provozní charakteristiky operačních systémů používaných ve stroji;

dostupnost a funkčnost software;

schopnost spouštět programy napsané pro jiné typy počítačů ( softwarová kompatibilita s jinými typy počítačů);

systém a struktura strojových instrukcí;

schopnost připojení ke komunikačním kanálům a počítačové síti;

provozní spolehlivost počítače;

koeficient užitečného využití počítače v čase, určený poměrem času užitečná práce a doba prevence.

Obrázek Schéma klasifikace počítačů na základě jejich výpočetního výkonu a rozměrů

Historicky jako první se objevily velké počítače, jejichž elementární základna přešla od elektronek k integrovaným obvodům s ultravysokým stupněm integrace. První sálový počítač, ENIAC, byl vytvořen v roce 1946. Tento stroj měl hmotnost více než 50 tun, rychlost několik set operací za sekundu, RAM s kapacitou 20 čísel; obsadil obrovskou halu o rozloze 100 m2.

Výkon velkých počítačů se ukázal jako nedostatečný pro řadu úkolů: předpověď počasí, řízení složitých obranných systémů, modelování systémů prostředí atd. To byl předpoklad pro vývoj a vznik superpočítačů, nejvýkonnějších výpočetních systémů, které se v současné době intenzivně rozvíjejí.

Vznik malých počítačů v 70. letech byl dán jednak pokrokem v oblasti elektronických součástek, jednak redundancí velkých počítačových zdrojů pro řadu aplikací. K řízení technologických procesů se nejčastěji používají malé počítače. Jsou kompaktnější a mnohem levnější než velké počítače.

Další pokroky v oblasti elementové základny a architektonických řešení vedly ke vzniku supermini počítače – počítače, který architekturou, velikostí a cenou patří do třídy malých počítačů, ale výkonem je srovnatelný s velkým počítačem.

Vynález mikroprocesoru v roce 1969 vedl v 70. letech ke vzniku další třídy počítačů – mikropočítačů. Byla to přítomnost mikroprocesoru, který zpočátku sloužil jako definující rys mikropočítače. Nyní se mikroprocesory používají ve všech třídách počítačů bez výjimky.

Superpočítače jsou nejvýkonnější výpočetní stroje z hlediska rychlosti a výkonu. Mezi superpočítače patří „Cray“ a „IBM SP2“ (USA). Používají se k řešení rozsáhlých výpočetních problémů a modelování, ke komplexním výpočtům v aerodynamice, meteorologii, fyzice vysokých energií a používají se i ve finančním sektoru.

Velké stroje nebo sálové počítače. Sálové počítače se používají ve finančním sektoru, obranném komplexu a slouží k obsazování resortních, územních a regionálních výpočetních středisek.

Univerzální středně velké počítače slouží k řízení složitých technologických výrobních procesů.

Minipočítače jsou určeny pro použití jako řídicí počítačové systémy a jako síťové servery.

Mikropočítače jsou počítače, které používají jako centrální procesorovou jednotku mikroprocesor. Patří sem vestavěné mikropočítače (zabudované do různých zařízení, zařízení nebo přístrojů) a osobní počítače (PC).

Moderní osobní počítače mají téměř stejné vlastnosti jako minipočítače z osmdesátých let. Na základě této třídy počítačů jsou budovány automatizované pracovní stanice (AWS) pro specialisty na různých úrovních a slouží jako prostředek pro zpracování informací v informačních systémech.

Osobní počítače zahrnují stolní a přenosné počítače.

Mezi přenosné počítače patří Notebook (notebook nebo notebook) a kapesní osobní počítače (Personal Computers Handheld – Handheld PC, Personal Digital Assistant – PDA a Palmtop).

3 Architektura počítače

Klasické principy počítačové architektury byly navrženy v práci J. von Neumanna, G. Goldsteiga a A. Burkse v roce 1946 a jsou známé jako „von Neumannovy principy“. Autoři přesvědčivě demonstrovali výhody binárního systému pro technickou implementaci vymožeností a snadnost provádění aritmetických a logické operace. Počítače začaly zpracovávat nečíselné typy informací – textové, grafické, zvukové a další, ale binární kódování dat je stále informační základ jakýkoli moderní počítač

3.1 Princip uloženého programu

Zpočátku byl program nastaven instalací propojek na speciální patch panel. To byl velmi pracný úkol. Neumann jako první pochopil, že program lze uložit i ve formě nul a jedniček a do stejné paměti jako čísla, která zpracovával. Absence zásadního rozdílu mezi programem a daty umožnila počítači vytvořit si program pro sebe v souladu s výsledky výpočtů.

Von Neumann nejen předložil základní principy logické struktury počítače, ale také navrhl jeho strukturu (viz obr. 1), která byla reprodukována během prvních dvou generací počítačů.

Řídicí jednotka (CU) a aritmeticko-logická jednotka (ALU) jsou v moderních počítačích sloučeny do jednoho celku - procesoru, který je převodníkem informací přicházejících z paměti a externích zařízení.

Paměť (paměť) uchovává informace (data) a programy. Úložné zařízení v moderních počítačích je „vícevrstvé“ a zahrnuje paměť s náhodným přístupem (RAM) a externí paměťová zařízení (ESD).

RAM je zařízení, které ukládá informace, se kterými počítač v danou chvíli přímo pracuje (spustitelný program, část pro něj nezbytných dat, některé ovládací programy) Zařízení RAM mají mnohem větší kapacitu než RAM, ale jsou výrazně pomalejší.

3.2 Princip sekvenčního provádění operací

Strukturálně se hlavní paměť skládá z očíslovaných buněk. Jakákoli buňka je procesoru kdykoli k dispozici. Z toho vyplývá, že je možné pojmenovat oblasti paměti tak, aby k hodnotám v nich uloženým bylo možné později přistupovat nebo je měnit během provádění programu pomocí přiřazených jmen.

4. PC zařízení a jejich vlastnosti

Osobní počítače jsou ty, které může v jednu chvíli používat pouze jeden uživatel. Osobní počítače mají pouze jednu pracovní stanici.

Pojem „konfigurace“ počítače odkazuje na seznam zařízení zahrnutých v jeho složení.

V souladu s principem otevřené architektury může být počítačový hardware velmi odlišný. Ale každý osobní počítač má povinnou a další sadu zařízení.

Požadovaná sada zařízení:

Monitor je zařízení pro výstup textových a grafických informací.

Klávesnice je zařízení pro zadávání textových informací.

Systémová jednotka je kombinací velkého množství různých počítačových zařízení.

4.1 Systémová jednotka

Systémová jednotka je nejdůležitější jednotkou počítače. K němu jsou připojeny všechny ostatní jednotky, nazývané externí nebo periferní zařízení. Systémová jednotka obsahuje hlavní elektronické součásti počítače. Počítač je postaven na bázi VLSI (integrované obvody ultravelkého měřítka) a téměř všechny jsou umístěny uvnitř systémové jednotky na speciálních deskách (deska je plastová deska, na které jsou upevněny a vzájemně propojeny elektronické součástky - VLSI, mikroobvody atd.). Nejdůležitější deska v počítači je základní deska. Obsahuje centrální procesor, koprocesor, paměť s přímým přístupem (RAM) a konektory pro připojení řídicích desek externích zařízení.

Systémová jednotka obsahuje:

· napájecí zdroj - zařízení, které převádí střídavé síťové napětí na stejnosměrné napětí různé polarity a velikosti potřebné k napájení základní desky a vnitřních zařízení. Napájecí zdroj obsahuje ventilátor, který vytváří cirkulační proudy vzduchu pro chlazení systémové jednotky.

· základní deska (základní deska);

· dálnice (systémová sběrnice);

· procesor;

· zvuková karta;

· grafická karta (grafická karta);

· pevné disky;

· disketové mechaniky;

· optická, magnetooptická a jiná paměťová zařízení;

· CD-ROM, DVD-ROM mechanika;

4.2 Monitor

Monitor je jedním z hlavních univerzálních prostředků pro zobrazování informací, které ukazují, co počítač právě dělá. Monitor je připojen ke grafické kartě nainstalované v počítači.

Monitory jsou k dispozici s různými trubicemi - od 14 do 21 palců. Trubka je měřena diagonálně od rohu k rohu - to neplatí pro vodorovnou šířku. Vzhledem k tomu, že vnější okraje tubusu jsou částečně skryty tělem monitoru, je viditelná úhlopříčka obrazovky vždy menší, než je její zadaná velikost.

Pokud se chystáte připravovat knihy nebo časopisy k vydání nebo vytvářet velkoplošné výkresy a schémata, pak v tomto případě budete potřebovat 21palcový monitor. Pokud jste ale běžný uživatel, pak vám bude stačit 15 nebo 17palcový monitor.

Ovládací panel monitoru může obsahovat ovládací prvky, tlačítka nebo kombinaci obou. Všechny monitory kromě nejlevnějších mají na obrazovce zobrazeny pokyny k nastavení. Nastavení umožňuje změnit jas, kontrast a polohu obrazu na obrazovce.

Některé monitory (většina z nich zastaralého typu) mají vestavěné reproduktory a mikrofon a někdy i vestavěnou videokameru pro videokonference.

4.3 Klávesnice

Klávesnice je na prvním místě v hierarchii vstupních zařízení. Kromě úplné sady abeced, čísel a matematických symbolů má klávesnice ovládací klávesy, jako je tabulátor a návrat vozíku. Kromě toho existují klávesy spojené výhradně s příkazy – například pohyb kurzoru po obrazovce, přechod na začátek nebo konec dokumentu a mazání chyb. Hlavní funkcí klávesnice je zadávání číselných a textových informací. Klávesnice se dodává v různých barvách a tvarech, ale bez ohledu na to vzhled generuje standardní sadu digitálních kódů rozpoznávaných počítačem. Klávesnice se skládá z mikroprocesoru, dále 104 kláves a 3 kontrolek v pravém horním rohu, které informují o provozních režimech. Kabel odebírá energii z počítače a směřuje ji ke klávesnici. Kontakty pod každým tlačítkem jsou připojeny k mikroprocesoru, takže každý klíč lze snadno identifikovat. Když je stisknuto tlačítko, dojde k vychýlení elektrického proudu. Mikroprocesor odešle do počítače kód, který se nazývá dotazovací kód klávesnice. Také detekuje, kdy byly stisknuty dvě klávesy současně, jako je tomu v případě použití Shift pro psaní velkých písmen. U levných klávesnic kontakty pod klávesami připomínají sendviče na pružné membráně. Rozpadají se rychleji než drahé modely, které používají mechanické spínače pro každý klíč. Rozdíl je také v kvalitě práce a produkovaném hluku.

Standardní klávesnice mají rozložení QWERTY (název pochází z prvních šesti anglických písmen v horní řadě) a jsou k dispozici v následujících typech: odolné proti skvrnám a voděodolné; ergonomické, dětské klávesnice a infračervené, které nevyžadují kabelové připojení.

4.4 Porty

K portům jsou připojena periferní vstupní/výstupní zařízení. Konektory portů jsou obvykle instalovány přímo na základní desce a umístěny na zadní stěně počítače. Porty spolupracují s jižním můstkem čipové sady; je také možné, že některé porty jsou obsluhovány specializovaným čipem SuperlO, který naopak spolupracuje s jižním můstkem. Porty se také nazývají rozhraní. Na zadním panelu počítače najdete konektory pro následující porty (rozhraní).

Sériový port (COM). V počítačích se vyskytuje již více než dvě desetiletí, ale v Nedávno nepoužívá se příliš často. Zpočátku měly počítače dva sériové porty COMI a COM2, ale mnoho moderních desek má konektor pouze pro COMI a některé nové desky sériový port nemají, protože je zastaralý.

Paralelní port (LPT). Jsou k němu připojeny některé modely tiskáren, skenerů a dalších zařízení. Standardní paralelní port není příliš rychlý, proto se používají jeho zrychlené provozní režimy ECP nebo EPP.Tento port je také zastaralý a na některých nových deskách nemusí být k dispozici.

Herní port. Jsou k němu připojeny joysticky, volanty a další herní ovladače. Nové počítače tento port nemají a moderní herní zařízení se připojují pomocí USB.

PS/2 port. Většina počítačů má dva tyto specializované porty: první pro připojení klávesnice, druhý pro myš. Pokud tam nejsou, klávesnice a myš by měly být připojeny ke konektoru USB.

USB. Nejoblíbenější rozhraní pro širokou škálu příslušenství. Na zadním panelu je obvykle 2 až 8 USB konektory Kromě toho může být na předním panelu počítače několik konektorů

IEEE 1394 (FireWire). Vysokorychlostní sériový port pro digitální video zařízení. Ne každá základní deska podporuje IEEE 1394, takže pro práci s digitálním videem si obvykle musíte pořídit další řadič.

Konektory zvukového adaptéru. Každá základní deska je dodávána s vestavěným zvukovým adaptérem a na zadním panelu je obvykle několik konektorů pro připojení reproduktorů, mikrofonu a dalších zvukových zařízení. V poslední době stále častěji najdete vysoce kvalitní vícekanálové audio adaptéry (HD Audio) a také nové typy konektorů: optické a koaxiální.

VGA. Slouží k připojení monitoru. Pokud máte integrovaný grafický adaptér, bude tento konektor přítomen na zadní stěně základní desky.

4.5 Myš

Počítačová myš nevypadá jako její jmenovec, ale toto jméno je s ní pevně spojeno. Hlavním úkolem myši je ovládat pohyb kurzoru po obrazovce.

Všechny myši fungují téměř stejně. Kulička uvnitř myši se tře o válečky. Na konci každého válečku je kotouč a senzor pro detekci pohybu. Také rotace koule je přenášena na dvě plastové hřídele, jejichž polohu s velkou přesností snímají infračervené optočleny (tedy dvojice světelný zářič-fotodetektor). Jeden váleček se otáčí při pohybu myší zleva doprava a druhý váleček se otáčí při pohybu myší tam a zpět. Tyto pohyby jsou zaznamenány v pokynech ukazatele na obrazovce.

Většina myší je opticko-mechanických. Existují však zcela mechanické a optické možnosti. Mechanickými částmi myši jsou pogumovaná ocelová kulička a dva (nebo více) válečky. Válce spolupracují s optickými detektory, které detekují horizontální a vertikální pohyby. Ke stabilizaci míče a plynulejšímu pohybu jsou potřeba další válečky. Při pohybu myši válečky zaznamenávají stupeň, rychlost a směr. Tato data jsou odeslána do počítače. Uživatel stiskne jednu z kláves myši. signál je odeslán na operační systém a sdělí softwaru, která klávesa byla stisknuta. Software poté dokončí úkol.

Existují tři způsoby, jak připojit myš k počítači. Většina myší se připojuje k portu PS/2, který je standardní u všech myší. moderní počítače. Na starších počítačích jsou myši připojeny k sériovému portu. Některé myši jsou připojeny přes USB port (takto jsou laserové myši připojeny k počítači). Tento port mají pouze nové počítače.

Rozlišení myší je obvykle asi 600 dpi (bodů na palec). To znamená, že když pohnete myší o 1 palec (2,54 cm), ukazatel myši na obrazovce se posune o 600 bodů.

Myši mají obvykle dvě ovládací tlačítka, která se používají při práci s programy grafického rozhraní. Aktuálně se objevily myši s přídavným kolečkem, které se nachází mezi tlačítky. Je navržen tak, aby posouval nahoru nebo dolů obrázky, texty nebo webové stránky, které se zcela nevejdou na obrazovku.

Moderní modely myší jsou často bezdrátové – k počítači se připojují bez kabelu, pomocí běžných baterií.

V přenosných počítačích se místo myši používá touchpad (z anglického slova TouchPad), což je obdélníkový panel, který je citlivý na pohyb prstů a tlak prstů. Pohybujte prstem po povrchu touchpad se převede na pohyb kurzoru na obrazovce monitoru. Stisknutí povrchu touchpadu je ekvivalentní stisknutí tlačítka myši.

5. Strukturální schéma a PC zařízení

Hlavním zařízením PC je základní deska, který definuje jeho konfiguraci. Všechna PC zařízení jsou k této desce připojena pomocí konektorů umístěných na této desce. Propojení všech zařízení do jediného systému je zajištěno pomocí systémové páteře (sběrnice), kterou je datová, adresní a řídicí linka.

Jádro PC se skládá z procesoru (centrální mikroprocesor) a hlavní paměti, která se skládá z RAM a paměti pouze pro čtení (ROM) nebo přeprogramovatelné paměti pouze pro čtení (PROM). ROM je navržena pro záznam a trvalé ukládání dat.

Připojení všech externích zařízení: klávesnice, monitor, externí úložná zařízení, myš, tiskárna atd. poskytované prostřednictvím ovladačů, adaptérů, karet.

Ovladače, adaptéry nebo karty mají vlastní procesor a paměť, tzn. jsou specializovaným procesorem.

Mikroprocesor .

Centrální mikroprocesor (malý čip, který provádí veškeré výpočty a zpracování informací) je jádrem PC. Počítače jako IBM PC používají mikroprocesory od Intelu a kompatibilní mikroprocesory od jiných společností.

Komponenty mikroprocesoru:

ALU provádí logické a aritmetické operace

· Řídicí zařízení ovládá všechna PC zařízení

Registry slouží k ukládání dat a adres

· Řídicí obvod sběrnice a portu - připravuje zařízení pro výměnu dat mezi mikroprocesorem a vstupním/výstupním portem a také řídí adresní a řídicí sběrnici.

· Hlavní vlastnosti procesoru:

· Bitová kapacita - počet binárních bitů současně zpracovaných při provádění jednoho příkazu. Většina moderních procesorů jsou 32bitové procesory, ale jsou k dispozici i 64bitové procesory.

· Frekvence hodin - počet provozních cyklů zařízení za jednotku času. Čím vyšší je takt, tím vyšší je výkon.

· Dostupnost vestavěného matematického koprocesoru

· Dostupnost a velikost mezipaměti.

· RAM

Paměť s náhodným přístupem (RAM nebo RAM) je paměťová oblast určená k ukládání informací během jedné relace práce s počítačem. Strukturálně je RAM vyrobena ve formě integrovaných obvodů.

Z něj procesor načte programy a počáteční data pro zpracování do svých registrů a výsledky do něj zapíše. Tato paměť dostala název „RAM“, protože pracuje velmi rychle, díky čemuž nemusí procesor čekat při čtení nebo zápisu dat do paměti.

Rychlost paměti RAM je však nižší než rychlost registrů procesoru, takže před provedením příkazů procesor zapisuje data z RAM do registrů. Na základě principu fungování se rozlišuje mezi dynamickou pamětí a statickou pamětí.

Dynamické paměťové buňky jsou mikrokondenzátory, které akumulují náboj na svých deskách. Statické paměťové buňky jsou klopné obvody, které mohou být ve dvou stabilních stavech.

Hlavní parametry, které charakterizují RAM, jsou kapacita a doba přístupu do paměti. RAM typu DDR SDRAM (synchronní paměť s dvojnásobnou rychlostí přenosu dat) je považována za nejslibnější pro PC.

Vyrovnávací paměť

Počítač musí být poskytnut rychlý přístup do RAM, jinak bude mikroprocesor nečinný a výkon počítače se sníží. Proto jsou moderní počítače vybaveny vyrovnávací pamětí nebo pamětí s náhodným přístupem.

Pokud existuje Cache paměť, data z RAM se nejprve zapisují do ní a poté do registrů procesoru. Při opětovném zpřístupnění paměti jsou potřebná data nejprve vyhledána v Cache paměti a potřebná data z Cache paměti přenesena do registrů, proto se zvyšuje výkon.

Ovladače

Pro zpracování má procesor k dispozici pouze informace uložené v paměti RAM. Proto je nutné, aby program a data byly uloženy v jeho RAM.

V PC se informace z externích zařízení (klávesnice, pevný disk atd.) se odesílá do paměti RAM a informace (výsledky provádění programu) z paměti RAM jsou také odesílány na externí zařízení (monitor, HDD, tiskárna atd.).

Počítač si tedy musí vyměňovat informace (vstup-výstup) mezi RAM a externími zařízeními. Zařízení, která si vyměňují informace mezi RAM a externími zařízeními, se nazývají řadiče nebo adaptéry, někdy karty. Ovladače, adaptéry nebo karty mají vlastní procesor a paměť, tzn. jsou specializovaným procesorem.

Ovladače nebo adaptéry (obvody, které ovládají externí zařízení počítače) jsou umístěny na samostatných deskách, které se zasouvají do standardizovaných konektorů (slotů) na základní desce

Systémová dálnice.

Páteř systému (sběrnice) je soubor vodičů a konektorů, které zajišťují integraci všech PC zařízení do jednoho systému a jejich interakci.

Pro připojení řadičů nebo adaptérů jsou moderní počítače vybaveny sloty, jako je PCI. Sloty PCI - E Express pro připojení nových zařízení k rychlejší datové sběrnici. Sloty AGP jsou určeny pro připojení grafického adaptéru

Chcete-li připojit disky ( pevné disky a CD) se používají rozhraní IDE a SCSI. Rozhraní je soubor prostředků pro připojení a komunikaci počítačových zařízení.

Připojení periferních zařízení (tiskárny, myši, skenery atd.) se provádí přes speciální rozhraní zvaná porty. Porty jsou instalovány na zadní stěně systémové jednotky.

Rozšiřující sloty (konektory) konfigurace PC jsou určeny pro připojení dalších zařízení k hlavní datové sběrnici počítače. Mezi hlavní rozšiřující karty určené pro připojení dalších zařízení ke sběrnici patří:

· Video adaptéry (grafické karty)

· Zvukové karty

· Interní modemy

Síťové adaptéry (pro připojení k lokální síť)

SCSI adaptéry

Externí paměť. Klasifikace pohonu

Mechaniky slouží k ukládání programů a dat na PC. různé typy. Mechaniky jsou zařízení pro zápis a čtení informací z různých paměťových médií. Existují jednotky s vyměnitelnými a vestavěnými médii.

Podle typu paměťového média se mechaniky dělí na magnetické páskové mechaniky a diskové mechaniky. Mezi magnetické páskové jednotky patří páskové jednotky atd. Širší třída jednotek se skládá z diskových jednotek.

Na základě způsobu zápisu a čtení informací na médium se diskové jednotky dělí na magnetické, optické a magnetooptické.

Diskové jednotky zahrnují:

· disketové mechaniky;

· úložná zařízení na nevyměnitelných pevných discích (pevné disky);

· úložná zařízení na vyměnitelných pevných discích;

Magnetická paměťová zařízení optické disky;

· optické mechaniky (CD-R CD-RW CD-ROM) s jednorázovým zápisem a

· Optické jednotky DVD (DVD-R DVD-RW DVD-ROM atd.)

Přídavná zařízení

Periferie jsou zařízení, která se připojují k řadiči PC a rozšiřují jeho funkčnost.

Podle účelu se další zařízení dělí na:

· vstupní zařízení (trackbally, joysticky, světelná pera, skenery, digitální fotoaparáty, digitizéry)

výstupní zařízení (plotry nebo plotry)
úložná zařízení (streamery, zip mechaniky, magneto-optické mechaniky, HiFD mechaniky atd.)

výměnná zařízení (modemy)

6. Prezentace informace na počítači, jednotky měření informace

Počítač používá dvojkovou číselnou soustavu, tzn. Všechna čísla v počítači jsou reprezentována pomocí nul a jedniček, takže počítač může zpracovávat pouze informace, které jsou reprezentovány v digitální podobě.

Pro převod číselných, textových, grafických a zvukových informací na digitální informace je nutné použít kódování. Kódování je transformace dat jednoho typu na data jiného typu. Počítač používá systém binárního kódování založený na reprezentaci dat jako sekvence dvou znaků: 1 a 0, které se nazývají binární číslice (zkráceně bit).
Jednotkou informace v počítači je tedy jeden bit, tzn. binární číslice, která může mít hodnotu 0 nebo 1. Osm po sobě jdoucích bitů tvoří bajt. Jeden bajt může zakódovat hodnotu jednoho znaku z 256 možných (256 = 2 na mocninu 8). Větší jednotkou informace je kilobajt (KB), který se rovná 1024 bytům (1024 = 2 na 10). Ještě větší datové jednotky: megabajt, gigabajt, terabajt (1 MB = 1024 KB; 1 GB = 1024 MB; 1 TB = 1024 GB).

Celá čísla se binárně kódují docela jednoduše (vydělením čísla dvěma). Pro kódování nečíselných informací se používá následující algoritmus: všechny možné hodnoty kódovaných informací jsou očíslovány a tato čísla jsou zakódována pomocí binárního kódu.

Například pro znázornění textových informací se používá tabulka číslování znaků nebo tabulka kódování znaků, ve které každý znak odpovídá celému číslu (ordinálnímu číslu). Osm binárních číslic může kódovat 256 různé postavy.

Stávající standard ASCII (8bitový kódovací systém) obsahuje dvě kódovací tabulky – základní a rozšířenou. První tabulka obsahuje 128 základních znaků, obsahuje znakové kódy anglické abecedy a druhá kódovací tabulka obsahuje 128 rozšířených znaků.

Protože tato norma nezahrnuje znaky národních abeced jiných zemí, je v každé zemi 128 rozšířených kódů znaků nahrazeno znaky národní abecedy. Nyní existuje mnoho tabulek kódování znaků, ve kterých je 128 rozšířených kódů znaků nahrazeno znaky z národní abecedy.

Například kódování znaků ruského jazyka Widows - 1251 se používá pro počítače se systémem Windows. Dalším kódováním pro ruský jazyk je KOI - 8, který je také široce používán v počítačových sítích a ruském internetovém sektoru.

V současné době existuje univerzální systém UNICODE založený na 16bitovém kódování znaků. Tento 16bitový systém poskytuje univerzální kódy pro 65 536 různých znaků, tzn. Tato tabulka pojme znaky jazyků většiny zemí světa.

Ke kódování grafických dat se například používá metoda kódování, jako je rastr. Souřadnice bodů a jejich vlastnosti jsou popsány pomocí celých čísel, která jsou zakódována pomocí binárního kódu. Takže černobílé grafické objekty lze popsat kombinací bodů s 256 odstíny šedi, tzn. Pro zakódování jasu libovolného bodu stačí 8bitové binární číslo.

Režim reprezentace barevné grafiky v systému RGB pomocí 24 bitů (8 bitů pro každou ze tří primárních barev) se nazývá plnobarevný. Pro plně barevný režim v systému CMYK musíte mít 32 bitů (čtyři barvy po 8 bitech).

závěry

Historie vývoje PC se skládá z 5 etap:

· První generace počítačů (1948-1958)

· Druhá generace počítačů (1959-1967)

· Třetí generace počítačů (1968-1973)

· Čtvrtá generace počítačů (1974-1982)

· Pátá generace počítačů

Každá další generace počítačů má výrazně lepší vlastnosti ve srovnání s předchozími. Výkon počítačů a kapacita všech úložných zařízení se tak zvyšují zpravidla o více než řád.

Vývoj PC vedl k rychlejšímu a více snadný způsob zpracování informací. Počítače se staly dostupné pro každého člověka, a to nejen pro určitý okruh lidí. Práce všech vrstev společnosti se zjednodušila.

PC zařízení:

· Systémová jednotka

· Klávesnice

· Monitor

V dnešní době mezi PC zařízení patří také reproduktory (pro přehrávání zvuku), tiskárna, skener, webové kamery a další.

Seznam použité literatury

1. Ugrinovič N. D. Workshop o informatice a informačních technologiích. - Binom.Laboratoř znalostí, 2004 - 106 stran.

2. Tsvetková A.V. Informatika a informační technologie, 2008 - 228 s.

Publikováno na Allbest.ur

Podobné dokumenty

Oblasti použití osobního počítače (PC). Základní bloky PC, metody počítačového zpracování informací. Vstupní a výstupní zařízení, úložiště informací: systémová jednotka, klávesnice, monitor, myš, skener, digitizér, tiskárna, disková jednotka.

prezentace, přidáno 25.02.2011


Zpracování informací pomocí počítačů. Prostředky převodu informací do digitální podoby a zpět. Hlavní počítačová zařízení: systémová jednotka, pevný disk, základní deska. Vstupní a výstupní zařízení: klávesnice a myš.

práce v kurzu, přidáno 25.11.2010


Analýza provozních funkcí speciálních zařízení pro zadávání informací do paměti počítače. Klávesnice je zařízení, které umožňuje zadávat číselné a textové informace. Typy manipulátorů: myš, trackball, joystick. Zařízení pro zadávání digitálních informací.

práce v kurzu, přidáno 14.04.2013


Funkce hlavních součástí počítače: systémová jednotka, klávesnice, myš, monitor. Účel obsahu systémové jednotky, vlastnosti výchozích materiálů. Charakteristika a principy činnosti monitorů s tekutými krystaly a plazmatu.

test, přidáno 10.10.2009


Trendy ve vývoji výpočetní techniky. Klíčové vlastnosti pracoviště a hygienické a hygienické normy. Bezpečnostní opatření při práci na osobním počítači, jeho zařízení a softwaru. Budoucnost skladování.

prezentace, přidáno 7.12.2011


Charakteristika informací. Převod čísel z binárních na desítkové, šestnáctkové a osmičkové. Metody hodnocení množství informací. Technické prostředky zpracování informací. Princip činnosti, historie vynálezu inkoustové tiskárny.

test, přidáno 22.10.2012


Klasifikace osobních počítačů (PC) podle stupně specializace, architektury procesoru atd. Hlavní konstrukční prvky PC: systémová jednotka, monitor, myš, klávesnice, externí zařízení. Další zařízení připojená k počítačům.

prezentace, přidáno 7.11.2017


Typy informací, se kterými pracují moderní počítače. Pojem „informace“: ve fyzice, biologii, kybernetice. Prezentace informací. Kódování a kanály přenosu informací. Místní počítačové sítě. Ukládání informací do souborů.

test, přidáno 13.01.2008


Informační bezpečnost, její cíle a záměry. Kanály úniku informací. Softwarové a hardwarové metody a prostředky ochrany informací před neoprávněným přístupem. Model bezpečnostních hrozeb pro informace zpracovávané na počítačovém zařízení.

práce, přidáno 19.02.2017


Komponenty osobního počítače: napájecí zdroj, základní deska, procesorové zařízení, RAM, video a zvuková karta, síťový adaptér a pevný disk. Vyjímatelná média informace. Monitor, klávesnice a myš. Periferní zařízení.

Při navrhování technologických postupů se řídí způsoby jejich realizace. Způsob implementace technologie závisí na časoprostorových vlastnostech řešených úkolů: četnosti a naléhavosti, požadavcích na rychlost zpracování zpráv a také na provozních možnostech technických prostředků, především počítačů. Existují: dávkový režim; režim v reálném čase; režim sdílení času; regulační režim; žádost; dialog; teleprocessing; interaktivní; jednoprogramový; multi-program (multi-processing).

Dávkový režim. Při použití tohoto režimu nemá uživatel přímou komunikaci s počítačem. Shromažďování a evidence informací, vkládání a zpracování se časově neshodují. Nejprve uživatel shromažďuje informace a tvoří je do balíčků podle typu úlohy nebo jiné charakteristiky. (Zpravidla se jedná o úkoly neprovozního charakteru s dlouhodobou platností výsledků řešení). Po dokončení příjmu jsou informace zadány a zpracovány, tj. dojde ke zpoždění zpracování. Tento režim se používá zpravidla u centralizovaného způsobu zpracování informací.

Koverzační zpracování(dotazový) režim, ve kterém má uživatel možnost přímo interagovat s počítačovým systémem, zatímco uživatel pracuje. Programy pro zpracování dat jsou trvale v paměti počítače, pokud je počítač dostupný kdykoli, nebo po určitou dobu, kdy je počítač uživateli k dispozici. Interakce uživatele s počítačovým systémem ve formě dialogu může být vícerozměrná a určována různými faktory: jazykem komunikace, aktivní nebo pasivní rolí uživatele; kdo je iniciátorem dialogu - uživatel nebo počítač; Doba odezvy; struktura dialogu atd. Pokud je iniciátorem dialogu uživatel, pak musí mít znalosti práce s postupy, datovými formáty atp. Je-li iniciátorem počítač, pak stroj sám v každém kroku sdělí, co je třeba udělat s různými možnostmi. Tento způsob ovládání se nazývá „výběr nabídky“. Poskytuje podporu pro akce uživatele a předepisuje jejich pořadí. Zároveň je od uživatele vyžadována menší příprava.

Dialogový režim vyžaduje určitou úroveň technického vybavení uživatele, tzn. přítomnost terminálu nebo PC připojeného k centrálnímu počítačovému systému komunikačními kanály. Tento režim se používá pro přístup k informacím, výpočetním nebo softwarovým zdrojům. Schopnost pracovat v interaktivním režimu může být omezena v čase začátku a konce práce nebo může být neomezená.

Někdy se rozlišuje konverzační a žádost režimy, pak dotazem rozumíme jednorázové volání systému, po kterém vydá odpověď a vypne se a dialogem režim, ve kterém systém po požadavku vyšle odpověď a čeká na dalšího uživatele akce.

Režim reálného času. Odkazuje na schopnost výpočetního systému interagovat s řízenými nebo řízenými procesy rychlostí těchto procesů. Reakční doba počítače musí vyhovovat tempu řízeného procesu nebo požadavkům uživatele a mít minimální zpoždění. Obvykle se tento režim používá pro decentralizované a distribuované zpracování dat.

Režim teleprocessingu umožňuje vzdálenému uživateli komunikovat s počítačovým systémem.

Interaktivní režim předpokládá možnost oboustranné interakce mezi uživatelem a systémem, tzn. uživatel má možnost ovlivnit proces zpracování dat.

Režim sdílení času předpokládá schopnost systému alokovat své zdroje skupině uživatelů jednoho po druhém. Počítačový systém obsluhuje každého uživatele tak rychle, že se zdá, že několik uživatelů pracuje současně. Této možnosti je dosaženo pomocí vhodného softwaru.

Jednoprogramové a víceprogramové režimy charakterizují schopnost systému pracovat současně pod jedním nebo několika programy.

Regulační režim vyznačující se časovou jistotou jednotlivých uživatelských úkolů. Například příjem přehledů výsledků na konci měsíce, výpočet mzdových výkazů za určitá data atd. Lhůty pro rozhodnutí jsou stanoveny předem podle předpisů, na rozdíl od svévolných žádostí.

Rozlišují se tyto způsoby zpracování dat: centralizované, decentralizované, distribuované a integrované.

Centralizované předpokládá přítomnost. Touto metodou uživatel doručí počáteční informace do výpočetního střediska a obdrží výsledky zpracování ve formě výsledných dokumentů. Zvláštností této metody zpracování je složitost a pracnost navázání rychlé, nepřerušované komunikace, velké zatížení počítače informacemi (protože jeho objem je velký), regulace načasování operací a organizace zabezpečení systému. před možným neoprávněným přístupem.

Decentralizované léčba. Tato metoda je spojena s nástupem osobních počítačů, které umožňují automatizovat konkrétní pracoviště.

Distribuovaná metoda zpracování dat je založeno na rozdělení funkcí zpracování mezi různé počítače zahrnuté v síti. Tato metoda může být implementována dvěma způsoby: první zahrnuje instalaci počítače do každého síťového uzlu (nebo na každou úroveň systému), přičemž zpracování dat provádí jeden nebo více počítačů v závislosti na skutečných možnostech systému a jeho potřebách. v aktuálním čase. Druhým způsobem je umístění velkého počtu různých procesorů do jednoho systému. Tato cesta se používá v systémech pro zpracování bankovních a finančních informací, kde je potřeba síť pro zpracování dat (pobočky, oddělení atd.). Výhody distribuované metody: schopnost zpracovat libovolné množství dat v daném časovém rámci; vysoký stupeň spolehlivosti, protože pokud jeden technický prostředek selže, je možné jej okamžitě nahradit jiným; snížení času a nákladů na přenos dat; zvýšení flexibility systému, zjednodušení vývoje a provozu softwaru atd. Distribuovaná metoda je založena na komplexu specializovaných procesorů, tzn. Každý počítač je navržen tak, aby řešil specifické problémy nebo úkoly své vlastní úrovně.

Integrovaný způsob zpracování informací. Jedná se o vytvoření informačního modelu spravovaného objektu, tedy vytvoření distribuované databáze. Tato metoda poskytuje uživateli maximální pohodlí. Na jedné straně databáze umožňují sdílené použití a centralizovanou správu. Na druhé straně objem informací a rozmanitost řešených úkolů vyžaduje distribuci databáze. Integrovaná technologie zpracování informací umožňuje zlepšit kvalitu, spolehlivost a rychlost zpracování, protože zpracování se provádí na základě jediného pole informací, které se jednou zadá do počítače. Charakteristickým rysem této metody je technologické a časové oddělení postupu zpracování od postupů sběru, přípravy a zadávání dat.

Soubor technických prostředků pro zpracování informací je soubor autonomních zařízení pro shromažďování, shromažďování, přenos, zpracování a prezentaci informací, dále vybavení kanceláří, správu, opravy a údržbu a další. Na soubor technických prostředků existuje řada požadavků:

Zajištění řešení problémů s minimálními náklady, požadovanou přesností a spolehlivostí

Možnost technické kompatibility zařízení, jejich agregovatelnost

Zajištění vysoké spolehlivosti

Minimální pořizovací náklady

Domácí i zahraniční průmysl vyrábí širokou škálu technických prostředků pro zpracování informací, lišících se elementární základnou, designem, použitím různých informačních médií, provozními vlastnostmi atd.

Technické prostředky zpracování informací se dělí do dvou velkých skupin. Tento základní A pomocný zpracovatelské prostředky.

Pomocná zařízení jsou zařízení zajišťující funkčnost dlouhodobého majetku a dále zařízení, která usnadňují a zpříjemňují manažerskou práci. Mezi pomocné prostředky zpracování informací patří kancelářské vybavení a vybavení pro opravy a údržbu. Kancelářské vybavení představuje velmi široká škála nástrojů, od kancelářských potřeb přes doručovací prostředky, reprodukci, uchovávání, vyhledávání a ničení základních dat, prostředky administrativní a výrobní komunikace atd., což usnadňuje práci manažera. a pohodlné.

Dlouhodobý majetek je nástrojem pro automatizované zpracování informací. Je známo, že pro řízení určitých procesů jsou potřeba určité manažerské informace, které charakterizují stavy a parametry technologických procesů, kvantitativní, nákladové a mzdové ukazatele výroby, zásobování, prodeje, finanční činnosti atd. Mezi hlavní prostředky technického zpracování patří: prostředky pro záznam a sběr informací, prostředky pro příjem a přenos dat, prostředky pro přípravu dat, prostředky pro zadávání, prostředky pro zpracování informací a prostředky pro zobrazování informací. Níže jsou všechny tyto prostředky podrobně popsány.

Získání primárních informací a registrace je jedním z pracovně náročných procesů. Proto jsou široce používány přístroje pro mechanizované a automatizované měření, sběr a záznam dat. Spektrum těchto fondů je velmi široké. Patří sem: elektronické váhy, různé počítadla, displeje, průtokoměry, registrační pokladny, stroje na počítání bankovek, bankomaty a mnoho dalšího. Patří sem i různé výrobní registrátory určené pro zpracování a záznam informací o obchodních transakcích na počítačová média.