информатика (устройство ПК)

1

ИНФОРМАТИКА

Часть 3.

УСТРОЙСТВО

ПЕРСОНАЛЬНОГО

КОМПЬЮТЕРА

(©) Владислав Лавров, vlavrov.professorjournal.ru

2

Джон фон Нейман (1903-1957)


Венгеро-американский математик, сделавший важный вклад в

квантовую физику, квантовую логику, функциональный анализ,

теорию множеств, информатику, экономику и другие отрасли науки.

Наиболее известен как человек, с именем которого связывают

архитектуру большинства современных компьютеров (так называемая

архитектура фон Неймана), применением теории операторов к

квантовой механике (алгебра фон Неймана), а также как участник

Манхэттенского проекта и как создатель теории игр и концепции

клеточных автоматов.

Источник: Википедия

https://ru.wikipedia.org

https://ru.wikipedia.org/

3

Укрупненная блок-схема компьютера


Архитектура «машины фон Неймана»

4

3.1.

Процессор


5

Процессор

• Процессор (processor) является основным «мозговым» узлом, в задачу которого входят выполнение вычислений по хранящейся в памяти программе и обеспечение общего управления компьютером.


6

Архитектуры процессора

– CISC-процессоры (CISC — Complex Instruction Set Computing) с расширенной системой команд

– RISC-процессоры (RISC — Reduced Instruction Set Computing) с сокращенной системой команд

• Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует систему команд процессора.

• Виды архитектур:


7

Параметры процессора

• Рабочее напряжение

• Разрядность

• Рабочая тактовая частота

• Размер кэш-памяти


8

3.2.

Память


9

Определение• Память (Memory) компьютера предназначена для кратковременного и

долговременного хранения информации – кодов команд и данных.

• Информация в памяти хранится в двоичных кодах, каждый бит – элементарна ячейка памяти – может принимать значение «0» или «1».

• Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, однозначно ее идентифицирующий в определенный системе координат.

• В современных процессорах принята 32- или 64-разрядная адресация, т.е. общее количество адресов составляет соответственно 232 = 4,3 Гбайта и 264 = 16 Эб (эксабайт). Однако Windows 7 x64 в силу объективных причин поддерживает максимальное адресное пространство размером 16 Тб (244).

• Минимальной адресуемой единицей хранения информации в памяти является байт, состоящий из 8 бит.


10

Виды памяти• Внутренняя память – электронная память,

устанавливаемая на системной плате или на плате расширения.

• Внешняя память – это память, реализованная в виде устройств с различными принципами хранения информации и обычно с подвижными носителями.

• (!) Для процессора непосредственно доступной является внутренняя память, доступ к которой осуществляется по адресу, заданной программой


11

Внутренняя память

• оперативная (ОП, ОЗУ), информация в которой может изменяться процессором в любой момент времени

• постоянная (ПЗУ), информацию которой процессор может только считывать


12

Оперативная память• RAM (Random Access Memory) – память с

произвольным доступом

• Предназначена для временного хранения информации (программ и данных), непосредственно участвующих в вычислительном процессе.

• Используется для оперативного обмена командами и данными между процессором, внешней памятью (например, дисковой) и периферийными устройствами (графическими, ввода/вывода, коммуникационными и др.)


13

Типы оперативной памяти

• Динамическая память

DRAM (Dynamic RAM)

• Статическая память

SRAM (Static Random Access Memory),


14

Постоянная память• ROM (Read Only Memory)

• Хранит записанные данные и при отсутствии питающего напряжения, в отличие от статической и динамической полупроводниковой памяти.

• Используется для энергонезависимого хранения системной информации – BIOS (Basic Input/Output System, базовой системы ввода-вывода)


15

Внешняя память

• К внешней памяти относят устройства, позволяющие автономно сохранять информацию для последующего ее использования независимо от состояния (включен или выключен) компьютер.

• Используют различные физические принципы хранения информации – магнитный, оптический, электронный в любых сочетаниях


16

Классификация по методу доступа к информации

• Устройства с прямым (непосредственным) доступом

• Устройства с последовательным доступом


17

Дисковые устройства

Устройство дискового накопителя

Поворотный механизм головки диска


Источник: www.intuit.ruИсточник: zstk.ru

Первый жесткий диск (HDD) был разработан фирмой IBM в 1956 г. и имел емкость 4,4 Мб. Источник: http://scsiexplorer.com.ua/index.php/ljudi-i-tehnologii/istorija-kompjuternoj-elektroniki/1359-istorija-zhestkogo-diska.html

Скорость записи и считывания данных с современного жесткого диска около 133 Мбайт/с за счет быстрого вращения дисков (7200 об/мин)

http://www.intuit.ru/

http://zstk.ru/recovery/ustroystvo_jestkogo_diska.aspx

18

Устройства DVD


Впервые о разработке формата DVD (Digital

Video Disc) был официально объявлено в

сентябре 1995 г. группой из 10 компаний:

Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips,

Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner, Toshiba.

Первые диски и проигрыватели DVD появились в ноябре 1996 года в

Японии. В марте 1997 года они появились в США и СНГ.

Источник: ru.wikipedia.org

19

Структура DVD-дисков и принцип записи


Основой записи и хранения данных на

дисках DVD–RAM и DVD-RW является

технология изменения фазового

состояния вещества. При записи и

считывании информации используется

различие отражательной способности

поверхности в зависимости от того,

находится ли она в кристаллическом или

аморфном состоянии.

При считывании информации с диска измеряется различие между темными аморфными

и яркими прозрачными зонами. Эту технологию вполне можно назвать оптической - для

чтения и записи достаточен всего лишь лазер.

Источник: http://stoik.ru/articles.php?cat=3&subcat=1&article=2002_12_99_3

20

Стандарты записи DVD-дисков

(©) Владислав Лавров, vlavrov.professorjournal.ru Источник: http://www.profiline-company.ru/about/info/nosit/dvd-tech/

• DVD-R (DVD Recordable - записываемый DVD)

• DVD-RW (DVD ReWritable - перезаписываемый DVD)

• DVD+R

• DVD+RW

• DVD-RAM (DVD Random Access Memory - перезаписываемый DVD)

21

Flash-память (flash-накопитель)


Энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах.

Устройства на основе flash-памяти не имеют в своем составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах.

Flash-накопитель представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для записи и считывания данных устройство подключают к компьютеру через USB-порт.

История создания flash-накопителей: http://ofleshkah.ru/vsyo-o-fleshkax/istoriya-sozdaniya-usb-flesh-nakopitelej.html

22

Flash-карта


Flash-карта представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для записи и считывания данных flash-карту подключают к компьютеру через специальное устройство – картридер.

Первые образцы flash-памяти были разработаны компанией Toshiba еще в 1984 г., однако массовое ее использование началось только с появлением цифровых фотокамер.

История создания flash-карт:http://www.belsis.ru/useful/obzory_i_stati/flash-memory.html

23

Характеристики подсистемы памяти

• Объем хранимой информации, емкость (Capacity).

• Время доступа (Time Access)

• Скорость обмена при передаче потока данных (Transfer Speed).

• Удельная стоимость хранения единицы данных


24

Иерархия запоминающих устройств


25

Кэш-память

• Это способ совместного функционирования двух типов запоминающих устройств, отличающихся временем доступа и стоимостью хранения данных, который за счет динамического копирования в «быстрое» запоминающее устройство (ЗУ) наиболее часто используемой информации из «медленного» ЗУ позволяет, с одной стороны, уменьшить среднее время доступа к данным, а с другой стороны, экономить более дорогую быстродействующую память


26

Структура кэш-памяти


27

Использование подсистемы памяти

• Внутренняя (оперативная и постоянная) память являются хранилищем постоянного кода, который непосредственно может быть исполнен процессором. В ней же хранятся данные, также непосредственно доступные процессору, а следовательно, и исполняемой программе.

• Внешняя память обычно используется для хранения файлов, содержание которых может быть произвольным.


28

3.3.

Периферийные

устройства


29

Виды периферийных устройств

• устройства ввода информации;

• устройства вывода информации;

• внешние устройства хранения информации (внешняя память);

• коммуникационные устройства (для обмена данными).


30

Устройства ввода

• Клавиатура


31


• Манипуляторы (устройства указания)


32


• Графические планшеты (диджитайзеры)


33


• Сенсорные экраны


34


• Сканеры

Планшетные

Ручные


35


• Сканеры

Барабанные

Слайд-сканеры


36


• Сканеры

3D-сканеры

Сканнеры штрих-кода


37


• Цифровые фотокамеры


38

Устройства вывода

• Видеомонитор (дисплей)


39


• Принтеры матричные


40


• Принтеры струйные


41


• Принтеры лазерные


42


• Графопостроитель (плоттер)


43

Внешние устройства хранения

• Стримеры


44

Внешние устройства хранения• Магнитооптические устройства


45


• Флэш-память


46


• Оптические диски (CD-ROM, DVD-ROM).


47

3.4.

Коммуникационные

устройства


48

Коммуникационные устройства

• Используются для связи компьютера с

различными приборами и средствами

автоматизации (адаптеры, аналого-

цифровые и цифро-аналоговые

преобразователи), а также для

подключения компьютера к каналам связи,

другим ЭВМ и вычислительным сетям

(сетевые платы, модемы, факс-модемы)


Technology

информатика (устройство ПК)