Устройство компьютера. Общая схема. Процессор, память

Тип информации

Человек

Числовая

Компьютер

Текстовая

Графическая

Звуковая

Тип информации

Человек

Числовая

Компьютер

5

Текстовая

00000101

Графическая

Звуковая

Тип информации

Человек

Числовая

Компьютер

5

Текстовая

А

00000101

Графическая

11000000

Звуковая

Тип информации

Человек

Числовая

Компьютер

5

Текстовая

А

00000101

Графическая

11000000

Звуковая

00000000

Тип информации

Человек

Числовая

Компьютер

5

Текстовая

А

00000101

Графическая

11000000

Звуковая

Звук максимальной громкости

00000000

11111111

Данные – это информация, представленная в компьютере в виде двоичного кода.

Программа – это алгоритм, который записан на языке программирования и выполняется компьютером.

Процессор

Оперативная память

Магистраль

Устройства ввода

Устройства вывода

Долговременная память

Процессор

Процессор- это самая главная часть компьютера, это его «мозг». Он управляет работой всего компьютера и выполняет все команды в программах.

Любое действие происходит с участием процессора.

Все, что выполняет компьютер, на самом деле выполняет микропроцессор.

Процессор работает вместе с памятью.

Устройства компьютера

• Устройства компьютера



Процессор

Производительность процессора является его интегральной характеристикой и характеризует скорость выполнения программ.

- Разрядность процессора- определяется количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает одновременно.

- Тактовая частота – равна количеству тактов обработки данных, которые процессор производит за 1 секунду.

Устройства компьютера

• Устройства компьютера



Процессор

Состав процессора

Микропроцессор производит все вычисления (арифметические и логические операции), взаимодействует с памятью и осуществляет управление всеми компонентами ПК.

Таким образом, процессор включает в себя следующие части:

• арифметико-логическое устройство (АЛУ) - выполняет арифметические и логические операции над данными: сложение, вычитание, умножение, деление, сравнение и др.
• устройство управления (УУ)- организует процесс выполнения программ и координирует взаимодействие всех устройств ЭВМ во время её работы.
• Внутренние регистры – ячейки памяти внутри кристалла процессора, предназначенные для хранения промежуточной информации.

Устройства компьютера

• Устройства компьютера



Процессор

С момента появления первого процессора (за 40 лет) разрядность процессоров увеличилась в 16 раз (с 4 до 64 битов).

Устройства компьютера

• Устройства компьютера



Процессор

С момента появления первого процессора частота процессоров увеличилась в 37 000 раз (с 0,1 МГц до 3700 МГц).

Однако повышение производительности процессоров за счет увеличения частоты имеет свой предел из-за увеличения тепловыделения и необходимости использования все более эффективных охлаждающих вентиляторов.

Устройства компьютера

• Устройства компьютера



Процессор

Увеличение производительности процессора

В настоящее время в основном путем совершенствования архитектуры процессора.

Во-первых, в структуру процессора вводится кэш-память, которая позволяет ускорить выборку команд и данных и тем самым уменьшить время выполнения одной команды.

Во-вторых, вместо одного ядра процессора используется два ядра или четыре ядра, которые параллельно выполняют вычисления.

Устройства компьютера

• Устройства компьютера



Процессор

Аппаратная реализация

Процессор аппаратно реализуется на б ольшой и нтегральной с хеме (БИС), которая содержит сотни миллионов микропереключателей и представляет собой маленькую полупроводниковую пластину площадью в несколько квадратных сантиметров, заключенную в плоский корпус с рядами металлических штырьков (контактов)

Устройства компьютера

• Устройства компьютера



Процессор

Системная плата является основным аппаратным устройством компьютера. На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора и модулей оперативной памяти, а также разъемы для подключения внешних устройств.

Системная плата

Оперативная память

Для того чтобы компьютер мог выполнить обработку данных по программе, программа и данные должны быть загружены в оперативную память .

Процессор считывает команды программы и данные из оперативной памяти, выполняет команды, а затем записывает полученные данные обратно в оперативную память.

При выключении компьютера все данные и программы в оперативной памяти стираются.

7кл.Урок 8.

ЛОГИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ОПЕРАТИВНОЙ ПАМЯТИ

Оперативная память представляет собой множество ячеек.

Каждая ячейка имеет свой уникальный адрес .

Нумерация ячеек начинается с нуля .

Каждая ячейка памяти имеет объем 1 байт .

Максимальный объем адресуемой памяти равен произведению количества ячеек N на 1 байт.

Номер ячейки

1 073 741 823

Ячейки

…

10101010

…

2

1

10111001

0

10111111

10101010

Объем оперативной памяти

• V оп = V яч * N

Объем оперативной памяти = объем одной ячейки * количество ячеек.

Например, для N=1073741824

V оп =1байт*1073741823= 1Гбайт

Внешняя память -

для долговременного хранения информации.

Внешняя память энергонезависима и позволяет сохранять большой объем информации.

Под внешней памятью подразумевают обычно как устройства чтения/записи информации – накопители (дисководы) , так и устройства, где непосредственно хранится информация – носители информации.

Как правило, для каждого носителя информации существует свой накопитель.

Классификация носителей:

• Магнитные носители

• Гибкие магнитные диски; Жесткие магнитные диски; Магнитные ленты.
• Гибкие магнитные диски;
• Жесткие магнитные диски;
• Магнитные ленты.

• Оптические носители

• CD и DVD
• CD и DVD

• Энергозависимые

Гибкие магнитные диски (дискета, флоппи-диск)

Информационная ёмкость дискеты невелика и составляет всего 1.44 Мбайт. Скорость записи и считывания информации также мала (около 50 Кбайт/с) из-за медленного вращения диска (360 об./мин).

• У гибкого диска 2 стороны по 80 дорожек. На каждой дорожке по 18 секторов. Объем одного сектора = 512 байт.

Объем диска = 2*80*18*512=

1,44 Мбайт

Жесткие магнитные диски (винчестер)

Винчестер является обязательным компонентом современного компьютера ( HDD – Hard Disk Drive) – представляет собой группу дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью .

Первый накопитель на жестких дисках IBM 350 Disk File разработан в 1955 году.

Накопитель емкостью 5 Мбайт состоял из 50 дисков диаметром 24 дюйма, вращавшихся со скоростью 1200 об/мин.

Размер накопителя был сравним с двумя современными двухкамерными холодильниками.

• Скорость записи и считывания информации с жестких дисков достаточно велика (около 133 Мбайт/с) за счет быстрого вращения дисков (7200 об./мин).
• Объем жестких дисков может достигать 1 Тбайта

Лазерные (оптические) диски: CD - Compact Disk (компакт диск) и DVD - Digital Video Disk (цифровой диск)

Классификация лазерных дисков:

• Без возможности записи CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) и DVD-ROM (Digital Video Disk Read Only Memory) ;
• С однократной записью и многократным чтением CD-R и DVD-R ;
• С многократной записью CD-RW и DVD-RW ( RW – Re Writable).

• Объем CD диска = 700 Мбайт

Объем DVD диска = 4,7 Гбайт или 8,5 Гбайт

Flash – диски (карты)

• Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах.

Флэш-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус.

Микросхемы флэш-памяти могут содержать миллиарды ячеек, каждая из которых хранит 1 бит информации.

КАРТЫ ФЛЭШ-ПАМЯТИ

Информационная емкость карт флэш-памяти может достигать 128 Гбайт .

Информация записанная на флэш-память, может очень долго храниться (от 20 до 100 лет).

Флэш-память компактнее и потребляет значительно меньше энергии (примерно в 10-20 раз), чем магнитные и оптические дисководы.

Для считывания и записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители ( картридеры ), встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB -порт.

Универсальный картридер

Тип носителя

Дискета

Емкость носителя

Опасные воздействия

1,44 Мб 

Жесткий диск

Магнитные поля, нагревание, физическое воздействие

До 1 Тбайта

CD-ROM

DVD-ROM

Удары, изменение пространственной ориентации в процессе работы

650-800 Мбайт

Царапины, загрязнение

4,7 Гбайт, 8,5 Гбайт

Устройства на основе flash-памяти

до 1 28 Гбайт

Перенапряжение питания