Лекция: Билет №3.
Архитектура ЭВМ. Основные устройства компьютера, их функции и взаимодействие.
Центральный процессор или ЦП – это «мозг» ЭВМ. Даёт команды и согласует работу всех устройств. Обладает небольшой памятью и может производить вычисления. (Содержит кварц, задающий частоту тактов.)
Процессор может обрабатывать различные виды информации: числовую, текстовую, графическую, видео и звуковую. Процессор является электронным устройством, поэтому различные виды информации должны в нем обрабатываться в форме последовательностей электрических импульсов.
Такие последовательности электрических импульсов можно записать в вид последовательностей нулей и единиц, которые называются машинным языком.
Математический сопроцессор – служит для ускорения работы в программах, требующих интенсивной обработки чисел. (Графические программы, электронные таблицы ). Например, музыкальный сопроцессор может заниматься музыкальной программой в то время, как ЦП обеспечивает работу игровой программы. АЛУ — арифметическое логическое устройство. Производит вычисления, помощник ЦП.
Оперативная и долговременная память. В компьютере информация хранится в оперативной памяти (внутренней). Однако при выключении компьютера вся информация из оперативной памяти стирается.
Долговременное хранение информации обеспечивается внешней памятью. В качестве устройств внешней памяти обычно выступают накопители на гибких магнитных дисках, накопители на жестких магнитных дисках и оптические накопители.
Память делится на два типа: ОЗУ и ПЗУ.
В ОЗУ хранятся тексты, программы, набранные с клавиатуры, загруженные с дискеты и т. д., результаты вычислений. В процессе работы программы в ОЗУ изменяется содержимое ячеек памяти. При выключении ЭВМ информация ОЗУ исчезает.
В ПЗУ информация записывается фирмой – производителем, например, язык программирования, число p, символы клавиатуры, небольшие служебные программы, некоторые команды, тест самоконтроля POST, базовая система ввода – вывода BIOS и т.д… При выключении питания вся информация в ПЗУ сохраняется.
Шина данных — набор проводов (кабель), по которому происходит обмен информацией между всеми устройствами.
Внешние устройства можно разделить на устройства ввода и вывода информации. Человек воспринимает электрические импульсы и очень плохо понимает информацию, представленную в форме последовательностей нулей и единиц, следовательно, в составе компьютера требуется специальные устройства ввода и вывода информации.
Устройства ввода «переводят» информацию с языка человека на машинный язык компьютера, а устройства вывода, наоборот, делают информацию, представленную машинном языке, доступной для человеческого восприятия.
Устройства ввода информации. Ввод числовой и текстовой информации осуществляется с помощью клавиатуры. Для ввода графической информации или работы с графическим интерфейсом программ чаще всего применяют манипуляторы типа мышь и трекбол или тачпад (для протативных компьютеров).
Если мы хотим ввести в компьютер фотографию или рисунок, то используем специальное устройство – сканер. В настоящее время все больше распространение получают цифровые камеры, которые формируют изображения уже в компьютерном формате.
Для ввода звуковой информации предназначен микрофон, подключенный ко входу специальной звуковой платы, установленной в компьютере.
Управлять компьютерными играми удобнее посредством специальных устройств – игровых манипуляторов.
Устройства ввода:
клавиатура;
дисковод, — работающий с «гибкими», вынимаемыми дискетами;
винчестер — накопитель на «жестком» внутреннем диске;
магнитофон;
сканер — графику и тексты из книг считывает в память компьютера;
стример — хранит информацию на магнитной ленте как магнитофон.
Устройства вывода информации. Наиболее универсальным устройством вывода является монитор, на экране которого высвечивается числовая, текстовая, графическая и видеоинформация.
Для сохранения информации в виде «твердой копии» на бумаге служит принтер, а для вывода на бумагу сложных чертежей, рисунков и схем большого формата – плоттер (графопостроитель).
Вывод звуковой информации осуществляется с помощью акустических колонок или наушников, подключенных к выходу звуковой платы.
Устройства вывода: монитор, дисковод, магнитофон, принтер, стример, плоттер (построитель графиков).
Принтеры бывают трех типов: матричные (ударный принцип печати барабанными иголками), струйные (принцип выплескивания чернил, бывают цветные), лазерные (печать подобна печати ксерокопии, цветные — самые дорогие).
Некоторые внешние устройства называются манипуляторами. Манипулятор «мышь» считается универсальным и предназначен в основном для работы с меню в разных программах, с текстами, графикой, окнами и любыми другими объектами Windows. Манипулятор «джойстик» служит в основном для управления игровыми программами.
Видеоадаптер – устройство, служащее для связи компьютера с монитором. Предназначен для улучшения качества изображения. Управляет цветовым и точечным разрешением экрана.
Контроллер — преобразователь данных с внешнего устройства в машинный код. Например, контроллер клавиатуры, приняв сигнал от кнопки с цифрой «7», преобразует его в двоичный код: 00000111.
Порт — многоразрядный вход или выход в устройстве ( синонимы: разъем, гнездо ).
Модем – посредник между телефонной сетью и компьютером. Если у двух сотрудников из разных городов имеются подобные системы, то им легко обмениваться большим потоком информации. Факс-модем дополнительно позволяет распечатывать информацию на бумаге.
Следующие два определения имеют большее отношение скорее к программным средствам, чем к аппаратным, но тем не менее знать их следует, так как понятия интерфейса или драйвера тесно связаны с архитектурой.
Интерфейс — устройство согласования, граница между двумя системами. Например, интерфейс мультимедиа выглядит как аппаратное устройство – аудио плата (звуковая карта) с разъемами для подключения звуковых колонок, микрофона и т.д. А система Windows представляет собой программный графический интерфейс для удобства обмена информацией между человеком и компьютером.
Драйвер ( перевод с английского.: формирователь, двигатель, задающее устройство). Существуют специальные программы, называемые драйверами. Например, драйвер дисковода, драйвер мыши, драйвер клавиатуры. Такие программы служат для «оживления» работы компьютера при включении питания. Эти драйверы контролируют подключение, неполадки в работе внешних устройств, информируют о неисправностях, обеспечивают правильную работу внешних устройств.
Магистраль. Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по магистрали.
Подключение компьютера к сети. Человек постоянно обменивается информацией с окружающими его людьми. Компьютер может обмениваться информацией с другими компьютерами с помощью локальных и глобальных сетей. Для этого в его состав включают сетевую плату и модем.