Forelesning nr. 3

Hovedspørsmål til forelesningen:

1. Tekniske midler informatikk.

2. Konseptet med prinsippene for datamaskindrift.

3. Hovedkomponenter personlig datamaskin.

Tekniske midler for informatikk

En datamaskin er det viktigste tekniske middelet for informasjonsbehandling, klassifisert i henhold til en rekke egenskaper, spesielt: etter formål, operasjonsprinsipp, metoder for å organisere databehandlingsprosessen, størrelser og datakraft, funksjonalitet, mulighet for parallell kjøring av programmer og så videre.

Av hensikt Datamaskiner kan deles inn i tre grupper:

· universell (generelt formål) - er designet for å løse et bredt spekter av tekniske og tekniske problemer: økonomiske, matematiske, informasjons- og andre problemer, preget av kompleksiteten til algoritmer og et stort volum bearbeidede data. De karakteristiske egenskapene til disse datamaskinene er høy ytelse, en rekke former for behandlede data (binær, desimal, symbolsk), en rekke utførte operasjoner (aritmetiske, logiske, spesielle), stor kapasitet tilfeldig tilgangsminne, utviklet organisering av informasjon input-output;

· problemorientert - designet for å løse et smalere spekter av problemer, vanligvis forbundet med teknologiske objekter, registrering, akkumulering og behandling av små mengder data (kontrolldatasystemer);

· spesialisert - for å løse et smalt spekter av problemer, for å redusere kompleksiteten og kostnadene til disse datamaskinene, samtidig som høy ytelse og pålitelighet opprettholdes (programmerbare mikroprosessorer for spesielle formål, kontrollere som utfører kontrollfunksjoner tekniske enheter).

Av Driftsprinsipp(kriteriet for å dele datamaskiner er formen for presentasjon av informasjon som de arbeider med):

· analoge datamaskiner (AVM) - kontinuerlige datamaskiner som arbeider med informasjon presentert i kontinuerlig form, dvs. i form av en kontinuerlig serie med verdier av enhver fysisk mengde (oftest elektrisk spenning); i dette tilfellet er spenningsverdien en analog av verdien til en målt variabel. For eksempel, å legge inn tallet 19,42 med en skala på 0,1 tilsvarer å påføre en spenning på 1,942 V på inngangen;

· digitale datamaskiner (DCM) - diskrete datamaskiner som arbeider med informasjon presentert i diskret, eller snarere digital, form - i form av flere forskjellige spenninger, tilsvarende antall enheter i den representerte verdien av variabelen;

· hybriddatamaskiner (HCM) – kombinerte datamaskiner som arbeider med informasjon presentert i både digital og analog form.

AVM-er er enkle og enkle å bruke; programmeringsproblemer for å løse dem er ikke arbeidskrevende, løsningshastigheten varierer etter forespørsel fra operatøren (mer enn for en digital datamaskin), men nøyaktigheten til løsningen er svært lav (relativ feil 2-5%). AVM-er brukes til å løse matematiske problemer som inneholder differensialligninger som ikke inneholder kompleks logikk. Digitale datamaskiner er de mest brukte; det er det som menes når folk snakker om datamaskiner. Det er tilrådelig å bruke en GVM for å kontrollere komplekse høyhastighets tekniske systemer.

Av generasjoner Følgende grupper kan skilles:

1. generasjon. I 1946 ideen om å bruke den ble publisert binær aritmetikk(John von Neumann, A. Burns) og lagret programprinsippet, som brukes aktivt i 1. generasjons datamaskiner. Datamaskiner ble preget av sine store dimensjoner, høye energiforbruk, lave hastigheter, lave pålitelighet og programmering i koder. Problemene ble i hovedsak løst beregningsmessig natur , som inneholder komplekse beregninger som er nødvendige for værvarsling, løse atomenergiproblemer, kontrollere fly og andre strategiske oppgaver.

2. generasjon. I 1948 kunngjorde Bell Telefon Laboratory opprettelsen av den første transistoren. Sammenlignet med forrige generasjons datamaskiner har alt blitt bedre spesifikasjoner. Algoritmiske språk brukes til programmering, og de første forsøkene på automatisk programmering er gjort.

3. generasjon. Et trekk ved 3. generasjons datamaskiner er bruken av integrerte kretser i deres design, og operativsystemer for å kontrollere driften av datamaskinen. Nye muligheter for multiprogrammering, minneadministrasjon og inn-/utdataenheter. Operativsystemet tok over gjenoppretting etter feil. Fra midten av 60-tallet til midten av 70-tallet ble databaser som inneholder ulike typer informasjon innen ulike kunnskapsfelt en viktig type informasjonstjenester. For første gang dukker informasjonsteknologi for beslutningsstøtte opp. Dette er en helt ny måte for menneske-datamaskin-interaksjon.

4. generasjon. Hovedtrekkene til denne generasjonen datamaskiner er tilstedeværelsen av lagringsenheter, start av datamaskinen ved hjelp av et oppstartssystem fra ROM, en rekke arkitekturer, kraftige operativsystemer og tilkobling av datamaskiner til nettverk. Siden midten av 70-tallet, med opprettelsen av nasjonal og globale nettverk Dataoverføring Den ledende typen informasjonstjenester har blitt interaktivt søk etter informasjon i databaser fjernt fra brukeren.

5. generasjon. Datamaskiner med mange dusinvis av parallelle arbeidende prosessorer, som lar deg bygge effektive kunnskapsbehandlingssystemer; Datamaskiner basert på svært komplekse mikroprosessorer med en parallell vektorstruktur som samtidig utfører dusinvis av sekvensielle programkommandoer.

6. generasjon. Optoelektroniske datamaskiner med massiv parallellisme og nevrale struktur - med et nettverk av et stort antall (titalls tusen) enkle mikroprosessorer som modellerer strukturen til nevrale biologiske systemer.

Datamaskinklassifisering i størrelse og funksjonalitet.

Mainframe-datamaskiner. Historisk sett var store datamaskiner de første som dukket opp, den elementære basen som gikk fra vakuum-rør til integrerte kretser med en ultrahøy grad av integrasjon. Ytelsen deres viste seg imidlertid å være utilstrekkelig for å modellere økologiske systemer, genteknologiske problemer, håndtere komplekse forsvarskomplekser, etc.

Mainframe-datamaskiner kalles ofte MAINFRAME i utlandet, og ryktene om deres død er sterkt overdrevet.

Vanligvis har de:

· ytelse på minst 10 MIPS (millioner av flyttalloperasjoner per sekund)

hovedminne fra 64 til 10 000 MB

· eksternt minne ikke mindre enn 50 GV

· flerbrukermodus

Hovedbruksområder- dette er løsningen på vitenskapelige og tekniske problemer, arbeid med store databaser, ledelse datanettverk og deres ressurser som servere.

Små datamaskiner. Små (mini) datamaskiner er pålitelige, rimelige og enkle å bruke, men har litt lavere kapasitet sammenlignet med store datamaskiner.

Super-mini-datamaskiner har:

hovedminnekapasitet - 4-512 MB

kapasitet diskminne- 2 - 100 GV

· antall støttede brukere - 16-512.

Minidatamaskiner er beregnet for bruk som kontrolldatasystemer, i enkle modelleringssystemer, i automatiske kontrollsystemer og for å kontrollere teknologiske prosesser.

Superdatamaskin. Dette er kraftige multiprosessordatamaskiner med hastigheter på hundrevis av millioner – titalls milliarder operasjoner per sekund.

Det er umulig å oppnå slik ytelse på en enkelt mikroprosessor ved bruk av moderne teknologi, på grunn av den begrensede forplantningshastigheten til elektromagnetiske bølger (300 000 km/sek), fordi tiden det tar for et signal å forplante seg over en avstand på flere millimeter blir sammenlignbar til tiden det tar å fullføre én operasjon. Derfor lages superdatamaskiner i form av svært parallelle multiprosessordatasystemer.

For tiden er det flere tusen superdatamaskiner i verden, alt fra enkle kontor Cray EL til kraftige Cray 3, SX-X fra NEC, VP2000 fra Fujitsu (Japan), VPP 500 fra Siemens (Tyskland).

Mikrodatamaskin eller personlig datamaskin. PC-en skal ha egenskaper som oppfyller kravene til generell tilgjengelighet og universalitet:

· lave kostnader

· autonomi i drift

· arkitekturens fleksibilitet, som gjør det mulig å tilpasse seg innen utdanning, vitenskap, ledelse og i hverdagen;

· operativsystemvennlighet;

· høy pålitelighet (mer enn 5000 timer mellom feil).

De fleste av dem er batteridrevne, men kan kobles til nettverket.

Spesielle datamaskiner. Spesielle datamaskiner er fokusert på å løse spesielle databehandlings- eller kontrollproblemer. Elektroniske mikrokalkulatorer kan også betraktes som en spesiell datamaskin. Programmet som prosessoren kjører er i ROM eller i OP, og siden Maskinen løser vanligvis ett problem, da endres bare dataene. Dette er praktisk (programmet er lagret i ROM), i dette tilfellet øker påliteligheten og hastigheten til datamaskinen. Denne tilnærmingen brukes ofte i datamaskiner ombord, for å kontrollere driftsmodusen til et kamera, et filmkamera og i sportssimulatorer.

Konseptet med prinsippene for datamaskindrift

Arkitekturen til moderne personlige datamaskiner er basert på ryggradsmodulprinsippet. Modulprinsippet lar forbrukeren sette sammen datamaskinkonfigurasjonen han trenger og om nødvendig oppgradere den. Den modulære organiseringen av en datamaskin er basert på ryggradsprinsippet (buss) for informasjonsutveksling mellom enheter.

Ryggraden inkluderer tre multi-bit busser:

· data buss,

adresse buss

· og kontrollbuss.

Busser er flertrådslinjer.

Data buss. Denne bussen overfører data mellom ulike enheter. For eksempel kan data som leses fra RAM sendes til prosessoren for behandling, og deretter kan de mottatte dataene sendes tilbake til RAM for lagring. Dermed kan data på databussen overføres fra enhet til enhet i alle retninger.

Databussbredden bestemmes av prosessorkapasiteten, dvs. antall binære bits som prosessoren behandler i en klokkesyklus. Kapasiteten til prosessorer har stadig økt med utviklingen av datateknologi.

Adressebuss. Valget av enhet eller minnecelle som data sendes eller leses til via databussen gjøres av prosessoren. Hver enhet eller RAM-celle har sin egen adresse. Adressen overføres langs adressebussen, og signaler langs den sendes i én retning fra prosessoren til RAM og enheter (enveis buss). Adressebussbredde definerer adresserommet til prosessoren, dvs. antall RAM-celler som kan ha unike adresser. Adressebussbredden har stadig økt og i moderne personlige datamaskiner er den 32 bits.

Kontroll buss. Kontrollbussen sender signaler som bestemmer arten av informasjonsutveksling langs motorveien. Kontrollsignaler bestemmer hvilken operasjon som skal leses eller skrives informasjon fra minnet som må utføres, synkroniserer utveksling av informasjon mellom enheter, etc.

Konstruksjonen av de aller fleste datamaskiner er basert på følgende generelle prinsipper, formulert i 1945 av en amerikansk vitenskapsmann John von Neumann.

1. Prinsipp programkontroll. Programmet består av et sett med kommandoer som utføres automatisk av prosessoren i en bestemt rekkefølge Programmet hentes fra minnet vha. Programteller. Dette prosessorregisteret øker sekvensielt adressen til den neste instruksjonen som er lagret i det med instruksjonslengden. Og siden programkommandoene er plassert i minnet etter hverandre, blir en kjede av kommandoer derved organisert fra sekvensielt lokaliserte minneceller. Hvis du, etter å ha utført en kommando, ikke trenger å flytte til den neste, men til en annen, bruk kommandoene betinget eller betingelsesløs overgang, som legger inn nummeret til minnecellen som inneholder neste kommando i programtelleren. Henting av kommandoer fra minnet stopper etter å ha nådd og utført stoppkommandoen. Dermed, prosessoren kjører programmet automatisk, uten menneskelig innblanding.

2. Prinsippet om minnehomogenitet. Programmer og data er lagret i samme minne, slik at datamaskinen ikke skiller mellom hva som er lagret i en gitt minnecelle – et tall, tekst eller kommando. Du kan utføre de samme handlingene på kommandoer som du kan på data. Dette åpner for en hel rekke muligheter. For eksempel, programmet kan også bli gjenstand for revisjon under gjennomføringen, som lar deg sette regler for å få noen av delene i selve programmet (dette er hvordan programmet organiserer utførelsen av løkker og subrutiner). Dessuten kan kommandoer fra ett program oppnås som resultater av kjøringen av et annet program. Basert på dette prinsippet oversettelsesmetoder- oversettelse av programtekst fra et programmeringsspråk på høyt nivå til språket til en bestemt maskin.

3. Prinsippet om målretting. Strukturelt sett består hovedminnet av omnummererte celler. Enhver celle er tilgjengelig for prosessoren når som helst. Dette innebærer muligheten til å navngi minneområder slik at verdiene som er lagret i dem senere kan nås eller endres under programkjøring ved å bruke de tildelte navnene. Datamaskiner bygget på ovennevnte prinsipper er av typen av Neumann. Men det er datamaskiner som er fundamentalt forskjellige fra von Neumann. For dem kan for eksempel prinsippet om programstyring ikke følges, dvs. de kan operere uten en programteller som angir den programkommando som for tiden utføres. For å få tilgang til en variabel som er lagret i minnet, trenger ikke disse datamaskinene å gi den et navn. Slike datamaskiner kalles ikke von Neumann.

Grunnleggende komponenter i en personlig datamaskin

Datamaskinen har en modulær struktur, som inkluderer:

Systemenhet

Metallkoffert med strømforsyning. For tiden produseres systemenheter i ATX-standarden, størrelse 21x42x40cm, strømforsyning - 230W, driftsspenning 210-240V, rom 3x5,25"" og 2x3,5"", automatisk avstenging ved fullført arbeid. Huset rommer også en høyttaler.

1.1. Systemkort (hovedkort).(hovedkort), som de er plassert på ulike enheter inkludert i systemenhet. Utformingen av hovedkortet er laget på prinsippet om en modulær design, som lar hver bruker enkelt erstatte mislykkede eller foreldede elementer systemenhet. Montert på hovedkortet:

EN) prosessor (CPU - Central Processing Unit) - en stor integrert krets på en brikke. Utfører logiske og aritmetiske operasjoner, kontrollerer funksjonen til datamaskinen. Prosessoren er preget av produsenten og klokkefrekvens. De mest kjente produsentene er Intel og AMD. Prosessorer har sine egne navn: Athlon, Pentium 4, Celeron, etc. Klokkefrekvensen bestemmer hastigheten til prosessoren og måles i Hertz (1\s). Så, Pentium 4 2,2 GHz, har en klokkehastighet på 2200000000 Hz (utfører mer enn 2 milliarder operasjoner per sekund). Et annet kjennetegn ved prosessoren er tilstedeværelsen bufferminnet- enda raskere enn RAM-minne, som lagrer de mest brukte CPU-dataene. Cachen er en buffer mellom prosessoren og RAM. Cachen er helt gjennomsiktig og kan ikke oppdages programmatisk. Hurtigbufferen reduserer det totale antallet klokkesykluser prosessoren venter når den får tilgang til RAM.

b) Koprosessor (FPU - Floating Point Unit). Innebygd i CPU. Utfører aritmetiske operasjoner med flyttall.

V) Kontrollere - mikrokretser som er ansvarlige for driften av ulike dataenheter (tastatur, HDD, FDD, mus, etc.). Dette inkluderer også ROM-brikken (Read Only Memory) som ROM-BIOS er lagret i.

d) Spor(busser) - kontakter (ISA, PCI, SCSI, AGP, etc.) for ulike enheter (RAM, skjermkort, etc.).

En buss er faktisk et sett med ledninger (linjer) som forbinder forskjellige datamaskinkomponenter for å forsyne dem med strøm og utveksle data. Eksisterende busser: ISA (frekvens – 8 MHz, antall bits – 16, dataoverføringshastighet – 16 Mb/s),

d) Random Access Memory (RAM, RAM - Random Access Memory (typer SIMM, DIMM (Dual Inline Memory Module), DRAM (Dynamic RAM), SDRAM (Synchronous DRAM), RDRAM)) - mikrokretser som brukes til korttidslagring av mellomkommandoer, beregningsverdier ​produsert av CPU, samt andre data. Kjørbare programmer er også lagret der for å forbedre ytelsen. RAM - høyhastighetsminne med en regenereringstid på 7·10 -9 sek. Kapasitet opptil 1 GB. Strømforsyning 3,3V.

e) Skjermkort (videoakselerator) - en enhet som utvider mulighetene og øker hastigheten på arbeidet med grafikk. Videokortet har eget videominne (16, 32, 64, 128 MB) for lagring grafisk informasjon Og GPU(GPU - Graphic Processor Unit), som tar seg av beregninger ved arbeid med 3D-grafikk og video. GPUen opererer på 350 MHz og inneholder 60 millioner. transistorer. Støtter oppløsning 2048x1536 60Hz med 32-bits farger. Ytelse: 286 millioner piksler/sek. Kan ha TV-utgang og videoinngang. Støttede effekter: gjennomsiktighet og gjennomskinnelighet, skyggelegging (oppnå realistisk belysning), gjenskinn, fargebelysning (lyskilder i forskjellige farger), uskarphet, tredimensjonalitet, duggdannelse, refleksjon, refleksjon i et skjevt speil, overflateristing, bildeforvrengning forårsaket av vann og varm luft, transformasjon av forvrengninger ved hjelp av støyalgoritmer, imitasjon av skyer på himmelen, etc.

og) Lydkort - en enhet som utvider lydmulighetene til en datamaskin. Lyder genereres ved å bruke prøver av lyder av forskjellige klangfarger registrert i minnet (32MB). Opptil 1024 lyder spilles av samtidig. Ulike effekter støttes. Kan ha linjeinngang/-utgang, hodetelefonutgang, mikrofoninngang, joystickkontakt, telefonsvarinngang, analog og digital CD-lydinngang.

h) LAN-kort - en enhet som er ansvarlig for å koble en datamaskin til et nettverk for å muliggjøre utveksling av informasjon.

I tillegg til hovedkortet inneholder systemenheten:

1.2. Harddisk(harddisk, HDD - Hard Disk Drive) - et hermetisk forseglet etui med roterende magnetiske disker og magnethoder. Tjener for langtidslagring av informasjon i form av filer (programmer, tekster, grafikk, fotografi, musikk, video). Kapasitet - 75 GB, bufferstørrelse 1-2 MB, dataoverføringshastighet 66,6 MB/sek. Maksimal spindelhastighet - 10 000, 15 000 rpm. IBM HDD har en kapasitet på 120 GB og en spindelhastighet på 7200 rpm.

1.3. Diskettstasjon(diskettstasjon, floppy, FDD - Floppy Disk Drive) - en enhet som brukes til å skrive/lese informasjon fra disketter som kan overføres fra datamaskin til datamaskin. Diskettkapasitet: 1,22 MB (størrelse 5,25" (1""=2,54 cm)), 1,44 MB (størrelse 3,5"). 1,44 MB tilsvarer 620 sider med tekst.

1.4. CD ROM(Compact Disc Read Only Memory) - en enhet som kun tjener til å lese informasjon fra en CD. Binær informasjon fra overflaten av CD-en leses av en laserstråle. CD-kapasitet - 640MB=74min. musikk=150 000 sider. tekst. Spindelhastighet 8560 rpm, bufferstørrelse 128Kb, maksimal dataoverføringshastighet 33,3Mb/sek. Hopp og avbrudd under videoavspilling er årsaken til at bufferen ikke er fylt eller overfylt, som brukes til mellomlagring av overførte data. Det er en volumkontroll og en hodetelefonutgang (for å lytte til musikk-CDer).

1.5. CD-R(Compact Disc Recorder) - en enhet som brukes til å lese og skrive informasjon på en CD én gang. Opptak er basert på en endring i de reflekterende egenskapene til CD-substratsubstansen under påvirkning av en laserstråle.

1.6. DVD-ROM plater (digitale videoplater) har mye større informasjonskapasitet (opptil 17 GB), pga informasjon kan registreres på to sider, i to lag på den ene siden, og sporene i seg selv er tynnere.

Den første generasjonen av DVD-ROM-stasjoner ga informasjonslesehastigheter på omtrent 1,3 MB/s. For tiden oppnår 5-trinns DVD-ROM lesehastigheter på opptil 6,8 MB/s.

Eksistere DVD-R plater (R - skrivbar, skrivbar), som er gylne i fargen. Spesiell DVD-R-stasjoner De har en ganske kraftig laser, som under prosessen med å registrere informasjon endrer reflektiviteten til områder på overflaten til den innspilte platen. Informasjon på slike plater kan bare skrives én gang.

1.7. Det er også CD-RW Og DVD-RW plater (RW - Rewritable, rewritable), som har en "platina" fargetone. Spesielle CD-RW- og DVD-RW-stasjoner endrer også reflektiviteten til individuelle områder på diskoverflaten under prosessen med å ta opp informasjon, men informasjon på slike disker kan tas opp mange ganger. Før omskriving blir den registrerte informasjonen "slettet" ved å varme opp områder på diskoverflaten ved hjelp av en laser.

I tillegg til systemenheten består datamaskinen av følgende informasjonsinn-/utdataenheter.

2. Overvåk(skjerm) - en enhet for visning av grafisk informasjon. Det er digitale og flytende krystaller. Diagonale dimensjoner - 14"", 15"", 17"", 19"", 21"", 24"". Pikselstørrelse - 0,2-0,3 mm. Bildehastighet - 77Hz ved en oppløsning på 1920x1200 piksler, 85Hz ved 1280x1024, 160Hz ved 800x600. Antall farger bestemmes av antall biter per piksel og kan være 256 (2 8, hvor 8 er antall biter), 65536 (2 16, høyfargemodus), 16 777 216 (2 24, True Color-modus, kanskje 2 32). Det er katodestråle og LCD-skjermer. Skjermer bruker RGB-fargesystemet, dvs. farge oppnås ved å blande 3 primærfarger: rød (rød), grønn (grønn) og blå (blå).

3. Tastatur(tastatur) - en enhet for å legge inn kommandoer og symbolsk informasjon (108 taster). Kobles til det serielle grensesnittet (COM-port).

4. Mustype manipulator(mus) - kommandoinndataenhet. Standarden er en 3-knappers mus med rullehjul.

5. Utskriftsenhet(skriver) - en enhet for å vise informasjon på papir, film eller annen overflate. Kobles til det parallelle grensesnittet (LPT-port). USB (Universal Serial Bus) er en universell seriell buss som erstattet utdaterte COM- og LPT-porter.

EN) Matrise. Bildet er dannet av nåler som gjennomborer blekkbåndet.

b) Jetfly. Bildet er dannet av mikrodråper maling som kastes ut fra dysene (opptil 256). Bevegelseshastigheten til dråpene er opptil 40m/s.

V) Laser. Bildet overføres til papir fra en spesiell trommel, elektrifisert av en laser, som partikler av blekk (toner) tiltrekkes.

6. Skanner- en enhet for å legge inn bilder på en datamaskin. Det er manuell, nettbrett, tromme.

7. Modem(MODulator-DEMOdulator) - en enhet som lar deg utveksle informasjon mellom datamaskiner via analog eller digitale kanaler. Modemer skiller seg fra hverandre i den maksimale dataoverføringshastigheten (2400, 9600, 14400, 19200, 28800, 33600, 56000 biter per sekund) støttet av kommunikasjonsprotokoller. Det er interne og eksterne modemer.

1 Databehandlingsmoduser

Ved utforming teknologiske prosesser fokusere på hvordan de implementeres. Implementeringsmodusen til teknologien avhenger av rom-tidsfunksjonene til oppgavene som løses: frekvens og haster, krav til hastigheten på meldingsbehandlingen, så vel som av de operative egenskapene til tekniske midler, og først og fremst datamaskiner. Det er: batch-modus; sanntidsmodus; tidsdelingsmodus; reguleringsregime; be om; dialog; telebehandling; interaktiv; enkelt-program; multi-program (multi-prosessering).

Batch-modus. Når du bruker denne modusen, har ikke brukeren direkte kommunikasjon med datamaskinen. Innsamling og registrering av informasjon, innspill og behandling er ikke sammenfallende i tid. Først samler brukeren inn informasjon, danner den til pakker i samsvar med oppgavetypen eller en annen egenskap. (Dette er som regel oppgaver av ikke-operativ karakter, med en langsiktig gyldighet av løsningsresultatene). Etter at informasjonen er mottatt, legges den inn og behandles, det vil si at det er en behandlingsforsinkelse. Denne modusen brukes som regel med en sentralisert metode for informasjonsbehandling.

Dialogmodus (spørringsmodus) der brukeren har muligheten til å samhandle direkte med datasystemet mens brukeren jobber. Databehandlingsprogrammer er permanent i datamaskinens minne hvis datamaskinen er tilgjengelig til enhver tid, eller i en viss tidsperiode når datamaskinen er tilgjengelig for brukeren. Brukerinteraksjon med et datasystem i form av en dialog kan være flerdimensjonal og bestemmes av ulike faktorer: kommunikasjonsspråk, aktiv eller passiv rolle til brukeren; hvem som er initiativtaker til dialogen - brukeren eller datamaskinen; responstid; dialogstruktur osv. Hvis initiativtaker til dialogen er brukeren, så må han ha kunnskap om å arbeide med prosedyrer, dataformater mv. Hvis initiativtakeren er en datamaskin, så forteller maskinen selv ved hvert trinn hva som må gjøres med en rekke valg. Denne operasjonsmetoden kalles "menyvalg". Den gir støtte for brukerhandlinger og foreskriver rekkefølgen deres. Samtidig kreves det mindre forberedelser fra brukeren.

Dialogmodusen krever et visst nivå av teknisk utstyr av brukeren, dvs. tilstedeværelsen av en terminal eller PC koblet til det sentrale datasystemet via kommunikasjonskanaler. Denne modusen brukes til å få tilgang til informasjon, databehandling eller programvareressurser. Muligheten til å arbeide i interaktiv modus kan være begrenset i start- og sluttid for arbeidet, eller det kan være ubegrenset.

Noen ganger skilles det mellom interaktive og spørringsmoduser, da betyr spørring et engangsanrop til systemet, hvoretter det gir et svar og slår seg av, og dialog betyr en modus der systemet, etter en forespørsel, gir et svar og venter. ytterligere handlinger bruker.

Sanntidsmodus. Refererer til et datasystems evne til å samhandle med kontrollerte eller administrerte prosesser i takt med disse prosessene. Reaksjonstiden til datamaskinen må tilfredsstille tempoet i den kontrollerte prosessen eller brukerkravene og ha en minimumsforsinkelse. Vanligvis brukes denne modusen for desentralisert og distribuert databehandling.

Telebehandlingsmodusen lar en ekstern bruker samhandle med datasystemet.

Den interaktive modusen forutsetter muligheten for toveis interaksjon mellom brukeren og systemet, dvs. brukeren har mulighet til å påvirke databehandlingsprosessen.

Tidsdelingsmodus antar systemets evne til å allokere ressursene til en gruppe brukere én etter én. Datasystemet betjener hver bruker så raskt at det virker som om flere brukere jobber samtidig. Denne muligheten oppnås gjennom hensiktsmessig programvare.

Enkeltprogram- og multiprogrammoduser karakteriserer systemets evne til å arbeide samtidig ved å bruke ett eller flere programmer.

Den planlagte modusen er preget av tidssikkerhet for individuelle brukeroppgaver. For eksempel å motta resultatsammendrag i slutten av måneden, beregne lønnsoppgaver for bestemte datoer osv. Fristene for vedtaket er fastsatt på forhånd etter forskrift, i motsetning til vilkårlige anmodninger.

2 Databehandlingsmetoder

Variere følgende metoder databehandling: sentralisert, desentralisert, distribuert og integrert.

Sentralisert forutsetter tilgjengelighet. Med denne metoden leverer brukeren innledende informasjon til datasenteret og mottar behandlingsresultater i form av resultatdokumenter. Det særegne ved denne behandlingsmetoden er kompleksiteten og arbeidsintensiven ved å etablere rask, uavbrutt kommunikasjon, den store belastningen på datamaskinen med informasjon (siden volumet er stort), reguleringen av tidspunktet for operasjoner og organiseringen av systemsikkerhet fra mulig uautorisert tilgang.

Desentralisert behandling. Denne metoden er assosiert med bruken av personlige datamaskiner, som gjør det mulig å automatisere en bestemt arbeidsplass.

Den distribuerte metoden for databehandling er basert på fordeling av behandlingsfunksjoner mellom ulike datamaskiner som inngår i nettverket. Denne metoden kan implementeres på to måter: den første innebærer å installere en datamaskin i hver nettverksnode (eller på hvert nivå av systemet), med databehandling utført av en eller flere datamaskiner avhengig av de faktiske egenskapene til systemet og dets behov på gjeldende tidspunkt. Den andre måten er å plassere et stort antall forskjellige prosessorer i ett system. Denne banen brukes i bank- ogtemer, hvor et databehandlingsnettverk er nødvendig (filialer, avdelinger, etc.). Fordeler med den distribuerte metoden: muligheten til å behandle en hvilken som helst mengde data innenfor en gitt tidsramme; høy grad av pålitelighet, siden hvis ett teknisk middel feiler, er det mulig å umiddelbart erstatte det med et annet; reduksjon av tid og kostnader for dataoverføring; øke systemfleksibiliteten, forenkle programvareutvikling og drift osv. Den distribuerte metoden er basert på et kompleks av spesialiserte prosessorer, dvs. hver datamaskin er laget for å løse visse oppgaver, eller oppgaver på ditt nivå.

Integrert metode for informasjonsbehandling. Det sørger for skapelsen informasjonsmodell administrert objekt, det vil si å skape distribuert base data. Denne metoden gir maksimal bekvemmelighet for brukeren. På den ene siden sørger databaser for delt bruk og sentralisert styring. På den annen side krever informasjonsvolumet og mangfoldet av oppgaver som skal løses distribusjon av databasen. Integrert lar deg forbedre kvaliteten, påliteligheten og hastigheten på behandlingen, fordi behandlingen utføres på grunnlag av en enkelt informasjonsmatrise, lagt inn én gang i datamaskinen. Et trekk ved denne metoden er den teknologiske og tidsmessige separasjonen av behandlingsprosedyren fra prosedyrene for innsamling, forberedelse og innføring av data.

3 Kompleks av tekniske midler for informasjonsbehandling

Et sett med tekniske midler for informasjonsbehandling er et sett med autonome enheter for innsamling, akkumulering, overføring, behandling og presentasjon av informasjon, samt kontorutstyr, administrasjon, reparasjon og vedlikehold og andre. Det er en rekke krav til settet med tekniske midler:

Sikre problemløsning med minimale kostnader, nødvendig nøyaktighet og pålitelighet

Mulighet for teknisk kompatibilitet av enheter, deres aggregerbarhet

Sikre høy pålitelighet

Minimumskostnader for oppkjøp

Innenlandsk og utenlandsk industri produserer et bredt spekter av tekniske midler for informasjonsbehandling, forskjellig i elementbase, design, bruk av ulike informasjonsmedier, operasjonelle egenskaper, etc.

4 Klassifisering av tekniske midler for informasjonsbehandling

Tekniske midler for informasjonsbehandling er delt inn i to store grupper. Dette er hoved- og hjelpebehandlingsverktøyene.

Hjelpeutstyr er utstyr som sikrer funksjonaliteten til anleggsmidler, samt utstyr som letter og gjør ledelsesarbeidet mer komfortabelt. Hjelpemidler for informasjonsbehandling inkluderer kontorutstyr og reparasjons- og vedlikeholdsutstyr. Kontorutstyr er representert av et veldig bredt spekter av verktøy, fra kontorrekvisita til leveringsmidler, reproduksjon, lagring, søk og ødeleggelse av grunnleggende data, midler for administrativ og produksjonskommunikasjon, og så videre, noe som gjør arbeidet til en leder praktisk. og behagelig.

Anleggsmidler er verktøy for automatisert informasjonsbehandling. Det er kjent at for å administrere visse prosesser, er det nødvendig med viss ledelsesinformasjon som karakteriserer tilstandene og parameterne til teknologiske prosesser, kvantitative, kostnads- og arbeidsindikatorer for produksjon, forsyning, salg, finansielle aktiviteter, etc. De viktigste metodene for teknisk behandling inkluderer: midler for å registrere og samle informasjon, midler for å motta og overføre data, midler for å forberede data, midler for inndata, midler for å behandle informasjon og midler for å vise informasjon. Nedenfor er alle disse midlene diskutert i detalj.

Innhenting av primærinformasjon og registrering er en av de arbeidskrevende prosessene. Derfor er enheter for mekanisert og automatisert måling, innsamling og registrering av data mye brukt. Utvalget av disse midlene er svært omfattende. Disse inkluderer: elektroniske vekter, ulike tellere, displayer, strømningsmålere, kasseapparater, seddel-telleautomater, minibanker og mye mer. Dette inkluderer også ulike produksjonsregistratorer beregnet på å behandle og registrere informasjon om forretningstransaksjoner på datamedier.

Midler for å motta og overføre informasjon. Informasjonsoverføring refererer til prosessen med å sende data (meldinger) fra en enhet til en annen. Et samvirkende sett med objekter, dannet av dataoverførings- og prosesseringsenheter, kalles et nettverk. De kombinerer enheter designet for å overføre og motta informasjon. De sikrer utveksling av informasjon mellom opprinnelsesstedet og stedet for behandlingen. Strukturen til midler og metoder for dataoverføring bestemmes av plasseringen av informasjonskilder og databehandlingsfasiliteter, volumer og tid for dataoverføring, typer kommunikasjonslinjer og andre faktorer. Dataoverføringsmidler er representert av abonnentpunkter (AP), overføringsutstyr, modemer, multipleksere.

Dataforberedelsesverktøy er representert av enheter for å forberede informasjon på datamedier, enheter for overføring av informasjon fra dokumenter til media, inkludert dataenheter. Disse enhetene kan utføre sortering og justering.

Inndataverktøy brukes til å oppfatte data fra datamedier og legge inn informasjon i datasystemer

Informasjonsbehandlingsverktøy spiller en kritisk rolle i komplekset av tekniske informasjonsbehandlingsverktøy. Behandlingsmidler inkluderer datamaskiner, som igjen er delt inn i fire klasser: mikro, liten (mini); store datamaskiner og superdatamaskiner. Det finnes to typer mikrodatamaskiner: universelle og spesialiserte.

Både universelle og spesialiserte kan være enten flerbruker - kraftige datamaskiner utstyrt med flere terminaler og opererer i tidsdelingsmodus (servere), eller enkeltbruker (arbeidsstasjoner), som spesialiserer seg på å utføre en type arbeid.

Små datamaskiner fungerer i tidsdeling og multitasking-modus. Deres positive side er pålitelighet og brukervennlighet.

Store datamaskiner (storfarmer) er preget av stor mengde minne, høy feiltoleranse og ytelse. Den er også preget av høy pålitelighet og databeskyttelse; muligheten til å koble sammen et stort antall brukere.

Superdatamaskiner er kraftige multiprosessordatamaskiner med en hastighet på 40 milliarder operasjoner per sekund.

Server er en datamaskin dedikert til å behandle forespørsler fra alle stasjoner på nettverket og gi disse stasjonene tilgang til systemressurser og distribuere disse ressursene. En universell server kalles en applikasjonsserver. Kraftige servere kan klassifiseres som små og store datamaskiner. Nå er lederen Marshall-servere, og det er også Cray-servere (64 prosessorer).

Informasjonsvisningsverktøy brukes til å vise beregningsresultater, referansedata og programmer på datamedier, utskrift, skjerm og så videre. Utdataenheter inkluderer skjermer, skrivere og plottere.

En skjerm er en enhet designet for å vise informasjon som er lagt inn av brukeren fra tastaturet eller utdata fra datamaskinen.

En skriver er en enhet for å skrive ut tekst og grafisk informasjon på papir.

En plotter er en enhet for å skrive ut tegninger og diagrammer i storformat på papir.

Teknologi er et kompleks av vitenskapelig og ingeniørkunnskap implementert i arbeidsteknikker, sett med materialer, tekniske, energi, arbeidsfaktorer for produksjon, metoder for å kombinere dem for å lage et produkt eller en tjeneste som oppfyller visse krav. Derfor er teknologi uløselig knyttet til mekanisering av produksjons- eller ikke-produksjonsprosessen, først og fremst ledelse. Ledelsesteknologier er basert på bruk av datamaskiner og telekommunikasjonsteknologi.

I henhold til definisjonen vedtatt av UNESCO, er informasjonsteknologi et sett av sammenhengende vitenskapelige, teknologiske og ingeniørfaglige disipliner som studerer metoder for effektivt å organisere arbeidet til mennesker som er involvert i å behandle og lagre informasjon; datateknologi og metoder for organisering og samhandling med mennesker og produksjonsutstyr. Deres praktiske anvendelser, så vel som de sosiale, økonomiske og kulturelle problemene knyttet til alt dette. Informasjonsteknologi i seg selv krever kompleks opplæring, store startkostnader og høyteknologisk teknologi. Introduksjonen deres bør begynne med etableringen av matematisk programvare og dannelsen av informasjonsstrømmer i spesialistopplæringssystemer.

Systemenhet består av et etui med strømforsyning og et hovedkort (systemkort). Strømforsyningen konverterer vekselstrøm inn i lavspent likestrøm. Strømforsyningens kraft bestemmer hvor mange tilleggsenheter som ikke har egen strømforsyning som kan kobles til systemenheten.

Hovedkort - hoveddelen av datamaskinen, ved hjelp av hvilken andre elementer kombineres. Dette er en stor kretskort, hvor systemet og lokale busser, mikroprosessor, RAM, ekstra brikker og spor for tilkobling av tilleggsenheter er plassert. Hovedkort er forent etter standardstørrelse (for øyeblikket er de vanligste AT, ATX, LPX, NLX).

Systembuss designet for å overføre informasjon mellom sentralprosessoren og andre datamaskinkomponenter. Moderne datamaskiner bruker EISA-, PCI-, PCMCIA- og AGP-busser. Busser er delt inn i synkron, hvor data overføres i henhold til klokkefrekvensen (RSI), og asynkron, hvor data overføres til vilkårlige tidspunkter (EISA).

prosessor (Central Processing Unit - CPU) er en stor integrert krets implementert på en enkelt halvlederbrikke, som er designet for programvarekontrollert informasjonsbehandling. Avhengig av typen instruksjoner som utføres, skilles mikroprosessorer mellom CISC (Complex Instruction Set Computer) og RISC (Reduce Instruction Set Computer). De første mikroprosessorene var CISC-prosessorer. RISC-prosessorer bruker like lange instruksjoner som er enklere og raskere å utføre.

Mikroprosessorens bitkapasitet bestemmer hvor mange biter med informasjon den behandler i en klokkesyklus. Den første mikroprosessoren Intel 4004, som dukket opp i 1971, var multi-utladning og hadde en klokkefrekvens på 750 KHz. Med utvikling av prosessorer klokkefrekvens, øker bredden på registre og den eksterne databussen, og kommandodekodingen forbedres. Moderne Pentium III-datamaskiner har en klokkehastighet på 450 MHz og høyere.

RAM kan være dynamisk eller statisk. Dynamic Random Access Memory (DRAM) er et tilfeldig tilgangsminne (DRAM). Hver bit av slikt minne er representert som tilstedeværelse eller fravær av ladning på en kondensator dannet i strukturen til halvlederkrystallen. Statisk minne (Static RAM - SRAM) bruker en statisk trigger som består av flere transistorer som en elementær celle. Dette minnet har høy ytelse, men det er dyrere.

Basert på metoden for datatilgang er minnet delt inn i synkron og asynkron. Dynamiske minnebrikker er laget i ulike pakker: SIMM (Single In line Memory Module), DIMM (Dual In line Memory Module). SDRAM er synkronisert med systemtimeren, som styrer CPUen. SDRAM II (DDR - Double Data Rate) bruker mer presis intern timing, som dobler tilgangshastigheten.

Videominne bruker dynamisk tilfeldig tilgangsminne, som har en rekke funksjoner: tilgang utføres i ganske store blokker, data skrives om uten å avbryte leseprosedyren.

BIOS (Basic Input/Output System) - en spesiell brikke som inneholder et sett med input/output-programmer som operativsystemet og applikasjonsprogrammene kan samhandle med dataenheter på fysisk nivå; et program for å teste datamaskinen og dens enheter, som starter når datamaskinen slås på; oppsettprogram for å endre parametere som bestemmer datamaskinens konfigurasjon.

Lagringsenheter

Informasjonslagringsenheter er designet for langtidslagring av store mengder informasjon. Denne typen minne er, i motsetning til RAM, energiuavhengig, dvs. informasjon går ikke tapt etter at strømmen til datamaskinen er slått av. Driften av informasjonslagringsenheter er basert på forskjellige prinsipper (magnetisk, optisk, etc.). Kostnaden for å lagre en enhet med informasjon på dem er betydelig lavere sammenlignet med RAM, og volumet av media som brukes i disse enhetene er mye større, men tiden for å få tilgang til informasjon i dem er enda lengre. Det finnes stasjoner med flyttbare og permanente medier. Påliteligheten til å lagre informasjon på ikke-flyttbare medier er mye større, og tilgangstiden er kortere.

For å integrere informasjonslagringsenheter i en datamaskin er det utviklet spesielle grensesnitt, hvorav de mest populære i dag er IDE (Integrated Drive Electronics) og SCSI (Small Computer System Interface).

SCSI-grensesnittet ble utviklet i 1970 s. Opptil åtte enheter kan kobles til bussen, inkludert SCSI-hovedkontrolleren. SCSI-kontrolleren har sin egen BIOS som administrerer åtte-biters SCSI-bussen, og frigjør prosessor.

IDE-grensesnittet ble foreslått i 1988. Kontrollerfunksjonene er implementert i den elektroniske delen av enheten. Datautveksling kan utføres både gjennom sentral prosessor (RIO - Programmert Input/Output) og direkte (DMA - Direct Memory Access).

Streamere - magnetbåndstasjoner. De brukes vanligvis til å lage sikkerhetskopier av store volum og har innebygde datakomprimeringsmuligheter.

Kjører på harddisk - Dette er enheter med konstant slitasje. de kalles ofte harddisker. De inneholder en mekanisk stasjon, lesehoder for skriving til flere medier, og en kontroller som sikrer drift av enheten og dataoverføring. For å registrere informasjon brukes de magnetiske egenskapene til overflaten på mediedisker.

Harddisker skiller seg fra hverandre først og fremst i kapasitet og driftshastighet. Diskhastighet er preget av to indikatorer: tiden for å få tilgang til data på disken og hastigheten på lesing og skriving av data til disken.

Når du leser eller skriver korte datablokker som ligger i forskjellige deler av disken, bestemmes driftshastigheten av datatilgangstiden, og når du leser eller skriver store datablokker, er gjennomstrømningen av utvekslingsbanen med disken mye mer viktig.

Flyttbare diskstasjoner: stasjoner for disketter størrelse "og 5,25" - FDD (Floppy Disk Drive), magneto-optiske disker - MOD (Magneto-Optical Disk), CD-ROM, CD-RW, DVD (Digital Versatile Disk). De lar deg overføre informasjon fra en datamaskin til en annen og lage arkivkopier av informasjonen på harddisken din.

Det skal bemerkes at tilgangstid og lese-skrivehastighet ikke bare avhenger av selve enheten, men også av parametrene for hele kommunikasjonsveien med disken: av hastigheten til diskkontrolleren, systembussen og datamaskinens sentralprosessor.

Tastatur er hovedenheten for å legge inn informasjon på en datamaskin. Dette er et sett med mekaniske sensorer som registrerer tastetrykk og lukker en viss elektrisk krets. Mange typer tastaturer er utviklet, hovedsakelig forskjellige i ergonomiske kvaliteter. Ytterligere enheter, for eksempel en mikrofon, kan bygges inn i tastaturet. De vanligste typene tastaturer er de med mekaniske brytere og membranbrytere. Teknologi basert på membranbrytere anses som mer avansert spesielle fordeler har ikke.

Mus Og styrekuler - Dette er koordinatenheter for å legge inn informasjon i en datamaskin. De har to eller tre kontrollknapper, men den tredje knappen brukes praktisk talt ikke. I tillegg kan en mus med to knapper ha et spesielt hjul for rask visning av flersidig informasjon. Både mekaniske og optiske mus er vanlige, noe som gir større presisjon. Det er tre måter å koble til en mus på: via en seriell COM-port, en PS/2-port og USB-port. I styrekuler Det er ikke kroppen som beveger seg, men bare ballen dens, som lar deg øke nøyaktigheten til markørkontrollen og ikke krever ekstra plass for arbeid. Styrekuler brukes ofte i bærbare datamaskiner.

Skanner er en enhet som informasjon fra papirmedier legges inn i en datamaskin. Den optiske oppløsningen til en skanner bestemmer størrelsen på elementer som skanneren kan overføre uten forvrengning. Oppløsningen avhenger av antall elementer som brukes per lengdeenhet i linjen med lysfølsomme elementer og av bevegelsestrinnet til skanneanordningen. Det måles i dpi - antall punkter per tomme.

Alle skannermodeller kan deles inn i håndholdt, flatbed, rull og trommer Håndholdte skannere skal flyttes for hånd over materialet som skannes. I flatbedskannere flyttes skannehodet over bildet ved hjelp av en trinnmotor. Rulleskannere trekker bilder gjennom en skanneenhet. Trommelskannere bruker en fotomultiplikator som et lysfølsomt element.

I tillegg er skannere delt inn i monotreme, at de bruker tre linjaler for samtidig å skaffe informasjon om tre primærfarger, og stativ, at de i en omgang skaffer seg informasjon om en farge. Skannerens fargedybde bestemmes av antall biter som brukes til å lagre fargeinformasjon. Moderne skannere bruker minst 24 bits (8 bits per farge).

For å kommunisere med en datamaskin bruker skannere serielle og parallelle porter, samt SCSI- og USB-grensesnitt.

Elektronisk nettbrett - koordinatkonverter, brukes hovedsakelig til CAD-oppgaver.

Joystick - analog spakenhet for å legge inn koordinatinformasjon. Den brukes nesten utelukkende i spill og simulatorer.

Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor

Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.

Lagt ut på http://www.allbest.ru/

UDDANNELSES- OG VITENSKAPSMINISTERIET I UKRAINA

NASJONALT TEKNISK UNIVERSITET

"KHARKIV POLYTEKNISKE INSTITUTT"

AVDELING FOR "INFORMASJONSSYSTEMER"

om emnet: "Tekniske midler for informasjonsbehandling"

i kurset "Informatikk"

Fullført av: 1. års student, gruppe: Ek50A

Gorbachenko Alena Dmitrievna

Sjekket av: Førsteamanuensis ved Institutt for SI

Tkachenko V.A.

Kharkov 2010

Introduksjon

For informatikk er en datamaskin ikke bare et verktøy for å arbeide med informasjon, men også et studieobjekt. Du vil lære hvordan en datamaskin fungerer, hvilket arbeid som kan gjøres med den, og hvilke programvareverktøy som finnes for dette.

Siden antikken har folk forsøkt å gjøre arbeidet lettere. For dette formålet ble forskjellige maskiner og mekanismer laget for å forbedre menneskelige fysiske evner. Datamaskinen ble oppfunnet på midten av 1900-tallet for å forbedre evnene til menneskelig mentalt arbeid, det vil si å arbeide med informasjon.

I henhold til formålet er en datamaskin et universelt teknisk verktøy for en person å jobbe med informasjon. I henhold til prinsippene for utformingen er en datamaskin en modell av en person som jobber med informasjon.

Litt mer enn 50 år har gått siden den første elektroniske datamaskinen dukket opp. I løpet av denne korte perioden for samfunnsutviklingen har flere generasjoner datamaskiner endret seg, og de første datamaskinene i dag er en museumsraritet. Selve utviklingshistorien datateknologi er av betydelig interesse, og viser det nære forholdet mellom matematikk og fysikk (først og fremst faststofffysikk, halvledere, elektronikk) og moderne teknologi, hvis utviklingsnivå i stor grad bestemmes av fremskritt i produksjonen av datautstyr.

1. Datautviklingshistorie

1.1 Første generasjon datamaskiner (1948–1958)

Den elementære basen til maskiner av denne generasjonen var elektroniske rør - dioder og trioder. Maskinene var ment å løse relativt enkle vitenskapelige og tekniske problemer. Denne generasjonen datamaskiner inkluderer: MESM, BESM-1, M-1, M-2, M-Z, "Strela", "Minsk-1", "Ural-1", "Ural-2", "Ural-3", M-20, "Setun", BESM-2, "Hrazdan". De var av betydelig størrelse, forbrukte mye strøm, hadde lav pålitelighet og svak programvare. Hastigheten deres oversteg ikke 2-3 tusen operasjoner per sekund, RAM-kapasiteten var 2K eller 2048 maskinord (1K=1024) 48 binære tegn lang. I 1958 dukket M-20-maskinen opp med 4K-minne og en hastighet på rundt 20 tusen operasjoner per sekund. I første generasjons maskiner ble de grunnleggende logiske prinsippene for å konstruere elektroniske datamaskiner og konseptene til John von Neumann angående driften av en datamaskin ved hjelp av et program lagt inn i minnet og innledende data (tall) implementert.

datamaskin tastatur skjerm mus

1.2 Andre generasjon datamaskiner (1959-1967)

Den elementære basen av maskiner fra denne generasjonen var halvlederenheter. Maskinene var ment å løse ulike arbeidskrevende vitenskapelige og tekniske problemer, samt å kontrollere teknologiske prosesser i produksjonen. Utseendet til halvlederelementer i elektroniske kretser betydelig økt kapasiteten til RAM, påliteligheten og hastigheten til datamaskinen. Dimensjoner, vekt og strømforbruk har gått ned. Med bruken av andre generasjons maskiner har bruksomfanget av elektronisk datateknologi utvidet seg betydelig, hovedsakelig på grunn av utviklingen av programvare.

Spesialiserte maskiner dukket også opp, for eksempel datamaskiner for å løse økonomiske problemer, for å administrere produksjonsprosesser, informasjonsoverføringssystemer, etc.

1.3 Tredje generasjon datamaskiner (1968-13-973)

Grunnlaget for en datamaskin er små integrerte kretser (SIC). Maskinene var ment for bred bruk innen ulike felt av vitenskap og teknologi (beregninger, produksjonsstyring, bevegelige objekter, etc.). Takket være integrerte kretser var det mulig å forbedre de tekniske og operasjonelle egenskapene til datamaskiner betydelig. For eksempel har tredjegenerasjonsmaskiner, sammenlignet med andregenerasjonsmaskiner, større mengde RAM, økt ytelse, økt pålitelighet og redusert strømforbruk, fotavtrykk og vekt.

1.4 Fjerde generasjon datamaskiner (1974-1982)

Grunnlaget for en datamaskin er store integrerte kretser (LSI). Maskinene var ment å dramatisk øke arbeidsproduktiviteten innen vitenskap, produksjon, ledelse, helsevesen, service og hverdagsliv. En høy grad av integrasjon bidrar til å øke emballasjetettheten til elektronisk utstyr og forbedre dets pålitelighet, noe som fører til en økning i datamaskinytelse og en reduksjon i kostnadene. Alt dette har en betydelig innvirkning på logisk struktur(arkitektur) til en datamaskin og dens programvare.

1.5 Femte generasjon

90-tallet; Datamaskiner med mange dusinvis av parallelloperative mikroprosessorer, som tillater konstruksjon av effektive kunnskapsbehandlingssystemer; Datamaskiner på ultrakomplekse mikroprosessorer med en parallellvektorstruktur, som samtidig utfører dusinvis av sekvensielle programkommandoer;

Sjette og påfølgende generasjoner; optoelektroniske datamaskiner med massiv parallellisme og nøytronstruktur - med et distribuert nettverk av et stort antall (titalls tusen) enkle mikroprosessorer som modellerer arkitekturen til biologiske nøytronsystemer.

2. Klassifisering av datamaskiner

I henhold til deres formål kan datamaskiner deles inn i tre grupper: universelle (generelle formål), problemorienterte og spesialiserte.

Universelle datamaskiner er designet for å løse et bredt spekter av tekniske og tekniske problemer: økonomiske, matematiske, informasjons- og andre problemer preget av kompleksiteten til algoritmer og et stort volum bearbeidede data. De er mye brukt i delte datasentre og andre kraftige datasystemer.

De karakteristiske egenskapene til datamaskiner til generell bruk er:

høy ytelse;

en rekke former for behandlede data: binær, desimal, symbolsk, med et stort utvalg av deres endringer og en høy grad av representasjon;

et omfattende utvalg utførte operasjoner, både aritmetiske, logiske og spesielle;

stor kapasitet på RAM;

velutviklet organisering av informasjonsinput-output-systemet, som sikrer tilkobling av ulike typer eksterne enheter.

Problemorienterte datamaskiner brukes til å løse et smalere spekter av problemer knyttet, som regel, til styring av teknologiske objekter; registrering, akkumulering og behandling av relativt små mengder data; utføre beregninger ved hjelp av relativt enkle algoritmer; de har begrensede maskinvare- og programvareressurser sammenlignet med stormaskiner.

Problemorienterte datamaskiner inkluderer spesielt alle typer kontrolldatasystemer.

Spesialiserte datamaskiner brukes til å løse et smalt utvalg av problemer eller implementere en strengt definert gruppe funksjoner. En så smal orientering av datamaskiner gjør det mulig å tydelig spesialisere strukturen deres, redusere kompleksiteten og kostnadene betydelig samtidig som høy ytelse og påliteligheten til arbeidet deres.

Spesialiserte datamaskiner inkluderer for eksempel programmerbare mikroprosessorer for spesielle formål; adaptere og kontrollere som utfører logiske kontrollfunksjoner for individuelle enkle tekniske enheter for koordinering og grensesnitt driften av datasystemnoder. Slike datamaskiner inkluderer for eksempel også datamaskiner om bord på biler, skip, fly og romfartøy. Omborddatamaskiner kontrollerer orienterings- og navigasjonshjelpemidler, overvåker tilstanden til ombordsystemer og utfører noen funksjoner automatisk kontroll og kommunikasjon, samt de fleste funksjoner for å optimalisere driftsparametrene til et objekt (for eksempel optimalisering av drivstofforbruket til et objekt avhengig av spesifikke kjøreforhold). Spesialiserte minidatamaskiner med fokus på arbeid med grafikk kalles grafikkstasjoner. Spesialiserte datamaskiner som kobler bedriftsdatamaskiner til ett nettverk kalles filservere. Datamaskiner som sørger for overføring av informasjon mellom ulike deltakere i det verdensomspennende datanettverket kalles nettverksservere.

I mange tilfeller kan vanlige datamaskiner med generell bruk håndtere oppgavene til spesialiserte datasystemer, men det antas at bruken av spesialiserte systemer fortsatt er mer effektiv. Kriteriet for å vurdere effektiviteten er forholdet mellom utstyrets produktivitet og kostnadene.

Basert på størrelse og funksjonalitet kan datamaskiner deles inn i ultrastore, store, små og ultrasmå (mikrodatamaskiner).

Funksjonaliteten til en datamaskin bestemmer de viktigste tekniske og operasjonelle egenskapene:

ytelse, målt ved gjennomsnittlig antall operasjoner utført av maskinen per tidsenhet;

bitdybde og former for representasjon av tall som datamaskinen opererer med;

nomenklatur, kapasitet og hastighet for alle lagringsenheter;

nomenklatur og tekniske og økonomiske egenskaper ved eksterne enheter for lagring, utveksling og inndata/utdata;

typer og kapasitet til kommunikasjonsenheter og grensesnitt av datamaskinnoder med hverandre (intramaskingrensesnitt);

en datamaskins evne til å jobbe med flere brukere samtidig og kjøre flere programmer samtidig (multiprogrammering);

typer og tekniske og operasjonelle egenskaper til operativsystemer som brukes i maskinen;

tilgjengelighet og funksjonalitet programvare;

evne til å kjøre programmer skrevet for andre typer datamaskiner ( programvarekompatibilitet med andre typer datamaskiner);

system og struktur for maskininstruksjoner;

muligheten til å koble til kommunikasjonskanaler og et datanettverk;

driftssikkerheten til datamaskinen;

koeffisient for nyttig bruk av en datamaskin i tid, bestemt av forholdet mellom tid nyttig arbeid og tid for forebygging.

Figur Klassifiseringsskjema for datamaskiner basert på deres datakraft og dimensjoner

Historisk sett var store datamaskiner de første som dukket opp, hvis elementære basis gikk fra vakuumrør til integrerte kretser med en ultrahøy grad av integrasjon. Den første stormaskinen, ENIAC, ble laget i 1946. Denne maskinen hadde en masse på mer enn 50 tonn, hastighet på flere hundre operasjoner per sekund, RAM med en kapasitet på 20 tall; okkuperte en enorm hall med et areal på 100 kvm.

Ytelsen til store datamaskiner viste seg å være utilstrekkelig for en rekke oppgaver: værvarsling, kontroll av komplekse forsvarssystemer, modellering av miljøsystemer osv. Dette var en forutsetning for utvikling og etablering av superdatamaskiner, de kraftigste datasystemene som er i intensiv utvikling for tiden.

Fremkomsten av små datamaskiner på 70-tallet skyldtes på den ene siden fremgang innen elektroniske komponenter, og på den andre siden redundansen av store dataressurser for en rekke applikasjoner. Små datamaskiner brukes oftest til å kontrollere teknologiske prosesser. De er mer kompakte og mye billigere enn store datamaskiner.

Ytterligere fremskritt innen elementbase og arkitektoniske løsninger førte til fremveksten av en supermini-datamaskin – en datamaskin som tilhører klassen av små datamaskiner i arkitektur, størrelse og kostnad, men som kan sammenlignes i ytelse med en stor datamaskin.

Oppfinnelsen av mikroprosessoren i 1969 førte til fremveksten på 70-tallet av en annen klasse datamaskin - mikrodatamaskinen. Det var tilstedeværelsen av en mikroprosessor som opprinnelig fungerte som den definerende egenskapen til en mikrodatamaskin. Nå brukes mikroprosessorer i alle klasser av datamaskiner uten unntak.

Superdatamaskiner er de kraftigste datamaskinene når det gjelder hastighet og ytelse. Superdatamaskiner inkluderer "Cray" og "IBM SP2" (USA). De brukes til å løse storskala dataproblemer og modellering, for komplekse beregninger innen aerodynamikk, meteorologi, høyenergifysikk, og brukes også i finanssektoren.

Store maskiner eller stormaskiner. Mainframes brukes i finanssektoren, forsvarskomplekset, og brukes til å bemanne avdelings-, territorielle og regionale datasentre.

Generelle mellomstore datamaskiner brukes til å kontrollere komplekse teknologiske produksjonsprosesser.

Minidatamaskiner er designet for bruk som kontrolldatasystemer og som nettverksservere.

Mikrodatamaskiner er datamaskiner som bruker en mikroprosessor som sentral prosessorenhet. Disse inkluderer innebygde mikrodatamaskiner (innebygd i diverse utstyr, utstyr eller instrumenter) og personlige datamaskiner (PC-er).

Moderne personlige datamaskiner har nesten de samme egenskapene som minidatamaskinene på åttitallet. På grunnlag av denne klassen av datamaskiner bygges automatiserte arbeidsstasjoner (AWS) for spesialister på ulike nivåer og brukes som et middel til å behandle informasjon i informasjonssystemer.

Personlige datamaskiner inkluderer stasjonære og bærbare PC-er.

Bærbare datamaskiner inkluderer bærbare (notebook eller bærbare) og personlige datamaskiner (Personal Computers Handheld - Håndholdt PC, Personal Digital Assistants - PDA og Palmtop).

3 Dataarkitektur

De klassiske prinsippene for dataarkitektur ble foreslått i arbeidet til J. von Neumann, G. Goldsteig og A. Burks i 1946 og er kjent som "von Neumann-prinsippene". Forfatterne demonstrerte på overbevisende måte fordelene med det binære systemet for teknisk implementering av bekvemmeligheter og det enkle å utføre aritmetikk og logiske operasjoner. Datamaskiner begynte å behandle ikke-numeriske typer informasjon - tekst, grafikk, lyd og andre, men binær datakoding er fortsatt informasjonsgrunnlag enhver moderne datamaskin

3.1 Lagret programprinsipp

Opprinnelig ble programmet satt ved å installere jumpere på et spesielt patchpanel. Dette var en svært arbeidskrevende oppgave. Neumann var den første som innså at et program også kunne lagres i form av nuller og enere, og i samme minne som tallene det behandlet. Fraværet av en grunnleggende forskjell mellom programmet og dataene gjorde det mulig for datamaskinen å danne et program for seg selv i samsvar med resultatene av beregningene

Von Neumann la ikke bare frem de grunnleggende prinsippene for den logiske strukturen til en datamaskin, men foreslo også dens struktur (se fig. 1), som ble gjengitt i løpet av de to første generasjonene av datamaskiner.

Kontrollenheten (CU) og den aritmetisk-logiske enheten (ALU) i moderne datamaskiner er kombinert til én enhet - prosessoren, som er en omformer av informasjon som kommer fra minne og eksterne enheter.

Minne (minne) lagrer informasjon (data) og programmer. Lagringsenheten i moderne datamaskiner er "flerlags" og inkluderer RAM (Random Access Memory) og eksterne lagringsenheter (ESD).

RAM er en enhet som lagrer informasjonen som datamaskinen arbeider med direkte på et gitt tidspunkt (et kjørbart program, en del av dataene som er nødvendige for det, noen kontrollprogrammer). RAM-enheter har mye større kapasitet enn RAM, men er betydelig langsommere.

3.2 Prinsippet om sekvensiell utførelse av operasjoner

Strukturelt sett består hovedminnet av nummererte celler. Enhver celle er tilgjengelig for prosessoren når som helst. Derfor følger det at det er mulig å navngi minneområder slik at verdiene som er lagret i dem senere kan åpnes eller endres under programkjøring ved å bruke de tildelte navnene.

4. PC-enhet og deres egenskaper

Personlige datamaskiner er de som bare kan brukes av én bruker om gangen. Personlige datamaskiner har bare én arbeidsstasjon.

Begrepet "konfigurasjon" av en datamaskin refererer til listen over enheter som er inkludert i sammensetningen.

I samsvar med prinsippet om åpen arkitektur kan maskinvare være svært forskjellig. Men enhver personlig datamaskin har et obligatorisk og ekstra sett med enheter.

Nødvendig sett med enheter:

Monitor er en enhet for utmating av tekst og grafisk informasjon.

Tastatur er en enhet for å legge inn tekstinformasjon.

En systemenhet er en kombinasjon av et stort antall forskjellige dataenheter.

4.1 Systemenhet

Systemenheten er den viktigste enheten til datamaskinen. Alle andre enheter, kalt eksterne eller eksterne enheter, er koblet til den. Systemenheten inneholder de viktigste elektroniske komponentene til datamaskinen. PC-en er bygget på grunnlag av VLSI (ultra-storskala integrerte kretser), og nesten alle av dem er plassert inne i systemenheten, på spesialkort (kortet er en plastplate som elektroniske komponenter er festet og sammenkoblet på - VLSI-er, mikrokretser, etc.). Det viktigste brettet i en datamaskin er hovedkort. Den inneholder den sentrale prosessoren, koprosessoren, RAM (Random Access Memory) og kontakter for tilkobling av kontrollerkort til eksterne enheter.

Systemenheten inneholder:

· strømforsyning - en enhet som konverterer vekselstrømspenning til likespenning med forskjellig polaritet og størrelse, nødvendig for å drive hovedkortet og interne enheter. Strømforsyningen inneholder en vifte som skaper sirkulerende luftstrømmer for å kjøle ned systemenheten.

· hovedkort (hovedkort);

· motorvei (systembuss);

· prosessor;

· lydkort;

· skjermkort (grafikkkort);

· harddiskstasjoner;

· diskettstasjoner;

· optiske, magneto-optiske og andre lagringsenheter;

· CD-ROM, DVD-ROM-stasjon;

4.2 Monitor

En skjerm er en av de viktigste universelle måtene for å vise informasjon, som viser hva datamaskinen gjør for øyeblikket. Skjermen er koblet til skjermkortet som er installert i datamaskinen.

Skjermer er tilgjengelige med forskjellige rør - fra 14 til 21 tommer. Røret måles diagonalt fra hjørne til hjørne - dette gjelder ikke den horisontale bredden. Siden de ytre kantene av røret er delvis skjult av skjermens kropp, er den synlige diagonalen på skjermen alltid mindre enn den spesifiserte størrelsen.

Hvis du skal forberede bøker eller magasiner for publisering, eller lage store tegninger og diagrammer, trenger du i dette tilfellet en 21-tommers skjerm. Men hvis du er en vanlig bruker, vil en 15 eller 17-tommers skjerm være nok for deg.

Monitorens kontrollpanel kan inneholde kontroller, knapper eller en kombinasjon av begge. Alle unntatt de billigste skjermene har oppsettinstruksjoner vist på skjermen. Innstillingene lar deg endre lysstyrken, kontrasten og plasseringen av bildet på skjermen.

Noen skjermer (de fleste av den utdaterte typen) har innebygde høyttalere og mikrofon, og noen ganger et innebygd videokamera for videokonferanser.

4.3 Tastatur

Tastaturet rangerer først i hierarkiet av inndataenheter. I tillegg til et komplett sett med alfabeter, tall og matematiske symboler, har tastaturet kontrolltaster som tabulator og vognretur. I tillegg er det taster som utelukkende er knyttet til kommandoer - for eksempel flytting av markøren rundt på skjermen, flytting til begynnelsen eller slutten av dokumentet og fjerning av feil. Hovedfunksjonen til tastaturet er å legge inn numerisk og tekstinformasjon. Tastaturet kommer i forskjellige farger og former, men uansett utseende genererer et standardsett med digitale koder som gjenkjennes av en datamaskin. Tastaturet består av en mikroprosessor, samt 104 taster og 3 indikatorlamper i øvre høyre hjørne som informerer om driftsmoduser. Kabelen tar strøm fra datamaskinen og leder den til tastaturet. Kontaktene under hver tast er koblet til mikroprosessoren slik at hver tast lett kan identifiseres. Når en tast trykkes, oppstår en avbøyning i den elektriske strømmen. Mikroprosessoren sender en kode til datamaskinen som kalles en tastaturpollingkode. Den oppdager også når to taster har blitt trykket samtidig, slik tilfellet er når du bruker Shift til å skrive store bokstaver. I billige tastaturer ligner kontaktene under tastene smørbrød på en fleksibel membran. De bryter sammen raskere enn dyre modeller som bruker mekaniske brytere for hver nøkkel. Forskjellen ligger også i kvaliteten på arbeidet og støyen som produseres.

Standardtastaturer har et QWERTY-oppsett (navnet kommer fra de første seks engelske bokstavene i øverste rad) og kommer i følgende typer: flekkbestandig og vannavstøtende; ergonomiske, barnetastaturer og infrarøde som ikke krever kabeltilkobling.

4.4 Porter

Perifere inngangs-/utgangsenheter er koblet til portene. Portkontakter er vanligvis installert direkte på hovedkortet og plassert på bakveggen av datamaskinen. Portene samhandler med den sørlige broen til brikkesettet; det er også mulig at noen porter betjenes av en spesialisert SuperlO-brikke, som igjen samhandler med den sørlige broen. Porter kalles også grensesnitt. På bakpanelet av datamaskinen kan du finne kontakter for følgende porter (grensesnitt).

Seriell port (COM). Har vært til stede i datamaskiner i mer enn to tiår, men i I det siste ikke brukt så ofte. I utgangspunktet hadde datamaskiner to serieporter COMI og COM2, men mange moderne kort har kun en kontakt for COMI, og noen nye kort har ikke en seriell port, da den er utdatert.

Parallellport (LPT). Noen modeller av skrivere, skannere og andre enheter er koblet til den. Standard parallellport er ikke veldig rask, så dens akselererte ECP- eller EPP-driftsmoduser brukes. Denne porten er også foreldet og er kanskje ikke tilgjengelig på enkelte nye kort.

Spillport. Joysticks, ratt og andre spillkontrollere er koblet til den. Nye datamaskiner har ikke denne porten, og moderne spillenheter kobles til ved hjelp av USB.

PS/2-port. De fleste datamaskiner har to av disse spesialiserte portene: den første for å koble til et tastatur, den andre for en mus. Hvis de ikke er der, bør tastaturet og musen kobles til USB-kontakten.

USB. Det mest populære grensesnittet for et bredt utvalg av eksterne enheter. På bakpanelet er det vanligvis fra 2 til 8 USB-kontakter I tillegg kan det være flere kontakter på frontpanelet til datamaskinen

IEEE 1394 (FireWire). Høyhastighets seriell port for digitale videoenheter. Ikke alle hovedkort støtter IEEE 1394, så du må vanligvis kjøpe en ekstra kontroller for å jobbe med digital video.

Lydadapter kontakter. Hvert hovedkort kommer med en innebygd lydadapter, og bakpanelet har vanligvis flere kontakter for tilkobling av høyttalere, en mikrofon og andre lydenheter. Nylig kan du i økende grad finne høykvalitets flerkanals lydadaptere (HD Audio), så vel som nye typer kontakter: optiske og koaksiale.

VGA. Brukes til å koble til en skjerm. Hvis du har en integrert skjermadapter, vil denne kontakten være tilstede på bakveggen av hovedkortet.

4.5 Mus

Datamusen ser ikke ut som sin navnebror, men dette navnet er godt knyttet til den. Hovedoppgaven til musen er å kontrollere bevegelsen av markøren over skjermen.

Alle musene fungerer nesten likt. Ballen inne i musen gnis mot rullene. På enden av hver valse er det en skive og en sensor for å registrere bevegelse. Også rotasjonen av kulen overføres til to plastaksler, hvis posisjon leses med stor nøyaktighet av infrarøde optokoblere (det vil si lysemitter-fotodetektorpar). Den ene rullen roterer når du beveger musen fra venstre til høyre, og den andre rullen roterer når du beveger musen frem og tilbake. Disse bevegelsene registreres i pekerinstruksjonene på skjermen.

De fleste mus er optisk-mekaniske. Men det er helt mekaniske og optiske alternativer. De mekaniske delene av musen er en gummibelagt stålkule og to (eller flere) ruller. Rullene fungerer med optiske detektorer som registrerer horisontale og vertikale bevegelser. Ytterligere ruller er nødvendig for å stabilisere ballen og gjøre dens bevegelser jevnere. Når musen beveger seg, registrerer rullene grad, hastighet og retning. Disse dataene sendes til datamaskinen. Brukeren trykker på en av musetastene. signalet sendes til operativsystem og forteller programvaren hvilken tast som ble trykket. Programvaren fullfører deretter oppgaven.

Det er tre måter å koble en mus til datamaskinen på. De fleste mus kobles til PS/2-porten, som er standard på alle mus. moderne datamaskiner. På eldre datamaskiner er mus koblet til en seriell port. Noen mus kobles til via en USB-port (det er slik lasermus kobles til datamaskinen). Bare nye datamaskiner har denne porten.

Oppløsningen til mus er vanligvis omtrent 600 dpi (punkter per tomme). Dette betyr at når du beveger musen 1 tommer (2,54 cm), flytter musepekeren på skjermen 600 punkter.

Mus har vanligvis to kontrollknapper, som brukes når du arbeider med grafiske grensesnittprogrammer. Foreløpig har det dukket opp mus med et ekstra hjul, som er plassert mellom knappene. Den er laget for å rulle opp eller ned bilder, tekster eller nettsider som ikke passer helt på skjermen.

Moderne musemodeller er ofte trådløse - de kobles til datamaskinen uten kabel, ved hjelp av vanlige batterier.

På bærbare datamaskiner brukes i stedet for en mus en touchpad (fra det engelske ordet TouchPad), som er et rektangulært panel som er følsomt for fingerbevegelser og fingertrykk. Beveger fingeren over en overflate pekeplate konverteres til markørbevegelse på LCD-skjermen. Å trykke på berøringsflaten tilsvarer å trykke på en museknapp.

5. Strukturopplegg og PC-enhet

Hovedenheten til PC-en er hovedkort, som definerer konfigurasjonen. Alle PC-enheter er koblet til dette kortet ved hjelp av kontakter plassert på dette kortet. Koblingen av alle enheter til et enkelt system sikres ved hjelp av en systemryggrad (buss), som er en data-, adresse- og kontrolllinje.

PC-kjernen består av en prosessor (sentral mikroprosessor) og hovedminne, bestående av RAM og skrivebeskyttet minne (ROM) eller omprogrammerbart skrivebeskyttet minne (PROM). ROM er designet for å registrere og permanent lagre data.

Koble til alle eksterne enheter: tastatur, skjerm, eksterne lagringsenheter, mus, skriver, etc. leveres gjennom kontrollere, adaptere, kort.

Kontrollere, adaptere eller kort har egen prosessor og minne, d.v.s. er en spesialisert prosessor.

Mikroprosessor .

Den sentrale mikroprosessoren (en liten brikke som utfører alle beregninger og informasjonsbehandling) er kjernen i PC-en. Datamaskiner som IBM PC bruker mikroprosessorer fra Intel og kompatible mikroprosessorer fra andre selskaper.

Mikroprosessorkomponenter:

ALU utfører logiske og aritmetiske operasjoner

· Kontrollenheten kontrollerer alle PC-enheter

Register brukes til å lagre data og adresser

· Buss- og portkontrollkrets - forbereder enheter for datautveksling mellom mikroprosessoren og inngangs-/utgangsporten, og kontrollerer også adresse- og kontrollbussen.

· Hovedegenskaper til prosessoren:

· Bitkapasitet - antall binære biter som behandles samtidig når en kommando utføres. De fleste moderne prosessorer er 32-bits prosessorer, men 64-bits prosessorer er også tilgjengelige.

· Klokkefrekvens - antall enhetsoperasjonssykluser per tidsenhet. Jo høyere klokkehastighet, jo høyere ytelse.

· Tilgjengelighet av innebygd matematisk koprosessor

· Tilgjengelighet og størrelse på Cache-minne.

· RAM

Tilfeldig tilgangsminne (RAM eller RAM) er et minneområde designet for å lagre informasjon under en økt med arbeid med en datamaskin. Strukturelt er RAM laget i form av integrerte kretser.

Fra den leser prosessoren programmer og innledende data for behandling i registrene, og skriver resultatene inn i den. Dette minnet fikk navnet "RAM" fordi det fungerer veldig raskt, som et resultat av at prosessoren ikke trenger å vente når du leser eller skriver data til minnet.

Hastigheten på RAM er imidlertid lavere enn hastigheten til prosessorens registre, så før den utfører kommandoer, skriver prosessoren data fra RAM til registre. Ut fra driftsprinsippet skilles det mellom dynamisk minne og statisk minne.

Dynamiske minneceller er mikrokondensatorer som samler ladning på platene deres. Statiske minneceller er flip-flops som kan være i to stabile tilstander.

Hovedparametrene som karakteriserer RAM er kapasitet og minnetilgangstid. RAM-type DDR SDRAM (synkront minne med dobbel dataoverføringshastighet) regnes som den mest lovende for PC-er.

Bufferminnet

Datamaskinen må leveres rask tilgang til RAM, ellers vil mikroprosessoren være inaktiv og datamaskinens ytelse reduseres. Derfor er moderne datamaskiner utstyrt med cache-minne eller random access memory.

Hvis det er et cache-minne, skrives data fra RAM først til det og deretter til prosessorregistrene. Når du får tilgang til minnet på nytt, søkes de nødvendige dataene først i cache-minnet og nødvendige data fra cache-minnet overføres til registrene, derfor øker ytelsen.

Kontrollere

Bare informasjonen som er lagret i RAM er tilgjengelig for prosessoren for behandling. Derfor er det nødvendig at programmet og dataene lagres i RAM-en.

På PC-en, informasjon fra eksterne enheter (tastaturer, harddisk etc.) sendes til RAM, og informasjon (resultater av programkjøring) fra RAM sendes også ut til eksterne enheter (monitor, HDD, skriver osv.).

Dermed må datamaskinen utveksle informasjon (input-output) mellom RAM og eksterne enheter. Enheter som utveksler informasjon mellom RAM og eksterne enheter kalles kontrollere eller adaptere, noen ganger kort. Kontrollere, adaptere eller kort har egen prosessor og minne, d.v.s. er en spesialisert prosessor.

Kontrollere eller adaptere (kretser som kontrollerer eksterne enheter på datamaskinen) er plassert på separate kort som settes inn i standardiserte kontakter (spor) på hovedkortet

System motorvei.

Systemets ryggrad (bussen) er en samling av ledninger og kontakter som sikrer integrering av alle PC-enheter i et enkelt system og deres interaksjon.

For å koble til kontrollere eller adaptere er moderne PC-er utstyrt med spor som PCI. PCI - E Express-spor for å koble nye enheter til en raskere databuss. AGP-spor er laget for å koble til en videoadapter

For å koble til stasjoner ( harddisk og CDer) IDE- og SCSI-grensesnitt brukes. Et grensesnitt er et sett med midler for å koble til og kommunisere datamaskinenheter.

Tilkobling av perifere enheter (skrivere, mus, skannere, etc.) utføres gjennom spesielle grensesnitt kalt porter. Porter er installert på bakveggen av systemenheten.

PC-konfigurasjonsutvidelsesspor (kontakter) er utformet for å koble ekstra enheter til hoveddatabussen til datamaskinen. De viktigste utvidelseskortene designet for å koble ekstra enheter til bussen inkluderer:

· Videoadaptere (skjermkort)

· Lydkort

· Interne modemer

Nettverkskort (for tilkobling til lokalt nettverk)

SCSI-adaptere

Eksternt minne. Kjøreklassifisering

Stasjoner brukes til å lagre programmer og data på en PC. forskjellige typer. Disker er enheter for å skrive og lese informasjon fra ulike lagringsmedier. Det finnes stasjoner med flyttbare og innebygde medier.

Basert på typen lagringsmedium er stasjoner delt inn i magnetbåndstasjoner og diskstasjoner. Magnetiske båndstasjoner inkluderer båndstasjoner osv. En bredere klasse stasjoner består av diskstasjoner.

Basert på metoden for å skrive og lese informasjon på media, er diskstasjoner delt inn i magnetiske, optiske og magneto-optiske.

Diskstasjoner inkluderer:

· diskettstasjoner;

· lagringsenheter på ikke-flyttbare harddisker (harddisker);

· lagringsenheter på flyttbare harddisker;

Magnetiske lagringsenheter optiske disker;

· optiske stasjoner (CD-R CD-RW CD-ROM) med engangsskriving og

· optiske DVD-stasjoner (DVD-R DVD-RW DVD-ROM, etc.)

Ekstra enheter

Periferiutstyr er enheter som kobles til PC-kontrollere og utvider funksjonaliteten.

I henhold til deres formål er tilleggsenheter delt inn i:

· inndataenheter (styrekuler, styrespaker, lyspenner, skannere, digitale kameraer, digitaliseringsenheter)

utgangsenheter (plottere eller plottere)
lagringsenheter (streamere, zip-stasjoner, magneto-optiske stasjoner, HiFD-stasjoner, etc.)

bytte enheter (modemer)

6. Presentasjon av informasjon på en datamaskin, måleenheter for informasjon

Datamaskinen bruker det binære tallsystemet, dvs. Alle tall i en datamaskin er representert ved hjelp av nuller og enere, så datamaskinen kan kun behandle informasjon som er representert i digital form.

For å konvertere numerisk, tekst, grafikk og lydinformasjon til digital informasjon, er det nødvendig å bruke koding. Koding er transformasjon av data av en type gjennom data av en annen type. En datamaskin bruker et binært kodesystem basert på å representere data som en sekvens av to tegn: 1 og 0, som kalles binære sifre (forkortet som bit).
Dermed er informasjonsenheten i en datamaskin en bit, dvs. et binært siffer som kan ha verdien 0 eller 1. Åtte påfølgende biter utgjør en byte. En byte kan kode verdien av ett tegn av 256 mulige (256 = 2 i potensen 8). Den større informasjonsenheten er kilobyte (KB), som er lik 1024 byte (1024 = 2 i potensen 10). Enda større dataenheter: megabyte, gigabyte, terabyte (1 MB = 1024 KB; 1 GB = 1024 MB; 1 TB = 1024 GB).

Heltall er kodet i binært ganske enkelt (ved å dele tallet på to). For å kode ikke-numerisk informasjon, brukes følgende algoritme: alle mulige verdier av den kodede informasjonen er nummerert, og disse tallene er kodet ved hjelp av en binær kode.

For å representere tekstinformasjon brukes for eksempel en tegnnummereringstabell eller en tegnkodingstabell, der hvert tegn tilsvarer et heltall (ordinalt tall). Åtte binære sifre kan kode 256 ulike karakterer.

Den eksisterende ASCII-standarden (8-biters kodesystem) inneholder to kodetabeller - grunnleggende og utvidet. Den første tabellen inneholder 128 grunnleggende tegn, den inneholder tegnkoder i det engelske alfabetet, og den andre kodingstabellen inneholder 128 utvidede tegn.

Siden denne standarden ikke inkluderer tegn fra andre lands nasjonale alfabeter, erstattes de 128 utvidede tegnkodene i hvert land med tegn fra det nasjonale alfabetet. Det er nå mange tegnkodingstabeller der de 128 utvidede tegnkodene er erstattet av tegn fra det nasjonale alfabetet.

For eksempel brukes tegnkodingen til det russiske språket Widows - 1251 for datamaskiner som kjører Windows. En annen koding for det russiske språket er KOI - 8, som også er mye brukt i datanettverk og den russiske Internett-sektoren.

For øyeblikket er det et universelt UNICODE-system basert på 16-biters tegnkoding. Dette 16-bits systemet gir universelle koder for 65 536 forskjellige tegn, dvs. Denne tabellen kan romme tegnene til språkene i de fleste land i verden.

For å kode grafiske data, for eksempel, brukes en kodemetode som raster. Koordinatene til punktene og deres egenskaper er beskrevet ved hjelp av heltall, som er kodet ved hjelp av binær kode. Så svart og hvitt grafiske objekter kan beskrives ved en kombinasjon av punkter med 256 nyanser av grått, dvs. For å kode lysstyrken til et hvilket som helst punkt, er et 8-bits binært tall tilstrekkelig.

Modusen for å representere fargegrafikk i RGB-systemet ved å bruke 24 biter (8 biter for hver av de tre primærfargene) kalles fullfarge. For fullfargemodus i CMYK-systemet må du ha 32 biter (fire farger på 8 biter hver).

konklusjoner

Historien om PC-utvikling består av 5 stadier:

· Første generasjon datamaskiner (1948-1958)

· Andre generasjon datamaskiner (1959-1967)

· Tredje generasjon datamaskiner (1968-1973)

· Fjerde generasjon datamaskiner (1974-1982)

· Femte generasjon datamaskiner

Hver påfølgende generasjon av datamaskiner har betydelig bedre egenskaper sammenlignet med de forrige. Dermed øker datamaskinens ytelse og kapasiteten til alle lagringsenheter som regel med mer enn en størrelsesorden.

Utviklingen av PC-en har ført til raskere og mer den enkle måten Informasjonsbehandling. Datamaskiner har blitt tilgjengelige for enhver person, og ikke bare for en bestemt krets av mennesker. Arbeidet til alle deler av samfunnet er blitt enklere.

PC-enheter:

· Systemenhet

· Tastatur

· Observere

I dag inkluderer PC-enheter også høyttalere (for lydavspilling), skriver, skanner, webkameraer og mer.

Liste over brukt litteratur

1. Ugrinovich N. D. Workshop om informatikk og informasjonsteknologi. - Binom. Kunnskapslaboratoriet, 2004 - 106 sider.

2. Tsvetkova A.V. Datavitenskap og informasjonsteknologi, 2008 - 228 s.

Lagt ut på Allbest.ur

Lignende dokumenter

Bruksområder for en personlig datamaskin (PC). Grunnleggende blokker av en PC, metoder for databehandling av informasjon. Inn- og utdataenheter, informasjonslagring: systemenhet, tastatur, skjerm, mus, skanner, digitalisering, skriver, diskstasjon.

presentasjon, lagt til 25.02.2011


Informasjonsbehandling av datamaskiner. Midler for å konvertere informasjon til digital form og tilbake. Hoveddataenheter: systemenhet, harddisk, hovedkort. Inn- og utdataenheter: tastatur og mus.

kursarbeid, lagt til 25.11.2010


Analyse av driftsfunksjonene til spesielle enheter for å legge inn informasjon i datamaskinens minne. Tastatur er en enhet som lar deg legge inn numeriske og tekstinformasjon. Typer manipulatorer: mus, styrekule, joystick. Enheter for å legge inn digital informasjon.

kursarbeid, lagt til 14.04.2013


Funksjoner til hovedkomponentene til en datamaskin: systemenhet, tastatur, mus, skjerm. Formål med innholdet i systemenheten, egenskaper til kildematerialer. Egenskaper og prinsipper for drift av flytende krystall- og plasmamonitorer.

test, lagt til 10/10/2009


Trender i utviklingen av datateknologi. Nøkkelegenskaper arbeidsplass og sanitære og hygieniske standarder. Sikkerhetsregler ved arbeid på en personlig datamaskin, dens enhet og programvare. Fremtiden for lagring.

presentasjon, lagt til 07.12.2011


Kjennetegn på informasjon. Konvertering av tall fra binære til desimale, heksadesimale og oktale. Metoder for å vurdere informasjonsmengden. Tekniske midler for informasjonsbehandling. Driftsprinsipp, historien til oppfinnelsen av blekkskriveren.

test, lagt til 22.10.2012


Klassifisering av personlige datamaskiner (PC-er) etter spesialiseringsgrad, prosessorarkitektur osv. De viktigste strukturelle elementene i en PC: systemenhet, skjerm, mus, tastatur, eksterne enheter. Ekstra enheter koblet til datamaskiner.

presentasjon, lagt til 07.11.2017


Typer informasjon som moderne datamaskiner jobber med. Konseptet "informasjon": i fysikk, biologi, kybernetikk. Presentasjon av informasjon. Koding og informasjonsoverføringskanaler. Lokalt datanettverk. Lagre informasjon i filer.

test, lagt til 13.01.2008


Informasjonssikkerhet, dens mål og mål. Informasjonslekkasjekanaler. Programvare og maskinvare metoder og midler for å beskytte informasjon mot uautorisert tilgang. Modell av sikkerhetstrusler mot informasjon behandlet på et dataanlegg.

avhandling, lagt til 19.02.2017


Komponenter i en personlig datamaskin: strømforsyning, hovedkort, prosessorenhet, RAM, video og lydkort, nettverksadapter og harddisk. Flyttbare medier informasjon. Skjerm, tastatur og mus. Periferiutstyr.

Når de designer teknologiske prosesser, blir de styrt av modusene for deres implementering. Implementeringsmodusen til teknologien avhenger av rom-tidsfunksjonene til oppgavene som løses: frekvens og haster, krav til hastigheten på meldingsbehandlingen, så vel som av de operative egenskapene til tekniske midler, og først og fremst datamaskiner. Det er: batch-modus; sanntidsmodus; tidsdelingsmodus; reguleringsregime; be om; dialog; telebehandling; interaktiv; enkelt-program; multi-program (multi-prosessering).

Batch-modus. Når du bruker denne modusen, har ikke brukeren direkte kommunikasjon med datamaskinen. Innsamling og registrering av informasjon, innspill og behandling er ikke sammenfallende i tid. Først samler brukeren inn informasjon, danner den til pakker i samsvar med oppgavetypen eller en annen egenskap. (Dette er som regel oppgaver av ikke-operativ karakter, med en langsiktig gyldighet av løsningsresultatene). Etter at informasjonen er mottatt, legges den inn og behandles, det vil si at det er en behandlingsforsinkelse. Denne modusen brukes som regel med en sentralisert metode for informasjonsbehandling.

Samtalemodus(spørring)-modus der brukeren har muligheten til å samhandle direkte med datasystemet mens brukeren jobber. Databehandlingsprogrammer er permanent i datamaskinens minne hvis datamaskinen er tilgjengelig til enhver tid, eller i en viss tidsperiode når datamaskinen er tilgjengelig for brukeren. Brukerinteraksjon med et datasystem i form av en dialog kan være flerdimensjonal og bestemmes av ulike faktorer: kommunikasjonsspråk, aktiv eller passiv rolle til brukeren; hvem som er initiativtaker til dialogen - brukeren eller datamaskinen; responstid; dialogstruktur osv. Hvis initiativtaker til dialogen er brukeren, så må han ha kunnskap om å arbeide med prosedyrer, dataformater mv. Hvis initiativtakeren er en datamaskin, så forteller maskinen selv ved hvert trinn hva som må gjøres med en rekke valg. Denne operasjonsmetoden kalles "menyvalg". Den gir støtte for brukerhandlinger og foreskriver rekkefølgen deres. Samtidig kreves det mindre forberedelser fra brukeren.

Dialogmodusen krever et visst nivå av teknisk utstyr av brukeren, dvs. tilstedeværelsen av en terminal eller PC koblet til det sentrale datasystemet via kommunikasjonskanaler. Denne modusen brukes til å få tilgang til informasjon, databehandling eller programvareressurser. Muligheten til å arbeide i interaktiv modus kan være begrenset i start- og sluttid for arbeidet, eller det kan være ubegrenset.

Noen ganger skilles det mellom samtale og be om moduser, så mener vi med forespørsel et engangsanrop til systemet, hvoretter det gir et svar og slår seg av, og med dialog mener vi en modus der systemet, etter en forespørsel, gir et svar og venter på ytterligere bruker handlinger.

Sanntidsmodus. Refererer til et datasystems evne til å samhandle med kontrollerte eller administrerte prosesser i takt med disse prosessene. Reaksjonstiden til datamaskinen må tilfredsstille tempoet i den kontrollerte prosessen eller brukerkravene og ha en minimumsforsinkelse. Vanligvis brukes denne modusen for desentralisert og distribuert databehandling.

Telebehandlingsmodus lar en ekstern bruker samhandle med et datasystem.

Interaktiv modus forutsetter mulighet for toveis interaksjon mellom bruker og system, d.v.s. brukeren har mulighet til å påvirke databehandlingsprosessen.

Tidsdelingsmodus antar systemets evne til å allokere ressursene til en gruppe brukere én etter én. Datasystemet betjener hver bruker så raskt at det virker som om flere brukere jobber samtidig. Denne muligheten oppnås gjennom passende programvare.

Enkeltprogram og multiprogrammodus karakterisere systemets evne til å arbeide samtidig under ett eller flere programmer.

Reguleringsregime preget av tidssikkerheten til individuelle brukeroppgaver. For eksempel å motta resultatsammendrag i slutten av måneden, beregne lønnsoppgaver for bestemte datoer osv. Fristene for vedtaket er fastsatt på forhånd etter forskrift, i motsetning til vilkårlige anmodninger.

Følgende metoder for databehandling skilles ut: sentralisert, desentralisert, distribuert og integrert.

Sentralisert antar tilstedeværelse. Med denne metoden leverer brukeren innledende informasjon til datasenteret og mottar behandlingsresultater i form av resultatdokumenter. Det særegne ved denne behandlingsmetoden er kompleksiteten og arbeidsintensiven ved å etablere rask, uavbrutt kommunikasjon, den store belastningen på datamaskinen med informasjon (siden volumet er stort), reguleringen av tidspunktet for operasjoner og organiseringen av systemsikkerhet fra mulig uautorisert tilgang.

Desentralisert behandling. Denne metoden er assosiert med bruken av personlige datamaskiner, som gjør det mulig å automatisere en bestemt arbeidsplass.

Distribuert metode databehandling er basert på fordeling av behandlingsfunksjoner mellom ulike datamaskiner som inngår i nettverket. Denne metoden kan implementeres på to måter: den første innebærer å installere en datamaskin i hver nettverksnode (eller på hvert nivå av systemet), med databehandling utført av en eller flere datamaskiner avhengig av de faktiske egenskapene til systemet og dets behov på gjeldende tidspunkt. Den andre måten er å plassere et stort antall forskjellige prosessorer i ett system. Denne banen brukes i bank- ogtemer, hvor et databehandlingsnettverk er nødvendig (filialer, avdelinger, etc.). Fordeler med den distribuerte metoden: muligheten til å behandle en hvilken som helst mengde data innenfor en gitt tidsramme; høy grad av pålitelighet, siden hvis ett teknisk middel feiler, er det mulig å umiddelbart erstatte det med et annet; reduksjon av tid og kostnader for dataoverføring; øke systemfleksibiliteten, forenkle programvareutvikling og drift osv. Den distribuerte metoden er basert på et kompleks av spesialiserte prosessorer, dvs. Hver datamaskin er designet for å løse spesifikke problemer, eller oppgaver på sitt eget nivå.

Integrert måte å behandle informasjon på. Det innebærer opprettelsen av en informasjonsmodell av et administrert objekt, det vil si opprettelsen av en distribuert database. Denne metoden gir maksimal bekvemmelighet for brukeren. På den ene siden sørger databaser for delt bruk og sentralisert styring. På den annen side krever informasjonsvolumet og mangfoldet av oppgaver som skal løses distribusjon av databasen. Integrert lar deg forbedre kvaliteten, påliteligheten og hastigheten på behandlingen, fordi behandlingen utføres på grunnlag av en enkelt informasjonsmatrise, lagt inn én gang i datamaskinen. Et trekk ved denne metoden er den teknologiske og tidsmessige separasjonen av behandlingsprosedyren fra prosedyrene for innsamling, forberedelse og innføring av data.

Et sett med tekniske midler for informasjonsbehandling er et sett med autonome enheter for innsamling, akkumulering, overføring, behandling og presentasjon av informasjon, samt kontorutstyr, administrasjon, reparasjon og vedlikehold og andre. Det er en rekke krav til settet med tekniske midler:

Sikre problemløsning med minimale kostnader, nødvendig nøyaktighet og pålitelighet

Mulighet for teknisk kompatibilitet av enheter, deres aggregerbarhet

Sikre høy pålitelighet

Minimum anskaffelseskostnader

Innenlandsk og utenlandsk industri produserer et bredt spekter av tekniske midler for informasjonsbehandling, forskjellig i elementbase, design, bruk av ulike informasjonsmedier, operasjonelle egenskaper, etc.

Tekniske midler for informasjonsbehandling er delt inn i to store grupper. Dette grunnleggende Og hjelpemiddel behandlingsmidler.

Hjelpeutstyr er utstyr som sikrer funksjonaliteten til anleggsmidler, samt utstyr som letter og gjør ledelsesarbeidet mer komfortabelt. Hjelpemidler for informasjonsbehandling inkluderer kontorutstyr og reparasjons- og vedlikeholdsutstyr. Kontorutstyr er representert av et veldig bredt spekter av verktøy, fra kontorrekvisita til leveringsmidler, reproduksjon, lagring, søk og ødeleggelse av grunnleggende data, midler for administrativ og produksjonskommunikasjon, og så videre, noe som gjør arbeidet til en leder praktisk. og behagelig.

Anleggsmidler er verktøy for automatisert informasjonsbehandling. Det er kjent at for å administrere visse prosesser, er det nødvendig med viss ledelsesinformasjon som karakteriserer tilstandene og parameterne til teknologiske prosesser, kvantitative, kostnads- og arbeidsindikatorer for produksjon, forsyning, salg, finansielle aktiviteter, etc. De viktigste metodene for teknisk behandling inkluderer: midler for å registrere og samle informasjon, midler for å motta og overføre data, midler for å forberede data, midler for inndata, midler for å behandle informasjon og midler for å vise informasjon. Nedenfor er alle disse midlene diskutert i detalj.

Innhenting av primærinformasjon og registrering er en av de arbeidskrevende prosessene. Derfor er de mye brukt enheter for mekanisert og automatisert måling, innsamling og dataregistrering. Utvalget av disse midlene er svært omfattende. Disse inkluderer: elektroniske vekter, ulike tellere, displayer, strømningsmålere, kasseapparater, seddel-telleautomater, minibanker og mye mer. Dette inkluderer også ulike produksjonsregistratorer beregnet på å behandle og registrere informasjon om forretningstransaksjoner på datamedier.