Апаратна частина програмного забезпечення
Химия

Апаратна частина програмного забезпечення


Завантажити реферат: Апаратна частина програмного забезпечення

Що таке комп’ютер?

Комп’ютер є програмованим електронним пристроєм, здатним обробляти дані і проводити обчислення, а також виконувати інші завдання маніпулювання символами.

Існує два основних класи комп’ютерів:

цифрові комп’ютери, що обробляють дані у вигляді двійкових кодів;

аналогові комп’ютери, що обробляють безперервно мінливі фізичні величини (електрична напруга, час і т.д.), які є аналогами величин, що обчислюються.

Основу комп’ютерів утворює апаратура (HardWare). Принцип дії комп’ютерів полягає у виконанні програм (SoftWare).

Будь-яка комп’ютерна програма є послідовністю окремих команд.

Сукупність команд, які виконує цей комп’ютер, називається системою команд цього комп’ютера.

Як влаштовано комп’ютер?

Різноманітність сучасних комп’ютерів дуже велика. Але їх структури засновані на загальних логічних принципах, що дозволяють виділити у будь-якому комп’ютері такі основні устрою:

пам’ять (запам’ятовуючий пристрій, ЗУ), що складається з перенумерованих осередків;

процесор, що включає пристрій управління (УУ) і арифметико-логічний пристрій (АЛУ);

будову введення;

пристрій виведення.

Ці пристрої з’єднані каналами зв’язку, якими передається інформація.

Основні пристрої комп’ютера та зв’язки між ними представлені на схемі:

Апаратна частина програмного забезпечення

Регістр є сукупністю тригерів, пов’язаних один з одним певним чином загальною системою управління.

На яких засадах побудовані комп’ютери?

В основу побудови більшості комп’ютерів покладено такі загальні принципи, сформульовані в 1945 р. американським ученим Джоном фон Нейманом.

1. Принцип програмного управління. З нього випливає, що програма складається з набору команд, які виконуються процесором автоматично один за одним у певній послідовності.

2. Принцип однорідності пам’яті. Наприклад, програма у процесі виконання також може піддаватися переробці. Команди однієї програми можуть бути отримані як результат виконання іншої програми. На цьому принципі засновані методи трансляції — переклад тексту програми з мови програмування високого рівня на мову конкретної машини.

3. Принцип адресності. Структурно основна пам’ять складається з перенумерованих осередків; процесору в довільний момент часу доступна будь-яка комірка.

Що таке команда?

Команда – це опис елементарної операції, яку має виконати комп’ютер. У загальному випадку команда містить таку інформацію:

код операції;

вказівки щодо визначення операндів (або їх адрес);

вказівки щодо розміщення одержуваного результату.

Залежно від кількості операндів команди бувають:

одноадресні;

двоадресні;

триадресні;

змінно-адресні.

Що таке архітектура та структура комп’ютера?

При розгляді комп’ютерних пристроїв прийнято розрізняти їх архітектуру та структуру:

Архітектурою комп’ютера називається його опис на певному загальному рівні, що включає опис можливостей програмування, системи команд, системи адресації, організації пам’яті і т.д. Архітектура визначає принципи дії, інформаційні зв’язки та взаємне поєднання основних логічних вузлів комп’ютера: процесора, оперативного ЗУ, зовнішніх ЗУ та периферійних пристроїв. Спільність архітектури різних комп’ютерів забезпечує їхню сумісність з погляду користувача.

Структура комп’ютера — це сукупність його функціональних елементів та зв’язків між ними. Елементами можуть бути різні пристрої — від основних логічних вузлів комп’ютера до найпростіших схем. Структура комп’ютера графічно представляється як структурних схем, з допомогою яких можна дати опис комп’ютера будь-якому рівні детализации.

Найбільш поширені такі архітектурні рішення:

Класична архітектура

Це однопроцесорний комп’ютер. До цього типу архітектури належить і архітектура персонального комп’ютера із загальною шиною. Всі функціональні блоки тут пов’язані між собою загальною шиною, яка також називається системною магістраллю.

Фізично магістраль є багатопровідною лінією з гніздами для підключення електронних схем. Сукупність проводів магістралі поділяється окремі групи: шину адреси, шину даних і шину управління.

Периферійні пристрої (принтер та ін) підключаються до апаратури комп’ютера через спеціальні контролери — пристрої керування периферійними пристроями.

Контролер — пристрій, який пов’язує периферійне обладнання чи канали зв’язку з центральним процесором, звільняючи процесор безпосередньо керувати функціонуванням цього устаткування.

Що таке центральний процесор?

Центральний процесор (CPU, від англ. Central Processing Unit) — це основний робочий компонент комп’ютера, який виконує арифметичні та логічні операції, задані програмою, управляє обчислювальним процесом та координує роботу всіх пристроїв комп’ютера.

Сучасні процесори виконуються як мікропроцесорів. Фізично мікропроцесор є інтегральною схемою — тонкою пластинкою кристалічного кремнію прямокутної форми площею всього кілька квадратних міліметрів, на якій розміщені схеми, що реалізують всі функції процесора.

Як влаштовано пам’ять.

Пам’ять комп’ютера побудована з двійкових елементів, що запам’ятовують, — бітів, об’єднаних у групи по 8 бітів, які називаються байтами. (Одиниці виміру пам’яті збігаються з одиницями виміру інформації). Усі байти пронумеровані. Номер байта називається його адресою. Розрізняють два основні види пам’яті — внутрішню та зовнішню.

Які пристрої утворюють внутрішню пам’ять?

До складу внутрішньої пам’яті входять оперативна пам’ять, кеш-пам’ять та спеціальна пам’ять.

1. Оперативна пам’ять

Оперативна пам’ять: (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — пам’ять з довільним доступом) — це швидке запам’ятовуючий пристрій невеликого об’єму, безпосередньо пов’язаний з процесором і призначений для запису, зчитування і зберігання програм і даних, що виконуються цими програмами.

Оперативна пам’ять використовується тільки для тимчасового зберігання даних і програм, оскільки коли машина вимикається, все, що знаходилося в ОЗУ, пропадає. Доступ до елементів оперативної пам’яті прямий — це означає, що кожен байт пам’яті має свою індивідуальну адресу.

Кеш-пам’ять

Кеш (англ. cache), або надоперативна пам’ять — дуже швидке ЗУ невеликого об’єму, яке використовується при обміні даними між мікропроцесором та оперативною пам’яттю для компенсації різниці у швидкості обробки інформації процесором та дещо менш швидкодією оперативної пам’яттю.

Кеш-пам’ять реалізується на мікросхемах статичної пам’яті

Сучасні мікропроцесори мають вбудовану кеш-пам’ять, так званий кеш першого рівня розміром 8, 16 або 32 Кбайт. Крім того, на системній платі комп’ютера може бути встановлений кеш другого рівня ємністю 256, 512 Кбайт та вище.

3. Спеціальна пам’ять

До пристроїв спеціальної пам’яті відносяться постійна пам’ять (ROM), постійна пам’ять (Flash Memory), що перепрограмується, пам’ять CMOS RAM, що живиться від батарейки, відеопам’ять і деякі інші види пам’яті.

Які пристрої утворюють зовнішню пам’ять?

Зовнішня пам’ять (ВЗП) призначена для тривалого зберігання програм та даних, і цілісність її вмісту не залежить від того, увімкнено або вимкнено комп’ютер. На відміну від оперативної пам’яті, зовнішня пам’ять немає прямого зв’язку з процесором. Інформація від ВЗП до процесора і навпаки циркулює приблизно за наступним ланцюжком:

До складу зовнішньої пам’яті комп’ютера входять:

накопичувачі на твердих магнітних дисках;

накопичувачі на гнучких магнітних дисках;

накопичувачі на компакт-дисках;

накопичувачі на магніто-оптичних компакт-дисках;

накопичувачі на магнітній стрічці (стримери) та ін.

З’єднання пристроїв комп’ютера.

Для того, щоб з’єднати один з одним різні пристрої комп’ютера, вони повинні мати однаковий інтерфейс (англ. interface від inter між, і face обличчя).

Інтерфейс — це засіб поєднання двох пристроїв, в якому всі фізичні та логічні параметри узгоджуються між собою.

Якщо інтерфейс є загальноприйнятим, наприклад, затвердженим лише на рівні міжнародних угод, він називається стандартним.

Кожен із функціональних елементів (пам’ять, монітор або інший пристрій) пов’язаний з шиною певного типу — адресної, керуючої або шиною даних.

Для узгодження інтерфейсів периферійні пристрої підключаються до шини не безпосередньо, а через свої контролери (адаптери) та порти приблизно за такою схемою:

Контролери та адаптери є набори електронних ланцюгів, якими постачаються пристрої комп’ютера з метою сумісності їх інтерфейсів. Контролери, крім цього, здійснюють безпосереднє керування периферійними пристроями на запит мікропроцесора.

Порти пристроїв є деякі електронні схеми, що містять один або кілька регістрів вводу-виводу і дозволяють підключати периферійні пристрої комп’ютера до зовнішніх шин мікропроцесора.

Портами також називають пристрої стандартного інтерфейсу: послідовний, паралельний та ігровий порти (або інтерфейси).

Послідовний порт обмінюється даними з процесором побайтно, і з зовнішніми пристроями — побитно. Паралельний порт отримує та надсилає дані побайтно.

До послідовного порту зазвичай приєднують повільно діючі або досить віддалені пристрої, такі як миша і модем. До паралельного порту приєднують більш «швидкі» пристрої — принтер та сканер. Через ігровий порт приєднується джойстик. Клавіатура та монітор підключаються до своїх спеціалізованих портів, які є просто роз’ємами.

Пристрої введення та виведення.

Пристрої введення: клавіатура, сканер, сенсорний монітор, факс, модем, миша, джойстик, трекбол, дигітайзер

Трекбол — невелика коробка з кулькою, вбудованою у верхню частину корпусу. Користувач рукою обертає кульку та переміщає, відповідно, курсор. На відміну від миші, трекбол не вимагає вільного простору біля комп’ютера, його можна вбудувати у корпус машини.

Дигітайзер — пристрій для перетворення готових зображень (креслень, карт) на цифрову форму. Являє собою плоску панель — планшет, розташовану на столі, і спеціальний інструмент — перо, за допомогою якого вказується позиція на планшеті. При переміщенні пера за планшетом фіксуються його координати близько розташованих точках, які потім перетворюються на комп’ютері в необхідні одиниці виміру.

Пристрої виведення: монітор, принтер, факс, модем, плоттер.

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *