Вопрос 14.Устройство и пользовательские характеристики компьютера

Информация, подлежащая обработке в компьютере, должна быть представлена в виде специальных (машинных) кодов в принятой для данной ЭВМ двоичной системе счисления, т.е. в виде последовательностей нулей и единиц.

Информация, циркулирующая в компьютере (ЭВМ), подразделяется на следующие виды: - Данные (информация подлежащая обработке); - Команды (информация указывающая вид обработки); - Адреса (информация о местонахождении данных и команд).

Эта информация перемещается в компьютере по соответствующим шинам (группам проводов), которые именуются шина адреса, шина данных, шина команд (Рис. 3).

1. Основные понятия и термины машинного представления информации Наименьшей единицей информации является бит (двоичный разряд).

Элементы, из которых состоит дискретное сообщение, передаваемое в ЭВМ или выводимое на экран дисплея, устройство печати, называют символами. Как символы могут выступать графические знаки, изображающие цифру, букву, служебные, математические и другие обозначения.

В качестве машинной единицы информации для представления символа используется группа двоичных разрядов, которая именуется байтом. Байт состоит из 8 бит.

В зависимости от типа ЭВМ дискретное сообщение, передаваемое между элементами и блоками ЭВМ, состоит из одного байта (8 двоичных разрядов), двух байт (16 разрядов), четырех байт (32 разряда), восьми байт (64 разряда); соответственно ЭВМ и подразделяют на 8-, 16 -, 32-, 64- разрядные. Такое дискретное сообщение принято называть машинным словом. На рис. 2 показано, как соотносятся бит, байт и слово.

Бит - один двоичный разряд

Байт - восемь двоичных разрядов

Слово - 16 двоичных разрядов

Рис. 2. Единицы информации, используемые в ЭВМ

Как правило, данные запоминаются и извлекаются из памяти ЭВМ целыми словами. Операции запоминания и извлечения из памяти принято называть соответственно записью и считыванием. ЭВМ обычно оперирует с информацией двух типов — с данными и командами. В том случае, когда слово заключает в себе инструкцию по обработке других данных, его принято называть командой.

Совокупность нескольких машинных слов, объединенных единым смыслом, называется записью. Группа записей, последо­вательно расположенных на носителе внешнего запоминающего устройства, записываемая из ОЗУ или считываемая в нее, называется блоком. Блок содержит 512 байт. Несколько блоков, содержащих записи, объединенные каким-либо признаком в информационный массив, называются файлом.

Дискретные сообщения, которые транспортируют информацию между отдельными функциональными устройствами ЭВМ, сформированы в определенные коды, т. е. каждому символу соответствует определенный набор нулей и единичек. Используют в основном коды КОИ-8, ДКОИ, накоторые имеются государственные стандарты.

За один такт работы ЭВМ выполняются действия с одним машинным словом. Таким образом, при передаче более одного байта данных. 16-разрядный процессор работает вдвое быстрее 8-разрядного, так как в машинное слово 16-разрядного процессора входят 4 десятичных числа, а не 2.

Точность представления числа зависит от количества отводимых под число разрядов: 8 разрядов — точность составляет два десятичных знака, 32 разряда — точность 10 десятичных знаков.

Самым большим преимуществом увеличения разрядности ЭВМ является использование оперативной памяти увеличенного объема. 8-разрядный процессор позволяет обращаться к ОЗУ объемом до 64 кб, 16-разрядный процессор может работать с ОЗУ до 1024 кб, 32-разрядный до 4 Гб.

Всеми процессами в компьютере управляет комплекс программ, именуемый операционной системой.

На рис. 3 изображена схема устройства системного блока компьютера класса IBM PC. Вся информация в виде машинных слов передается между компонентами компьютера по шине. Информация о данных поступает по шине данных на соответствующий адрес (устройство) по указанию информации об адресе, идущей по шине адреса. Информация о видах выполняемых операций поступает по шине команд. Скорость передачи машинных слов задается тактовым генератором и это (в основном) определяет скорость выполнения вычислений в компьютере (его производительность), которая соответственно имеет размерность - количество операций в секунду или для простоты этот параметр определяют как частота работы процессора в мегагерцах (гигагерцах).

«Мозгом» компьютера является процессор (точнее микропроцессор), выполняющий все вычисления и обработку информации. Программы и исходные данные для обработки процессор берет из оперативной памяти (ОЗУ) и в нее же он записывает результаты. Для ускорения доступа к оперативной памяти используется специальная сверхбыстродействующая кэш-память, которая располагается как бы «между» процессором и оперативной памятью и хранит копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. При обращении процессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. При выключении питания компьютера данные из ОЗУ стираются.

В компьютере имеется постоянная память (ПЗУ - постоянное запоминающее устройство), в которую данные занесены при ее изготовлении и не зависят от наличия питания компьютера так питается от автономного аккумулятора. В ПЗУ хранятся программы для проверки компьютера, инициирования загрузки операционной системы (ОС) и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера – в основном устройств ввода-вывода. По этой причине содержимое постоянной памяти называют BIOS (Basic Input-Output System).

Рис. 3.

В компьютерах имеется еще один вид памяти – видеопамять, то есть память, используемая для хранения изображения, выводимого на экран монитора. Эта память входит в состав видеоконтроллера (видеокарта) - электронной схемы, управляющей выводом изображения на экран.

Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера – клавиатуры, дисководов и т.д. Результаты выполнения программ также выводятся на различные устройства – монитор, диски, принтер и т.д.

Обмен информацией между ОЗУ и устройствами не происходит непосредственно между ними. Между устройствами и оперативной памятью имеются два промежуточных звена:

1. Для каждого устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером, или адаптером.

2. Все контроллеры взаимодействуют с процессором и ОЗУ через системную магистраль передачи данных, которую называют шиной.

Компьютер и его характеристики (пользовательский аспект)

Разнообразие технического построения ЭВМ, широкий набор периферийного оборудования делает проблематичным однозначное описание их характеристик. И в то же время при выборе для решения экономических и технических задач на ЭВМ очень важно знать такие характеристики, которые существенно сказываются на возможности выполнения конкретной задачи, скорости ее решения, возможностях визуализации, документирования. Основные характеристики ЭВМ, позволяющие иметь об этом представление, следующие:

— размер оперативной памяти; — характеристика процессора; — характеристики внешней памяти; — характеристики дисплея (монитора); — тип интерфейса и возможности расширения конфигурации ЭВМ.