7. Аппаратное обеспечение. Машина Джон фон Неймана.
Машина фон Неймана - математическая модель, абстракция принципов, по которым работают почти все современные электронные компьютеры.
Согласно принципам, сформулированным в начале 20-го века математиком Фон-Нейманом, компьютер должен:
иметь оперативную память
программу, которая используется для управления компьютером и хранится в оперативной памяти наравне с данными
код программы хранится и выполняется последовательно (линейно) сверху вниз
В 1946 году группа ученых во главе с Джоном фон Нейманом ( Г.Голдстайн, А.Беркс) написали статью «Предварительное рассмотрение логической конструкции ЭВ устройства». Там обосновывается использование двоичной системы для представления данных в ЭВМ (преимущественно для технической реализации, простота выполнения арифметических и логических операций). До этого машины хранили данные в 10–ом виде.
1.Принцип программного управления. Он обеспечивает автоматизацию процессов вычислений на ЭВМ. Согласно этому принципу программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Как это выполняется? Введем 2 определения. Регистр – специализированная дополнительная ячейка памяти в процессоре. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Счетчик команд – регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды, он служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти. То есть, с его помощью осуществляется выборка программы из памяти. Этот регистр последовательно увеличивает хранимый в нем адрес очередной команды на длину команды. А так как команды программы расположены в памяти друг за другом, то тем самым осуществляется выборка цепочки команд из последовательно расположенных ячеек памяти. Если же нужно после выполнения команды перейти не к следующей, а к какой – то другой, используются команды условного или безусловного переходов. Таким образом, процессор исполняет программу автоматически, без вмешательства человека.
2. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что храниться в данной ячейке памяти – число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. Иногда этот принцип называют «принцип хранимой команды». И это отсутствие принципиальной разницы между программой и данными дало возможность ЭВМ самой формировать для себя программу в соответствии с результатом вычислений.
3. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Это позволяет обращаться к произвольной ячейке (адресу) без просмотра предыдущих.
Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фон неймановских. На сегодняшний день это подавляющие большинство компьютеров, в том числе и IBM PС–совместимые. Но есть и компьютерные системы с иной архитектурой – например системы для параллельных вычислений.
Аппаратное обеспечение компьютера – это все аппаратные средства, из которых состоит компьютер, т.е. вся аппаратура, необходимая для работы компьютера. Аппаратное обеспечение компьютера можно разделить на две части: • основные устройства компьютера; • дополнительные устройства компьютера. К основным устройствам компьютера относятся: • монитор (или дисплей) – устройство вывода информации; • клавиатура – устройство ввода информации; • системный блок. Эти устройства называются основными, потому что без них невозможна работа на компьютере. Самым важным из этих трех устройств является системный блок. В системном блоке располагаются основные элементы компьютера: микропроцессор (центральный процессор) – электронная микросхема, предназначенная для обеспечения общего управления компьютером, а также для выполнения всех операций, команд и программ; сопроцессор – устройство (микросхема), обеспечивающая повышение производительности компьютера. Работает сопроцессор не всегда, а только в тех случаях, действительно «две головы лучше»; оперативная память (ОЗУ или RAM) – область памяти, предназначенная для временного хранения программ и данных. После включения компьютера, туда помещается выполняемая в данное время программа, и компьютер работает с ней. При выключении питания ЭВМ, содержание оперативной памяти теряется; кэш-память – сверхбыстродействующая память, которая является промежуточной между основной памятью и процессором. Кэш диска – область оперативной памяти, в которой операционная система сохраняет содержимое части магнитного диска, к которой происходили обращения. В результате при повторном обращении к диску данные выбираются из дискового КЭШа, не требуя выполнения медленных операций ввода-вывода. постоянная память (ПЗУ или ROM) содержит программы и данные, определяющие работу ПЭВМ после включения питания. Информация в ПЗУ заносится на заводе-изготовителе один раз и навсегда, то есть содержимое этой области памяти (реализованной чаще всего на одной микросхеме) не может быть изменено пользователем. В ПЗУ хранятся следующие программы: самотестирования устройств ПК при включении питания; начальной загрузки ОС; пакет программ-драйверов, которые реанимируют базисный интерфейс между ОС и аппаратными средствами; установки параметров конфигурации системы. блок питания (генератор тактовых импульсов), который преобразует электрический ток сети и подает его на электронные схемы компьютера; устройство управления вырабатывает и распределяет по различным устройствам управляющие сигналы. Перечисленные устройства (микропроцессор, сопроцессор, ПЗУ, ОЗУ, генератор тактовых импульсов, устройство управления) объединены системной (материнской) платой. Кроме того, в состав системного блока входят также: шины (bus) – их называют компьютерными артериями, по которым передается информация. Различают два вида шин: системная и локальная шины. Системная шина предназначена для организации взаимодействия периферийных устройств с ядром компьютера, в состав которого входит микропроцессор, ОЗУ и ПЗУ. Локальной обычно называют шину, которая непосредственно выходит на контакты микропроцессора и которая обычно работает на внешней частоте микропроцессора. Остальные устройства компьютера называют дополнительными, потому что они дают дополнительные возможности при работе на компьютере. По-другому эти устройства называются периферийные или периферия. К ним относят: мышь – устройство, позволяющее управлять курсором, и предназначенное для ввода информации в компьютер;
- 1. Основные понятия информатики. Данные. Информация. Информатика.
- 2. Пользовательский интерфейс. Программный интерфейс. Аппаратно-программный интерфейс.
- 3. Система счисления. Позиционные и непозиционные системы счисления. Основание. Разряд.
- 4. Алгоритмы перевода из десятичной системы в двоичную и из десятичной системы в двоичную. Привести пример а10 а2 и а2 а10
- 5. Алгоритмы перевода из двоичной системы в восьмеричную и из восьмеричной системы в двоичную. Привести пример а10 а2 а8 и а8а2 а10
- 6. Алгоритмы перевода из двоичной системы в шестнадцатеричную из шестнадцатеричной системы в двоичную. Привести пример а10 а2 а16 и а16 а2 а10
- 7. Аппаратное обеспечение. Машина Джон фон Неймана.
- 8. Главные компоненты персонального компьютера.
- 9. Компоненты системного блока.
- 10.Назначение материнской платы.
- 11.Устройства для ввода и вывода данных.
- 12.Запоминающие устройства и их виды.
- 13.Программное обеспечение. Классификация по.
- 14.Системное программное обеспечение.
- 15.Прикладное программное обеспечение.
- 16.Инструментальное программное обеспечение.
- 17.Алгоритм. Основные способы описания алгоритмов.
- 18.Словесно формульный способ описания алгоритмов.
- 19.Графический способ описания алгоритмов.
- 20.Псевдокоды.
- 21.Структура данных. Классификация структур данных.
- 22.Основные алгоритмические конструкции.
- 23.Линейный алгоритм. Графические блоки для описания линейного алгоритма. Привести пример. Линейный алгоритм.
- 24.Ветвящийся алгоритм. Графические блоки для описания ветвящегося алгоритма. Привести пример.
- 25.Циклический алгоритм. Графические блоки для описания циклического алгоритма. Привести пример.10 Циклический алгоритм.
- 26.Оператор цикла с предусловием. Привести фрагмент программы.
- 27.Оператор цикла с постусловием. Привести фрагмент программы.
- 28.Оператор цикла с параметром. Привести фрагмент программы.
- 29.Условный оператор перехода. Привести фрагмент программы.
- 30.Компьютерная сеть. Виды топологий компьютерных сетей
- 31.Виды компьютерных сетей
- 32.Роли компьютеров в компьютерной сети
- 33.Устройства соединения локальных сетей
- 34.Протокол коммуникации tcp/ip .
- 35.Основные сервисы системы Интернет.
- 5.1.1. Интернет. Основные сервисы
- 36.Системы информационного поиска сети Интернет
- 37. Основные понятия html
- 38.Информационная безопасность и её составляющие
- 39.Угрозы безопасности информации в компьютерных системах
- 40.Вредительские программы
- 41.Методы защиты информации.
- 42.Компьютерные вирусы
- Компьютерные вирусы могут существовать в системе в разных стадиях функционирования:
- 43.Профилактика заражения вирусами компьютерных систем.
- 44.Офисные программы. Программа Microsoft Access.
- 46.Программа Microsoft Excel.
- 45.Программа Microsoft Word.