Технические средства реализации информационных процессов Информатика

Технические средства
реализации информационных
процессов
Информатика
1
Компьютер
Компьютер - это программируемая
электронная система, предназначенная для
приема, передачи, хранения и обработки
информации.
Компьютер
HardWare
Аппаратное
обеспечение
SoftWare
Программное
обеспечение
2
Архитектура компьютера
Архитектурой компьютера (в широком смысле)
называется его описание на некотором общем
уровне.
Включает описание
 пользовательских возможностей
 системы команд
 системы адресации
 организации памяти и пр.
3
Архитектура компьютера
Определяет
 принципы действия;
 информационные связи;
 взаимное соединение
основных логических узлов компьютера
4
Классическая (неймановская)
архитектура компьютера
Джон фон Нейман (США) 1945 г.
5
Принципы классической
(неймановской) архитектуры ЭВМ
1. Основные компоненты ЭВМ
Устройство
ввода
(УВв)
Устройство
вывода
(УВыв)
Устройство
управления
(УУ)
Запоминающее
устройство
(ЗУ)
Арифметикологическое
устройство
(АЛУ) 6
Принципы классической
(неймановской) архитектуры ЭВМ
2. Хранение данных и команд в памяти
(реализован наличием ЗУ)

Адресность памяти – память состоит из
пронумерованных ячеек, каждая из
которых имеет уникальный адрес;

Для чтения и записи данных в память надо
указать адрес;

Однородность памяти – данные и команды
хранятся в памяти на равноправных
началах.
7
Принципы классической
(неймановской) архитектуры ЭВМ
3. Принцип программного управления
Программа - совокупность команд
определяющих последовательность действий
компьютера
Команда (машинная) – элементарная
инструкция, выполняемая автоматически
КОМАНДА
КОП А1 А2 А3
8
Принципы классической
(неймановской) архитектуры ЭВМ
Функция устройства управления –
• прочесть очередную команду,
• расшифровать ее
• подключить необходимые цепи и
устройства для ее выполнения.
чтение
формирование
очередной
адреса
выполнение
команды из памяти
очередной
команды
и
расшифровка
команды
адрес
ее содержания;
первой
9
команды
Принципы классической
(неймановской) архитектуры ЭВМ
Управляющие сигналы и потоки информации
Устройство
ввода
Устройство
вывода
Устройство
управления
Запоминающее
устройство
Арифметикологическое
устройство
10
Принципы классической
(неймановской) архитектуры ЭВМ
4. Последовательное выполнение
операций
5. Двоичное кодирование
6. Использование электронных
элементов и электрических схем
11
Структура компьютера
Структура компьютера — это некоторая модель,
устанавливающая состав, порядок и принципы
взаимодействия входящих в нее компонентов.
Структура компьютера — это техническая
реализация основных принципов классической
архитектуры на конкретном историческом этапе
развития информационно-коммуникационных
технологий.
12
Структура современного ПК
Центральная часть
Процессор
АЛУ
УУ
Внутренняя
память
ОЗУ
ПЗУ
КЭШ
Периферийная
часть
Внешняя
память
Устройства
вводавывода
СИСТЕМНАЯ ШИНА
13
Central
Структура системной
платы
Processing Unit
Тактовый
генератор
Read-Only
Memory
ОЗУ
(RAM)
Назад
Центральный
процессор
(CPU)
Сопроцессор
Слоты
ПЗУ
КЭШ(ROM) память
RandomПУ
Контроллеры
Access
Memory
14
Основные отличия современного ПК
от классической архитектуры
Внешняя память
1.
2.
3.
4.
• Предназначена для
Выделение центральной
и периферийной
долговременного
хранения
частей
информации независимо от
того, работает
ЭВМ или нет.
Объединение в одном
функционально
• Характеризуется
она
более
законченном модуле
(процессоре)
двух
низкимуправления
быстродействием,
устройств: устройства
и
• Но позволяет
хранить
арифметико-логического
устройства.
существенно больший
Разделение памяти
на информации
внутреннюю по
и
объем
внешнюю.
сравнению с оперативной
памятью.
Реализация принципа
открытой архитектуры.
15
Принцип открытой архитектуры
Модульность - это построение компьютера на
основе набора модулей.
Модуль представляет собой конструктивно и
функционально законченный электронный
блок в стандартном исполнении. Это означает,
что с помощью модуля может быть
реализована какая-то функция либо
самостоятельно, либо совместно с другими
модулями.
Конфигурация - набор модулей, из которых
состоит конкретный компьютер.
16
Принцип открытой архитектуры


Регламентируются и стандартизируются только
описание принципа действия компьютера и его
конфигурация;
Компьютер легко расширяется и
модернизируется за счет возможности
подключения через слоты разнообразных
устройств, удовлетворяющие заданному
стандарту, и тем самым устанавливать
конфигурацию ПК в соответствии
потребностями конкретного пользователя.
17
Интерфейс устройства
Устройство
Контроллер
или
Адаптер
Порт
Шина
18
Назад
Периферийные
устройства
19
Периферийные устройства
Внешняя память
Устройства ввода
Устройства вывода
Устройства обмена
(между компьютерами)
20
ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ
21
Поток информации
от ВЗУ к процессору и обратно
ВЗУ
ОЗУ
Кэш
Процессор
22
Внешняя память (ВЗУ)



Устройство для чтения (записи). В
основном, расположено внутри
системного блока;
Драйвер устройства – программа,
управляющая работой устройства;
Носитель информации (гибкий диск,
жесткий диск, компакт диск).
23
Внешняя память
НГМД
(FFD)
НЖМД
(HDD)
CD-ROM
Drive
Flashпамять
CD-R
Drive
Стример
CD-RW
Drive
DVD
Drive
24
НГМД
Накопитель на Гибких Магнитных Дисках
FFD – Floppy Flexible Drive
Основные достоинства и недостатки
+ Возможность переносить информацию с
компьютера на компьютер;
+ Небольшая стоимость;
– Малая емкость;
– Подверженность механическим и
магнитным повреждениям.
25
НЖМД
Накопитель на Жестком Магнитном Диске
HDD – Hard Disk Drive
Основное устройство
долговременного хранения информации
Характеристики
Емкость
Время доступа
Скорость вращения
Скорость передачи данных
Уровень шума
26
Устройства для чтения
(записи) на компакт дисках
CD-ROM Drive – Compact Disk Drive (Read Only
Memory – Только для чтения)
CD-R (Recordable – Для однократной записи)
CD-RW (ReWritable – Перезаписываемый)
DVD (Digital Video Disk) – новая технология,
позволившая существенно увеличить емкость
компакт-дисков (DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW)
27
Характеристики ВЗУ
Устройство
НГМД
НЖМД
CD
Скорость
вращения
об/мин
360
До 15 000
7 200
5 400
До 50х
Скорость
передачи
данных
Емкость
накопителя
150 Кб/с
1, 44 Мб
40-60 Гб
41 Мб/с
(1990 г. –
31 Мб/с
20 Мб)
50x150Кб/c= 650 Мб
7500Кб/c
DVD
4,7 – 17 Гб
Стример
120 Мб
28
Устройства ввода
Преобразуют информацию, поступающую
от пользователя, в двоичный код.
Клавиатура
Мышь
Микрофон
Сканер
29
Устройства вывода
Преобразуют двоичный код к виду,
удобному для восприятия пользователем.
Монитор
Принтер
Динамики
30
Видеосистема компьютера
Состоит из
 монитор;
 видеоадаптер;
 программное обеспечение
(драйверы).
Принцип формирования изображения
Построчное высвечивание точек экрана лучом,
представляющим пучок электронов.
31
Характеристики монитора
Название
Величина
Размер экрана по диагонали (Отношение
15 дюймов
17 дюймов
Разрешающая способность – количество
600х800
768х1024
Кадровая частота – частота обновления
85 Гц
100 Гц
Цветность
256 цветов
High Color
ширины к высоте стандартное 4 : 3)
точек по вертикали и горизонтали
экрана
32
Принтеры
Контактного действия –
нанесение изображения
при помощи ударов
через красящую ленту
Неконтактного действия –
нанесение изображения
без контакта с бумагой
Матричные
Струйные
Лазерные
33
Матричные принтеры
Достоинства и недостатки
111100
100010
100010
111100
100100
100010
100010
000000
000000
+ Одновременная печать нескольких
копий документа
+ Достаточная низкая цена
Матрица
+ Низкая
стоимость расходных
формирования
материалов
символа R
+ Нетребовательность к качеству
бумаги
+ Возможна рулонная подача бумаги
– Шумность
– Низкая надежность из-за большой
доли механических элементов
34
– Невысокая скорость печати
Струйные принтеры
Достоинства и недостатки
+ Большой набор "бумажных" носителей: бумага,
пленка, фотобумага
+ Самая низкая цена
+ Самая дешевая цветная печать
+ Бесшумность
– Невысокая скорость печати
– Требовательность к качеству бумаги
– Печать только 1 копии документа
– Высокая стоимость расходных материалов
– Невысокая скорость печати
– Высыхание чернил и засорение сопел
35
Лазерные принтеры
Контейнер с
порошком
6-угольное зеркало
Миниатюрный
лазер
Готовое
изображение
Термопресс
Негативное
Позитивное
Печатающий барабан
Бумага
изображение
изображение
36
Лазерные принтеры
Достоинства и недостатки
+ Дешевая себестоимость печати
+ Бесшумность
+ Высокое качество печати
+ Высокая скорость печати
+ Высокая надежность
– Высокая цена
– Требовательность к качеству бумаги
– Печать только 1 копии документа
– Высокая стоимость расходных материалов
– Повсеместно используется только печать на
37
формате А4, и черно-белая
Характеристики принтеров
 качество печати (dpi);
 объем внутренней памяти;
 скорость печати;
 формат бумаги (А4, А3);
 цветность печати;
 возможность автоматической
подачи бумаги;
 надежность;
 стоимость.
38
Основные характеристики
компьютера
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЧАСТИ
1. Быстродействие, производительность,
тактовая частота.
2. Разрядность процессора и шины.
3. Емкость оперативной памяти.
4. Виды и емкость КЭШ-памяти.
39
Основные характеристики
компьютера
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ПЕРИФЕРИЙНЫХ УСТРОЙСТВ
1. Емкость накопителя на жестких магнитных
дисках.
2. Параметры видеосистем.
3. Наличие и тип различных дополнительных
устройств ввода-вывода.
4. Состав и характеристики программного
обеспечения, вид операционной системы.
40