Тема 2. Техническое обеспечение компьютерных информационных технологий

Компьютер и его архитектура

Компьютер (англ. computer — вычислитель)представляет собой программируемоеэлектронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.

Различают два основных класса компьютеров:

- цифровые компьютеры (компьютеры), обрабатывающие данные в виде числовых двоичных кодов;

- аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины, которые являются аналогами вычисляемых величин.

Фундаментальным решением при проектировании компьютера является выбор, будет ли он цифровой или аналоговой системой. Если цифровые компьютеры работают с дискретными численными или символьными переменными, то аналоговые предназначены для обработки непрерывных потоков поступающих данных.

Персональные компьютеры обычно проектируются на основе принципа открытой архитектуры.

Принцип открытой архитектуры заключается в следующем:

· Регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом, компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями.

· Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями

При рассмотрении компьютерных устройств принято различать их архитектуру и структуру.

Архитектура компьютера — логическая организация и структура аппаратных и программных ресурсов вычислительной системы. Архитектура заключает в себе требования к функциональности и принципы организации основных узлов ЭВМ.

Архитектурой компьютера, по-другому, называется его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ, внешних ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.

Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) — одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд — программа. Это однопроцессорный компьютер.

Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.

По своим функциональным возможностям компьютеры подразделяют на:

§ карманные компьютеры (pocket PC),

§ пере­носные компьютеры (notebook),

§ настольные персональные компьютеры,

§ рабочие станции, графические станции,

§ большие компьютеры (мэйн­фреймы),

§ суперкомпьютеры.

Первые ЭВМ были созданы в США в 40-е гг. ХХ в.

Персональный компьютер – универсальная техническая система. Функциональные возможности компьютера определяются его конфи­гурацией (составом оборудования) – совокупностью основных устройств: типом и моделью про­цессора, объемом оперативной памяти и жесткого диска, наличием устройств мультимедиа (звуковой карты, CD-ROMa, акустических систем, микрофона) и дисководов, типом и размером монитора, типом ви­деокарты. Конфигурацию ПК можно изменять в соответствии с классом решаемых задач. Тем не ме­нее, существует базовая конфигурация, в которой обязательно присут­ствуют следующие устройства: системный блок, монитор, клавиатура, мышь.

Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.

Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие логические части:

· Устройства ввода информации.

· Устройства вывода информации

· Устройство обработки информации и управления

· Устройство хранения информации