Αρχιτεκτονική προσωπικού υπολογιστή. Σκοπός των κύριων εξαρτημάτων. Λειτουργικά χαρακτηριστικά του υπολογιστή. Η αρχή της ανοιχτής αρχιτεκτονικής υπολογιστών και οι σύγχρονες τάσεις ανάπτυξης Αρχιτεκτονική υπολογιστών και λογικές συσκευές

Εισαγωγή………………………………………………………. 3

1. Θεωρητικό μέρος……………………………………………….. 4

1.1. Βασικές έννοιες για την αρχιτεκτονική ενός σύγχρονου Η/Υ………4

1.2. Ταξινόμηση αρχιτεκτονικών στοιχείων

σύγχρονος Η/Υ…………………………………………………….. 5

1.3. Αναλυτικά χαρακτηριστικά αρχιτεκτονικών στοιχείων

σύγχρονος Η/Υ…………………………………………………….. 6

2. Πρακτικό μέρος……………………………………………. 14

2.1. Γενικά χαρακτηριστικά της εργασίας……………………………….. 14

2.2. Περιγραφή του αλγορίθμου για την επίλυση του προβλήματος………………………….. 16

Συμπέρασμα……………………………………………………24

Κατάλογος χρησιμοποιημένης βιβλιογραφίας………………………….. 25

Εισαγωγή

Η έλευση των προσωπικών υπολογιστών είναι μια επαναστατική ανακάλυψη στο μέτωπο της ανάπτυξης της τεχνολογίας της πληροφορίας. Οι προσωπικοί υπολογιστές έχουν πάρει σταθερά τη θέση τους σε γραφεία, εμπορικές εταιρείες, εργοστάσια και στο σπίτι. Σήμερα, ο υπολογιστής είναι βοηθός στην επιχείρησή μας και πηγή των τελευταίων ειδήσεων από τον Παγκόσμιο Ιστό - το Διαδίκτυο και ένα μέσο κινητής επικοινωνίας που σας επιτρέπει να μεταδίδετε και να λαμβάνετε γρήγορα πληροφορίες χρησιμοποιώντας το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο.

Ο χρήστης πρέπει να γνωρίζει την αρχιτεκτονική του υπολογιστή, γιατί... Χωρίς γνώση των διαδικασιών που συμβαίνουν μέσα στον υπολογιστή, των βασικών συσκευών που είναι απαραίτητες για την εργασία, ο χρήστης δεν θα μπορεί να συνειδητοποιήσει τις ανάγκες του για την εκτέλεση ορισμένων εργασιών.

Στο θεωρητικό μέρος της παρούσας εργασίας του μαθήματος θα εξεταστεί η αρχιτεκτονική ενός σύγχρονου Η/Υ, θα μελετηθούν αναλυτικά τα στοιχεία του: μικροεπεξεργαστής; γεννήτρια ρολογιού? Δίαυλος συστήματος? κύρια μνήμη? εξωτερική μνήμη; παροχή ηλεκτρικού ρεύματος; μετρών την ώραν; εξωτερικές συσκευές? συσκευές εισαγωγής και εξόδου πληροφοριών· εργαλεία πολυμέσων? ενδομηχανική διεπαφή.

Στο πρακτικό μέρος αυτής της εργασίας του μαθήματος, θα λυθεί το έργο της δημιουργίας ενός φύλλου κόστους για την αγορά καυσίμων και λιπαντικών. Αυτό το πρόβλημα επιλύθηκε χρησιμοποιώντας το Microsoft Office Excel.

Για την ολοκλήρωση της εργασίας χρησιμοποιήθηκε το ακόλουθο υλικό και λογισμικό: CPU Intel (R) Pentium (R) 4, λειτουργικό σύστημα Microsoft Windows XP Professional, προγράμματα - Microsoft Office Word 2007, Microsoft Office Excel 2007.

Θεωρητικό μέρος

1. Βασικές έννοιες για τη σύγχρονη αρχιτεκτονική Η/Υ

Ο υπολογιστής είναι μια πολυλειτουργική ηλεκτρονική συσκευή για την αποθήκευση, την επεξεργασία και τη μετάδοση πληροφοριών. Η αρχιτεκτονική του υπολογιστή νοείται ως ένα σύνολο γενικών αρχών για την οργάνωση του υλικού και του λογισμικού και των χαρακτηριστικών τους, το οποίο καθορίζει τη λειτουργικότητα ενός υπολογιστή κατά την επίλυση διαφόρων προβλημάτων. 8, σελ. 22

Η κατασκευή των περισσότερων υπολογιστών βασίζεται στις αρχές που διατυπώθηκαν το 1945 από τον John von Neumann:

Η αρχή του ελέγχου προγράμματος (ένα πρόγραμμα αποτελείται από ένα σύνολο εντολών που εκτελούνται από τον επεξεργαστή αυτόματα η μία μετά την άλλη με μια συγκεκριμένη σειρά).

Η αρχή της ομοιογένειας της μνήμης (τα προγράμματα και τα δεδομένα αποθηκεύονται στην ίδια μνήμη, οι εντολές μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία με τον ίδιο τρόπο όπως τα δεδομένα).

Η αρχή της διευθυνσιοδότησης (η κύρια μνήμη αποτελείται δομικά από αριθμημένα κελιά).

Οι υπολογιστές που κατασκευάζονται με βάση αυτές τις αρχές έχουν κλασική αρχιτεκτονική (αρχιτεκτονική von Neumann). Ο Von Neumann όχι μόνο πρότεινε τις θεμελιώδεις αρχές της λογικής δομής ενός υπολογιστή, αλλά πρότεινε επίσης τη δομή του, η οποία αναπαράχθηκε κατά τις δύο πρώτες γενιές υπολογιστών. Η αρχιτεκτονική ενός υπολογιστή καθορίζει την αρχή λειτουργίας, τις συνδέσεις πληροφοριών και τη διασύνδεση των κύριων λογικών κόμβων ενός υπολογιστή: κεντρικός επεξεργαστής, κύρια μνήμη, εξωτερική μνήμη, περιφερειακές συσκευές. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα της αρχιτεκτονικής von Neumann είναι ότι η μνήμη είναι ένας ενιαίος χώρος διευθύνσεων που έχει σχεδιαστεί για την αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων. 4, σελ. 466

Στους σύγχρονους υπολογιστές, η αρχιτεκτονική von Neumann διατηρείται με τη μορφή ενός πυρήνα γύρω από τον οποίο αναπτύσσονται νέα μπλοκ.

Ταξινόμηση στοιχείων σύγχρονης αρχιτεκτονικής Η/Υ

Η αρχιτεκτονική ενός υπολογιστή καθορίζεται από το σύνολο των ιδιοτήτων του που είναι σημαντικές για τον χρήστη. Η δομή και η λειτουργικότητα του μηχανήματος μπορούν να χωριστούν σε βασικές και πρόσθετες. Βασικός Οι λειτουργίες καθορίζουν το σκοπό του υπολογιστή: επεξεργασία και αποθήκευση πληροφοριών, ανταλλαγή πληροφοριών με εξωτερικά αντικείμενα. Οι πρόσθετες λειτουργίες αυξάνουν την αποτελεσματικότητα της εκτέλεσης βασικών λειτουργιών: παρέχουν αποτελεσματικούς τρόπους λειτουργίας, διάλογο με τον χρήστη, υψηλή αξιοπιστία κ.λπ. Οι λειτουργίες ενός υπολογιστή υλοποιούνται χρησιμοποιώντας τα στοιχεία του: υλικό και λογισμικό.

Ένας σύγχρονος υπολογιστής περιλαμβάνει: μικροεπεξεργαστής (MP); γεννήτρια ρολογιού? Δίαυλος συστήματος? κύρια μνήμη (RAM); εξωτερική μνήμη; παροχή ηλεκτρικού ρεύματος; μετρών την ώραν; εξωτερικές συσκευές (ED) (εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης (ESD) ή εξωτερική μνήμη υπολογιστή, εργαλεία διαλόγου χρήστη, συσκευές εισαγωγής και εξόδου πληροφοριών, εργαλεία πολυμέσων, ενδομηχανική διεπαφή, διαύλους επέκτασης, τοπικοί δίαυλοι.

Ρύζι. 1. Μπλοκ διάγραμμα προσωπικού υπολογιστή 5, Σ. 130

Αναλυτικά χαρακτηριστικά αρχιτεκτονικών στοιχείων

σύγχρονο PC

Δομικά, οι υπολογιστές κατασκευάζονται με τη μορφή μιας κεντρικής μονάδας συστήματος, στην οποία συνδέονται εξωτερικές συσκευές μέσω υποδοχών: πρόσθετες συσκευές μνήμης, πληκτρολόγιο, οθόνη, εκτυπωτής κ.λπ.

Μονάδα του συστήματοςπεριλαμβάνει συνήθως την πλακέτα συστήματος, το τροφοδοτικό, τις μονάδες δίσκου, τις υποδοχές αξεσουάρ και πλακέτες επέκτασηςμε χειριστήρια - αντάπτορες εξωτερικών συσκευών.

Επί πλακέτα συστήματος(μητρική πλακέτα), συνήθως βρίσκεται: μικροεπεξεργαστής; Μαθηματικός συνεπεξεργαστής? γεννήτρια ρολογιού? Μπλοκ RAM και ROM (τσιπ). προσαρμογείς πληκτρολογίου, HDD και HDD. ελεγκτής διακοπής. χρονόμετρο κ.λπ.

Ένας μικροεπεξεργαστής (MP) είναι η κεντρική μονάδα ενός υπολογιστή, σχεδιασμένη για να ελέγχει τη λειτουργία όλων των μπλοκ μηχανών και να εκτελεί αριθμητικές και λογικές πράξεις σε πληροφορίες.

Ο μικροεπεξεργαστής περιλαμβάνει:

συσκευή ελέγχου (CU) - παράγει και παρέχει σε όλες τις μονάδες του μηχανήματος τη σωστή στιγμή ορισμένα σήματα ελέγχου, τα οποία καθορίζονται από τις ιδιαιτερότητες της εκτελούμενης λειτουργίας και τα αποτελέσματα προηγούμενων λειτουργιών. δημιουργεί διευθύνσεις κυψελών μνήμης που χρησιμοποιούνται από τη λειτουργία που εκτελείται και μεταδίδει αυτές τις διευθύνσεις στα αντίστοιχα μπλοκ υπολογιστή. η συσκευή ελέγχου λαμβάνει μια ακολουθία αναφοράς παλμών από τη γεννήτρια παλμών ρολογιού.

αριθμητική-λογική μονάδα (ALU) - σχεδιασμένη για να εκτελεί όλες τις αριθμητικές και λογικές πράξεις σε αριθμητικές και συμβολικές πληροφορίες.

μνήμη μικροεπεξεργαστή (MPM) - χρησιμεύει για βραχυπρόθεσμη εγγραφή και έξοδο πληροφοριών που χρησιμοποιούνται απευθείας στους υπολογισμούς στους επόμενους κύκλους λειτουργίας του μηχανήματος, επειδή η κύρια μνήμη (RAM) δεν παρέχει πάντα την ταχύτητα εγγραφής, αναζήτησης και ανάγνωσης πληροφοριών που απαιτούνται για την αποτελεσματική λειτουργία ενός μικροεπεξεργαστή υψηλής ταχύτητας·

Σύστημα διεπαφής μικροεπεξεργαστή - υλοποιεί σύζευξη και επικοινωνία με άλλες συσκευές Η/Υ. περιλαμβάνει μια εσωτερική διεπαφή MP, καταχωρητές αποθήκευσης buffer και κυκλώματα ελέγχου για τις θύρες εισόδου/εξόδου (I/O) και το δίαυλο συστήματος. Η διεπαφή είναι ένα σύνολο μέσων για τη σύζευξη και την επικοινωνία συσκευών υπολογιστών, διασφαλίζοντας την αποτελεσματική αλληλεπίδρασή τους. Θύρα εισόδου/εξόδου (I/O - Θύρα εισόδου/εξόδου) - εξοπλισμός διασύνδεσης που σας επιτρέπει να συνδέσετε μια άλλη συσκευή υπολογιστή στον μικροεπεξεργαστή.

Γεννήτρια ρολογιού

Παράγει μια ακολουθία ηλεκτρικών παλμών. η συχνότητα των παραγόμενων παλμών καθορίζει τη συχνότητα ρολογιού του μηχανήματος. Το χρονικό διάστημα μεταξύ γειτονικών παλμών καθορίζει το χρόνο ενός κύκλου λειτουργίας του μηχανήματος ή απλώς του κύκλου λειτουργίας του μηχανήματος.

Η συχνότητα της γεννήτριας παλμών ρολογιού είναι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά ενός προσωπικού υπολογιστή και καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την ταχύτητα της λειτουργίας του, επειδή Κάθε λειτουργία στο μηχάνημα εκτελείται σε συγκεκριμένο αριθμό κύκλων.

Δίαυλος συστήματος. Αυτό είναι το κύριο σύστημα διεπαφής ενός υπολογιστή, που εξασφαλίζει τη σύζευξη και την επικοινωνία όλων των συσκευών του μεταξύ τους.

Ο δίαυλος συστήματος περιλαμβάνει:

δίαυλο δεδομένων κωδικού(KSD), που περιέχει καλώδια και κυκλώματα διασύνδεσης για παράλληλη μετάδοση όλων των bits του αριθμητικού κώδικα.

δίαυλο κωδικού διεύθυνσης(KSA), συμπεριλαμβανομένων των καλωδίων και των κυκλωμάτων διασύνδεσης για παράλληλη μετάδοση όλων των bit του κωδικού διεύθυνσης μιας κύριας κυψέλης μνήμης ή μιας θύρας εισόδου/εξόδου μιας εξωτερικής συσκευής.

δίαυλο κωδικών εντολών(KShI), που περιέχει καλώδια και κυκλώματα διασύνδεσης για τη μετάδοση οδηγιών (σήματα ελέγχου, παλμοί) σε όλα τα μπλοκ του μηχανήματος.

ηλεκτρικό λεωφορείο,με καλώδια και κυκλώματα διασύνδεσης για τη σύνδεση μονάδων Η/Υ στο σύστημα τροφοδοσίας.

Ο δίαυλος συστήματος παρέχει τρεις κατευθύνσεις μεταφοράς πληροφοριών:

μεταξύ του μικροεπεξεργαστή και της κύριας μνήμης.

μεταξύ του μικροεπεξεργαστή και των θυρών εισόδου/εξόδου εξωτερικών συσκευών·

μεταξύ της κύριας μνήμης και των θυρών I/O των εξωτερικών συσκευών (σε λειτουργία άμεσης πρόσβασης στη μνήμη).

Όλα τα μπλοκ, ή μάλλον οι θύρες I/O τους, συνδέονται με τον δίαυλο με τον ίδιο τρόπο μέσω των αντίστοιχων ενοποιημένων συνδέσμων (αρθρώσεων): απευθείας ή μέσω απατώτρολέρ (προσαρμογείς).Ο δίαυλος συστήματος ελέγχεται από τον μικροεπεξεργαστή είτε απευθείας είτε, πιο συχνά, μέσω ενός πρόσθετου τσιπ - ελεγκτής λεωφορείου,παράγει τα κύρια σήματα ελέγχου. Η ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ εξωτερικών συσκευών και του διαύλου συστήματος πραγματοποιείται με χρήση κωδικών ASCII.

Κύρια μνήμη (RAM). Έχει σχεδιαστεί για την αποθήκευση και την άμεση ανταλλαγή πληροφοριών με άλλες μονάδες του μηχανήματος. Το OP περιέχει δύο τύπους συσκευών αποθήκευσης: μνήμη μόνο για ανάγνωση (ROM) και μνήμη τυχαίας πρόσβασης (RAM).

ROMχρησιμεύει για την αποθήκευση αμετάβλητων (μόνιμων) πληροφοριών προγράμματος και αναφοράς· σας επιτρέπει να διαβάζετε γρήγορα μόνο τις πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες σε αυτό (οι πληροφορίες στη ROM δεν μπορούν να αλλάξουν).

ΕΜΒΟΛΟέχει σχεδιαστεί για ηλεκτρονική καταγραφή, αποθήκευση και ανάγνωση πληροφοριών (προγραμμάτων και δεδομένων) που εμπλέκονται άμεσα στη διαδικασία πληροφοριών και υπολογισμού που εκτελούνται από έναν υπολογιστή κατά την τρέχουσα χρονική περίοδο. Τα κύρια πλεονεκτήματα της μνήμης RAM είναι η υψηλή της απόδοση και η δυνατότητα πρόσβασης σε κάθε κυψέλη μνήμης ξεχωριστά (άμεση πρόσβαση στη διεύθυνση στην κυψέλη). Ως μειονέκτημα της μνήμης RAM, θα πρέπει να σημειωθεί ότι είναι αδύνατο να αποθηκεύσετε πληροφορίες σε αυτήν μετά την απενεργοποίηση της τροφοδοσίας του μηχανήματος (εξάρτηση από αστάθεια).

Εξωτερική μνήμη. Αναφέρεται σε εξωτερικές συσκευές του υπολογιστή και χρησιμοποιείται για μακροπρόθεσμη αποθήκευση οποιασδήποτε πληροφορίας μπορεί να χρειαστεί ποτέ για την επίλυση προβλημάτων. Συγκεκριμένα, όλο το λογισμικό υπολογιστή αποθηκεύεται σε εξωτερική μνήμη. Η εξωτερική μνήμη περιέχει διάφορους τύπους συσκευών αποθήκευσης, αλλά οι πιο συνηθισμένες, διαθέσιμες σχεδόν σε οποιονδήποτε υπολογιστή, είναι οι μονάδες σκληρού δίσκου (HDD) και οι μονάδες δισκέτας (FLMD).

Ο σκοπός αυτών των μονάδων δίσκου είναι η αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών, η εγγραφή και η απελευθέρωση αποθηκευμένων πληροφοριών κατόπιν αιτήματος σε μια συσκευή μνήμης τυχαίας πρόσβασης. Οι μονάδες σκληρού δίσκου και οι μονάδες επίπεδων δίσκων διαφέρουν μόνο ως προς το σχεδιασμό, τον όγκο των αποθηκευμένων πληροφοριών και τον χρόνο που απαιτείται για την αναζήτηση, την εγγραφή και την ανάγνωση πληροφοριών.

Ως συσκευές εξωτερικής μνήμης χρησιμοποιούνται επίσης συσκευές αποθήκευσης σε μαγνητική ταινία κασέτας (streamers), μονάδες οπτικού δίσκου (CD-ROM - Compact Disk Read Only Memory - CD με μνήμη μόνο για ανάγνωση) κ.λπ.

Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτό είναι ένα μπλοκ που περιέχει αυτόνομα και δικτυακά συστήματα τροφοδοσίας για υπολογιστή.

Μετρών την ώραν. Αυτό είναι ένα ηλεκτρονικό ρολόι στο μηχάνημα που παρέχει, εάν είναι απαραίτητο, αυτόματη καταγραφή της τρέχουσας χρονικής στιγμής (έτος, μήνας, ώρες, λεπτά, δευτερόλεπτα και κλάσματα δευτερολέπτων). Ο χρονοδιακόπτης συνδέεται με μια αυτόνομη πηγή ενέργειας - μια μπαταρία και συνεχίζει να λειτουργεί όταν το μηχάνημα αποσυνδεθεί από το δίκτυο.

Εξωτερικές συσκευές (ED). Αυτό είναι το πιο σημαντικό συστατικό οποιουδήποτε συμπλέγματος υπολογιστών. Αρκεί να αναφέρουμε ότι όσον αφορά το κόστος, τα VA αντιπροσωπεύουν μερικές φορές το 50 - 80% του συνόλου του Η/Υ. Η δυνατότητα και η αποτελεσματικότητα χρήσης Η/Υ σε συστήματα ελέγχου και στην εθνική οικονομία στο σύνολό της εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεση και τα χαρακτηριστικά του υπολογιστή.

Οι υπολογιστές PC διασφαλίζουν την αλληλεπίδραση του μηχανήματος με το περιβάλλον: χρήστες, αντικείμενα ελέγχου και άλλους υπολογιστές. Τα VE είναι πολύ διαφορετικά και μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με έναν αριθμό χαρακτηριστικών. Έτσι, ανάλογα με το σκοπό, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι συσκευών:

εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης (ESD) ή εξωτερική μνήμη υπολογιστή.

εργαλεία διαλόγου χρήστη.

συσκευές εισαγωγής πληροφοριών·

συσκευές εξόδου πληροφοριών·

μέσα επικοινωνίας και τηλεπικοινωνιών.

Εργαλεία διαλόγουΟι συσκευές χρήστη περιλαμβάνουν οθόνες βίντεο (οθόνες), λιγότερο συχνά γραφομηχανές τηλεχειρισμού (εκτυπωτές με πληκτρολόγια) και συσκευές εισόδου/εξόδου ομιλίας.

Οθόνη βίντεο (οθόνες)- μια συσκευή για την εμφάνιση πληροφοριών εισόδου και εξόδου από υπολογιστή.

Συσκευές εισόδου/εξόδου φωνήςανήκουν στα ταχέως αναπτυσσόμενα ΜΜΕ. Οι συσκευές εισαγωγής ομιλίας είναι διάφορα ακουστικά συστήματα μικροφώνου, για παράδειγμα «ηχητικά ποντίκια», με πολύπλοκο λογισμικό που τους επιτρέπει να αναγνωρίζουν γράμματα και λέξεις που εκφωνούνται από ένα άτομο, να τα αναγνωρίζουν και να τα κωδικοποιούν.

Οι συσκευές εξόδου ομιλίας είναι διάφοροι συνθεσάιζερ ήχου που μετατρέπουν ψηφιακούς κώδικες σε γράμματα και λέξεις που αναπαράγονται μέσω μεγαφώνων (ηχείων) ή ηχείων που είναι συνδεδεμένα σε υπολογιστή. 5, σσ. 130-133

Σε συσκευές εισαγωγής πληροφοριώνσχετίζομαι:

πληκτρολόγιο- μια συσκευή για τη μη αυτόματη εισαγωγή αριθμητικών, κειμένων και πληροφοριών ελέγχου σε έναν υπολογιστή.

ταμπλέτες γραφικών (ψηφιοποιητές)- για χειροκίνητη εισαγωγή γραφικών πληροφοριών και εικόνων μετακινώντας έναν ειδικό δείκτη (στυλό) στο tablet.

σαρωτές(μηχανές ανάγνωσης) - για αυτόματη ανάγνωση από μέσα χαρτιού και εισαγωγή δακτυλόγραφων κειμένων, γραφημάτων, εικόνων, σχεδίων σε υπολογιστή. στη συσκευή κωδικοποίησης σαρωτή σε λειτουργία κειμένου, οι χαρακτήρες ανάγνωσης, μετά από σύγκριση με περιγράμματα αναφοράς από ειδικά προγράμματα, μετατρέπονται σε κωδικούς ASCII και σε λειτουργία γραφικών, τα γραφήματα ανάγνωσης και τα σχέδια μετατρέπονται σε ακολουθίες δισδιάστατων συντεταγμένων.

χειριστές(συσκευές κατάδειξης): χειριστήριο- μοχλός, ποντίκι, trackball- μια μπάλα σε ένα πλαίσιο, ανοιχτοχρωμο ΣΤΥΛΟκ.λπ. - για να εισάγετε γραφικές πληροφορίες στην οθόνη ενδείξεων ελέγχοντας την κίνηση του δρομέα κατά μήκος της οθόνης, ακολουθούμενη από κωδικοποίηση των συντεταγμένων του δρομέα και εισαγωγή τους στον υπολογιστή.

οθόνες αφής- για την εισαγωγή μεμονωμένων στοιχείων εικόνας, προγραμμάτων ή εντολών από οθόνη διαχωρισμένης οθόνης σε υπολογιστή.

ψηφιακή κάμερα– συσκευή λήψης, αποθήκευσης και μετάδοσης φωτογραφικών εικόνων σε υπολογιστή. 1, σελ. 27

Σε συσκευές εξόδου πληροφοριώνσχετίζομαι:

εκτυπωτές- συσκευές εκτύπωσης για την εγγραφή πληροφοριών σε χαρτί. Οι εκτυπωτές χωρίζονται ανάλογα με τη μέθοδο εκτύπωσης σε τρεις κύριους τύπους: matrix, inkjet, laser.

plotters (plotters)- για την έξοδο γραφικών πληροφοριών (γραφήματα, σχέδια, σχέδια) από υπολογιστή σε χαρτί.

συσκευές επικοινωνιών και τηλεπικοινωνιώνχρησιμοποιείται για επικοινωνία με συσκευές και άλλο εξοπλισμό αυτοματισμού (προσαρμογείς διεπαφής, προσαρμογείς, μετατροπείς ψηφιακού σε αναλογικό και αναλογικό σε ψηφιακό, κ.λπ.) και για τη σύνδεση Η/Υ σε κανάλια επικοινωνίας, σε άλλους υπολογιστές και δίκτυα υπολογιστών (κάρτες διεπαφής δικτύου, πολυπλέκτης μετάδοσης δεδομένων, μόντεμ).

Συγκεκριμένα, φαίνεται στο Σχ. 1 προσαρμογέα δικτύουείναι μια εξωτερική διεπαφή ενός υπολογιστή και χρησιμεύει για τη σύνδεσή του σε ένα κανάλι επικοινωνίας για την ανταλλαγή πληροφοριών με άλλους υπολογιστές, για εργασία ως μέρος ενός δικτύου υπολογιστών. Στα παγκόσμια δίκτυα, οι λειτουργίες ενός προσαρμογέα δικτύου εκτελούνται από έναν διαμορφωτή-αποδιαμορφωτή.

ΠΟΛΥΜΕΣΑ(multimedia - multimedia) είναι ένα σύνθετο
υλικό και λογισμικό που επιτρέπουν σε ένα άτομο να επικοινωνεί
υπολογιστή, χρησιμοποιώντας μια ποικιλία φυσικών περιβαλλόντων: ήχος,
βίντεο, γραφικά, κείμενα, κινούμενα σχέδια κ.λπ.

Ένα από τα πρώτα και πιο χρησιμοποιούμενα εξαρτήματα των συσκευών πολυμέσων είναι η κάρτα ήχου και τα ακουστικά συστήματα που είναι απαραίτητα για τη λειτουργία της, τα οποία επιτρέπουν την επεξεργασία και αναπαραγωγή ήχου.

Τα ακουστικά συστήματα πολυμέσων περιλαμβάνουν κυρίως ηχεία μουσικής που ενισχύουν και μεταδίδουν ήχο. Μπορούν να είναι ενεργά, δηλ. περιλαμβάνουν στερεοφωνικό ενισχυτή και παθητικό, π.χ. μην το χρησιμοποιήσετε.

Ένας σημαντικός, αν όχι ο κύριος, χώρος καταλαμβάνεται από τη μονάδα CD-ROM, η οποία σας επιτρέπει να εργάζεστε με μεγάλες ποσότητες δεδομένων και προγραμμάτων.

Για να χειριστείτε ένα CD-ROM, χρειάζεστε έναν ελεγκτή για να το συνδέσετε και να το ελέγξετε. Κατά κανόνα, οι ελεγκτές τοποθετούνται σε κάρτες ήχου για συμπαγή τοποθέτηση.

Στο δίαυλο συστήματος και στο PC MP μαζί με τυπικόςΟι εξωτερικές συσκευές περιλαμβάνουν πλακέτες με ολοκληρωμένα κυκλώματα που επεκτείνουν και βελτιώνουν τη λειτουργικότητα του μικροεπεξεργαστή: μαθηματικός συνεπεξεργαστής, ελεγκτής άμεσης πρόσβασης μνήμης, συνεπεξεργαστής εισόδου/εξόδου, ελεγκτής διακοπής κ.λπ.

Χαρακτηριστικά της διεπαφής συστήματος στο μηχάνημα

Διασύνδεση συστήματος εντός του μηχανήματος- ένα σύστημα επικοινωνίας και διασύνδεσης κόμβων και μπλοκ PC μεταξύ τους - είναι ένα σύνολο γραμμών ηλεκτρικής επικοινωνίας (καλώδια), κυκλώματα διασύνδεσης με εξαρτήματα υπολογιστή, πρωτόκολλα (αλγόριθμοι) για τη μετάδοση και τη μετατροπή σημάτων.

Υπάρχουν δύο επιλογές για την οργάνωση μιας ενδομηχανικής διεπαφής.

Διεπαφή πολλαπλών συνδέσμων:κάθε μπλοκ υπολογιστή συνδέεται με άλλα μπλοκ μέσω των τοπικών καλωδίων του. Η διεπαφή πολλαπλών συνδέσεων χρησιμοποιείται, κατά κανόνα, μόνο στους απλούστερους οικιακούς υπολογιστές.

Διεπαφή ενός συνδέσμου:Όλα τα μπλοκ PC συνδέονται μεταξύ τους μέσω ενός κοινού διαύλου ή ενός διαύλου συστήματος.

Τα πιο σημαντικά λειτουργικά χαρακτηριστικά του διαύλου συστήματος είναι: ο αριθμός των συσκευών που εξυπηρετεί και η απόδοση του, π.χ. τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών. Η χωρητικότητα του λεωφορείου εξαρτάται από τη χωρητικότητά του (υπάρχουν λεωφορεία 8-, 16-, 32- και 64-bit) και ταχύτητα ρολογιού, στο ποιο ελαστικόέργα.

Τα ακόλουθα έχουν χρησιμοποιηθεί και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δίαυλος συστήματος σε διαφορετικούς υπολογιστές:

λεωφορεία επέκτασης- λεωφορεία γενικής χρήσης, που σας επιτρέπουν να συνδέσετε μεγάλο αριθμό διαφορετικών συσκευών.

τοπικά λεωφορεία,που ειδικεύεται στην εξυπηρέτηση ενός μικρού αριθμού συσκευών μιας συγκεκριμένης κατηγορίας. 5, σσ. 133-136

συμπέρασμα

Στο θεωρητικό μέρος της παρούσας εργασίας του μαθήματος εξετάζεται με συνέπεια η αρχιτεκτονική ενός σύγχρονου Η/Υ και περιγράφονται τα ακόλουθα στοιχεία του:

μικροεπεξεργαστής;

γεννήτρια ρολογιού?

Δίαυλος συστήματος?

κύρια μνήμη?

εξωτερική μνήμη;

παροχή ηλεκτρικού ρεύματος;

μετρών την ώραν; εξωτερικές συσκευές?

συσκευές εισαγωγής και εξόδου πληροφοριών·

εργαλεία πολυμέσων?

ενδομηχανική διεπαφή.

Το πρακτικό μέρος της εργασίας του μαθήματος δίνει λύση στο πρόβλημα της δημιουργίας φύλλου κόστους για την αγορά καυσίμων και λιπαντικών. Για την επίλυση του προβλήματος χρησιμοποιήθηκαν αρχικά στοιχεία για τις τιμές και τις ποσότητες των αγορασθέντων καυσίμων. Σύμφωνα με αυτά τα δεδομένα, κατασκευάστηκαν πίνακες και έγιναν υπολογισμοί της μέσης τιμής 1 λίτρου καυσίμου για κάθε τύπο καυσίμου χρησιμοποιώντας τον οδηγό λειτουργίας. Δημιουργήθηκε και συμπληρώθηκε μια συνοπτική κατάσταση κόστους για την αγορά καυσίμων και λιπαντικών για το τρίμηνο και κατασκευάστηκε ένα γράφημα με βάση τα αποτελέσματα του υπολογισμού της μέσης τιμής 1 λίτρου καυσίμου για κάθε μήνα και για κάθε τύπο καυσίμου.

Βιβλιογραφία

Zhukova E.L., Burda E.G. Πληροφορική: Σχολικό βιβλίο. – Μ.: Εκδοτική και εμπορική εταιρεία «Dashkov and K»; Rostov n/d: Nauka-Press, 2007. – 272 p.

Πληροφορική: Εργαστήριο για δευτεροετείς φοιτητές όλων των ειδικοτήτων. – Μ.: Πανεπιστημιακό εγχειρίδιο, 2006. – 94 σελ.

Πληροφορική: Οδηγίες ολοκλήρωσης μαθημάτων για ανεξάρτητη εργασία δευτεροετών φοιτητών (πρώτη τριτοβάθμια εκπαίδευση). - Μ.: Πανεπιστημιακό εγχειρίδιο, 2006. – 60 σελ.

Πληροφορική: Σχολικό βιβλίο. βοήθεια για μαθητές πεδ. Πανεπιστήμια / A.V. Mogilev, N.I. Πάρκο, Ε.Κ. Henner; Εκδ. Η Ε.Κ. Χένερ. – 2η έκδ., σβησμένο. – Μ.: Εκδοτικός οίκος. Κέντρο «Ακαδημία», 2001. – 816 σελ.

Πληροφορική: Σχολικό βιβλίο. – 3η αναθεώρηση εκδ./Επιμ. καθ. N.V. Μακάροβα. – Μ.: Οικονομικά και Στατιστική, 2001. – 768 σελ.

Mikheeva E.V. Οι τεχνολογίες της πληροφορίας σε επαγγελματικές δραστηριότητες: εγχειρίδιο. βοήθεια για μαθητές μέσος όρος Prof. εκπαίδευση / E.V. Mikheeva. – 6η έκδ., σβησμένο. – Μ.: Εκδοτικό Κέντρο «Ακαδημία», 2007. – 384 σελ.

Khakhutaishvili M.Sh. Η επιστήμη των υπολογιστών και η πληροφορική στην εκπαίδευση οικονομικών ειδικών: Εγχειρίδιο για δευτεροβάθμια εξειδικευμένα εκπαιδευτικά ιδρύματα καταναλωτικής συνεργασίας: Μέρος Ι / Εκδ. επιστημονικός εκδ. Πεντ. επιστημών, καθ. ΔΕΝ. Αστάφιεβα. – Mytishchi, Μόσχα. περιοχή: TsUMK της Κεντρικής Ένωσης της Ρωσικής Ομοσπονδίας, 2000. – 128 σελ.

Οικονομική Πληροφορική: Σχολικό βιβλίο / Εκδ. Α.Π. Kosarev και L.V. Ερεμίνα. – Μ.: Οικονομικά και Στατιστική, 2002. – 592 σελ.: εικ.

Παρά το γεγονός ότι τα σύγχρονα μοντέλα υπολογιστών αντιπροσωπεύονται στην αγορά από ένα ευρύ φάσμα εμπορικών σημάτων, συλλέγονται σε έναν μικρό αριθμό αρχιτεκτονικών. Με τι συνδέεται αυτό; Ποια είναι η συγκεκριμένη αρχιτεκτονική των σύγχρονων υπολογιστών; Ποια στοιχεία λογισμικού και υλικού το αποτελούν;

Ορισμός Αρχιτεκτονικής

Τι είναι η αρχιτεκτονική του υπολογιστή; Αυτός ο μάλλον ευρύς όρος συνήθως γίνεται κατανοητός ως ένα σύνολο λογικών αρχών για τη συναρμολόγηση ενός συστήματος υπολογιστή, καθώς και τα διακριτικά χαρακτηριστικά των τεχνολογικών λύσεων που εισάγονται σε αυτό. Η αρχιτεκτονική του υπολογιστή μπορεί να είναι ένα εργαλείο τυποποίησης. Δηλαδή, οι υπολογιστές μέσα σε αυτό μπορούν να συναρμολογηθούν σύμφωνα με καθιερωμένα σχήματα και τεχνολογικές προσεγγίσεις. Ο συνδυασμός ορισμένων εννοιών σε μια ενιαία αρχιτεκτονική διευκολύνει την προώθηση ενός μοντέλου υπολογιστή στην αγορά και σας επιτρέπει να δημιουργείτε προγράμματα που έχουν αναπτυχθεί από διαφορετικές μάρκες, αλλά εγγυημένα είναι κατάλληλα για αυτό. Μια ενοποιημένη αρχιτεκτονική υπολογιστή επιτρέπει επίσης στους κατασκευαστές υλικού υπολογιστών να συνεργάζονται ενεργά για τη βελτίωση ορισμένων τεχνολογικών στοιχείων ενός υπολογιστή.

Ο εν λόγω όρος μπορεί να γίνει κατανοητός ως ένα σύνολο προσεγγίσεων για τη συναρμολόγηση υπολογιστών ή μεμονωμένων εξαρτημάτων τους, που υιοθετούνται στο επίπεδο μιας συγκεκριμένης μάρκας. Υπό αυτή την έννοια, η αρχιτεκτονική, που αναπτύσσεται από τον κατασκευαστή, αποτελεί πνευματική του ιδιοκτησία και χρησιμοποιείται μόνο από αυτόν, μπορεί να λειτουργήσει ως ανταγωνιστικό εργαλείο στην αγορά. Ωστόσο, ακόμα κι έτσι, λύσεις από διαφορετικές μάρκες μπορούν μερικές φορές να ταξινομηθούν σε μια κοινή ιδέα που συνδυάζει βασικά κριτήρια που χαρακτηρίζουν υπολογιστές διαφορετικών μοντέλων.

Ο όρος «αρχιτεκτονική υπολογιστή» μπορεί να κατανοηθεί διαφορετικά από την επιστήμη των υπολογιστών ως κλάδος της γνώσης. Η πρώτη επιλογή ερμηνείας περιλαμβάνει την ερμηνεία της εν λόγω έννοιας ως τυποποιητικό κριτήριο. Σύμφωνα με μια άλλη ερμηνεία, η αρχιτεκτονική είναι μάλλον μια κατηγορία που επιτρέπει σε μια μάρκα κατασκευής να γίνει ανταγωνιστική με άλλες.

Η πιο ενδιαφέρουσα πτυχή είναι πώς σχετίζονται η ιστορία και η αρχιτεκτονική του υπολογιστή. Συγκεκριμένα, πρόκειται για την εμφάνιση ενός κλασικού λογικού σχήματος για το σχεδιασμό υπολογιστών. Ας εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά του.

Κλασική αρχιτεκτονική υπολογιστών

Οι βασικές αρχές, σύμφωνα με τις οποίες έπρεπε να σχεδιαστεί ένας υπολογιστής σύμφωνα με ένα συγκεκριμένο λογικό σχήμα, προτάθηκαν από τον John von Neumann, έναν εξαιρετικό μαθηματικό. Οι ιδέες του εφαρμόστηκαν από κατασκευαστές Η/Υ που χρονολογούνται από τις δύο πρώτες γενιές. Η ιδέα που αναπτύχθηκε από τον John von Neumann είναι η κλασική αρχιτεκτονική του υπολογιστή. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του; Ένας υπολογιστής αναμένεται να αποτελείται από τα ακόλουθα κύρια στοιχεία:

Αριθμητικό και λογικό μπλοκ.

Συσκευές ελέγχου.

Μπλοκ εξωτερικής μνήμης.

Μπλοκ RAM?

Συσκευές σχεδιασμένες για εισαγωγή και έξοδο πληροφοριών.

Στο πλαίσιο αυτού του σχήματος, η αλληλεπίδραση των τεχνολογικών στοιχείων πρέπει να υλοποιείται με συγκεκριμένη σειρά. Έτσι, πρώτα, δεδομένα από ένα πρόγραμμα υπολογιστή εισέρχονται στη μνήμη του υπολογιστή, η οποία μπορεί να εισαχθεί χρησιμοποιώντας μια εξωτερική συσκευή. Στη συνέχεια, η συσκευή ελέγχου διαβάζει τις πληροφορίες από τη μνήμη του υπολογιστή και στη συνέχεια τις στέλνει για εκτέλεση. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει άλλα εξαρτήματα υπολογιστή εάν είναι απαραίτητο.

Αρχιτεκτονική των σύγχρονων υπολογιστών

Ας δούμε τα κύρια χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής των σύγχρονων υπολογιστών. Είναι κάπως διαφορετική από την έννοια που μελετήσαμε παραπάνω, αλλά από πολλές απόψεις τη συνεχίζει. Το βασικό χαρακτηριστικό των τελευταίων γενεών υπολογιστών είναι η αριθμητική, η λογική μονάδα, καθώς και το γεγονός ότι οι συσκευές ελέγχου συνδυάζονται σε ένα ενιαίο τεχνολογικό στοιχείο - τον επεξεργαστή. Αυτό κατέστη δυνατό σε μεγάλο βαθμό χάρη στην εμφάνιση των μικροκυκλωμάτων και την περαιτέρω βελτίωσή τους, η οποία κατέστησε δυνατή την προσαρμογή ενός ευρέος φάσματος λειτουργιών σε ένα σχετικά μικρό τμήμα υπολογιστή.

Η αρχιτεκτονική ενός σύγχρονου Η/Υ χαρακτηρίζεται επίσης από την παρουσία ελεγκτών. Εμφανίστηκαν ως αποτέλεσμα μιας αναθεώρησης της ιδέας, εντός της οποίας ο επεξεργαστής έπρεπε να εκτελεί τη λειτουργία της ανταλλαγής δεδομένων με εξωτερικές συσκευές. Χάρη στις δυνατότητες των αναδυόμενων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, οι κατασκευαστές υπολογιστών αποφάσισαν να διαχωρίσουν το αντίστοιχο λειτουργικό εξάρτημα από τον επεξεργαστή. Έτσι εμφανίστηκαν διάφορα κανάλια ανταλλαγής, καθώς και περιφερειακά μικροκυκλώματα, τα οποία στη συνέχεια άρχισαν να ονομάζονται ελεγκτές. Τα αντίστοιχα στοιχεία υλικού σε σύγχρονους υπολογιστές μπορούν, για παράδειγμα, να ελέγχουν τη λειτουργία των δίσκων.

Ο σχεδιασμός και η αρχιτεκτονική των σύγχρονων υπολογιστών απαιτούν τη χρήση λεωφορείου. Ο κύριος σκοπός του είναι να διασφαλίζει την επικοινωνία μεταξύ διαφόρων στοιχείων υλικού του υπολογιστή. Η δομή του μπορεί να συνεπάγεται την παρουσία εξειδικευμένων ενοτήτων υπεύθυνων για μια συγκεκριμένη λειτουργία.

Αρχιτεκτονική της IBM

Η IBM ανέπτυξε μια αρχιτεκτονική υπολογιστή που έχει γίνει ένα από τα παγκόσμια πρότυπα. Το χαρακτηριστικό του χαρακτηριστικό είναι η ανοιχτότητά του. Δηλαδή, ένας υπολογιστής μέσα σε αυτόν παύει να είναι ένα τελικό προϊόν από τη μάρκα. Η IBM δεν είναι μονοπώλιο της αγοράς, αν και είναι από τους πρωτοπόρους της όσον αφορά την ανάπτυξη της κατάλληλης αρχιτεκτονικής.

Ο χρήστης ή η εταιρεία που συναρμολογεί έναν υπολογιστή στην πλατφόρμα της IBM μπορεί ανεξάρτητα να καθορίσει ποια στοιχεία θα συμπεριληφθούν στη δομή του υπολογιστή. Είναι επίσης δυνατή η αντικατάσταση ενός ή άλλου ηλεκτρονικού εξαρτήματος με ένα πιο προηγμένο. Η ταχεία ανάπτυξη της τεχνολογίας των υπολογιστών κατέστησε δυνατή την εφαρμογή της αρχής της ανοιχτής αρχιτεκτονικής Η/Υ.

Δυνατότητες λογισμικού για υπολογιστές αρχιτεκτονικής IBM

Ένα σημαντικό κριτήριο για την ταξινόμηση ενός Η/Υ ως πλατφόρμας IBM είναι η συμβατότητά του με διαφορετικά λειτουργικά συστήματα. Και αυτό δείχνει επίσης το άνοιγμα του τύπου αρχιτεκτονικής που εξετάζεται. Οι υπολογιστές που ανήκουν στην πλατφόρμα της IBM μπορούν να ελέγχονται από Windows, Linux σε μεγάλο αριθμό τροποποιήσεων, καθώς και άλλα λειτουργικά συστήματα που είναι συμβατά με στοιχεία υλικού υπολογιστή της εν λόγω αρχιτεκτονικής. Εκτός από λογισμικό από μεγάλες μάρκες, στην πλατφόρμα της IBM μπορούν να εγκατασταθούν διάφορα ιδιόκτητα προϊόντα λογισμικού, η κυκλοφορία και η εγκατάσταση των οποίων συνήθως δεν απαιτεί έγκριση από κατασκευαστές υλικού.

Μεταξύ των στοιχείων λογισμικού που βρίσκονται σχεδόν σε οποιονδήποτε υπολογιστή που βασίζεται στην πλατφόρμα της IBM είναι το βασικό σύστημα εισόδου και εξόδου, που ονομάζεται επίσης BIOS. Έχει σχεδιαστεί για να διασφαλίζει ότι εκτελούνται οι βασικές λειτουργίες υλικού ενός υπολογιστή, ανεξάρτητα από το είδος του λειτουργικού συστήματος που είναι εγκατεστημένο σε αυτόν. Και αυτό είναι ένα άλλο, στην πραγματικότητα, σημάδι του ανοιχτού χαρακτήρα της εν λόγω αρχιτεκτονικής: οι κατασκευαστές του BIOS είναι ανεκτικοί με το λειτουργικό σύστημα και οποιονδήποτε άλλο κατασκευαστή λογισμικού. Στην πραγματικότητα, το γεγονός ότι το BIOS μπορεί να παραχθεί από διαφορετικές μάρκες είναι επίσης ένα κριτήριο διαφάνειας. Λειτουργικά, τα συστήματα BIOS από διαφορετικούς προγραμματιστές είναι παρόμοια.

Εάν ο υπολογιστής δεν έχει εγκατεστημένο BIOS, τότε η λειτουργία του είναι σχεδόν αδύνατη. Δεν έχει σημασία αν το λειτουργικό σύστημα είναι εγκατεστημένο στον υπολογιστή - πρέπει να διασφαλίζεται η αλληλεπίδραση μεταξύ των στοιχείων υλικού του υπολογιστή και αυτό μπορεί να επιτευχθεί μόνο με τη χρήση του BIOS. Η επανεγκατάσταση του BIOS σε έναν υπολογιστή απαιτεί ειδικά εργαλεία λογισμικού και υλικού, σε αντίθεση με την εγκατάσταση ενός λειτουργικού συστήματος ή άλλου τύπου λογισμικού που εκτελείται σε αυτό. Αυτή η δυνατότητα του BIOS καθορίζεται από το γεγονός ότι πρέπει να προστατεύεται από ιούς υπολογιστών.

Χρησιμοποιώντας το BIOS, ο χρήστης μπορεί να ελέγξει τα στοιχεία υλικού του υπολογιστή ορίζοντας ορισμένες ρυθμίσεις. Και αυτό είναι επίσης μια από τις πτυχές του ανοίγματος της πλατφόρμας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η εργασία με τις κατάλληλες ρυθμίσεις μπορεί να προσφέρει αισθητή επιτάχυνση του υπολογιστή και πιο σταθερή λειτουργία των επιμέρους στοιχείων υλικού του.

Το σύστημα BIOS σε πολλούς υπολογιστές συμπληρώνεται με ένα κέλυφος UEFI, όπως πιστεύουν πολλοί ειδικοί πληροφορικής, αυτή είναι μια αρκετά χρήσιμη και λειτουργική λύση λογισμικού. Αλλά ο βασικός σκοπός του UEFI δεν διαφέρει ουσιαστικά από αυτό που είναι τυπικό για το BIOS. Στην πραγματικότητα, αυτό είναι το ίδιο σύστημα, αλλά η διεπαφή σε αυτό είναι κάπως πιο κοντά σε αυτό που είναι τυπικό για ένα λειτουργικό σύστημα υπολογιστή.

Ο πιο σημαντικός τύπος λογισμικού για υπολογιστές είναι ένα πρόγραμμα οδήγησης. Είναι απαραίτητο το στοιχείο υλικού που είναι εγκατεστημένο στον υπολογιστή να λειτουργεί σωστά. Τα προγράμματα οδήγησης κυκλοφορούν συνήθως από κατασκευαστές συσκευών υπολογιστών. Ταυτόχρονα, ο αντίστοιχος τύπος λογισμικού που είναι συμβατός με ένα λειτουργικό σύστημα, για παράδειγμα τα Windows, συνήθως δεν είναι κατάλληλος για άλλα λειτουργικά συστήματα. Επομένως, ο χρήστης συχνά πρέπει να επιλέξει προγράμματα οδήγησης που είναι συμβατά με συγκεκριμένους τύπους λογισμικού υπολογιστή. Υπό αυτή την έννοια, η πλατφόρμα της IBM δεν είναι επαρκώς τυποποιημένη. Μπορεί να συμβεί μια συσκευή που λειτουργεί τέλεια με λειτουργικό σύστημα Windows να είναι αδύνατο να εκτελεστεί σε Linux λόγω του γεγονότος ότι ο χρήστης δεν μπορεί να βρει το απαραίτητο πρόγραμμα οδήγησης ή επειδή ο κατασκευαστής του στοιχείου υλικού απλά δεν είχε χρόνο να κυκλοφορήσει τον απαιτούμενο τύπο του λογισμικού.

Είναι σημαντικό η λύση που υποτίθεται ότι περιλαμβάνεται στη δομή του υπολογιστή να είναι συμβατή όχι μόνο με τη συγκεκριμένη αρχιτεκτονική, αλλά και με άλλα τεχνολογικά στοιχεία του Η/Υ. Ποια εξαρτήματα μπορούν να αλλάξουν στους σύγχρονους υπολογιστές; Μεταξύ των βασικών: μητρική πλακέτα, επεξεργαστής, RAM, κάρτα γραφικών, σκληροί δίσκοι. Ας δούμε τις ιδιαιτερότητες καθενός από τα στοιχεία με περισσότερες λεπτομέρειες, προσδιορίζουμε τι καθορίζει τη συμβατότητά τους με άλλα στοιχεία υλικού και επίσης να μάθουμε πώς να εφαρμόσουμε πιο σωστά την αρχή της ανοιχτής αρχιτεκτονικής υπολογιστή στην πράξη.

Μητρική πλακέτα

Ένα από τα βασικά στοιχεία ενός σύγχρονου υπολογιστή είναι η μητρική πλακέτα ή η πλακέτα συστήματος. Περιέχει ελεγκτές, λεωφορεία, γέφυρες και άλλα στοιχεία που σας επιτρέπουν να συνδυάσετε διάφορα εξαρτήματα υλικού μεταξύ τους. Χάρη σε αυτό, υλοποιείται πραγματικά η σύγχρονη αρχιτεκτονική υπολογιστή. Η μητρική πλακέτα σάς επιτρέπει να διανέμετε αποτελεσματικά τις λειτουργίες του υπολογιστή σε διάφορες συσκευές. Αυτό το στοιχείο φιλοξενεί τα περισσότερα από τα άλλα, δηλαδή τον επεξεργαστή, την κάρτα βίντεο, τη μνήμη RAM, τους σκληρούς δίσκους, κ.λπ. Το BIOS, το πιο σημαντικό στοιχείο λογισμικού ενός υπολογιστή, είναι στις περισσότερες περιπτώσεις γραμμένο σε ένα από τα τσιπ της μητρικής πλακέτας. Είναι σημαντικό να μην καταστραφούν τα σχετικά στοιχεία.

Όταν αντικαθιστάτε μια μητρική πλακέτα ή επιλέγετε το σωστό μοντέλο κατά τη διαδικασία συναρμολόγησης του υπολογιστή, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι το νέο μοντέλο θα είναι συμβατό με άλλα στοιχεία υλικού. Έτσι, υπάρχουν πλακέτες που υποστηρίζουν επεξεργαστές Intel και υπάρχουν εκείνες στις οποίες μπορούν να εγκατασταθούν μόνο τσιπ από την AMD. Είναι πολύ σημαντικό να διασφαλίσετε ότι η νέα πλακέτα υποστηρίζει τις υπάρχουσες μονάδες μνήμης σας. Όσον αφορά την κάρτα γραφικών και τους σκληρούς δίσκους, συνήθως δεν προκύπτουν προβλήματα λόγω του αρκετά υψηλού επιπέδου τυποποίησης στις αντίστοιχες αγορές. Αλλά δεν είναι επιθυμητό η νέα μητρική πλακέτα και τα καθορισμένα εξαρτήματα να διαφέρουν πάρα πολύ από την άποψη της τεχνολογίας. Διαφορετικά, ένα λιγότερο παραγωγικό στοιχείο θα επιβραδύνει ολόκληρο το σύστημα.

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ

Το κύριο τσιπ ενός σύγχρονου υπολογιστή είναι ο επεξεργαστής. Η ανοιχτή αρχιτεκτονική του υπολογιστή επιτρέπει στο χρήστη να εγκαταστήσει έναν πιο ισχυρό, παραγωγικό, τεχνολογικά προηγμένο επεξεργαστή στον υπολογιστή κατά την κρίση του χρήστη. Ωστόσο, μια τέτοια δυνατότητα μπορεί να περιλαμβάνει ορισμένους περιορισμούς. Έτσι, η αντικατάσταση ενός επεξεργαστή Intel με έναν επεξεργαστή AMD χωρίς την αντικατάσταση ενός άλλου στοιχείου - της μητρικής πλακέτας - είναι γενικά αδύνατη. Είναι επίσης προβληματικό να εγκαταστήσετε ένα μικροκύκλωμα αντί για άλλο της ίδιας μάρκας, το οποίο όμως ανήκει σε διαφορετικό τύπο τεχνολογικής γραμμής.

Όταν εγκαθιστάτε έναν πιο ισχυρό επεξεργαστή σε υπολογιστή, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι η μνήμη RAM, οι σκληροί δίσκοι και η κάρτα γραφικών δεν είναι πολύ πίσω από τεχνολογικά. Διαφορετικά, όπως σημειώσαμε παραπάνω, η αντικατάσταση του μικροκυκλώματος μπορεί να μην φέρει το αναμενόμενο αποτέλεσμα - ο υπολογιστής δεν θα λειτουργεί πιο γρήγορα. Οι κύριοι δείκτες απόδοσης του επεξεργαστή είναι η ταχύτητα ρολογιού, ο αριθμός των πυρήνων, το μέγεθος της προσωρινής μνήμης. Όσο μεγαλύτερα είναι, τόσο πιο γρήγορα λειτουργεί το τσιπ.

ΕΜΒΟΛΟ

Αυτό το στοιχείο επηρεάζει επίσης άμεσα την απόδοση του υπολογιστή. Οι κύριες λειτουργίες της μνήμης RAM είναι γενικά οι ίδιες με αυτές που ήταν τυπικές για τους υπολογιστές των πρώτων γενεών. Υπό αυτή την έννοια, η RAM είναι ένα κλασικό στοιχείο υλικού. Ωστόσο, αυτό τονίζει τη σημασία του: μέχρι στιγμής, οι κατασκευαστές υπολογιστών δεν έχουν βρει μια αξιόλογη εναλλακτική λύση σε αυτό.

Το κύριο κριτήριο για την απόδοση της μνήμης είναι το μέγεθός της. Όσο μεγαλύτερο είναι, τόσο πιο γρήγορα λειτουργεί ο υπολογιστής. Επίσης, οι μονάδες υπολογιστή έχουν ταχύτητα ρολογιού παρόμοια με αυτή του επεξεργαστή. Όσο υψηλότερο είναι, τόσο πιο παραγωγικός είναι ο υπολογιστής. Κατά την αντικατάσταση της μνήμης RAM, βεβαιωθείτε ότι οι νέες μονάδες είναι συμβατές με τη μητρική πλακέτα.

Κάρτα βίντεο

Οι αρχές της αρχιτεκτονικής του υπολογιστή στην πρώτη σειρά δεν περιελάμβαναν το διαχωρισμό της κάρτας βίντεο σε ξεχωριστό στοιχείο. Δηλαδή, αυτή η λύση υλικού είναι και ένα από τα κριτήρια για την ταξινόμηση ενός υπολογιστή στη σύγχρονη γενιά. Η κάρτα γραφικών είναι υπεύθυνη για την επεξεργασία γραφικών υπολογιστή, έναν από τους πιο σύνθετους τύπους δεδομένων που απαιτούν τσιπ υψηλής απόδοσης.

Αυτό το στοιχείο υλικού θα πρέπει να αντικατασταθεί συνδέοντας τα κύρια χαρακτηριστικά του με την ισχύ και το επίπεδο τεχνολογίας του επεξεργαστή, της μνήμης και της μητρικής πλακέτας. Το μοτίβο εδώ είναι το ίδιο με αυτό που σημειώσαμε παραπάνω: δεν είναι επιθυμητό τα αντίστοιχα στοιχεία υπολογιστή να διαφέρουν πολύ στα επίπεδα απόδοσης. Για μια κάρτα βίντεο, τα βασικά κριτήρια είναι η ποσότητα της ενσωματωμένης μνήμης, καθώς και η συχνότητα ρολογιού του κύριου τσιπ της.

Συμβαίνει ότι η μονάδα που είναι υπεύθυνη για την επεξεργασία γραφικών υπολογιστή είναι ενσωματωμένη στον επεξεργαστή. Και αυτό δεν μπορεί να θεωρηθεί σημάδι ότι ο υπολογιστής είναι ξεπερασμένος, αντίθετα, ένα παρόμοιο μοτίβο παρατηρείται σε πολλούς σύγχρονους υπολογιστές. Αυτή η ιδέα κερδίζει τη μεγαλύτερη δημοτικότητα μεταξύ των κατασκευαστών φορητών υπολογιστών. Αυτό είναι πολύ λογικό: οι μάρκες πρέπει να διασφαλίζουν ότι αυτός ο τύπος υπολογιστή είναι συμπαγής. Μια κάρτα γραφικών είναι ένα αρκετά μεγάλο εξάρτημα υλικού· το μέγεθός της είναι τις περισσότερες φορές αισθητά μεγαλύτερο από τον επεξεργαστή ή τη μονάδα μνήμης.

Σκληροι ΔΙΣΚΟΙ

Ο σκληρός δίσκος είναι επίσης ένα κλασικό εξάρτημα υπολογιστή. Ανήκει στην κατηγορία των συσκευών μόνιμης αποθήκευσης. Τυπικό της σύγχρονης αρχιτεκτονικής Η/Υ. Οι σκληροί δίσκοι συχνά αποθηκεύουν το μεγαλύτερο μέρος των αρχείων. Μπορεί να σημειωθεί ότι αυτό το στοιχείο είναι από τα λιγότερο απαιτητικά όσον αφορά τις ιδιαιτερότητες της μητρικής πλακέτας, του επεξεργαστή, της μνήμης RAM και της κάρτας βίντεο. Αλλά και πάλι, εάν ο σκληρός δίσκος έχει χαμηλή απόδοση, τότε υπάρχει πιθανότητα ο υπολογιστής να είναι αργός, ακόμα κι αν είναι εγκατεστημένα άλλα εξαρτήματα υλικού υψηλής τεχνολογίας σε αυτόν.

Το κύριο κριτήριο για την απόδοση του δίσκου είναι η ταχύτητα περιστροφής. Ο όγκος είναι επίσης σημαντικός, αλλά η σημασία αυτής της παραμέτρου εξαρτάται από τις ανάγκες του χρήστη. Εάν ο υπολογιστής διαθέτει σκληρό δίσκο μικρής χωρητικότητας με πολύ υψηλές ταχύτητες, τότε ο υπολογιστής θα λειτουργεί πιο γρήγορα από ό,τι με υψηλή χωρητικότητα και χαμηλή ταχύτητα περιστροφής των αντίστοιχων στοιχείων της συσκευής.

Η μητρική πλακέτα, ο επεξεργαστής, η μνήμη RAM και η κάρτα βίντεο είναι τα εσωτερικά στοιχεία ενός υπολογιστή. Ένας σκληρός δίσκος μπορεί να είναι είτε εσωτερικός είτε εξωτερικός και σε αυτήν την περίπτωση είναι πιο συχνά αφαιρούμενος. Τα κύρια ανάλογα ενός σκληρού δίσκου είναι οι μονάδες flash και οι κάρτες μνήμης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορούν να το αντικαταστήσουν πλήρως, αλλά εάν είναι δυνατόν, συνιστάται να εξοπλίσετε τον υπολογιστή σας με τουλάχιστον έναν σκληρό δίσκο.

Η έννοια της ανοιχτής αρχιτεκτονικής υπολογιστή, φυσικά, δεν περιορίζεται στη δυνατότητα αντικατάστασης και επιλογής αυτών των πέντε στοιχείων. Υπάρχουν πολλές συσκευές για άλλους σκοπούς που αποτελούν μέρος ενός υπολογιστή. Πρόκειται για μονάδες DVD και Blue-ray, κάρτες ήχου, εκτυπωτές, σαρωτές, μόντεμ, κάρτες δικτύου, ανεμιστήρες. Το σύνολο των αντίστοιχων στοιχείων μπορεί να καθοριστεί από μια συγκεκριμένη επώνυμη αρχιτεκτονική υπολογιστή. Η μητρική πλακέτα, ο επεξεργαστής, η μνήμη RAM, η κάρτα βίντεο και ο σκληρός δίσκος είναι στοιχεία χωρίς τα οποία ένας σύγχρονος υπολογιστής δεν θα μπορεί να λειτουργήσει ή η λειτουργία του θα είναι εξαιρετικά δύσκολη. Καθορίζουν κυρίως την ταχύτητα της εργασίας. Και ως εκ τούτου, διασφαλίζοντας ότι τεχνολογικά προηγμένα και σύγχρονα εξαρτήματα του κατάλληλου τύπου έχουν εγκατασταθεί στον υπολογιστή, ο χρήστης θα μπορεί να συναρμολογήσει έναν υπολογιστή υψηλής απόδοσης και ισχυρό.

υπολογιστές Apple

Ποιοι άλλοι τύποι αρχιτεκτονικών υπολογιστών υπάρχουν; Υπάρχουν πολύ λίγα από αυτά που ανταγωνίζονται άμεσα την αρχιτεκτονική της IBM. Για παράδειγμα, αυτοί είναι υπολογιστές Macintosh της Apple. Φυσικά, από πολλές απόψεις μοιάζουν με την αρχιτεκτονική της IBM - διαθέτουν επίσης επεξεργαστή, μνήμη, κάρτα γραφικών, μητρική πλακέτα και σκληρούς δίσκους.

Ωστόσο, οι υπολογιστές της Apple χαρακτηρίζονται από το γεγονός ότι η πλατφόρμα τους είναι κλειστή. Ο χρήστης είναι πολύ περιορισμένος στην εγκατάσταση στοιχείων στον υπολογιστή κατά την κρίση του. Η Apple είναι η μόνη μάρκα που μπορεί να παράγει νόμιμα υπολογιστές με την κατάλληλη αρχιτεκτονική. Ομοίως, η Apple είναι ο μόνος πάροχος λειτουργικών λειτουργικών συστημάτων που κυκλοφορούν στη δική της πλατφόρμα. Έτσι, ορισμένοι τύποι αρχιτεκτονικής Η/Υ μπορεί να διαφέρουν όχι τόσο στα στοιχεία υλικού του υπολογιστή, αλλά στις προσεγγίσεις των κατασκευαστικών εμπορικών σημάτων για την κυκλοφορία αντίστοιχων λύσεων. Ανάλογα με τη δική της στρατηγική ανάπτυξης, μια εταιρεία μπορεί να επικεντρωθεί στο άνοιγμα ή το κλειστό της πλατφόρμας.

Έτσι, τα κύρια χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής των σύγχρονων υπολογιστών χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της πλατφόρμας IBM: η απουσία μονοπωλιακής μάρκας κατασκευαστή υπολογιστών, ανοιχτότητα. Και σε θέματα λογισμικού και υλικού. Όσον αφορά τον βασικό ανταγωνιστή της πλατφόρμας της IBM, την Apple, τα κύρια χαρακτηριστικά ενός υπολογιστή αντίστοιχης αρχιτεκτονικής είναι η κλειστότητα, καθώς και η κυκλοφορία υπολογιστών από μία μόνο μάρκα.

Αρχιτεκτονική προσωπικού υπολογιστή

Εισαγωγή

Ο υπολογιστής είναι μια προγραμματιζόμενη ηλεκτρονική συσκευή ικανή να επεξεργάζεται δεδομένα και να εκτελεί υπολογισμούς, καθώς και να εκτελεί άλλες εργασίες χειρισμού συμβόλων.

Υπάρχουν δύο κύριες κατηγορίες υπολογιστών:

• ψηφιακοί υπολογιστές που επεξεργάζονται δεδομένα με τη μορφή αριθμητικών δυαδικών κωδικών·
• αναλογικοί υπολογιστές που επεξεργάζονται συνεχώς μεταβαλλόμενα φυσικά μεγέθη (ηλεκτρική τάση, χρόνος κ.λπ.) που είναι ανάλογα υπολογισμένων μεγεθών.

Δεδομένου ότι επί του παρόντος η συντριπτική πλειοψηφία των υπολογιστών είναι ψηφιακοί, θα εξετάσουμε περαιτέρω μόνο αυτήν την κατηγορία υπολογιστών και θα χρησιμοποιήσουμε τη λέξη "υπολογιστής" με την έννοια του "ψηφιακού υπολογιστή". Η βάση των υπολογιστών σχηματίζεται από υλικό (HardWare), κατασκευασμένο κυρίως με ηλεκτρονικά και ηλεκτρομηχανικά στοιχεία και συσκευές. Η αρχή λειτουργίας των υπολογιστών είναι η εκτέλεση προγραμμάτων (SoftWare) - προκαθορισμένες, σαφώς καθορισμένες ακολουθίες αριθμητικών, λογικών και άλλων πράξεων.

Οποιοδήποτε πρόγραμμα υπολογιστή είναι μια ακολουθία μεμονωμένων εντολών. Μια εντολή είναι μια περιγραφή μιας λειτουργίας που πρέπει να εκτελέσει ο υπολογιστής. Κατά κανόνα, μια εντολή έχει τον δικό της κωδικό (σύμβολο), αρχικά δεδομένα (τελεστές) και αποτέλεσμα. Για παράδειγμα, η εντολή "προσθήκη δύο αριθμών" έχει τους τελεστές των όρων και το αποτέλεσμα είναι το άθροισμά τους. Αλλά η εντολή «stop» δεν έχει τελεστές και το αποτέλεσμα είναι ο τερματισμός του προγράμματος. Το αποτέλεσμα της εντολής δημιουργείται σύμφωνα με τους κανόνες που έχουν καθοριστεί επακριβώς για αυτήν την εντολή, ενσωματωμένοι στη σχεδίαση του υπολογιστή. Το σύνολο των εντολών που εκτελούνται από έναν δεδομένο υπολογιστή ονομάζεται σύστημα εντολών αυτού του υπολογιστή.

Οι υπολογιστές λειτουργούν με πολύ υψηλές ταχύτητες, που κυμαίνονται από εκατομμύρια έως εκατοντάδες εκατομμύρια λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο.

Οι προσωπικοί υπολογιστές, περισσότερο από κάθε άλλο τύπο υπολογιστή, συμβάλλουν στη μετάβαση σε νέες τεχνολογίες πληροφορικής, οι οποίες χαρακτηρίζονται από:

• φιλική πληροφόρηση, λογισμικό και τεχνική διεπαφή με τον χρήστη·
• εκτέλεση διεργασιών πληροφοριών σε λειτουργία διαλόγου με τον χρήστη·
• υποστήριξη πληροφοριών από άκρο σε άκρο για όλες τις διαδικασίες που βασίζονται σε ολοκληρωμένες βάσεις δεδομένων.
• τη λεγόμενη «τεχνολογία χωρίς χαρτί».

Ο υπολογιστής είναι μια πολυλειτουργική ηλεκτρονική συσκευή για την αποθήκευση, την επεξεργασία και τη μετάδοση πληροφοριών. Η αρχιτεκτονική του υπολογιστή αναφέρεται στη λογική οργάνωση, τη δομή και τους πόρους του, δηλαδή τα μέσα ενός υπολογιστικού συστήματος που μπορούν να διατεθούν στη διαδικασία επεξεργασίας δεδομένων για μια ορισμένη χρονική περίοδο.

Η κατασκευή των περισσότερων υπολογιστών βασίζεται στις αρχές που διατυπώθηκαν το 1945 από τον John von Neumann:

1. Η αρχή του ελέγχου προγράμματος (ένα πρόγραμμα αποτελείται από ένα σύνολο εντολών που εκτελούνται από τον επεξεργαστή αυτόματα η μία μετά την άλλη με μια συγκεκριμένη σειρά).
2. Η αρχή της ομοιογένειας της μνήμης (τα προγράμματα και τα δεδομένα αποθηκεύονται στην ίδια μνήμη, οι εντολές μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία με τον ίδιο τρόπο όπως τα δεδομένα).
3. Η αρχή της διευθυνσιοδότησης (η κύρια μνήμη αποτελείται δομικά από αριθμημένα κελιά).

Οι υπολογιστές που κατασκευάζονται με βάση αυτές τις αρχές έχουν κλασική αρχιτεκτονική (αρχιτεκτονική von Neumann). Η αρχιτεκτονική του υπολογιστή καθορίζει την αρχή λειτουργίας, τις συνδέσεις πληροφοριών και τη διασύνδεση των κύριων λογικών κόμβων του υπολογιστή:

• κεντρικός επεξεργαστής?
• κύρια μνήμη?
• εξωτερική μνήμη;
• περιφερειακές συσκευές.

Τα κύρια ηλεκτρονικά εξαρτήματα που καθορίζουν την αρχιτεκτονική του επεξεργαστή βρίσκονται στην κύρια πλακέτα του υπολογιστή, η οποία ονομάζεται πλακέτα συστήματος ή MotherBoard. Και οι ελεγκτές και οι προσαρμογείς πρόσθετων συσκευών ή οι ίδιες αυτές οι συσκευές κατασκευάζονται με τη μορφή καρτών επέκτασης (Dένα ughterBoard - θυγατρική πλακέτα) και συνδέονται με το λεωφορείο χρησιμοποιώντας συνδέσμους επέκτασης, που ονομάζονται επίσης υποδοχές επέκτασης (αγγλική υποδοχή - υποδοχή, αυλάκωση)

Λειτουργική και δομική οργάνωση

Βασικά μπλοκ PC και η σημασία τους

Η αρχιτεκτονική ενός υπολογιστή καθορίζεται συνήθως από το σύνολο των ιδιοτήτων του που είναι σημαντικές για τον χρήστη. Η κύρια προσοχή δίνεται στη δομή και τη λειτουργικότητα της μηχανής, η οποία μπορεί να χωριστεί σε βασική και πρόσθετη. Βασικός Οι λειτουργίες καθορίζουν το σκοπό του υπολογιστή: επεξεργασία και αποθήκευση πληροφοριών, ανταλλαγή πληροφοριών με εξωτερικά αντικείμενα. Οι πρόσθετες λειτουργίες αυξάνουν την αποτελεσματικότητα της εκτέλεσης βασικών λειτουργιών: παρέχουν αποτελεσματικούς τρόπους λειτουργίας, διάλογο με τον χρήστη, υψηλή αξιοπιστία κ.λπ. Οι ονομαζόμενες λειτουργίες του υπολογιστή υλοποιούνται χρησιμοποιώντας τα στοιχεία του: υλικό και λογισμικό.

Η δομή ενός υπολογιστή είναι ένα συγκεκριμένο μοντέλο που καθορίζει τη σύνθεση, τη σειρά και τις αρχές αλληλεπίδρασης των στοιχείων του. Ένας προσωπικός υπολογιστής είναι ένας επιτραπέζιος ή φορητός υπολογιστής που πληροί τις απαιτήσεις γενικής προσβασιμότητας και καθολικότητας χρήσης. Τα πλεονεκτήματα ενός Η/Υ είναι:

• χαμηλό κόστος, στην προσιτότητα ενός μεμονωμένου αγοραστή·
• αυτονομία λειτουργίας χωρίς ειδικές απαιτήσεις για περιβαλλοντικές συνθήκες.
• ευελιξία της αρχιτεκτονικής, διασφαλίζοντας την προσαρμοστικότητά της σε ποικίλες εφαρμογές στον τομέα της διαχείρισης, της επιστήμης, της εκπαίδευσης και της καθημερινής ζωής·
• η «φιλικότητα» του λειτουργικού συστήματος και άλλου λογισμικού, που επιτρέπει στον χρήστη να εργάζεται μαζί του χωρίς ειδική επαγγελματική κατάρτιση.
• υψηλή λειτουργική αξιοπιστία (περισσότερες από 5 χιλιάδες ώρες μεταξύ των αστοχιών).

Δομή ενός προσωπικού υπολογιστή

Ας εξετάσουμε τη σύνθεση και τον σκοπό των κύριων μπλοκ υπολογιστή.

Σημείωση.Εδώ και παρακάτω, η οργάνωση ενός υπολογιστή εξετάζεται σε σχέση με τους πιο συνηθισμένους επί του παρόντος υπολογιστές τύπου IBM PC.

Ένας μικροεπεξεργαστής (MP) είναι η κεντρική μονάδα ενός υπολογιστή, σχεδιασμένη για να ελέγχει τη λειτουργία όλων των μπλοκ μηχανών και να εκτελεί αριθμητικές και λογικές πράξεις σε πληροφορίες.

Ο μικροεπεξεργαστής περιλαμβάνει:

• συσκευή ελέγχου (CU) - δημιουργεί και παρέχει σε όλα τα μπλοκ του μηχανήματος τη σωστή στιγμή ορισμένα σήματα ελέγχου (παλμοί ελέγχου), που καθορίζονται από τις ιδιαιτερότητες της εκτελούμενης λειτουργίας και τα αποτελέσματα προηγούμενων εργασιών. δημιουργεί διευθύνσεις κυψελών μνήμης που χρησιμοποιούνται από τη λειτουργία που εκτελείται και μεταδίδει αυτές τις διευθύνσεις στα αντίστοιχα μπλοκ υπολογιστή. η συσκευή ελέγχου λαμβάνει μια ακολουθία αναφοράς παλμών από τη γεννήτρια παλμών ρολογιού.
• αριθμητική-λογική μονάδα (ALU) - σχεδιασμένη για να εκτελεί όλες τις αριθμητικές και λογικές πράξεις σε αριθμητικές και συμβολικές πληροφορίες (σε ορισμένα μοντέλα υπολογιστή, ένας πρόσθετος μαθηματικός συνεπεξεργαστής συνδέεται με την ALU για να επιταχύνει την εκτέλεση των λειτουργιών).
• μνήμη μικροεπεξεργαστή (MPM) - χρησιμεύει για βραχυπρόθεσμη εγγραφή και έξοδο πληροφοριών που χρησιμοποιούνται απευθείας στους υπολογισμούς στους επόμενους κύκλους λειτουργίας του μηχανήματος, επειδή η κύρια μνήμη (RAM) δεν παρέχει πάντα την ταχύτητα εγγραφής, αναζήτησης και ανάγνωσης πληροφοριών που απαιτούνται για την αποτελεσματική λειτουργία ενός μικροεπεξεργαστή υψηλής ταχύτητας. Οι καταχωρητές είναι κελιά μνήμης υψηλής ταχύτητας διαφόρων μηκών (σε αντίθεση με τα κελιά OP, τα οποία έχουν τυπικό μήκος 1 byte και χαμηλότερη απόδοση).
• Σύστημα διεπαφής μικροεπεξεργαστή - υλοποιεί σύζευξη και επικοινωνία με άλλες συσκευές Η/Υ. περιλαμβάνει μια εσωτερική διεπαφή MP, καταχωρητές αποθήκευσης buffer και κυκλώματα ελέγχου για τις θύρες εισόδου/εξόδου (I/O) και το δίαυλο συστήματος. Η διεπαφή είναι ένα σύνολο μέσων για τη σύζευξη και την επικοινωνία συσκευών υπολογιστών, διασφαλίζοντας την αποτελεσματική αλληλεπίδρασή τους. Θύρα εισόδου/εξόδου (I/O - Θύρα εισόδου/εξόδου) - εξοπλισμός διασύνδεσης που σας επιτρέπει να συνδέσετε μια άλλη συσκευή υπολογιστή στον μικροεπεξεργαστή.

Γεννήτρια ρολογιού

Παράγει μια ακολουθία ηλεκτρικών παλμών. η συχνότητα των παραγόμενων παλμών καθορίζει τη συχνότητα ρολογιού του μηχανήματος. Το χρονικό διάστημα μεταξύ γειτονικών παλμών καθορίζει το χρόνο ενός κύκλου λειτουργίας του μηχανήματος ή απλώς του κύκλου λειτουργίας του μηχανήματος.

Η συχνότητα της γεννήτριας παλμών ρολογιού είναι ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά ενός προσωπικού υπολογιστή και καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την ταχύτητα της λειτουργίας του, επειδή κάθε λειτουργία στο μηχάνημα εκτελείται σε συγκεκριμένο αριθμό κύκλων ρολογιού.

Δίαυλος συστήματος

Αυτό είναι το κύριο σύστημα διεπαφής ενός υπολογιστή, που εξασφαλίζει τη σύζευξη και την επικοινωνία όλων των συσκευών του μεταξύ τους. Ο δίαυλος συστήματος περιλαμβάνει:

• Δίαυλος δεδομένων κώδικα (CDB), που περιέχει καλώδια και κυκλώματα διεπαφής για παράλληλη μετάδοση όλων των δυαδικών ψηφίων του αριθμητικού κώδικα (μηχανική λέξη) του τελεστή.
• Δίαυλος κωδικού διεύθυνσης (ACBA), που περιλαμβάνει καλώδια και κυκλώματα διασύνδεσης για παράλληλη μετάδοση όλων των bits του κωδικού διεύθυνσης μιας κύριας κυψέλης μνήμης ή θύρας εισόδου-εξόδου μιας εξωτερικής συσκευής.
• δίαυλος οδηγιών κωδικού (IBC), που περιέχει καλώδια και κυκλώματα διασύνδεσης για τη μετάδοση εντολών (σήματα ελέγχου, παλμοί) σε όλα τα μπλοκ του μηχανήματος.
• ένας δίαυλος ισχύος που διαθέτει καλώδια και κυκλώματα διασύνδεσης για τη σύνδεση μονάδων Η/Υ στο σύστημα τροφοδοσίας.

Ο δίαυλος συστήματος παρέχει τρεις κατευθύνσεις μεταφοράς πληροφοριών:

• μεταξύ του μικροεπεξεργαστή και της κύριας μνήμης.
• μεταξύ του μικροεπεξεργαστή και των θυρών εισόδου/εξόδου εξωτερικών συσκευών·
• μεταξύ της κύριας μνήμης και των θυρών I/O των εξωτερικών συσκευών (σε λειτουργία άμεσης πρόσβασης στη μνήμη).

Όχι μπλοκ, ή μάλλον οι θύρες εισόδου-εξόδου τους, συνδέονται στο δίαυλο ομοιόμορφα μέσω των αντίστοιχων ενοποιημένων βυσμάτων (αρθρώσεων): απευθείας ή μέσω ελεγκτών (προσαρμογείς). Ο δίαυλος συστήματος ελέγχεται από τον μικροεπεξεργαστή είτε απευθείας είτε, πιο συχνά, μέσω ενός πρόσθετου μικροκυκλώματος - ελεγκτής λεωφορείου,παράγει τα κύρια σήματα ελέγχου.

Κύρια μνήμη (RAM)

Έχει σχεδιαστεί για την αποθήκευση και την άμεση ανταλλαγή πληροφοριών με άλλες μονάδες του μηχανήματος. Το OP περιέχει δύο τύπους συσκευών αποθήκευσης: μνήμη μόνο για ανάγνωση (ROM) και μνήμη τυχαίας πρόσβασης (RAM).

Η ROM χρησιμοποιείται για την αποθήκευση αμετάβλητων (μόνιμων) προγραμμάτων και πληροφοριών αναφοράς· σας επιτρέπει μόνο να διαβάσετε γρήγορα τις πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες σε αυτήν (οι πληροφορίες στη ROM δεν μπορούν να αλλάξουν).

Η μνήμη RAM έχει σχεδιαστεί για ηλεκτρονική καταγραφή, αποθήκευση και ανάγνωση πληροφοριών (προγραμμάτων και δεδομένων) που εμπλέκονται άμεσα στη διαδικασία πληροφοριών και υπολογισμού που εκτελούνται από τον υπολογιστή κατά την τρέχουσα χρονική περίοδο. Τα κύρια πλεονεκτήματα της μνήμης RAM είναι η υψηλή της απόδοση και η δυνατότητα πρόσβασης σε κάθε κυψέλη μνήμης ξεχωριστά (άμεση πρόσβαση στη διεύθυνση στην κυψέλη). Ως μειονέκτημα της μνήμης RAM, είναι απαραίτητο να εξαλειφθεί η αδυναμία αποθήκευσης πληροφοριών σε αυτήν μετά την απενεργοποίηση της τροφοδοσίας του μηχανήματος (αστάθεια).

Εξωτερική μνήμη

Αναφέρεται σε εξωτερικές συσκευές του υπολογιστή και χρησιμοποιείται για μακροπρόθεσμη αποθήκευση οποιασδήποτε πληροφορίας μπορεί να χρειαστεί ποτέ για την επίλυση προβλημάτων. Συγκεκριμένα, όλο το λογισμικό υπολογιστή αποθηκεύεται σε εξωτερική μνήμη. Η εξωτερική μνήμη περιέχει διάφορους τύπους συσκευών αποθήκευσης, αλλά οι πιο συνηθισμένες, που βρίσκονται σχεδόν σε οποιονδήποτε υπολογιστή, είναι οι μονάδες σκληρού δίσκου (HDD) και οι μονάδες δισκέτας (HD).

Ο σκοπός αυτών των μονάδων δίσκου είναι η αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών, η εγγραφή και η απελευθέρωση αποθηκευμένων πληροφοριών κατόπιν αιτήματος σε μια συσκευή μνήμης τυχαίας πρόσβασης. Ως συσκευές εξωτερικής μνήμης χρησιμοποιούνται επίσης συσκευές αποθήκευσης σε μαγνητικές δισκέτες, μονάδες οπτικού δίσκου (CD-ROM-Compact Disk Read Only, DVD, Memory-CD με μνήμη μόνο για ανάγνωση) και άλλες.

Παροχή ηλεκτρικού ρεύματος

Αυτό είναι ένα μπλοκ που περιέχει αυτόνομα και δικτυακά συστήματα τροφοδοσίας για υπολογιστή.

Μετρών την ώραν

Αυτό είναι ένα ηλεκτρονικό ρολόι στο μηχάνημα που παρέχει, εάν είναι απαραίτητο, αυτόματη καταγραφή της τρέχουσας χρονικής στιγμής (έτος, μήνας, ώρες, λεπτά, δευτερόλεπτα και κλάσματα δευτερολέπτων). Ο χρονοδιακόπτης συνδέεται με μια αυτόνομη πηγή ενέργειας - μια μπαταρία και συνεχίζει να λειτουργεί όταν το μηχάνημα αποσυνδεθεί από το δίκτυο.

Εξωτερικές συσκευές (ED)

Αυτό είναι το πιο σημαντικό συστατικό οποιουδήποτε συμπλέγματος υπολογιστών. Αρκεί να αναφέρουμε ότι όσον αφορά το κόστος, τα VA αντιπροσωπεύουν μερικές φορές το 50–80% του συνολικού υπολογιστή. Η δυνατότητα και η αποτελεσματικότητα χρήσης Η/Υ σε συστήματα ελέγχου και στην εθνική οικονομία στο σύνολό της εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεση και τα χαρακτηριστικά του υπολογιστή.

Οι υπολογιστές PC διασφαλίζουν την αλληλεπίδραση του μηχανήματος με το περιβάλλον από τους χρήστες, τα αντικείμενα ελέγχου και άλλους υπολογιστές. Τα VE είναι πολύ διαφορετικά και μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με έναν αριθμό χαρακτηριστικών. Έτσι, ανάλογα με το σκοπό, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι συσκευών:

• εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης (ESD) ή εξωτερική μνήμη υπολογιστή.
• εργαλεία διαλόγου χρήστη.
• συσκευές εισαγωγής πληροφοριών·
• συσκευές εξόδου πληροφοριών·
• μέσα επικοινωνίας και τηλεπικοινωνιών.

Τα εργαλεία διαλόγου χρήστη περιλαμβάνουν οθόνες βίντεο (οθόνες), λιγότερο συχνά γραφομηχανές τηλεχειρισμού (εκτυπωτές με πληκτρολόγια) και συσκευές εισόδου-εξόδου ομιλίας

Η οθόνη βίντεο (οθόνη) είναι μια συσκευή για την εμφάνιση πληροφοριών εισόδου και εξόδου από υπολογιστή.

Οι συσκευές εισόδου-εξόδου ομιλίας ταξινομούνται ως πολυμέσα. Οι συσκευές εισαγωγής ομιλίας είναι διάφορα ακουστικά συστήματα μικροφώνου, για παράδειγμα «ηχητικά ποντίκια», με πολύπλοκο λογισμικό που τους επιτρέπει να αναγνωρίζουν γράμματα και λέξεις που εκφωνούνται από ένα άτομο, να τα αναγνωρίζουν και να τα κωδικοποιούν.

Οι συσκευές εξόδου ομιλίας είναι διάφοροι συνθεσάιζερ ήχου που μετατρέπουν ψηφιακούς κωδικούς σε γράμματα και λέξεις που αναπαράγονται μέσω ηχείων ή ηχείων που είναι συνδεδεμένα σε υπολογιστή.

Οι συσκευές εισαγωγής πληροφοριών περιλαμβάνουν:

• πληκτρολόγιο - μια συσκευή για τη μη αυτόματη εισαγωγή αριθμητικών, κειμένων και πληροφοριών ελέγχου σε έναν υπολογιστή.
• ταμπλέτες γραφικών (ψηφιοποιητές) για χειροκίνητη εισαγωγή γραφικών πληροφοριών και εικόνων μετακινώντας έναν ειδικό δείκτη (στυλό) κατά μήκος του tablet. Όταν μετακινείτε το στυλό, οι συντεταγμένες της θέσης του διαβάζονται αυτόματα και αυτές οι συντεταγμένες εισάγονται στον υπολογιστή.
• σαρωτές - για αυτόματη ανάγνωση από χαρτί και εισαγωγή δακτυλόγραφων κειμένων, γραφημάτων, εικόνων, σχεδίων σε υπολογιστή. στη συσκευή κωδικοποίησης σαρωτή σε λειτουργία κειμένου, οι χαρακτήρες ανάγνωσης, μετά από σύγκριση με περιγράμματα αναφοράς από ειδικά προγράμματα, μετατρέπονται σε κωδικούς ASCII και σε λειτουργία γραφικών, τα γραφήματα ανάγνωσης και τα σχέδια μετατρέπονται σε ακολουθίες δισδιάστατων συντεταγμένων.
• χειριστές (συσκευές κατάδειξης): μοχλός joystick, ποντίκι, trackball με πλαίσιο, στυλό, κ.λπ. - για εισαγωγή γραφικών πληροφοριών στην οθόνη προβολής ελέγχοντας την κίνηση του δρομέα στην οθόνη, ακολουθούμενη από κωδικοποίηση των συντεταγμένων του δρομέα και εισαγωγή τους σε το PC?
• οθόνες αφής - για την εισαγωγή μεμονωμένων στοιχείων εικόνας, προγραμμάτων ή εντολών από μια οθόνη διαχωρισμένης οθόνης σε έναν υπολογιστή.

Οι συσκευές εξόδου πληροφοριών περιλαμβάνουν:

• εκτυπωτές - συσκευές εκτύπωσης για την εγγραφή πληροφοριών σε χαρτί.
• plotters (plotters) - για την έξοδο γραφικών πληροφοριών (γραφήματα, σχέδια, σχέδια) από υπολογιστή σε χαρτί. Υπάρχουν διανυσματικά πλότερ με σχεδίαση εικόνων με χρήση στυλό και ράστερ: θερμογραφικοί, ηλεκτροστατικοί, inkjet και λέιζερ. Σύμφωνα με το σχεδιασμό, τα plotter χωρίζονται σε πλότερ επίπεδης επιφάνειας και τύμπανο. Τα κύρια χαρακτηριστικά όλων των plotter είναι περίπου τα ίδια: ταχύτητα σχεδίασης - 100 – 1000 mm/s (τα καλύτερα μοντέλα έχουν έγχρωμες εικόνες και μετάδοση ημίτονο). Τα πλότερ λέιζερ έχουν την υψηλότερη ανάλυση και ευκρίνεια εικόνας, αλλά είναι τα πιο ακριβά.

Συσκευές επικοινωνίας και τηλεπικοινωνιών για επικοινωνία με όργανα και άλλο εξοπλισμό αυτοματισμού (προσαρμογείς διασύνδεσης, προσαρμογείς, μετατροπείς ψηφιακού σε αναλογικό και αναλογικό σε ψηφιακό κ.λπ.) και για σύνδεση υπολογιστή με κανάλια επικοινωνίας, σε άλλους υπολογιστές και δίκτυα υπολογιστών ( κάρτες διασύνδεσης δικτύου, «αρθρώσεις», πολυπλέκτης μετάδοσης δεδομένων, μόντεμ).

Ειδικότερα, ο προσαρμογέας δικτύου είναι η εξωτερική διεπαφή του Η/Υ και χρησιμεύει για τη σύνδεσή του σε ένα κανάλι επικοινωνίας για την ανταλλαγή πληροφοριών με άλλους υπολογιστές, για εργασία ως μέρος ενός δικτύου υπολογιστών. Στα παγκόσμια δίκτυα, οι λειτουργίες ενός προσαρμογέα δικτύου εκτελούνται από έναν διαμορφωτή-αποδιαμορφωτή.

Πολλές από τις συσκευές που αναφέρονται παραπάνω ανήκουν σε μια υπό όρους επιλεγμένη ομάδα - πολυμέσα. Τα πολυμέσα είναι ένα σύνολο υλικού και λογισμικού που επιτρέπει σε ένα άτομο να επικοινωνεί με έναν υπολογιστή χρησιμοποιώντας μια ποικιλία φυσικών μέσων: ήχος, βίντεο, γραφικά, κείμενα, κινούμενα σχέδια και ούτω καθεξής.

Τα μέσα πολυμέσων περιλαμβάνουν: συσκευές εισόδου και εξόδου ομιλίας. σαρωτές που είναι ήδη ευρέως διαδεδομένοι (καθώς επιτρέπουν την αυτόματη εισαγωγή τυπωμένων κειμένων και σχεδίων σε υπολογιστή). κάρτες υψηλής ποιότητας βίντεο (βίντεο-) και ήχου (ήχου), κάρτες λήψης βίντεο (videograber), οι οποίες καταγράφουν εικόνες από ένα βίντεο ή βιντεοκάμερα και τις εισάγουν σε υπολογιστή. Συστήματα αναπαραγωγής ακουστικής και βίντεο υψηλής ποιότητας με ενισχυτές, ηχεία ήχου, μεγάλες οθόνες βίντεο. Αλλά, ίσως, με ακόμη μεγαλύτερο λόγο, τα πολυμέσα περιλαμβάνουν εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης υψηλής χωρητικότητας σε οπτικούς δίσκους, που χρησιμοποιούνται συχνά για την εγγραφή πληροφοριών ήχου και βίντεο.

Το κόστος των συμπαγών δίσκων (CD) όταν παράγονται μαζικά είναι χαμηλό και δεδομένης της μεγάλης χωρητικότητας (650 - 700 MB, και των νέων τύπων 8 GB και άνω), της υψηλής αξιοπιστίας και ανθεκτικότητας, το κόστος αποθήκευσης πληροφοριών σε ένα CD για ο χρήστης είναι ασύγκριτα χαμηλότερος από ό,τι στους μαγνητικούς δίσκους. Εκτεταμένες βάσεις δεδομένων και ολόκληρες βιβλιοθήκες είναι οργανωμένες σε CD. Το CD περιέχει λεξικά, βιβλία αναφοράς και εγκυκλοπαίδειες. προγράμματα κατάρτισης και ανάπτυξης στη γενική εκπαίδευση και γενικά μαθήματα.

Το CD χρησιμοποιείται ευρέως, για παράδειγμα, στη μελέτη ξένων γλωσσών, κανόνων κυκλοφορίας, λογιστικής, νομοθεσίας γενικά και φορολογικής νομοθεσίας ειδικότερα. Και όλα αυτά συνοδεύονται από κείμενα και σχέδια, πληροφορίες ομιλίας και κινούμενα σχέδια, μουσική και βίντεο. Σε καθαρά οικιακή άποψη, τα CD μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποθήκευση εγγραφών ήχου και βίντεο, δηλαδή, αντί για μαγνητικές κασέτες ήχου και βιντεοκασέτες. Αξίζει να αναφερθεί φυσικά ο μεγάλος αριθμός προγραμμάτων παιχνιδιών υπολογιστή που είναι αποθηκευμένα σε CD.

Έτσι, το CD-ROM παρέχει πρόσβαση σε τεράστιους όγκους πληροφοριών που έχουν εγγραφεί σε CD, οι οποίοι είναι διαφορετικοί τόσο ως προς τη λειτουργικότητα όσο και ως προς το περιβάλλον αναπαραγωγής.

Η διακοπή είναι μια προσωρινή διακοπή στην εκτέλεση ενός προγράμματος προκειμένου να εκτελεστεί άμεσα ένα άλλο, και αυτή τη στιγμή πιο σημαντικό (προτεραιότητα) πρόγραμμα. Παρουσιάζονται διακοπές όταν οι υπολογιστές λειτουργούν συνεχώς. Αρκεί να αναφέρουμε ότι όλες οι διαδικασίες εισαγωγής και εξόδου πληροφοριών εκτελούνται με χρήση διακοπών, για παράδειγμα, συμβαίνουν διακοπές με χρονοδιακόπτη και εξυπηρετούνται από τον ελεγκτή διακοπής 18 φορές το δευτερόλεπτο (φυσικά, ο χρήστης δεν τις παρατηρεί).

Ο ελεγκτής διακοπής εξυπηρετεί διαδικασίες διακοπής, λαμβάνει ένα αίτημα διακοπής από εξωτερικές συσκευές, καθορίζει το επίπεδο προτεραιότητας αυτού του αιτήματος και εκδίδει ένα σήμα διακοπής στο MP. Ο MP, έχοντας λάβει αυτό το σήμα, αναστέλλει την εκτέλεση του τρέχοντος προγράμματος και προχωρά στην εκτέλεση ενός ειδικού προγράμματος για την εξυπηρέτηση της διακοπής που ζήτησε η εξωτερική συσκευή. Μετά την ολοκλήρωση του προγράμματος συντήρησης, το πρόγραμμα που έχει διακοπεί συνεχίζεται.

Η διεπαφή ενδομηχανικού συστήματος είναι ένα σύστημα επικοινωνίας και διεπαφής κόμβων και μπλοκ υπολογιστών μεταξύ τους - είναι ένα σύνολο γραμμών ηλεκτρικής επικοινωνίας (καλώδια), κυκλώματα διασύνδεσης με εξαρτήματα υπολογιστή, πρωτόκολλα (αλγόριθμοι) για τη μετάδοση και τη μετατροπή σημάτων.

Υπάρχουν δύο επιλογές για την οργάνωση μιας ενδομηχανικής διεπαφής:

1. Διασύνδεση πολλαπλών συνδέσεων: κάθε μπλοκ υπολογιστή συνδέεται με άλλα μπλοκ μέσω των τοπικών καλωδίων του. Η διεπαφή χρησιμοποιείται, κατά κανόνα, μόνο στις απλούστερες οικιακές συσκευές.
2. Διεπαφή μονής ζεύξης: όλες οι μονάδες υπολογιστή συνδέονται μεταξύ τους μέσω ενός κοινού διαύλου ή ενός διαύλου συστήματος.

Η συντριπτική πλειοψηφία των σύγχρονων υπολογιστών χρησιμοποιεί το δίαυλο συστήματος ως διεπαφή συστήματος. Η δομή και η σύνθεση του διαύλου συστήματος συζητήθηκαν νωρίτερα. Τα πιο σημαντικά λειτουργικά χαρακτηριστικά του διαύλου συστήματος είναι: ο αριθμός των συσκευών που εξυπηρετεί και η απόδοσή του, δηλαδή η μέγιστη δυνατή ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών. Το εύρος ζώνης του διαύλου εξαρτάται από το μέγεθος bit του (υπάρχουν δίαυλοι 8-, 16-, 32- και 64-bit) και τη συχνότητα ρολογιού στην οποία λειτουργεί ο δίαυλος.

Τα ακόλουθα έχουν χρησιμοποιηθεί και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως δίαυλος συστήματος σε διαφορετικούς υπολογιστές:

• λεωφορεία επέκτασης - λεωφορεία γενικής χρήσης που σας επιτρέπουν να συνδέσετε μεγάλο αριθμό διαφορετικών συσκευών.
• τοπικά λεωφορεία που ειδικεύονται στην εξυπηρέτηση ενός μικρού αριθμού συσκευών μιας συγκεκριμένης κατηγορίας.

Λεωφορεία επέκτασης:

• ο δίαυλος Multibus 1 έχει δύο τροποποιήσεις: Δίαυλος PC/XT (Personal Computer eXtended Technology) - PC με προηγμένη τεχνολογία και PC/AT bus (PC Advachnology - PC με προηγμένη τεχνολογία).
• Δίαυλος PC/XT - δίαυλος δεδομένων 8 bit και δίαυλος διευθύνσεων 20 bit, σχεδιασμένος για συχνότητα ρολογιού 4,77 MHz. έχει 3 γραμμές για διακοπές προσαρμογέα και 3 κανάλια για άμεση πρόσβαση στη μνήμη (κανάλια DMA - Direct Memory Access). Ο δίαυλος διευθύνσεων περιόρισε τον χώρο διευθύνσεων του μικροεπεξεργαστή σε 1 MB. Χρησιμοποιείται με MP 8086, 8088;
• PC/At bus - Δίαυλος δεδομένων 16 bit και δίαυλος διευθύνσεων 24 bit, συχνότητα ρολογιού λειτουργίας έως 8 MHz, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί MP με συχνότητα ρολογιού 16 MHz, καθώς ο ελεγκτής διαύλου μπορεί να διαιρέσει τη συχνότητα στο μισό ; έχει 7 γραμμές για διακοπές προσαρμογέα και 4 κανάλια DMA. Χρησιμοποιείται με MP 80286.
• Δίαυλος ISA (Industry Standard Architecture) - Δίαυλος δεδομένων 16 bit και δίαυλος διευθύνσεων 24 bit, συχνότητα ρολογιού λειτουργίας 16 MHz, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί MP με συχνότητα ρολογιού 50 MHz (η αναλογία διαίρεσης αυξάνεται). Σε σύγκριση με τους διαύλους PC/XT και PC/AT, ο αριθμός των γραμμών διακοπής υλικού έχει αυξηθεί από 7 σε 15 και τα κανάλια άμεσης πρόσβασης μνήμης DMA από 7 σε 11. Χάρη στο δίαυλο διευθύνσεων 24-bit, ο χώρος διευθύνσεων έχει αυξηθεί από 1 έως 16 MB. Η θεωρητική απόδοση του διαύλου δεδομένων είναι 16 MB/s, αλλά στην πραγματικότητα είναι χαμηλότερη, περίπου 3–5 MB/s, λόγω μιας σειράς χαρακτηριστικών της χρήσης του. Με την εμφάνιση του MP υψηλής ταχύτητας 32-bit, ο δίαυλος ISA έχει γίνει σημαντικό εμπόδιο στην αύξηση της απόδοσης του υπολογιστή.
• Δίαυλος EISA (Extended ISA) - Δίαυλος δεδομένων 32 bit και δίαυλος διευθύνσεων 32 bit, που δημιουργήθηκε το 1989. Ο χώρος διευθύνσεων του διαύλου είναι 4 GB, το εύρος ζώνης είναι 33 MB/s και η ταχύτητα ανταλλαγής μέσω του καναλιού MP - CACHE - OP καθορίζεται από τις παραμέτρους των τσιπ μνήμης, ο αριθμός των υποδοχών επέκτασης έχει αυξηθεί (θεωρητικά, μέχρι μπορούν να συνδεθούν έως 15 συσκευές, πρακτικά έως 10). Το σύστημα διακοπής έχει βελτιωθεί, ο δίαυλος EISA παρέχει αυτόματη διαμόρφωση συστήματος και έλεγχο DMA. πλήρως συμβατό με το δίαυλο ISA (υπάρχουν σύνδεσμοι για σύνδεση ISA), ο δίαυλος υποστηρίζει αρχιτεκτονική πολλαπλών επεξεργαστών συστημάτων υπολογιστών. Ο δίαυλος EISA είναι πολύ ακριβός και χρησιμοποιείται σε υπολογιστές υψηλής ταχύτητας, διακομιστές δικτύου και σταθμούς εργασίας.
• Ο δίαυλος MCA (Micro Channel Architecture) είναι ένας δίαυλος 32-bit που δημιουργήθηκε από την IBM το 1987. για μηχανήματα PC/2, εύρος ζώνης 76 MB/s, συχνότητα λειτουργίας 10-20 MHz. Ως προς τα άλλα χαρακτηριστικά του, είναι κοντά στο λεωφορείο EISA, αλλά δεν είναι συμβατό ούτε με ISA ούτε με EISA. Δεδομένου ότι οι υπολογιστές PS/2 δεν χρησιμοποιούνται ευρέως, κυρίως λόγω της έλλειψης αναπτυγμένης αφθονίας προγραμμάτων εφαρμογών, ο δίαυλος MCA δεν χρησιμοποιείται επίσης πολύ ευρέως.

Τα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα χαρακτηρίζονται από:

• ταχεία ανάπτυξη της ταχύτητας των μικροεπεξεργαστών (για παράδειγμα, ένα Pentium MP μπορεί να εξάγει δεδομένα με ταχύτητα 528 MB/s μέσω ενός διαύλου δεδομένων 64-bit) και ορισμένων εξωτερικών συσκευών (για παράδειγμα, για την εμφάνιση ψηφιακού βίντεο πλήρους οθόνης με υψηλή ποιότητα, απαιτείται εύρος ζώνης 22 MB/s).
• η εμφάνιση προγραμμάτων που απαιτούν μεγάλο αριθμό λειτουργιών διεπαφής (για παράδειγμα, προγράμματα επεξεργασίας γραφικών στα Windows, εργασία σε περιβάλλον πολυμέσων).

Υπό αυτές τις συνθήκες, η απόδοση των λεωφορείων επέκτασης, που εξυπηρετούσαν πολλές συσκευές ταυτόχρονα, αποδείχθηκε ανεπαρκής για την άνετη εργασία των χρηστών, επειδή οι υπολογιστές άρχισαν να "σκέφτονται" για μεγάλο χρονικό διάστημα.

Οι προγραμματιστές διεπαφής έχουν ακολουθήσει το δρόμο της δημιουργίας τοπικών λεωφορείων που συνδέονται απευθείας με το δίαυλο MP, λειτουργώντας στη συχνότητα ρολογιού MP (αλλά όχι στην εσωτερική συχνότητα λειτουργίας του) και παρέχοντας επικοινωνία με ορισμένες συσκευές υψηλής ταχύτητας εξωτερικές του MP: κύρια και εξωτερική μνήμη , συστήματα βίντεο .

Τώρα υπάρχουν δύο κύρια καθολικά πρότυπα τοπικών λεωφορείων - VLB και PCI:

• Λεωφορείο VLB (V E SA Local Bus - VESA local bus) - αναπτύχθηκε το 1992. Video Electronics Standards Association (VESA), γι' αυτό ονομάζεται συχνά δίαυλος VESA.
• Ο δίαυλος VLB είναι ουσιαστικά μια επέκταση του εσωτερικού διαύλου MP για επικοινωνία με τον προσαρμογέα βίντεο και, λιγότερο συχνά, με τον σκληρό δίσκο· μια έκδοση 64-bit του διαύλου είναι καθ' οδόν. Η πραγματική ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων μέσω VLB είναι 80 MB/s (θεωρητικά εφικτό - 132 MB/s).

Μειονεκτήματα του ελαστικού:

• Σχεδιασμένο για λειτουργία MP 80386,80486, μη προσαρμοσμένο για επεξεργαστές Pentium, Pentium Pro, Power PC.
• αυστηρή εξάρτηση από τη συχνότητα ρολογιού του MP (κάθε δίαυλος VLB έχει σχεδιαστεί μόνο για μια συγκεκριμένη συχνότητα).
• μικρός αριθμός συνδεδεμένων συσκευών - μόνο τέσσερις συσκευές μπορούν να συνδεθούν στο δίαυλο VLB.
• δεν υπάρχει διαιτησία διαύλου - ενδέχεται να υπάρχουν διενέξεις μεταξύ συνδεδεμένων συσκευών.

Ο δίαυλος PCI (Peripheral Component Interconnect - σύνδεση εξωτερικών συσκευών) αναπτύχθηκε το 1993 από την Intel. Ο δίαυλος PCI είναι πολύ πιο ευέλικτος από το VLB. Έχει τον δικό του προσαρμογέα που του επιτρέπει να ρυθμιστεί ώστε να λειτουργεί με οποιοδήποτε MP: 80486, Pentium, Pentium Pro, Power PC, κ.λπ. Σας επιτρέπει να συνδέσετε 10 συσκευές πολύ διαφορετικών διαμορφώσεων με δυνατότητα αυτόματης διαμόρφωσης και έχει τα δικά της εργαλεία ελέγχου «διαιτησίας» και μεταφοράς δεδομένων. Ο δίαυλος PCI εξακολουθεί να είναι πολύ ακριβός.

Η χωρητικότητα PCI είναι 32 bit, επεκτάσιμη στα 64 bit, η θεωρητική απόδοση 132 MB/s (η πραγματική απόδοση είναι η μισή). Αν και ο δίαυλος PCI είναι τοπικός, εκτελεί επίσης πολλές από τις λειτουργίες ενός διαύλου επέκτασης, ειδικότερα, διαύλους επέκτασης ISA, EISA, MCA (και είναι συμβατός με αυτούς) εάν υπάρχει δίαυλος PCI, συνδέονται απευθείας στο MP (όπως συμβαίνει κατά τη χρήση του διαύλου VLB) , αλλά στον ίδιο τον δίαυλο PCI (μέσω διεπαφής επέκτασης).

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η χρήση διαύλων VLB και PCI σε υπολογιστή είναι δυνατή μόνο εάν διαθέτετε την κατάλληλη μητρική πλακέτα VLB ή PCI. Οι μητρικές πλακέτες παράγονται με δομή πολλαπλού διαύλου που επιτρέπει τη χρήση ISA/EISA, VLB και PCI, τις λεγόμενες μητρικές με δίαυλο VIP (με τα αρχικά γράμματα VLB, ISA και PCI).

Ωστόσο, επί του παρόντος, δεν παράγονται πίνακες με διαύλους VLB και ο δίαυλος ISA πεθαίνει· έχουν εμφανιστεί νέα λεωφορεία, όπως το AGP, σχεδιασμένα για προσαρμογείς βίντεο υψηλού εύρους ζώνης ή τους λεγόμενους επιταχυντές 3D.

Λειτουργικές συσκευές Η/Υ

Τα κύρια χαρακτηριστικά του Η/Υ είναι:

1. Εκτέλεση.
2. Εκτέλεση.
3. Συχνότητα ρολογιού.

Οι μονάδες μέτρησης της απόδοσης είναι:

• MIPC (MIPC - Vega Instruction Per Second) - ένα εκατομμύριο πράξεις σε αριθμούς με σταθερό σημείο (κουκκίδα).
• MFLOPS (Mega Floating Operations Second) - ένα εκατομμύριο πράξεις σε αριθμούς κινητής υποδιαστολής (dot).
• KOPS (KOPS - Κιλά Λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο) για υπολογιστές χαμηλής απόδοσης - χίλιες συγκεκριμένες κατά μέσο όρο πράξεις σε αριθμούς.
• GFLOPS - Gig α Κυμαινόμενες πράξεις ανά δευτερόλεπτο) - δισεκατομμύρια πράξεις ανά δευτερόλεπτο σε αριθμούς κινητής υποδιαστολής (κουκκίδα).

Η αξιολόγηση της απόδοσης του υπολογιστή είναι πάντα κατά προσέγγιση, επειδή σε αυτή την περίπτωση καθοδηγούνται από κάποιο μέσο όρο ή, αντίθετα, από συγκεκριμένους τύπους λειτουργιών. Στην πραγματικότητα, διαφορετικά σύνολα λειτουργιών χρησιμοποιούνται για την επίλυση διαφορετικών προβλημάτων. Επομένως, για να χαρακτηρίσουν έναν υπολογιστή, αντί για απόδοση, συνήθως υποδεικνύουν τη συχνότητα του ρολογιού, η οποία καθορίζει πιο αντικειμενικά την ταχύτητα του μηχανήματος. Και δεδομένου ότι κάθε λειτουργία απαιτεί έναν πολύ συγκεκριμένο αριθμό κύκλων ρολογιού για την εκτέλεσή της. Γνωρίζοντας τη συχνότητα του ρολογιού, μπορείτε να προσδιορίσετε με ακρίβεια τον χρόνο εκτέλεσης οποιασδήποτε λειτουργίας του μηχανήματος.

1. Χωρητικότητα bit του μηχανήματος και διαύλους κωδικών διασύνδεσης. Χωρητικότητα bit είναι ο μέγιστος αριθμός bit ενός δυαδικού αριθμού στον οποίο μπορεί να εκτελεστεί ταυτόχρονα μια λειτουργία μηχανής, συμπεριλαμβανομένης της λειτουργίας μετάδοσης πληροφοριών. Όσο μεγαλύτερο είναι το βάθος bit, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η απόδοση του υπολογιστή, αν και άλλα πράγματα είναι ίσα.

2. Τύποι συστήματος και τοπικές διεπαφές. Διαφορετικοί τύποι διεπαφών παρέχουν διαφορετικό χρονισμό για τη μεταφορά πληροφοριών μεταξύ κόμβων μηχανής, σας επιτρέπουν να συνδέσετε διαφορετικό αριθμό εξωτερικών συσκευών και τους διαφορετικούς τύπους τους.

3. Χωρητικότητα RAM. Η χωρητικότητα RAM μετριέται συχνότερα σε megabyte (MB). Σας υπενθυμίζουμε: 1 MB = 1024 KB = 1024 byte. Πολλά σύγχρονα προγράμματα εφαρμογών απλά δεν λειτουργούν με μνήμη RAM με χωρητικότητα μικρότερη από 32 MB, ή λειτουργούν, αλλά πολύ αργά. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ο διπλασιασμός της χωρητικότητας της κύριας μνήμης, μεταξύ άλλων, αυξάνει την αποτελεσματική απόδοση του υπολογιστή κατά την επίλυση σύνθετων προβλημάτων κατά περίπου 1,7 φορές.

4. Χωρητικότητα αποθήκευσης σκληρού δίσκου (σκληρός δίσκος). Η χωρητικότητα του σκληρού δίσκου συνήθως μετράται σε megabyte ή gigabyte (1 GB = 1024 MB).

5. Τύπος και χωρητικότητα μονάδων δισκέτας και συμπαγών δίσκων λέιζερ. Σήμερα, οι μονάδες δισκέτας χρησιμοποιούνται με δισκέτες 3,5 και 5,25 ιντσών (σχεδόν δεν χρησιμοποιούνται πλέον) (1 ίντσα = 25,4 mm). Τα πρώτα έχουν τυπική χωρητικότητα 1,44 MB, τα δεύτερα 1,2 MB. Χρησιμοποιούνται επίσης μονάδες CD λόγω του χαμηλού κόστους και της υψηλής χωρητικότητας, μεγέθους 650 και 700 Mb, ενώ χρησιμοποιούνται επανεγγράψιμοι δίσκοι λέιζερ CD-RW χωρητικότητας 650 - 700 Mb. Χρησιμοποιείται επίσης ένας τύπος συσκευής αποθήκευσης όπως το DVD. Υψηλή τεχνολογία και υψηλό κόστος, αλλά και μεγάλη χωρητικότητα έως 24 Gb.

6. Τύποι και χωρητικότητα της κρυφής μνήμης. Η προσωρινή μνήμη είναι μια προσωρινή μνήμη υψηλής ταχύτητας, προσβάσιμη από το χρήστη, η οποία χρησιμοποιείται αυτόματα από τον υπολογιστή για να επιταχύνει τις λειτουργίες με πληροφορίες που είναι αποθηκευμένες σε πιο αργές συσκευές αποθήκευσης. Για παράδειγμα, για να επιταχυνθούν οι λειτουργίες με την κύρια μνήμη, οργανώνεται μια κρυφή μνήμη καταχωρητή μέσα στον μικροεπεξεργαστή (κρυφή μνήμη πρώτου επιπέδου) ή έξω από τον μικροεπεξεργαστή στη μητρική πλακέτα (κρυφή μνήμη δεύτερου επιπέδου). Για να επιταχυνθούν οι λειτουργίες με τη μνήμη δίσκου, οργανώνεται μια κρυφή μνήμη ανά κυψέλη ηλεκτρονικής μνήμης. Λάβετε υπόψη ότι η παρουσία κρυφής μνήμης 256 KB αυξάνει την απόδοση του υπολογιστή κατά περίπου 20%. Υπάρχει χωρητικότητα cache μνήμης 512 KB

7. Τύπος οθόνης βίντεο (οθόνη) και προσαρμογέα βίντεο.

8. Τύπος εκτυπωτή.

9. Διαθεσιμότητα μαθηματικού συνεπεξεργαστή. Ο μαθηματικός συνεπεξεργαστής σάς επιτρέπει να επιταχύνετε την εκτέλεση πράξεων σε δυαδικούς αριθμούς κινητής υποδιαστολής και δεκαδικούς αριθμούς με δυαδικό κωδικό κατά δεκάδες φορές.

10. Διαθέσιμο λογισμικό και τύπος λειτουργικού συστήματος.

11. Συμβατότητα υλικού και λογισμικού με άλλους τύπους υπολογιστών. Η συμβατότητα υλικού και λογισμικού με άλλους τύπους υπολογιστών σημαίνει τη δυνατότητα χρήσης σε υπολογιστή, αντίστοιχα, των ίδιων τεχνικών στοιχείων και λογισμικού όπως σε άλλους τύπους μηχανών.

12. Δυνατότητα εργασίας σε δίκτυο υπολογιστών

13. Δυνατότητα εργασίας σε λειτουργία πολλαπλών εργασιών. Η λειτουργία πολλαπλών εργασιών σάς επιτρέπει να εκτελείτε υπολογισμούς ταυτόχρονα σε πολλά προγράμματα (λειτουργία πολλαπλών προγραμμάτων) ή για πολλούς χρήστες (λειτουργία πολλών χρηστών). Ο συνδυασμός του χρόνου λειτουργίας πολλών συσκευών μηχανής, ο οποίος είναι δυνατός σε αυτήν τη λειτουργία, μπορεί να αυξήσει σημαντικά την αποτελεσματική ταχύτητα του υπολογιστή.

14. Αξιοπιστία. Αξιοπιστία είναι η ικανότητα ενός συστήματος να εκτελεί πλήρως και σωστά όλες τις λειτουργίες που του έχουν ανατεθεί. Η αξιοπιστία του υπολογιστή συνήθως μετριέται με το μέσο χρόνο μεταξύ των αστοχιών

15. Τιμή.

16. Διαστάσεις και βάρος.

Μικροεπεξεργαστές

Μικροεπεξεργαστής, κατά τα άλλα, κεντρική μονάδα επεξεργασίας. Η κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU, από την Αγγλική Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας) είναι το κύριο λειτουργικό στοιχείο του υπολογιστή, το οποίο εκτελεί αριθμητικές και λογικές πράξεις που καθορίζονται από το πρόγραμμα, ελέγχει τη διαδικασία υπολογισμού και συντονίζει τη λειτουργία όλων των συσκευών υπολογιστή. Ο κεντρικός επεξεργαστής περιέχει γενικά:

• αριθμητική-λογική μονάδα;
• λεωφορεία δεδομένων και λεωφορεία διευθύνσεων.
• Μητρώα?
• μετρητές προγράμματος?
• cache - πολύ γρήγορη μικρή μνήμη (από 8 έως 512 KB).
• μαθηματικός συνεπεξεργαστής κινητής υποδιαστολής.

Οι σύγχρονοι επεξεργαστές υλοποιούνται ως μικροεπεξεργαστές. Φυσικά, ένας μικροεπεξεργαστής είναι ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα - μια λεπτή ορθογώνια γκοφρέτα από κρυσταλλικό πυρίτιο με εμβαδόν μόλις λίγα τετραγωνικά χιλιοστά, πάνω στην οποία τοποθετούνται κυκλώματα που υλοποιούν όλες τις λειτουργίες του επεξεργαστή. Το κρύσταλλο της πλάκας τοποθετείται συνήθως σε πλαστική ή επίπεδη κεραμική θήκη και συνδέεται με χρυσά σύρματα σε μεταλλικές ακίδες, ώστε να μπορεί να στερεωθεί στη μητρική πλακέτα του υπολογιστή. Ένα σύστημα υπολογιστή μπορεί να έχει πολλούς επεξεργαστές που λειτουργούν παράλληλα. τέτοια συστήματα ονομάζονται συστήματα πολλαπλών επεξεργαστών.

Ο πρώτος μικροεπεξεργαστής κυκλοφόρησε το 1971 από την Intel (ΗΠΑ) - MP 4004. Επί του παρόντος, παράγονται αρκετές εκατοντάδες διαφορετικοί μικροεπεξεργαστές, αλλά οι πιο δημοφιλείς και διαδεδομένοι είναι μικροεπεξεργαστές της Intel και της AMD.

Δομή μικροεπεξεργαστή

Η συσκευή ελέγχου είναι λειτουργικά η πιο περίπλοκη συσκευή υπολογιστή. Παράγει σήματα ελέγχου που φτάνουν μέσω διαύλων κώδικα εντολών σε όλα τα μπλοκ του μηχανήματος. Αυτό περιλαμβάνει:

§ Ο καταχωρητής εντολών είναι ένας καταχωρητής αποθήκευσης στον οποίο αποθηκεύεται ο κώδικας εντολών: ο κώδικας της λειτουργίας που εκτελείται και οι διευθύνσεις των τελεστών που συμμετέχουν στη λειτουργία. Ο καταχωρητής εντολών βρίσκεται στο τμήμα διεπαφής του MP, στο μπλοκ καταχωρητή εντολών.

§ Ένας αποκωδικοποιητής λειτουργίας είναι ένα λογικό μπλοκ που, σύμφωνα με τον κωδικό λειτουργίας (OPC) που λαμβάνεται από τον καταχωρητή εντολών, επιλέγει μία από τις πολλές εξόδους που έχει.

§ Συσκευή αποθήκευσης μικροπρογραμμάτων μόνο για ανάγνωση - αποθηκεύει στις κυψέλες της σήματα ελέγχου (παλμούς) που είναι απαραίτητα για την εκτέλεση εργασιών επεξεργασίας πληροφοριών σε μπλοκ υπολογιστή. Ένας παλμός που βασίζεται στη λειτουργία που έχει επιλεγεί από τον αποκωδικοποιητή (σύμφωνα με τον κωδικό λειτουργίας) διαβάζει την απαιτούμενη ακολουθία σημάτων ελέγχου από τη ROM μικροπρογραμμάτων.

§ Η μονάδα δημιουργίας διευθύνσεων (βρίσκεται στο τμήμα διεπαφής του MP) είναι μια συσκευή που υπολογίζει την πλήρη διεύθυνση ενός κελιού μνήμης (μητρώου) χρησιμοποιώντας τα στοιχεία που προέρχονται από τον καταχωρητή εντολών και τους καταχωρητές του MP.

§ Οι δίαυλοι δεδομένων, διεύθυνσης και κώδικα εντολών αποτελούν μέρος του εσωτερικού διαύλου του μικροεπεξεργαστή. Γενικά, η μονάδα ελέγχου παράγει σήματα ελέγχου για να εκτελέσει τις ακόλουθες βασικές διαδικασίες:

οδειγματοληψία από τον μετρητή καταχωρητή τη διεύθυνση της εντολής MPP, τη διεύθυνση του κελιού RAM όπου είναι αποθηκευμένη η επόμενη εντολή προγράμματος.

ολήψη του κωδικού της επόμενης εντολής από τα κελιά RAM και λήψη της εντολής ανάγνωσης στον καταχωρητή εντολών.

οαποκρυπτογράφηση του κωδικού λειτουργίας και των χαρακτηριστικών της επιλεγμένης εντολής.

οανάγνωση από τις κυψέλες ROM του μικροπρογράμματος που αντιστοιχούν στα αποκρυπτογραφημένα σήματα ελέγχου κώδικα λειτουργίας (παλμούς) που καθορίζουν τη διαδικασία για την εκτέλεση μιας δεδομένης λειτουργίας σε όλα τα μπλοκ του μηχανήματος και αποστολή σημάτων ελέγχου σε αυτά τα μπλοκ.

οη ανάγνωση από τον καταχωρητή εντολών και το MPP καταχωρεί τα μεμονωμένα στοιχεία των διευθύνσεων των τελεστών (αριθμούς) που εμπλέκονται στους υπολογισμούς και σχηματίζει τις πλήρεις διευθύνσεις των τελεστών.

οανάκτηση τελεστών (σε διευθύνσεις που δημιουργούνται) και εκτέλεση μιας δεδομένης λειτουργίας επεξεργασίας αυτών των τελεστών.

οκαταγραφή των αποτελεσμάτων της λειτουργίας στη μνήμη.

οσχηματίζοντας τη διεύθυνση της επόμενης εντολής προγράμματος.

Μια αριθμητική-λογική μονάδα έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί αριθμητικές και λογικές πράξεις μετασχηματισμού πληροφοριών. Λειτουργικά, η ALU συνήθως αποτελείται από δύο καταχωρητές, έναν αθροιστή και κυκλώματα ελέγχου (τοπική συσκευή ελέγχου).

Adder - ένα υπολογιστικό κύκλωμα που εκτελεί τη διαδικασία προσθήκης δυαδικών κωδικών που λαμβάνονται στην είσοδό του. Ο αθροιστής έχει τη χωρητικότητα μιας διπλής μηχανής λέξης.

Οι καταχωρητές είναι κελιά μνήμης υψηλής ταχύτητας διαφόρων μηκών: ο καταχωρητής 1 (Pr1) έχει τη χωρητικότητα μιας διπλής λέξης και ο καταχωρητής 2 (Pr2) έχει τη χωρητικότητα μιας λέξης. Όταν εκτελείται μια πράξη, ο πρώτος αριθμός που εμπλέκεται στην πράξη τοποθετείται στο Pr1 και με την ολοκλήρωση της λειτουργίας τοποθετείται το αποτέλεσμα. στο Pr2 - ο δεύτερος αριθμός που εμπλέκεται στη λειτουργία (όταν ολοκληρωθεί η λειτουργία, οι πληροφορίες σε αυτήν δεν αλλάζουν). Ο καταχωρητής 1 μπορεί να λαμβάνει πληροφορίες από διαύλους δεδομένων κωδικού και πληροφορίες εξόδου από αυτούς τους διαύλους.

Τα κυκλώματα ελέγχου λαμβάνουν σήματα ελέγχου από τη συσκευή ελέγχου μέσω διαύλων κωδικών εντολών και τα μετατρέπουν σε σήματα για τον έλεγχο της λειτουργίας των καταχωρητών και του αθροιστή ALU. Η ALU εκτελεί αριθμητικές πράξεις (+, -, *, :) μόνο σε δυαδικές πληροφορίες με κόμμα σταθερό μετά το τελευταίο ψηφίο, δηλαδή μόνο σε δυαδικούς ακέραιους αριθμούς.

Η εκτέλεση πράξεων σε δυαδικούς αριθμούς κινητής υποδιαστολής και σε δεκαδικούς αριθμούς με δυαδική κωδικοποίηση πραγματοποιείται είτε με τη χρήση μαθηματικού συνεπεξεργαστή είτε με τη χρήση ειδικά σχεδιασμένων προγραμμάτων.

Η μνήμη μικροεπεξεργαστή είναι μια μνήμη μικρής χωρητικότητας, αλλά εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας (ο χρόνος πρόσβασης στο MPP, δηλαδή ο χρόνος που απαιτείται για αναζήτηση, εγγραφή ή ανάγνωση πληροφοριών από αυτήν τη μνήμη, μετράται σε νανοδευτερόλεπτα). Προορίζεται για βραχυπρόθεσμη αποθήκευση, καταγραφή και παραγωγή πληροφοριών απευθείας κατά τους επόμενους κύκλους λειτουργίας του μηχανήματος που συμμετέχουν στους υπολογισμούς. Το MPP χρησιμοποιείται για τη διασφάλιση της υψηλής ταχύτητας του μηχανήματος, επειδή το κύριο δεν παρέχει πάντα την ταχύτητα εγγραφής, αναζήτησης και ανάγνωσης πληροφοριών που είναι απαραίτητες για την αποτελεσματική λειτουργία ενός μικροεπεξεργαστή υψηλής ταχύτητας. Η μνήμη μικροεπεξεργαστή αποτελείται από καταχωρητές υψηλής ταχύτητας με πλάτος τουλάχιστον μιας λέξης μηχανής. Ο αριθμός και το πλάτος των καταχωρητών σε διαφορετικούς μικροεπεξεργαστές είναι διαφορετικά.

Οι καταχωρητές μικροεπεξεργαστών χωρίζονται σε καταχωρητές γενικής χρήσης και σε ειδικούς καταχωρητές. Οι ειδικοί καταχωρητές χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση διαφόρων διευθύνσεων (διευθύνσεις εντολών, για παράδειγμα), ενδείξεις των αποτελεσμάτων των λειτουργιών και τρόπων λειτουργίας υπολογιστή (καταχωρητής σημαίας, για παράδειγμα) κ.λπ. Οι καταχωρητές γενικής χρήσης είναι καθολικοί και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αποθήκευση οποιασδήποτε πληροφορίας , αλλά ορισμένα από αυτά πρέπει επίσης να συμμετέχουν κατά την εκτέλεση ορισμένων διαδικασιών.

Το τμήμα διασύνδεσης του MP προορίζεται για επικοινωνία και συντονισμό του MP με το δίαυλο συστήματος υπολογιστή, καθώς και για λήψη και προκαταρκτική ανάλυση εντολών του προγράμματος εκτέλεσης και για τη δημιουργία των πλήρων διευθύνσεων τελεστών και εντολών.

Το τμήμα διασύνδεσης περιλαμβάνει τους καταχωρητές διευθύνσεων του MP, μια μονάδα δημιουργίας διευθύνσεων, ένα μπλοκ καταχωρητών εντολών, που είναι ένα buffer εντολών στο MP, έναν εσωτερικό δίαυλο διασύνδεσης του MP και κυκλώματα ελέγχου για το δίαυλο και τις θύρες εισόδου/εξόδου.

Οι θύρες I/O είναι σημεία της διεπαφής του συστήματος υπολογιστή μέσω των οποίων ο MP ανταλλάσσει πληροφορίες με άλλες συσκευές. Το MP μπορεί να έχει συνολικά 65536 θύρες. Κάθε θύρα έχει μια διεύθυνση - έναν αριθμό θύρας που αντιστοιχεί στη διεύθυνση μιας κυψέλης μνήμης που αποτελεί μέρος της συσκευής I/O που χρησιμοποιεί αυτή τη θύρα και όχι μέρος της κύριας μνήμης του υπολογιστή. Η θύρα της συσκευής περιέχει εξοπλισμό διασύνδεσης και δύο καταχωρητές μνήμης - για ανταλλαγή δεδομένων και έλεγχο ανταλλαγής πληροφοριών. Ορισμένες εξωτερικές συσκευές χρησιμοποιούν επίσης την κύρια μνήμη για την αποθήκευση μεγάλων ποσοτήτων πληροφοριών προς ανταλλαγή. Πολλές τυπικές συσκευές (HDD, float drive, πληκτρολόγιο, εκτυπωτής, συνεπεξεργαστής κ.λπ.) έχουν μόνιμα εκχωρημένες θύρες εισόδου/εξόδου σε αυτές.

Το κύκλωμα ελέγχου διαύλου και θύρας εκτελεί τις ακόλουθες λειτουργίες:

§ δημιουργία διεύθυνσης θύρας και πληροφορίες ελέγχου για αυτήν (αλλαγή της θύρας για λήψη ή μετάδοση, κ.λπ.)

§ λήψη πληροφοριών ελέγχου από το λιμάνι, πληροφορίες σχετικά με την ετοιμότητα του λιμένα και την κατάστασή του·

§ οργάνωση ενός καναλιού από άκρο σε άκρο στη διεπαφή συστήματος για δεδομένα μεταξύ της θύρας της συσκευής εισόδου-εξόδου και του MP.

Το κύκλωμα ελέγχου διαύλου και θύρας χρησιμοποιεί διαύλους κώδικα οδηγιών, διευθύνσεων και δεδομένων διαύλου συστήματος για την επικοινωνία με τις θύρες: κατά την πρόσβαση σε μια θύρα, ο MP στέλνει ένα σήμα μέσω του CSA, το οποίο ειδοποιεί όλες τις συσκευές I/O ότι η διεύθυνση στο CSA είναι η διεύθυνση της θύρας και στη συνέχεια στέλνει την ίδια τη διεύθυνση θύρας. Η συσκευή της οποίας η διεύθυνση θύρας ταιριάζει αποκρίνεται ότι είναι έτοιμη και μετά ανταλλάσσονται δεδομένα μέσω του CAS.

Ακολουθία λειτουργίας μπλοκ Η/Υ

Το πρόγραμμα αποθηκεύεται στην εξωτερική μνήμη του Η/Υ. Κατά την εκκίνηση ενός προγράμματος, ο χρήστης υποβάλλει αίτημα για την εκτέλεσή του στο λειτουργικό σύστημα δίσκου (DOS - Disc Operation System) του υπολογιστή. Μια προτροπή χρήστη είναι η εισαγωγή του ονόματος του εκτελέσιμου προγράμματος στη γραμμή εντολών στην οθόνη εμφάνισης. Το κύριο πρόγραμμα DOS-Command.com διασφαλίζει την επανεγγραφή του προγράμματος του μηχανήματος (εκτελέσιμο) από την εξωτερική μνήμη στη μνήμη RAM, η οποία περιέχει την αρχή (πρώτη εντολή) αυτού του προγράμματος.

Μετά από αυτό, οι εντολές του προγράμματος αρχίζουν αυτόματα να εκτελούνται η μία μετά την άλλη. Κάθε πρόγραμμα απαιτεί αρκετούς κύκλους λειτουργίας του μηχανήματος για την εκτέλεσή του (οι κύκλοι καθορίζονται από την περίοδο των παλμών από τη γεννήτρια παλμών ρολογιού). Στον πρώτο κύκλο εκτέλεσης οποιασδήποτε εντολής, ο κώδικας της ίδιας της εντολής διαβάζεται από τη RAM στη διεύθυνση που έχει οριστεί στον καταχωρητή μετρητή διευθύνσεων και αυτός ο κωδικός εγγράφεται στο μπλοκ καταχωρητών εντολών της συσκευής ελέγχου. Το περιεχόμενο του δεύτερου και των επόμενων κύκλων εκτέλεσης καθορίζεται από τα αποτελέσματα της ανάλυσης της εντολής που είναι γραμμένη στο μπλοκ καταχωρητών εντολών, δηλαδή εξαρτάται από τη συγκεκριμένη εντολή.

Παράδειγμα. Κατά την εκτέλεση της εντολής μηχανής που συζητήθηκε προηγουμένως: SL 0103 5102.

θα γίνουν οι εξής ενέργειες:

§ δεύτερος κύκλος: ανάγνωση του πρώτου όρου από το κελί RAM 0103 και μετακίνηση του στην ALU.

§ τρίτος κύκλος: ανάγνωση του δεύτερου όρου από το κελί RAM 5102 και μετακίνηση του στο ALU.

§ τέταρτος κύκλος: προσθήκη των αριθμών που μεταφέρονται εκεί στην ALU και σχηματισμός του αθροίσματος.

§ πέμπτος κύκλος: ανάγνωση του αθροίσματος αριθμών από την ALU και εγγραφή στο κελί 0103.

Στο τέλος του τελευταίου (σε αυτήν την περίπτωση, του πέμπτου) κύκλου εκτέλεσης εντολών, ένας αριθμός ίσος με τον αριθμό των byte που καταλαμβάνει ο κωδικός της εκτελούμενης εντολής προγράμματος θα προστεθεί στον μετρητή καταχωρητή της διεύθυνσης εντολών MPP. Δεδομένου ότι η χωρητικότητα ενός κελιού μνήμης RAM είναι 1 byte και οι εντολές προγράμματος στη μνήμη RAM τοποθετούνται διαδοχικά η μία μετά την άλλη, η διεύθυνση της επόμενης εντολής του προγράμματος μηχανής θα δημιουργηθεί στον καταχωρητή μετρητή διευθύνσεων εντολών και το μηχάνημα θα αρχίσει να εκτελεί it, κλπ. Οι εντολές θα εκτελούνται διαδοχικά η μία μετά την άλλη μέχρι να ολοκληρωθεί ολόκληρο το πρόγραμμα. Μόλις ολοκληρωθεί το πρόγραμμα, ο έλεγχος θα μεταφερθεί ξανά στο πρόγραμμα Command.com του λειτουργικού συστήματος.

Συσκευές αποθήκευσης υπολογιστή

Η μνήμη του υπολογιστή είναι κατασκευασμένη από δυαδικά στοιχεία αποθήκευσης - bit, συνδυασμένα σε ομάδες των 8 bit, που ονομάζονται byte. (Οι μονάδες μνήμης είναι ίδιες με τις μονάδες πληροφοριών.) Όλα τα byte είναι αριθμημένα. Ο αριθμός ενός byte ονομάζεται διεύθυνσή του. Τα bytes μπορούν να συνδυαστούν σε κελιά, που ονομάζονται επίσης λέξεις. Κάθε υπολογιστής έχει ένα συγκεκριμένο μήκος λέξης - δύο, τέσσερα ή οκτώ byte. Αυτό δεν αποκλείει τη χρήση κελιών μνήμης διαφορετικού μήκους (π.χ. μισή λέξη, διπλή λέξη). Συνήθως, μια λέξη μηχανής μπορεί να αντιπροσωπεύει είτε έναν ακέραιο είτε μια εντολή. Ωστόσο, επιτρέπονται μεταβλητές μορφές για την παρουσίαση πληροφοριών.

Τραπέζι 1.

Διαμερισμός της μνήμης σε λέξεις για υπολογιστές τεσσάρων byte.

Byte 0	Byte 1	Byte 2	Byte 3	Byte 4	Byte 5	Byte 6	Byte 7
μισή λέξη		μισή λέξη		μισή λέξη		μισή λέξη
λέξη				λέξη
διπλή λέξη

Μεγαλύτερες παράγωγες μονάδες χωρητικότητας μνήμης χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως: Kilobyte, Megabyte, Gigabyte και επίσης, πιο πρόσφατα, Terabyte και Petabyte.

Οι σύγχρονοι υπολογιστές έχουν πολλές διαφορετικές συσκευές αποθήκευσης, οι οποίες διαφέρουν πολύ ως προς τον σκοπό, τα χαρακτηριστικά χρονισμού, τον όγκο των αποθηκευμένων πληροφοριών και το κόστος αποθήκευσης της ίδιας ποσότητας πληροφοριών. Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι μνήμης - εσωτερική και εξωτερική. Η εσωτερική μνήμη αποτελείται από RAM, cache και ειδική μνήμη.

Η μνήμη τυχαίας πρόσβασης (RAM, Αγγλικά RAM, Μνήμη τυχαίας πρόσβασης - μνήμη τυχαίας πρόσβασης) είναι μια γρήγορη συσκευή αποθήκευσης όχι πολύ μεγάλης χωρητικότητας, απευθείας συνδεδεμένη με τον επεξεργαστή και σχεδιασμένη για εγγραφή, ανάγνωση και αποθήκευση εκτελέσιμων προγραμμάτων και δεδομένων που επεξεργάζονται αυτά τα προγράμματα.

Η μνήμη RAM χρησιμοποιείται μόνο για προσωρινή αποθήκευση δεδομένων και προγραμμάτων, αφού όταν το μηχάνημα είναι απενεργοποιημένο, όλα όσα ήταν στη μνήμη RAM χάνονται. Η πρόσβαση στα στοιχεία RAM είναι άμεση - αυτό σημαίνει ότι κάθε byte μνήμης έχει τη δική του ξεχωριστή διεύθυνση. Η ποσότητα της μνήμης RAM είναι συνήθως 32 – 512 MB και για αποτελεσματική λειτουργία σύγχρονου λογισμικού είναι επιθυμητό να υπάρχουν τουλάχιστον 256 MB μνήμης RAM. Συνήθως, η RAM είναι κατασκευασμένη από ενσωματωμένα τσιπ μνήμης DRAM (Dynamic RAM). Τα τσιπ DRAM είναι πιο αργά από άλλους τύπους μνήμης, αλλά κοστίζουν λιγότερο.

Κάθε bit πληροφοριών στη μνήμη DRAM αποθηκεύεται ως το ηλεκτρικό φορτίο ενός μικροσκοπικού πυκνωτή που σχηματίζεται στη δομή του κρυστάλλου ημιαγωγού. Λόγω ρευμάτων διαρροής, τέτοιοι πυκνωτές εκφορτίζονται γρήγορα και επαναφορτίζονται περιοδικά (περίπου κάθε 2 χιλιοστά του δευτερολέπτου) από ειδικές συσκευές. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αναγέννηση μνήμης (Refresh Memory). Τα σύγχρονα μικροκυκλώματα έχουν χωρητικότητα 1 – 16 Mbit ή περισσότερο. Τοποθετούνται σε θήκες και συναρμολογούνται σε μονάδες μνήμης.

Οι πιο συνηθισμένοι τύποι μονάδων είναι οι DIMM και SIMM. Σε μια μονάδα SIMM, τα στοιχεία μνήμης συναρμολογούνται σε μια μικρή πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος μήκους περίπου 10 εκ. Η χωρητικότητα τέτοιων μονάδων δεν είναι η ίδια - 256 KB, 1, 2, 4, 8, 16, 32 και 64 MB. Διαφορετικές SIMM μπορούν να έχουν διαφορετικό αριθμό τσιπ - εννέα, τρεις ή μία, και διαφορετικό αριθμό ακίδων - 30 ή 72.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των μονάδων μνήμης είναι ο χρόνος πρόσβασης στα δεδομένα, ο οποίος είναι συνήθως 60 – 80 νανοδευτερόλεπτα.

Επί του παρόντος, οι SIMM πρακτικά δεν χρησιμοποιούνται. Αντικαταστάθηκαν από DIMM, και τα DIMM αντικαταστάθηκαν από DDR και RIMM, αλλά σε σύγκριση με τα DIMM έχουν ελαφρώς υψηλότερο κόστος και αντίστοιχα αυξημένη ταχύτητα ανταλλαγής.

Η κρυφή μνήμη, ή η μνήμη εξαιρετικά τυχαίας πρόσβασης, είναι μια πολύ γρήγορη, μικρού όγκου μνήμη που χρησιμοποιείται κατά την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ ενός μικροεπεξεργαστή και της μνήμης RAM για να αντισταθμίσει τη διαφορά στην ταχύτητα επεξεργασίας πληροφοριών μεταξύ του επεξεργαστή και της κάπως πιο αργής μνήμης RAM.

Η κρυφή μνήμη ελέγχεται από μια ειδική συσκευή - έναν ελεγκτή, ο οποίος, αναλύοντας το πρόγραμμα που εκτελείται, προσπαθεί να προβλέψει ποια δεδομένα και εντολές θα χρειαστεί πιθανότατα ο επεξεργαστής στο εγγύς μέλλον και τα αντλεί στη μνήμη cache. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατά και «χτυπήματα» και «αστοχίες». Σε περίπτωση επιτυχίας, δηλαδή εάν αντληθούν τα απαραίτητα δεδομένα στην κρυφή μνήμη, ανακτώνται από τη μνήμη χωρίς καθυστέρηση. Εάν οι απαιτούμενες πληροφορίες δεν βρίσκονται στη μνήμη cache, τότε ο επεξεργαστής τις διαβάζει απευθείας από τη μνήμη RAM. Η αναλογία επιτυχιών προς αστοχίες καθορίζει την αποτελεσματικότητα της προσωρινής αποθήκευσης.

Η προσωρινή μνήμη ενσωματώνεται σε τσιπ SRAM (Static RAM), τα οποία είναι ταχύτερα, ακριβότερα και μικρότερης χωρητικότητας από το DRAM. Οι σύγχρονοι μικροεπεξεργαστές διαθέτουν ενσωματωμένη κρυφή μνήμη, τη λεγόμενη κρυφή μνήμη πρώτου επιπέδου, μεγέθους 8–16 KB. Επιπλέον, μια κρυφή μνήμη δεύτερου επιπέδου με χωρητικότητα από 64 KB έως 256 KB και άνω μπορεί να εγκατασταθεί στη μητρική πλακέτα του υπολογιστή.

Οι ειδικές συσκευές μνήμης περιλαμβάνουν μνήμη μόνο για ανάγνωση (ROM), επαναπρογραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση (Flash Memory), CMOS RAM με μπαταρία, μνήμη βίντεο και ορισμένους άλλους τύπους μνήμης.

Η μνήμη μόνο για ανάγνωση (ROM, μνήμη μόνο για ανάγνωση) είναι μη πτητική μνήμη που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση δεδομένων που δεν θα χρειαστεί ποτέ να αλλάξουν. Τα περιεχόμενα της μνήμης είναι ειδικά «καλωδιωμένα» στη συσκευή κατά την κατασκευή της για μόνιμη αποθήκευση. Η ROM μπορεί να διαβαστεί μόνο. Η επαναπρογραμματιζόμενη μνήμη μόνο για ανάγνωση (Flash Memory) είναι μια μη πτητική μνήμη που μπορεί να ξαναγραφτεί πολλές φορές από μια δισκέτα.

Πρώτα απ 'όλα, ένα πρόγραμμα για τον έλεγχο της λειτουργίας του ίδιου του επεξεργαστή είναι γραμμένο στη μόνιμη μνήμη. Η ROM περιέχει προγράμματα για τον έλεγχο της οθόνης, του πληκτρολογίου, του εκτυπωτή, της εξωτερικής μνήμης, προγράμματα για την εκκίνηση και τη διακοπή του υπολογιστή και τη δοκιμή συσκευών.

Το πιο σημαντικό τσιπ μόνιμου ή Flash μνήμης είναι η μονάδα BIOS. Το BIOS (Basic Input/Output System - βασικό σύστημα εισόδου/εξόδου) είναι ένα σύνολο προγραμμάτων που έχουν σχεδιαστεί για:

§ αυτόματη δοκιμή συσκευών μετά την ενεργοποίηση του υπολογιστή.

§ φόρτωση του λειτουργικού συστήματος στη μνήμη RAM.

Ο ρόλος του BIOS είναι διπλός: αφενός αποτελεί αναπόσπαστο στοιχείο του υλικού (Hardware) και αφετέρου αποτελεί σημαντική ενότητα οποιουδήποτε λειτουργικού συστήματος (Λογισμικό).

Η CMOS RAM είναι μια μνήμη χαμηλής ταχύτητας με ελάχιστη κατανάλωση μπαταρίας. Χρησιμοποιείται για την αποθήκευση πληροφοριών σχετικά με τη διαμόρφωση και τη σύνθεση του υλικού του υπολογιστή, καθώς και των τρόπων λειτουργίας του. Τα περιεχόμενα του CMOS αλλάζουν από ένα ειδικό πρόγραμμα Setup που βρίσκεται στο BIOS (Αγγλικά Set-up - install, διαβάστε "setup").

Η μνήμη βίντεο χρησιμοποιείται για την αποθήκευση πληροφοριών γραφικών. Η μνήμη βίντεο (VRAM) είναι ένας τύπος μνήμης τυχαίας πρόσβασης στην οποία αποθηκεύονται κωδικοποιημένες εικόνες. Αυτή η μνήμη είναι οργανωμένη με τέτοιο τρόπο ώστε τα περιεχόμενά της να είναι διαθέσιμα σε δύο συσκευές ταυτόχρονα - τον επεξεργαστή και την οθόνη. Επομένως, η εικόνα στην οθόνη αλλάζει ταυτόχρονα με την ενημέρωση των δεδομένων βίντεο στη μνήμη.

Η εξωτερική μνήμη (ERAM) έχει σχεδιαστεί για μακροχρόνια αποθήκευση προγραμμάτων και δεδομένων και η ακεραιότητα των περιεχομένων της δεν εξαρτάται από το αν ο υπολογιστής είναι ενεργοποιημένος ή απενεργοποιημένος. Σε αντίθεση με τη μνήμη RAM, η εξωτερική μνήμη δεν έχει άμεση σύνδεση με τον επεξεργαστή. Η εξωτερική μνήμη του υπολογιστή περιλαμβάνει:

§ σκληροί δίσκοι;

§ Μονάδες δισκέτας.

§ Μονάδες CD.

§ Μαγνητο-οπτικές μονάδες CD.

§ οδηγοί μαγνητικής ταινίας (streamers) κ.λπ.

Μια δισκέτα ή δισκέτα είναι μια συσκευή για την αποθήκευση μικρών ποσοτήτων πληροφοριών, η οποία είναι ένας εύκαμπτος πλαστικός δίσκος σε ένα προστατευτικό κέλυφος. Χρησιμοποιείται για τη μεταφορά δεδομένων από έναν υπολογιστή σε άλλο και για τη διανομή λογισμικού. Μια δισκέτα αποτελείται από ένα στρογγυλό πολυμερές υπόστρωμα επικαλυμμένο και στις δύο πλευρές με μαγνητικό οξείδιο και τοποθετημένο σε μια πλαστική συσκευασία με μια επικάλυψη καθαρισμού που εφαρμόζεται στην εσωτερική επιφάνεια. Η συσκευασία έχει ακτινικές υποδοχές και στις δύο πλευρές μέσω των οποίων οι κεφαλές ανάγνωσης/εγγραφής της μονάδας αποκτούν πρόσβαση στο δίσκο.

Η μέθοδος καταγραφής δυαδικών πληροφοριών σε ένα μαγνητικό μέσο ονομάζεται μαγνητική κωδικοποίηση. Βρίσκεται στο γεγονός ότι οι μαγνητικές περιοχές στο μέσο ευθυγραμμίζονται κατά μήκος μονοπατιών προς την κατεύθυνση του εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου με τον βόρειο και τον νότιο πόλο τους. Τυπικά, δημιουργείται μια αντιστοιχία ένα προς ένα μεταξύ των δυαδικών πληροφοριών και του προσανατολισμού των μαγνητικών περιοχών. Οι πληροφορίες καταγράφονται κατά μήκος ομόκεντρων τροχιών (ίχνη), οι οποίες χωρίζονται σε τομείς. Ο αριθμός των κομματιών και των τομέων εξαρτάται από τον τύπο και τη μορφή της δισκέτας. Ένας τομέας αποθηκεύει τον ελάχιστο όγκο πληροφοριών που μπορεί να εγγραφεί ή να διαβαστεί από το δίσκο. Η χωρητικότητα του τομέα είναι σταθερή και ανέρχεται σε 512 byte.

Μια δισκέτα μπορεί να αποθηκεύσει από 360 Kilobyte έως 2,88 Megabyte πληροφοριών. Επί του παρόντος, οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες δισκέτες έχουν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: διάμετρος 3,5 ίντσες (89 mm), χωρητικότητα 1,44 MB, αριθμός κομματιών - 80, αριθμός τομέων σε κομμάτια - 18.

Η δισκέτα εγκαθίσταται σε μια μονάδα δισκέτας, στερεώνεται αυτόματα σε αυτήν, μετά την οποία ο μηχανισμός κίνησης περιστρέφεται μέχρι ταχύτητα περιστροφής 360 rpm. Η ίδια η δισκέτα περιστρέφεται στη μονάδα δίσκου, οι μαγνητικές κεφαλές παραμένουν ακίνητες. Η δισκέτα περιστρέφεται μόνο όταν έχει πρόσβαση σε αυτήν. Η μονάδα δίσκου συνδέεται με τον επεξεργαστή μέσω ενός ελεγκτή δισκέτας.

Εάν οι δισκέτες είναι ένα μέσο μεταφοράς δεδομένων μεταξύ υπολογιστών, τότε ένας σκληρός δίσκος είναι η αποθήκη πληροφοριών ενός υπολογιστή. Μια μονάδα σκληρού μαγνητικού δίσκου (HDD - Hard Disk Drive), ή σκληρός δίσκος, είναι η πιο διαδεδομένη συσκευή αποθήκευσης υψηλής χωρητικότητας στην οποία οι φορείς πληροφοριών είναι στρογγυλές πλάκες αλουμινίου, οι δύο επιφάνειες των οποίων καλύπτονται με ένα στρώμα μαγνητικού υλικού . Χρησιμοποιείται για μόνιμη αποθήκευση πληροφοριών - προγραμμάτων και δεδομένων.

Ρύζι. 1. Σκληρός δίσκος με αφαιρούμενο το κάλυμμα του περιβλήματος.

Όπως μια δισκέτα, οι επιφάνειες εργασίας των πλακών χωρίζονται σε κυκλικά ομόκεντρα κομμάτια και τα κομμάτια σε τομείς. Οι κεφαλές ανάγνωσης-εγγραφής, μαζί με τη δομή στήριξης και τους δίσκους τους, περικλείονται σε ένα ερμητικά σφραγισμένο περίβλημα που ονομάζεται μονάδα δεδομένων. Όταν μια μονάδα δεδομένων εγκαθίσταται σε μια μονάδα δίσκου, συνδέεται αυτόματα σε ένα σύστημα που αντλεί καθαρό ψυχρό αέρα.

Η επιφάνεια της πλάκας έχει μαγνητική επίστρωση πάχους μόλις 1,1 μικρομέτρων, καθώς και στρώμα λιπαντικού για την προστασία της κεφαλής από ζημιές κατά το χαμήλωμα και το ανέβασμα εν κινήσει. Όταν η πιατέλα περιστρέφεται, σχηματίζεται ένα στρώμα αέρα πάνω από αυτό, το οποίο παρέχει ένα μαξιλάρι αέρα για να κρέμεται η κεφαλή σε ύψος 0,5 μικρομέτρων πάνω από την επιφάνεια του δίσκου.

Οι δίσκοι Winchester έχουν πολύ μεγάλη χωρητικότητα: από εκατοντάδες megabyte έως δεκάδες GB ή ακόμα και εκατοντάδες GB. Στα σύγχρονα μοντέλα, η ταχύτητα του άξονα φτάνει τις 5600 - 7200 rpm, ο μέσος χρόνος αναζήτησης δεδομένων είναι 10 ms, η μέγιστη ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων είναι έως και 40 MB/s. Σε αντίθεση με μια δισκέτα, ένας σκληρός δίσκος περιστρέφεται συνεχώς. Ο σκληρός δίσκος συνδέεται με τον επεξεργαστή μέσω του ελεγκτή σκληρού δίσκου. Όλες οι σύγχρονες μονάδες είναι εξοπλισμένες με ενσωματωμένη κρυφή μνήμη (64 KB ή περισσότερο), η οποία αυξάνει σημαντικά την απόδοσή τους.

Ρύζι. 2. Μονάδες CD.

Το CD-ROM αποτελείται από μια διαφανή πολυμερή βάση με διάμετρο 12 cm και πάχος 1,2 mm. Η μία πλευρά καλύπτεται με ένα λεπτό στρώμα αλουμινίου, που προστατεύεται από φθορές από ένα στρώμα βερνικιού. Οι δυαδικές πληροφορίες αντιπροσωπεύονται από μια διαδοχική εναλλαγή εσοχών (pits) και του κύριου στρώματος (γη). Σε μία ίντσα (2,54 cm) κατά μήκος της ακτίνας του δίσκου υπάρχουν 16 χιλιάδες κομμάτια με πληροφορίες. Για σύγκριση, υπάρχουν μόνο 96 κομμάτια ανά ίντσα ακτίνας μιας δισκέτας. Χωρητικότητα CD έως 780 MB. Οι πληροφορίες εγγράφονται στο δίσκο στο εργοστάσιο και δεν μπορούν να αλλάξουν.

Πλεονεκτήματα του CD-ROM:

§ Παρά το μικρό φυσικό τους μέγεθος, τα CD-ROM έχουν υψηλή χωρητικότητα πληροφοριών, η οποία τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται σε συστήματα αναφοράς και εκπαιδευτικά συγκροτήματα με πλούσιο ενδεικτικό υλικό. Ένα CD, περίπου στο μέγεθος μιας δισκέτας, είναι ίσο σε όγκο πληροφοριών με σχεδόν 500 τέτοιες δισκέτες.

§ Η ανάγνωση πληροφοριών από ένα CD γίνεται με υψηλή ταχύτητα, συγκρίσιμη με την ταχύτητα ενός σκληρού δίσκου.

§ Τα CD είναι απλά και εύκολα στη χρήση και πρακτικά δεν φθείρονται.

§ Τα CD δεν μπορούν να μολυνθούν με ιούς.

§ Είναι αδύνατο να διαγράψετε κατά λάθος πληροφορίες σε ένα CD-ROM.

§ Το κόστος αποθήκευσης δεδομένων (ανά 1 MB) είναι χαμηλό.

Σε αντίθεση με τους μαγνητικούς δίσκους, τα CD δεν έχουν πολλά κυκλικά κομμάτια, αλλά ένα - ένα σπειροειδές, όπως οι δίσκοι γραμμοφώνου. Από αυτή την άποψη, η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής του δίσκου δεν είναι σταθερή. Μειώνεται γραμμικά καθώς η μαγνητική κεφαλή ανάγνωσης κινείται προς το κέντρο του δίσκου.

Για να εργαστείτε με το CD ROM, πρέπει να συνδέσετε μια μονάδα CD-ROM (Μονάδα CD-ROM) στον υπολογιστή σας, στην οποία τα CD αλλάζουν όπως σε μια κανονική συσκευή αναπαραγωγής. Οι μονάδες CD-ROM ονομάζονται συχνά συσκευές αναπαραγωγής CD-ROM ή μονάδες CD-ROM.

Οι περιοχές του CD όπου αναγράφονται οι χαρακτήρες "0" και "1" διαφέρουν ως προς την ανακλαστικότητα της δέσμης λέιζερ που αποστέλλεται από τη μονάδα CD-ROM. Αυτές οι διαφορές ανιχνεύονται από ένα φωτοκύτταρο και το συνολικό σήμα μετατρέπεται σε μια κατάλληλη ακολουθία μηδενικών και μονάδων. Πολλές μονάδες CD-ROM μπορούν να αναπαράγουν κανονικά CD ήχου. Αυτό επιτρέπει στον χρήστη που εργάζεται στον υπολογιστή να ακούει μουσική στο παρασκήνιο.

Υπάρχουν CD-RW για εγγραφή σε ειδικούς δίσκους CD-R από 650 – 700 Mb και CD-RW για επαναλαμβανόμενη εγγραφή με χωρητικότητα από 650 – 700 Mb. Με την πάροδο του χρόνου, τα CD-ROM ενδέχεται να αντικατασταθούν από ψηφιακούς δίσκους βίντεο (DVD). Αυτοί οι δίσκοι έχουν το ίδιο μέγεθος με τα κανονικά CD, αλλά μπορούν να χωρέσουν έως και 28 GB δεδομένων, δηλαδή αντικαθιστούν επτά ή περισσότερες τυπικές μονάδες CD-ROM. Η χωρητικότητα του DVD θα αυξηθεί σύντομα στα 48 GB. Οι δίσκοι DVD διατίθενται σε 1, 2 και 4 επίπεδα· για αναπαραγωγή δίσκων DVD χρειάζεστε ένα DVD-ROM.

Μαγνητο-οπτική αποθήκευση CDντο D-MO (Compact Disk-Magneto Optical). Δίσκοιντο Τα D-MO μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν για εγγραφή, αλλά δεν είναι αναγνώσιμα σε παραδοσιακές μονάδες CD-ROM. Χωρητικότητα από 128 MB έως 2,6 GB. Μια μονάδα εγγραφής CD-R (Compact Disk Recordable) είναι ικανή, μαζί με την ανάγνωση κανονικών CD, να καταγράφει πληροφορίες σε ειδικούς οπτικούς δίσκους. Χωρητικότητα 650 MB. Η μονάδα WARM (Write And Read Many times) σάς επιτρέπει να γράφετε και να διαβάζετε πολλές φορές. Η μονάδα WORM (Write Once, Read Many times) σάς επιτρέπει να γράφετε μία φορά και να διαβάζετε πολλές φορές. Αποθήκευση ZIP και JAZZ σε δίσκους χωρητικότητας από 100 Mb έως 2,2 Gb.

Streamer (αγγλική ταινία ταινίας) - μια συσκευή για τη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας μεγάλου όγκου πληροφοριών. Τα μέσα που χρησιμοποιούνται εδώ είναι κασέτες μαγνητικής ταινίας χωρητικότητας 1–2 GB ή περισσότερο. Οι streamers σας επιτρέπουν να εγγράψετε έναν τεράστιο όγκο πληροφοριών σε μια μικρή κασέτα μαγνητικής ταινίας. Τα εργαλεία συμπίεσης υλικού που είναι ενσωματωμένα στη μονάδα ταινίας σάς επιτρέπουν να συμπιέσετε αυτόματα τις πληροφορίες πριν τις εγγράψετε και να τις επαναφέρετε μετά την ανάγνωσή τους, γεγονός που αυξάνει τον όγκο των αποθηκευμένων πληροφοριών. Το μειονέκτημα των streamers είναι η σχετικά χαμηλή ταχύτητα εγγραφής, αναζήτησης και ανάγνωσης πληροφοριών.

Πρόσφατα, οι συσκευές αποθήκευσης σε αφαιρούμενους δίσκους χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο, οι οποίες επιτρέπουν όχι μόνο την αύξηση της ποσότητας των αποθηκευμένων πληροφοριών, αλλά και τη μεταφορά πληροφοριών μεταξύ των υπολογιστών. Ο όγκος των αφαιρούμενων δίσκων κυμαίνεται από εκατοντάδες MB έως αρκετά gigabyte.

Βασικές εξωτερικές συσκευές υπολογιστή

Πληκτρολόγιο

Το πληκτρολόγιο χρησιμοποιείται για την εισαγωγή πληροφοριών στον υπολογιστή και την παροχή σημάτων ελέγχου. Περιέχει ένα τυπικό σύνολο αλφαριθμητικών πλήκτρων και μερικά πρόσθετα πλήκτρα - πλήκτρα ελέγχου και λειτουργίας, πλήκτρα δρομέα, καθώς και ένα μικρό αριθμητικό πληκτρολόγιο. Ο δρομέας είναι ένα λαμπερό σύμβολο στην οθόνη της οθόνης που υποδεικνύει τη θέση στην οποία θα εμφανιστεί ο επόμενος χαρακτήρας που εισάγεται από το πληκτρολόγιο. Όλοι οι χαρακτήρες που πληκτρολογούνται στο πληκτρολόγιο εμφανίζονται αμέσως στην οθόνη στη θέση του δρομέα.

Το πιο συνηθισμένο πληκτρολόγιο σήμερα είναι το πληκτρολόγιο 101 πλήκτρων με διάταξη πλήκτρων QWERTY (προφέρεται "querty"), που ονομάζεται από τα πλήκτρα που βρίσκονται στην επάνω αριστερή σειρά του αλφαριθμητικού τμήματος του πληκτρολογίου. Αυτό το πληκτρολόγιο έχει 12 πλήκτρα λειτουργιών που βρίσκονται στην επάνω άκρη. Το πάτημα ενός πλήκτρου λειτουργίας έχει ως αποτέλεσμα την αποστολή όχι μόνο ενός χαρακτήρα στον υπολογιστή, αλλά ενός ολόκληρου συνόλου χαρακτήρων. Τα πλήκτρα λειτουργιών μπορούν να προγραμματιστούν από τον χρήστη. Για παράδειγμα, σε πολλά προγράμματα, το πλήκτρο F1 χρησιμοποιείται για τη λήψη βοήθειας (συμβουλές) και το πλήκτρο F10 χρησιμοποιείται για την έξοδο από το πρόγραμμα.

Τα πλήκτρα ελέγχου έχουν τους εξής σκοπούς:

§ Enter - κλειδί enter.

§ Πλήκτρο Esc (Escape - έξοδος) για ακύρωση οποιωνδήποτε ενεργειών, έξοδο από το πρόγραμμα, το μενού κ.λπ.

§ Ctrl και Alt - αυτά τα πλήκτρα δεν έχουν ανεξάρτητο νόημα, αλλά όταν πιέζονται μαζί με άλλα πλήκτρα ελέγχου αλλάζουν τη δράση τους.

§ Shift (περίπτωση) - παρέχει μια αλλαγή στην περίπτωση των πλήκτρων (πάνω προς τα κάτω και αντίστροφα).

§ Εισαγωγή (εισαγωγή) - εναλλάσσεται μεταξύ των λειτουργιών εισαγωγής (οι νέοι χαρακτήρες εισάγονται στη μέση των ήδη πληκτρολογημένων, απομακρύνοντάς τους) και των λειτουργιών αντικατάστασης (οι παλιοί χαρακτήρες αντικαθίστανται με νέους).

§ Διαγραφή - διαγράφει έναν χαρακτήρα από τη θέση του δρομέα.

§ Back Space ή - διαγράφει τον χαρακτήρα μπροστά από τον κέρσορα.

§ Αρχική και Τέλος - μετακινήστε τον κέρσορα στην πρώτη και την τελευταία θέση της γραμμής, αντίστοιχα.

§ Page Up και Page Down - παρέχουν κίνηση μέσω του κειμένου μία σελίδα (μία οθόνη) εμπρός και πίσω, αντίστοιχα.

§ Tab - το πλήκτρο tab μετακινεί τον κέρσορα προς τα δεξιά πολλές θέσεις ταυτόχρονα μέχρι την επόμενη στάση καρτέλας.

§ Caps Lock - κλειδώνει κεφαλαία και σας επιτρέπει να εισάγετε κεφαλαία γράμματα αντί για πεζά.

§ Print Screen - παρέχει εκτύπωση πληροφοριών που είναι ορατές αυτήν τη στιγμή στην οθόνη.

Το μακρύ κάτω πλήκτρο χωρίς όνομα προορίζεται για την εισαγωγή διαστημάτων.

Το μικρό αριθμητικό πληκτρολόγιο χρησιμοποιείται σε δύο λειτουργίες - την εισαγωγή αριθμών και τον έλεγχο του δρομέα. Η εναλλαγή μεταξύ αυτών των λειτουργιών γίνεται χρησιμοποιώντας το πλήκτρο Num Lock.

Το πληκτρολόγιο περιέχει έναν ενσωματωμένο μικροελεγκτή (τοπική συσκευή ελέγχου) που εκτελεί τις ακόλουθες λειτουργίες:

§ ψηφίζει διαδοχικά τα πλήκτρα, διαβάζει το εισαγόμενο σήμα και δημιουργεί έναν δυαδικό κωδικό σάρωσης για το κλειδί.

§ ελέγχει τις ενδεικτικές λυχνίες του πληκτρολογίου.

§ Διενεργεί εσωτερική διάγνωση βλαβών.

§ επικοινωνεί με τον κεντρικό επεξεργαστή μέσω Θύρα I/Oπληκτρολόγια.

Το πληκτρολόγιο έχει μια ενσωματωμένη προσωρινή μνήμη - μια μικρή ενδιάμεση μνήμη όπου τοποθετούνται οι εισαγόμενοι χαρακτήρες. Εάν το buffer ξεχειλίσει, το πάτημα ενός πλήκτρου θα συνοδεύεται από ένα ηχητικό σήμα - αυτό σημαίνει ότι ο χαρακτήρας δεν εισήχθη (απορρίφθηκε). Το πληκτρολόγιο υποστηρίζεται από ειδικά προγράμματα ενσωματωμένα στο BIOS, καθώς και πρόγραμμα οδήγησης πληκτρολογίου, το οποίο παρέχει τη δυνατότητα εισαγωγής ρωσικών γραμμάτων, ελέγχου της ταχύτητας του πληκτρολογίου κ.λπ.

Σύστημα βίντεο υπολογιστή

Το σύστημα βίντεο υπολογιστή αποτελείται από τρία στοιχεία:

§ οθόνη (ονομάζεται επίσης οθόνη).

§ προσαρμογέας βίντεο?

§ λογισμικό (προγράμματα οδήγησης συστήματος βίντεο).

Ο προσαρμογέας βίντεο στέλνει σήματα ελέγχου φωτεινότητας ακτίνων και σήματα οριζόντιας και κάθετης σάρωσης στην οθόνη. Η οθόνη μετατρέπει αυτά τα σήματα σε οπτικές εικόνες. Και το λογισμικό επεξεργάζεται εικόνες βίντεο, εκτελεί κωδικοποίηση και αποκωδικοποίηση σήματος, μετασχηματισμούς συντεταγμένων, συμπίεση εικόνας κ.λπ.

Η οθόνη είναι μια συσκευή για την οπτική εμφάνιση πληροφοριών (με τη μορφή κειμένου, πινάκων, εικόνων, σχεδίων κ.λπ.). Η συντριπτική πλειοψηφία των οθονών έχει σχεδιαστεί με βάση έναν καθοδικό σωλήνα ακτίνων (CRT) και η αρχή της λειτουργίας τους είναι παρόμοια με την αρχή λειτουργίας μιας τηλεόρασης. Οι οθόνες είναι αλφαριθμητικές και γραφικές, μονόχρωμες και έγχρωμες. Οι σύγχρονοι υπολογιστές είναι συνήθως εξοπλισμένοι με έγχρωμες οθόνες γραφικών.

Το κύριο στοιχείο της οθόνης είναι ένας καθοδικός σωλήνας ακτίνων. Το μπροστινό μέρος του, που βλέπει προς τον θεατή, είναι επικαλυμμένο στο εσωτερικό με φώσφορο - μια ειδική ουσία ικανή να εκπέμπει φως όταν χτυπηθεί από γρήγορα ηλεκτρόνια. Ο φώσφορος εφαρμόζεται με τη μορφή συνόλων κουκκίδων τριών βασικών χρωμάτων - κόκκινο, πράσινο και μπλε. Αυτά τα χρώματα ονομάζονται κύρια επειδή οι συνδυασμοί τους (σε διάφορες αναλογίες) μπορούν να αντιπροσωπεύουν οποιοδήποτε χρώμα στο φάσμα. Τα σύνολα των κουκκίδων φωσφόρου είναι διατεταγμένα σε τριγωνικές τριάδες. Η τριάδα σχηματίζει ένα pixel - ένα σημείο από το οποίο σχηματίζεται μια εικόνα (Αγγλικά pixel - στοιχείο εικόνας, στοιχείο εικόνας). Η απόσταση μεταξύ των κέντρων των εικονοστοιχείων ονομάζεται κουκκίδα της οθόνης. Αυτή η απόσταση επηρεάζει σημαντικά την καθαρότητα της εικόνας. Όσο μικρότερο είναι το βήμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η διαύγεια. Συνήθως στις έγχρωμες οθόνες το βήμα είναι 0,24 mm. Με αυτό το βήμα, το ανθρώπινο μάτι αντιλαμβάνεται τα σημεία της τριάδας ως ένα σημείο ενός «σύνθετου» χρώματος.

Στην αντίθετη πλευρά του σωλήνα υπάρχουν τρία (ανάλογα με τον αριθμό των βασικών χρωμάτων) πυροβόλα ηλεκτρονίων. Και τα τρία όπλα «στοχεύουν» στο ίδιο pixel, αλλά το καθένα από αυτά εκπέμπει ένα ρεύμα ηλεκτρονίων προς το σημείο φωσφόρου «του». Προκειμένου τα ηλεκτρόνια να φτάσουν ανεμπόδιστα στην οθόνη, ο αέρας αντλείται έξω από το σωλήνα και δημιουργείται υψηλή ηλεκτρική τάση μεταξύ των πιστολιών και της οθόνης, επιταχύνοντας τα ηλεκτρόνια.

Μια μάσκα τοποθετείται μπροστά από την οθόνη στη διαδρομή των ηλεκτρονίων - μια λεπτή μεταλλική πλάκα με μεγάλο αριθμό οπών που βρίσκονται απέναντι από τα σημεία φωσφόρου. Η μάσκα διασφαλίζει ότι οι δέσμες ηλεκτρονίων χτυπούν μόνο τα σημεία φωσφόρου του αντίστοιχου χρώματος. Το μέγεθος του ηλεκτρονικού ρεύματος των όπλων και, κατά συνέπεια, η φωτεινότητα των pixel ελέγχεται από το σήμα που προέρχεται από τον προσαρμογέα βίντεο.

Ρύζι. 3. Πρόοδος της δέσμης ηλεκτρονίων κατά μήκος της οθόνης.

Ένα σύστημα παραμόρφωσης οθόνης τοποθετείται στο μέρος της φιάλης όπου βρίσκονται τα πιστόλια ηλεκτρονίων, το οποίο αναγκάζει τη δέσμη ηλεκτρονίων να διατρέχει όλα τα εικονοστοιχεία ένα προς ένα, γραμμή προς γραμμή, από πάνω προς τα κάτω και στη συνέχεια να επιστρέψει στην αρχή του κορυφαία γραμμή κ.λπ.

Ο αριθμός των γραμμών που εμφανίζονται ανά δευτερόλεπτο ονομάζεται ρυθμός οριζόντιας σάρωσης. Και η συχνότητα με την οποία αλλάζουν τα καρέ εικόνας ονομάζεται ρυθμός καρέ. Το τελευταίο δεν πρέπει να είναι χαμηλότερο από 60 Hz, διαφορετικά η εικόνα θα τρεμοπαίζει.

Μαζί με τις παραδοσιακές οθόνες CRT, οι επίπεδες οθόνες υγρών κρυστάλλων (LCD) χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο. Οι υγροί κρύσταλλοι είναι μια ειδική κατάσταση ορισμένων οργανικών ουσιών, στην οποία έχουν ρευστότητα και την ικανότητα να σχηματίζουν χωρικές δομές παρόμοιες με τις κρυσταλλικές. Οι υγροί κρύσταλλοι μπορούν να αλλάξουν τη δομή και τις φωτοοπτικές τους ιδιότητες υπό την επίδραση της ηλεκτρικής τάσης. Αλλάζοντας τον προσανατολισμό ομάδων κρυστάλλων χρησιμοποιώντας ηλεκτρικό πεδίο και χρησιμοποιώντας ουσίες που εισάγονται σε διάλυμα υγρών κρυστάλλων που μπορεί να εκπέμπει φως υπό την επίδραση ηλεκτρικού πεδίου, είναι δυνατό να δημιουργηθούν εικόνες υψηλής ποιότητας που μεταφέρουν περισσότερες από 15 εκατομμύρια χρωματικές αποχρώσεις .

Οι περισσότερες οθόνες LCD χρησιμοποιούν ένα λεπτό φιλμ υγρών κρυστάλλων που βρίσκεται ανάμεσα σε δύο γυάλινες πλάκες. Τα φορτία μεταδίδονται μέσω της λεγόμενης παθητικής μήτρας - ένα πλέγμα αόρατων νημάτων, οριζόντιων και κάθετων, δημιουργώντας ένα σημείο εικόνας στη διασταύρωση των νημάτων (κάπως θολό λόγω του γεγονότος ότι τα φορτία διεισδύουν σε γειτονικές περιοχές του υγρού).

Οι ενεργές μήτρες χρησιμοποιούν μια διαφανή οθόνη τρανζίστορ αντί για νήματα και παρέχουν μια φωτεινή, σχεδόν χωρίς παραμόρφωση εικόνα. Ο πίνακας χωρίζεται σε 308.160 (642x480) ανεξάρτητα κελιά, καθένα από τα οποία αποτελείται από τέσσερα μέρη (για τρία βασικά χρώματα και ένα αποθεματικό). Έτσι, η οθόνη έχει σχεδόν 1,25 εκατομμύρια κουκκίδες, καθεμία από τις οποίες ελέγχεται από το δικό της τρανζίστορ.

Όσον αφορά τη συμπαγή, τέτοιες οθόνες δεν έχουν καμία αντίστοιχη. Καταλαμβάνουν 2 - 3 φορές λιγότερο χώρο από τις οθόνες CRT και είναι το ίδιο ελαφρύτερες. καταναλώνουν πολύ λιγότερο ηλεκτρικό ρεύμα και δεν εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητικά κύματα που επηρεάζουν την ανθρώπινη υγεία.

Ένας τύπος οθόνης είναι η οθόνη αφής. Εδώ, η επικοινωνία με τον υπολογιστή πραγματοποιείται αγγίζοντας ένα συγκεκριμένο σημείο στην ευαίσθητη οθόνη με το δάχτυλό σας. Αυτό επιλέγει την απαιτούμενη λειτουργία από το μενού που εμφανίζεται στην οθόνη της οθόνης. Ένα μενού είναι μια λίστα διαφορετικών επιλογών λειτουργίας υπολογιστή που εμφανίζονται στην οθόνη της οθόνης, από την οποία μπορείτε να κάνετε μια συγκεκριμένη επιλογή. Οι χώροι εργασίας χειριστή και αποστολέα είναι εξοπλισμένοι με οθόνες αφής, χρησιμοποιούνται σε συστήματα πληροφοριών και αναφοράς κ.λπ.

Ο προσαρμογέας βίντεο είναι μια ηλεκτρονική πλακέτα που επεξεργάζεται δεδομένα βίντεο (κείμενο και γραφικά) και ελέγχει τη λειτουργία της οθόνης. Περιέχει μνήμη βίντεο, καταχωρητές εισόδου/εξόδου και μονάδα BIOS. Στέλνει σήματα ελέγχου φωτεινότητας ακτίνων και σήματα σάρωσης εικόνας στην οθόνη. Ο πιο συνηθισμένος προσαρμογέας βίντεο σήμερα είναι ο προσαρμογέας SVGA (Super Video Graphics Array), ο οποίος μπορεί να εμφανίσει 1280x1024 pixel με 256 χρώματα και 1024x768 pixel με 16 - 32 εκατομμύρια χρώματα στην οθόνη οθόνης.

Με την αύξηση του αριθμού των εφαρμογών που χρησιμοποιούν πολύπλοκα γραφικά και βίντεο, μαζί με τους παραδοσιακούς προσαρμογείς βίντεο, χρησιμοποιούνται ευρέως μια ποικιλία συσκευών επεξεργασίας σήματος βίντεο υπολογιστή:

§ Οι επιταχυντές γραφικών (επιταχυντές) είναι εξειδικευμένοι συνεπεξεργαστές γραφικών που αυξάνουν την απόδοση ενός συστήματος βίντεο. Η χρήση τους απαλλάσσει τον κεντρικό επεξεργαστή από πολλές λειτουργίες με δεδομένα βίντεο, αφού οι επιταχυντές υπολογίζουν ανεξάρτητα ποια pixel θα εμφανιστούν στην οθόνη και ποια είναι τα χρώματά τους.

§ Frame grabbers, που σας επιτρέπουν να εμφανίσετε ένα σήμα βίντεο από ένα βίντεο, κάμερα, συσκευή αναπαραγωγής λέιζερ κ.λπ. σε μια οθόνη υπολογιστή για να καταγράψετε το επιθυμητό καρέ στη μνήμη και στη συνέχεια να το αποθηκεύσετε ως αρχείο.

§ Οι δέκτες τηλεόρασης είναι κάρτες βίντεο που μετατρέπουν έναν υπολογιστή σε τηλεόραση. Ο δέκτης τηλεόρασης σάς επιτρέπει να επιλέξετε οποιοδήποτε επιθυμητό τηλεοπτικό πρόγραμμα και να το εμφανίσετε στην οθόνη σε ένα επεκτάσιμο παράθυρο. Με αυτόν τον τρόπο μπορείτε να παρακολουθείτε την πρόοδο της μεταφοράς χωρίς να σταματήσετε την εργασία σας.

Ένας προσαρμογέας ήχου (Sound Blaster ή κάρτα ήχου) είναι μια ειδική ηλεκτρονική πλακέτα που σας επιτρέπει να εγγράφετε ήχο, να τον αναπαράγετε και να τον δημιουργείτε σε λογισμικό χρησιμοποιώντας μικρόφωνο, ακουστικά, ηχεία, ενσωματωμένο συνθεσάιζερ και άλλο εξοπλισμό. Ο προσαρμογέας ήχου περιέχει δύο μετατροπείς πληροφοριών:

§ αναλογικό σε ψηφιακό, το οποίο μετατρέπει τα συνεχή, δηλαδή αναλογικά, ηχητικά σήματα (ομιλία, μουσική, θόρυβο) σε ψηφιακό δυαδικό κώδικα και τον καταγράφει σε μαγνητικό μέσο.

§ ψηφιακό σε αναλογικό, το οποίο μετατρέπει αντίστροφα τον ψηφιακά αποθηκευμένο ήχο σε αναλογικό σήμα, το οποίο στη συνέχεια αναπαράγεται χρησιμοποιώντας σύστημα ηχείων, συνθέτη ήχου ή ακουστικά.

Οι επαγγελματικές κάρτες ήχου σάς επιτρέπουν να εκτελείτε πολύπλοκη επεξεργασία ήχου, να παρέχετε στερεοφωνικό ήχο και να έχετε τη δική τους ROM με εκατοντάδες τόνους ήχων διαφόρων μουσικών οργάνων που είναι αποθηκευμένοι σε αυτήν.

Τα αρχεία ήχου είναι συνήθως πολύ μεγάλα. Έτσι, ένα αρχείο ήχου τριών λεπτών με στερεοφωνικό ήχο καταλαμβάνει περίπου 30 MB μνήμης. Επομένως, οι κάρτες Sound Blaster, εκτός από τις βασικές τους λειτουργίες, παρέχουν αυτόματη συμπίεση αρχείων.

Το πεδίο εφαρμογής των καρτών ήχου είναι παιχνίδια υπολογιστών, συστήματα εκπαιδευτικού λογισμικού, διαφημιστικές παρουσιάσεις, «φωνητικό ταχυδρομείο» μεταξύ υπολογιστών, ηχογράφηση διάφορων διεργασιών που συμβαίνουν στον εξοπλισμό υπολογιστών, όπως, για παράδειγμα, η έλλειψη χαρτιού στον εκτυπωτή κ.λπ.

Μοντέμ

Το μόντεμ είναι μια συσκευή για τη μετάδοση δεδομένων υπολογιστή σε μεγάλες αποστάσεις μέσω τηλεφωνικών γραμμών. Τα ψηφιακά σήματα που παράγονται από έναν υπολογιστή δεν μπορούν να μεταδοθούν απευθείας μέσω του τηλεφωνικού δικτύου επειδή είναι σχεδιασμένο να μεταφέρει σήματα ανθρώπινης ομιλίας - συνεχούς ακουστικής συχνότητας. Το μόντεμ παρέχει τη μετατροπή των ψηφιακών σημάτων του υπολογιστή σε εναλλασσόμενο ρεύμα συχνότητας ήχου - αυτή η διαδικασία ονομάζεται διαμόρφωση, καθώς και η αντίστροφη μετατροπή, η οποία ονομάζεται αποδιαμόρφωση. Εξ ου και το όνομα της συσκευής: modem - modulator/demodulator.

Για να επικοινωνήσετε, ένα μόντεμ καλεί ένα άλλο μέσω αριθμού τηλεφώνου και το τελευταίο απαντά στην κλήση. Στη συνέχεια, τα μόντεμ στέλνουν σήματα μεταξύ τους, συμφωνώντας σε έναν τρόπο επικοινωνίας που ταιριάζει και στους δύο. Το μόντεμ μετάδοσης αρχίζει στη συνέχεια να στέλνει διαμορφωμένα δεδομένα με τον συμφωνημένο ρυθμό (bits ανά δευτερόλεπτο) και τη μορφή. Το μόντεμ στο άλλο άκρο μετατρέπει τις λαμβανόμενες πληροφορίες σε ψηφιακή μορφή και τις μεταδίδει στον υπολογιστή του. Έχοντας ολοκληρώσει τη συνεδρία επικοινωνίας, το μόντεμ αποσυνδέεται από τη γραμμή.

Το μόντεμ ελέγχεται χρησιμοποιώντας ειδικό λογισμικό μεταγωγής. Τα μόντεμ μπορεί να είναι εξωτερικά, κατασκευασμένα με τη μορφή ξεχωριστής συσκευής και εσωτερικά, τα οποία είναι μια ηλεκτρονική πλακέτα εγκατεστημένη στο εσωτερικό του υπολογιστή. Σχεδόν όλα τα μόντεμ υποστηρίζουν επίσης λειτουργίες φαξ.

Το φαξ είναι μια συσκευή για τη μετάδοση εικόνας φαξ μέσω τηλεφωνικού δικτύου. Το όνομα "φαξ" προέρχεται από τη λέξη "φαξ" (λατινικά fac simile - κάντε κάτι τέτοιο), που σημαίνει την ακριβή αναπαραγωγή ενός γραφικού πρωτοτύπου (υπογραφή, έγγραφο κ.λπ.) μέσω εκτύπωσης. Ένα μόντεμ που μπορεί να στέλνει και να λαμβάνει δεδομένα όπως ένα φαξ ονομάζεται μόντεμ φαξ.

Χειριστές

Οι χειριστές (ποντίκι, joystick κ.λπ.) είναι ειδικές συσκευές που χρησιμοποιούνται για τον έλεγχο του δρομέα. Το ποντίκι μοιάζει με ένα μικρό κουτί που χωράει εντελώς στην παλάμη του χεριού σας. Το ποντίκι συνδέεται με τον υπολογιστή με ένα καλώδιο μέσω ενός ειδικού μπλοκ - ενός προσαρμογέα και οι κινήσεις του μετατρέπονται σε αντίστοιχες κινήσεις του δρομέα στην οθόνη προβολής. Στο επάνω μέρος της συσκευής υπάρχουν κουμπιά ελέγχου (συνήθως τρία από αυτά) που σας επιτρέπουν να ορίσετε την έναρξη και το τέλος της κίνησης, να επιλέξετε ένα μενού κ.λπ.

Ένα joystick είναι συνήθως μια ράβδος στυλό, η απόκλιση της οποίας από κάθετη θέση οδηγεί στην κίνηση του δρομέα προς την αντίστοιχη κατεύθυνση στην οθόνη της οθόνης. Συχνά χρησιμοποιείται σε παιχνίδια υπολογιστή. Ορισμένα μοντέλα έχουν έναν αισθητήρα πίεσης τοποθετημένο στο joystick. Σε αυτήν την περίπτωση, όσο πιο δυνατά πιέζει ο χρήστης τη λαβή, τόσο πιο γρήγορα ο κέρσορας κινείται στην οθόνη.

Το trackball είναι ένα μικρό κουτί με μια μπάλα ενσωματωμένη στο πάνω μέρος του σώματος. Ο χρήστης περιστρέφει την μπάλα με το χέρι του και κινεί τον κέρσορα ανάλογα. Σε αντίθεση με το ποντίκι, ένα trackball δεν απαιτεί ελεύθερο χώρο κοντά στον υπολογιστή· μπορεί να ενσωματωθεί στο σώμα του μηχανήματος.

Το Digitizer είναι μια συσκευή για τη μετατροπή τελικών εικόνων (σχέδια, χάρτες) σε ψηφιακή μορφή. Αποτελείται από ένα επίπεδο πάνελ - ένα tablet, που βρίσκεται στο τραπέζι, και ένα ειδικό εργαλείο - ένα στυλό, με το οποίο υποδεικνύεται η θέση στο tablet. Όταν μετακινείτε το στυλό κατά μήκος του tablet, οι συντεταγμένες του καταγράφονται σε κοντινά σημεία, τα οποία στη συνέχεια μετατρέπονται στον υπολογιστή στις απαιτούμενες μονάδες μέτρησης.

Εκτυπωτές

Οι εκτυπωτές (συσκευές εκτύπωσης) είναι συσκευές για την έξοδο δεδομένων από έναν υπολογιστή, τη μετατροπή κωδικών πληροφοριών ASCII σε αντίστοιχα γραφικά σύμβολα (γράμματα, αριθμούς, πινακίδες κ.λπ.) και τη στερέωση αυτών των συμβόλων σε χαρτί. Οι εκτυπωτές είναι η πιο ανεπτυγμένη ομάδα συσκευών υπολογιστή, αριθμώντας έως και 1000 διαφορετικές τροποποιήσεις. Οι εκτυπωτές διαφέρουν μεταξύ τους με διάφορους τρόπους:

§ χρώμα (ασπρόμαυρο και έγχρωμο).

§ μέθοδος σχηματισμού χαρακτήρων (εκτύπωση χαρακτήρων και σύνθεση χαρακτήρων).

§ αρχή λειτουργίας (μήτρα, θερμική, inkjet, λέιζερ).

§ Μέθοδοι εκτύπωσης (με τονισμένο, χωρίς τονισμό) και σχηματισμό γραμμών (διαδοχική, παράλληλη).

§ πλάτος φορείου (με φαρδύ (375 – 450 mm) και στενό (250 mm) φορείο).

§ μήκος της τυπωμένης γραμμής (80 και 132 – 136 χαρακτήρες).

§ σύνολο χαρακτήρων (μέχρι το πλήρες σύνολο χαρακτήρων ASCII).

§ Ταχύτητα εκτύπωσης.

§ ανάλυση, η πιο κοινή μονάδα μέτρησης είναι dpi (κουκκίδες ανά ίντσα) - ο αριθμός των κουκκίδων ανά ίντσα.

Σε ορισμένες ομάδες, διακρίνονται διάφοροι τύποι εκτυπωτών. Για παράδειγμα, οι εκτυπωτές σύνθεσης χαρακτήρων matrix που χρησιμοποιούνται ευρέως σε υπολογιστές μπορούν να βασίζονται στην αρχή λειτουργίας τους: κρουστικοί, θερμογραφικοί, ηλεκτρογραφικοί, ηλεκτροστατικοί, μαγνητογραφικοί, κ.λπ. ), κ.λπ. χρησιμοποιούνται συχνά .

Οι εκτυπωτές μπορούν να εκτυπώσουν χαρακτήρα προς χαρακτήρα, γραμμή προς γραμμή ή σελίδα προς σελίδα. Η ταχύτητα εκτύπωσης κυμαίνεται από 10 – 300 χαρακτήρες/δευτερόλεπτο (εκτυπωτές κρουστικών εκτυπωτών) έως 500–1000 χαρακτήρες/δευτερόλεπτο και ακόμη και έως αρκετές δεκάδες (έως 20) σελίδες ανά λεπτό (εκτυπωτές λέιζερ χωρίς κρούσεις). ανάλυση - από 3 – 5 κουκκίδες ανά χιλιοστό έως 30 – 40 κουκκίδες ανά χιλιοστό (εκτυπωτές λέιζερ).

Πολλοί εκτυπωτές επιτρέπουν αποτελεσματική παραγωγή γραφικών πληροφοριών (χρησιμοποιώντας ψευδογραφικούς χαρακτήρες). λειτουργίες εκτύπωσης υπηρεσίας. πυκνή εκτύπωση, εκτύπωση διπλού πλάτους, εκτύπωση υπογράμμισης, με εκθέτες και δείκτες, εκτύπωση με επισήμανση (κάθε χαρακτήρας εκτυπώνεται δύο φορές), διπλή εκτύπωση (τη δεύτερη φορά που ο χαρακτήρας εκτυπώνεται με ελαφρά μετατόπιση) και πολύχρωμη εκτύπωση (επάνω σε 100 διαφορετικά χρώματα και αποχρώσεις) εκτύπωση .

Στους εκτυπωτές dot matrix, η εικόνα σχηματίζεται από κουκκίδες. Οι εκτυπωτές Dot Matrix μπορούν να λειτουργήσουν σε δύο λειτουργίες - κείμενο και γραφικά. Στη λειτουργία κειμένου, οι κωδικοί χαρακτήρων αποστέλλονται στον εκτυπωτή που πρόκειται να εκτυπωθεί, με περιγράμματα χαρακτήρων επιλεγμένα από τη δημιουργία χαρακτήρων του εκτυπωτή. Στη λειτουργία γραφικών, αποστέλλονται κωδικοί στον εκτυπωτή που καθορίζουν τη σειρά και τη θέση των κουκκίδων εικόνας.

Στους εκτυπωτές dot matrix με βελόνα (κρούση), οι κουκκίδες εκτυπώνονται χρησιμοποιώντας λεπτές βελόνες που χτυπούν το χαρτί μέσω μιας μελανοταινίας. Κάθε βελόνα ελέγχεται από τον δικό της ηλεκτρομαγνήτη. Η μονάδα εκτύπωσης μετακινείται οριζόντια και οι χαρακτήρες στη γραμμή εκτυπώνονται διαδοχικά. Πολλοί εκτυπωτές εκτυπώνουν τόσο με εμπρός όσο και με όπισθεν. Ο αριθμός των ακίδων στην κεφαλή εκτύπωσης καθορίζει την ποιότητα εκτύπωσης. Οι φθηνοί εκτυπωτές έχουν 9 ακίδες. Η μήτρα χαρακτήρων σε τέτοιους εκτυπωτές έχει διάσταση 7x9 ή 9x9 pixel. Οι πιο προηγμένοι εκτυπωτές dot matrix έχουν 18 ή και 24 βελόνες.

Η ποιότητα εκτύπωσης των εκτυπωτών dot matrix καθορίζεται επίσης από την ικανότητα παραγωγής κουκκίδων κατά τη διαδικασία εκτύπωσης με μερική επικάλυψη σε πολλά περάσματα της κεφαλής εκτύπωσης. Για την εκτύπωση κειμένου, γενικά, υπάρχουν οι ακόλουθες λειτουργίες, που χαρακτηρίζονται από διαφορετική ποιότητα εκτύπωσης:

§ πρόχειρη λειτουργία (Πρόχειρο);

§ λειτουργία εκτύπωσης κοντά στην τυπογραφική (NLQ - Σχεδόν γράμμα-Ποιότητα).

§ λειτουργία με τυπογραφική ποιότητα εκτύπωσης (LQ - Letter-Quality).

§ λειτουργία υπερ-ποιότητας (SLQ - Super Letter-Qublity).

Σημείωση.Οι λειτουργίες LQ και SLQ υποστηρίζονται μόνο από εκτυπωτές inkjet και laser.

Σε εκτυπωτές με διαφορετικούς αριθμούς βελόνων, αυτές οι λειτουργίες υλοποιούνται διαφορετικά. Σε εκτυπωτές 9 ακίδων, η πρόχειρη εκτύπωση γίνεται με ένα πέρασμα της κεφαλής εκτύπωσης κατά μήκος της γραμμής. Αυτή είναι η ταχύτερη λειτουργία εκτύπωσης, αλλά έχει τη χαμηλότερη ποιότητα. Η λειτουργία NLQ υλοποιείται σε δύο περάσματα: μετά το πρώτο πέρασμα της κεφαλής, το χαρτί τραβιέται σε απόσταση που αντιστοιχεί στο μισό μέγεθος της κουκκίδας. τότε γίνεται δεύτερο πέρασμα με μερική επικάλυψη των πόντων. Αυτό μειώνει την ταχύτητα εκτύπωσης στο μισό.

Οι εκτυπωτές dot matrix συνήθως υποστηρίζουν πολλές γραμματοσειρές και τις ποικιλίες τους, μεταξύ των οποίων roman (μικρή γραμματοσειρά γραφομηχανής), πλάγια γραφή (πλάγια), έντονη γραφή (έντονη), διογκωμένη (τεταμένη), ελίτ (ημισυμπιεσμένη), συμπυκνωμένη (συμπιεσμένη), pica (ευθεία γραμματοσειρά - cicero), courier (courier), san serif (ψιλοκομμένη γραμματοσειρά senserif), serif (serif), prestige elite (prestige elite) και αναλογική γραμματοσειρά (το πλάτος του πεδίου που εκχωρείται για τον χαρακτήρα εξαρτάται από τον χαρακτήρα πλάτους) .

Η εναλλαγή των τρόπων λειτουργίας των εκτυπωτών dot matrix και η αλλαγή γραμματοσειρών μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο σε λογισμικό όσο και σε υλικό, πατώντας τα πλήκτρα που είναι διαθέσιμα στις συσκευές ή/και ρυθμίζοντας ανάλογα τους διακόπτες.

Η απόδοση των εκτυπωτών matrix κατά την εκτύπωση κειμένου σε πρόχειρη λειτουργία κυμαίνεται από 100 – 300 χαρακτήρες/s, που αντιστοιχεί σε περίπου δύο σελίδες ανά λεπτό (συμπεριλαμβανομένων των αλλαγών φύλλων).

Οι εκτυπωτές λέιζερ χρησιμοποιούν την ηλεκτρογραφική μέθοδο σχηματισμού εικόνας, η οποία χρησιμοποιείται στα ομώνυμα φωτοαντιγραφικά. Το λέιζερ χρησιμοποιείται για τη δημιουργία μιας εξαιρετικά λεπτής δέσμης φωτός που σχεδιάζει τα περιγράμματα μιας ηλεκτρονικής εικόνας αόρατης κουκίδας στην επιφάνεια ενός προφορτισμένου φωτοευαίσθητου τυμπάνου - το ηλεκτρικό φορτίο ρέει από τα σημεία στην επιφάνεια του τυμπάνου που φωτίζονται από το λέιζερ δέσμη. Μετά την ανάπτυξη της ηλεκτρονικής εικόνας με σκόνη βαφής (toner) που προσκολλάται στις εκφορτωμένες περιοχές, εκτελείται εκτύπωση - μεταφορά του γραφίτη από το τύμπανο σε χαρτί και στερέωση της εικόνας στο χαρτί θερμαίνοντας το τόνερ μέχρι να λιώσει.

Οι εκτυπωτές λέιζερ παρέχουν την υψηλότερη ποιότητα εκτύπωσης με ανάλυση έως και 50 κουκκίδες/mm (1200 dpi) και ταχύτητες εκτύπωσης έως και 1000 χαρακτήρες/δευτερόλεπτο. Οι έγχρωμοι εκτυπωτές λέιζερ χρησιμοποιούνται ευρέως. Για παράδειγμα, ένας εκτυπωτής λέιζερ Tektronix (ΗΠΑ) Phaser 550 έχει οριζόντια και κάθετη ανάλυση 1200 dpi: η ταχύτητα έγχρωμης εκτύπωσης είναι 5 σελίδες A4 ανά λεπτό, η ταχύτητα μονόχρωμης εκτύπωσης είναι 14 σελ/λεπτό

Οι εκτυπωτές μπορούν να συνδεθούν σε MP μέσω παράλληλων και σειριακών θυρών. Οι παράλληλες θύρες χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση παράλληλων εκτυπωτών (λαμβάνουν πληροφορίες ένα byte τη φορά). Για παράδειγμα, προσαρμογείς όπως το Centronics σάς επιτρέπουν να συνδέσετε έως και τρεις εκτυπωτές ταυτόχρονα. Οι σειριακές θύρες (2 τεμ.) χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση εκτυπωτών διαδοχικής λειτουργίας (αντίληψης πληροφοριών διαδοχικά 1 bit τη φορά), για παράδειγμα προσαρμογείς τύπου R3-232C (σύνδεση C2). Ένας σειριακός εκτυπωτής δεν σημαίνει ότι είναι αργός. Οι περισσότεροι εκτυπωτές χρησιμοποιούν παράλληλες θύρες.

Πολλοί εκτυπωτές υψηλής ταχύτητας έχουν τη δική τους μνήμη buffer με χωρητικότητα έως και αρκετές εκατοντάδες kilobyte. Συμπερασματικά, θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι πιο δημοφιλείς εκτυπωτές Η/Υ (το μερίδιό τους είναι τουλάχιστον 30%) παράγονται από την ιαπωνική εταιρεία Seiko Epson. Η γλώσσα ελέγχου που χρησιμοποιείται για αυτούς τους εκτυπωτές (ESC/P) έχει γίνει de facto πρότυπο. Επίσης χρησιμοποιούνται ευρέως εκτυπωτές Star Micronics, Hewlett Packard, Xerox, Mannesmann, Citizen, Panasonic κ.λπ.

Στην κεφαλή εκτύπωσης των εκτυπωτών inkjet, αντί για βελόνες, υπάρχουν λεπτοί σωλήνες - ακροφύσια, μέσω των οποίων ρίχνονται μικροσκοπικά σταγονίδια βαφής (μελάνης) πάνω στο χαρτί. Πρόκειται για συσκευές εκτύπωσης χωρίς κρούση. Η μήτρα της κεφαλής εκτύπωσης περιέχει συνήθως από 12 έως 64 ακροφύσια. Τα τελευταία χρόνια έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στη βελτίωσή τους: έχουν δημιουργηθεί εκτυπωτές inkjet που παρέχουν ανάλυση έως και 20 κουκκίδες/mm και ταχύτητα εκτύπωσης έως και 500 χαρακτήρες/δευτερόλεπτο με εξαιρετική ποιότητα εκτύπωσης, προσεγγίζοντας την ποιότητα του laser εκτύπωση. Διατίθενται έγχρωμοι εκτυπωτές inkjet.

Εκτός από τους εκτυπωτές βελόνας matrix, υπάρχει επίσης μια ομάδα θερμικών εκτυπωτών matrix, εξοπλισμένοι με κεφαλή θερμικής μήτρας αντί για κεφαλή εκτύπωσης βελόνας και χρησιμοποιώντας ειδικό θερμικό χαρτί ή θερμικό άνθρακα κατά την εκτύπωση (που, φυσικά, είναι το σημαντικό μειονέκτημά τους) .

Σαρωτές

Ο σαρωτής είναι μια συσκευή για την εισαγωγή πληροφοριών σε έναν υπολογιστή απευθείας από ένα έντυπο έγγραφο. Μπορείτε να εισάγετε κείμενα, διαγράμματα, εικόνες, γραφήματα, φωτογραφίες και άλλες γραφικές πληροφορίες. Οι σαρωτές είναι το πιο σημαντικό στοιχείο των συστημάτων ηλεκτρονικής επεξεργασίας εγγράφων και απαραίτητο στοιχείο κάθε «ηλεκτρονικού γραφείου». Καταγράφοντας τα αποτελέσματα των δραστηριοτήτων σας σε αρχεία και εισάγοντας πληροφορίες από έντυπα έγγραφα σε υπολογιστή χρησιμοποιώντας έναν σαρωτή με σύστημα αυτόματης αναγνώρισης εικόνων, μπορείτε να κάνετε ένα πραγματικό βήμα προς τη δημιουργία συστημάτων γραφείου χωρίς χαρτί.

Οι σαρωτές είναι πολύ διαφορετικοί και μπορούν να ταξινομηθούν σύμφωνα με μια σειρά κριτηρίων. Οι σαρωτές διατίθενται σε ασπρόμαυρο και έγχρωμο. Οι ασπρόμαυροι σαρωτές μπορούν να διαβάσουν εικόνες γραμμής και κλίμακας του γκρι. Οι γραμμικές εικόνες δεν μεταφέρουν ημίτονο ή, με άλλα λόγια, επίπεδα γκρι. Η κλίμακα του γκρι σάς επιτρέπει να αναγνωρίζετε και να μεταδίδετε 16, 64 ή 256 επίπεδα γκρι. Οι έγχρωμοι σαρωτές λειτουργούν τόσο με ασπρόμαυρα όσο και με έγχρωμα πρωτότυπα. Στην πρώτη περίπτωση, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάγνωση τόσο γραμμικών όσο και εικόνων σε κλίμακα του γκρι.

Οι έγχρωμοι σαρωτές χρησιμοποιούν το χρωματικό μοντέλο RGB: η σαρωμένη εικόνα φωτίζεται μέσω ενός περιστρεφόμενου φίλτρου RGB ή από τρεις έγχρωμες λυχνίες που ανάβουν διαδοχικά. το σήμα που αντιστοιχεί σε κάθε πρωτεύον χρώμα επεξεργάζεται χωριστά. Ο αριθμός των μεταδιδόμενων χρωμάτων κυμαίνεται από 256 έως 65536 (High Color Standard) και ακόμη και έως 16,7 εκατομμύρια (True Color Standard).

Η ανάλυση των σαρωτών κυμαίνεται από 75 έως 1600 dpi (κουκκίδα ανά ίντσα). Δομικά, οι σαρωτές είναι φορητοί και επιτραπέζιοι. Το επιτραπέζιο, με τη σειρά του, χωρίζεται σε tablet, ρολό και προβολή. Οι σαρωτές χειρός είναι οι απλούστεροι στη σχεδίαση: μετακινούνται χειροκίνητα στην εικόνα. Με τη βοήθειά τους, μόνο ένας μικρός αριθμός γραμμών εικόνας εισάγεται σε ένα πέρασμα (η λήψη τους συνήθως δεν υπερβαίνει τα 105 mm). Οι σαρωτές χειρός διαθέτουν μια ένδειξη που προειδοποιεί τον χειριστή σε περίπτωση υπέρβασης της επιτρεπόμενης ταχύτητας σάρωσης. Αυτοί οι σαρωτές είναι μικρού μεγέθους και χαμηλού κόστους. Ταχύτητα σάρωσης 5-50 mm/s (ανάλογα με την ανάλυση).

Το αρχείο που δημιουργείται από τον σαρωτή στη μνήμη του μηχανήματος ονομάζεται bitmap. Υπάρχουν δύο μορφές για την αναπαράσταση γραφικών πληροφοριών σε αρχεία υπολογιστή: μορφή ράστερ και διανυσματική μορφή. Σε μορφή ράστερ, μια γραφική εικόνα αποθηκεύεται σε ένα αρχείο ως μωσαϊκό σύνολο πολλών κουκκίδων (μηδενικών και μονάδων) που αντιστοιχούν στα εικονοστοιχεία της εικόνας που εμφανίζεται στην οθόνη προβολής. Δεν είναι δυνατή η επεξεργασία αυτού του αρχείου χρησιμοποιώντας τυπικούς επεξεργαστές κειμένου και γραφικών, επειδή αυτοί οι επεξεργαστές δεν λειτουργούν με μωσαϊκή αναπαράσταση πληροφοριών. Σε μορφή κειμένου, οι πληροφορίες αναγνωρίζονται από τα χαρακτηριστικά των γραμματοσειρών, των κωδικών χαρακτήρων, των παραγράφων κ.λπ. Οι τυπικοί επεξεργαστές κειμένου έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με αυτήν ακριβώς την αναπαράσταση πληροφοριών.

Θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ότι ένα bitmap απαιτεί μεγάλη ποσότητα μνήμης για την αποθήκευσή του. Έτσι, ένα bitmap από 1 φύλλο ενός εγγράφου A4 (204x297 mm) με ανάλυση 10 κουκκίδες/mm και χωρίς μετάδοση ημίτονο (εικόνα γραμμής) καταλαμβάνει περίπου 1 MB μνήμης και κατά την αναπαραγωγή 16 αποχρώσεων του γκρι - 4 MB, κατά την αναπαραγωγή έγχρωμης εικόνας υψηλής ποιότητας (Πρότυπο Kigh Color - 65536 χρώματα) - 16 MB. Με άλλα λόγια, όταν χρησιμοποιείτε το πρότυπο True Color και ανάλυση 50 κουκκίδων/mm, η χωρητικότητα του σκληρού δίσκου μπορεί να μην είναι αρκετή για να αποθηκεύσει ούτε ένα bitmap. Η μείωση της ποσότητας της μνήμης που απαιτείται για την αποθήκευση bitmaps πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους συμπίεσης πληροφοριών, για παράδειγμα TIFF (Tag Image File Format), CT1FF (Compressed TIFF), JPEG, PCX, GIF (Graphics Interchange Format) και άλλες (αρχεία με bitmaps έχουν προεκτάσεις που αντιστοιχούν στις υποδεικνυόμενες συντομογραφίες).

Το πιο προτιμότερο είναι να χρησιμοποιείτε το σαρωτή σε συνδυασμό με προγράμματα συστήματος αναγνώρισης εικόνας, όπως το OCR (Optical Character Recognition). Το σύστημα OCR αναγνωρίζει τα περιγράμματα bit (μωσαϊκό) των χαρακτήρων (γράμματα και αριθμούς) που διαβάζει ο σαρωτής από ένα έγγραφο και τα κωδικοποιεί με κωδικούς ASCII, μετατρέποντάς τα σε διανυσματική μορφή κατάλληλη για τους επεξεργαστές κειμένου.

Ορισμένα συστήματα OCR πρέπει πρώτα να εκπαιδευτούν στην αναγνώριση - εισάγετε στα πρότυπα μνήμης του σαρωτή και τα πρωτότυπα των αναγνωρισμένων χαρακτήρων και τους αντίστοιχους κωδικούς τους. Προκύπτουν δυσκολίες κατά την αναγνώριση γραμμάτων που έχουν το ίδιο στυλ σε διαφορετικά αλφάβητα (για παράδειγμα, στα Λατινικά (Αγγλικά) και στα Ρωσικά - Κυριλλικά), και σε διαφορετικές γραμματοσειρές (στυλ) γραμματοσειρών. Αλλά τα περισσότερα συστήματα δεν απαιτούν εκπαίδευση: οι αναγνωρισμένοι χαρακτήρες είναι ήδη αποθηκευμένοι στη μνήμη τους. Έτσι, ένα από τα καλύτερα πακέτα λογισμικού OCR TIGER 2.0 περιέχει πρωτότυπα 30 διαφορετικών γραμματοσειρών και χρησιμοποιεί ενσωματωμένα ηλεκτρονικά λεξικά για την αναγνώριση αγγλικών και ρωσικών γραμμάτων.

Τα τελευταία χρόνια έχουν εμφανιστεί έξυπνα προγράμματα αναγνώρισης εικόνων όπως το Omnifont, τα οποία αναγνωρίζουν χαρακτήρες όχι από σημεία, αλλά από την επιμέρους τοπολογία που χαρακτηρίζει το καθένα από αυτά. Εάν υπάρχει σύστημα αναγνώρισης εικόνας, το κείμενο γράφεται στη μνήμη του υπολογιστή όχι με τη μορφή bitmap, αλλά με τη μορφή κωδικών και μπορεί να επεξεργαστεί με συνηθισμένους επεξεργαστές κειμένου.

Ο σαρωτής είναι συνδεδεμένος στην παράλληλη θύρα του υπολογιστή. Για να εργαστείτε με το σαρωτή, ο υπολογιστής πρέπει να διαθέτει ειδικό πρόγραμμα οδήγησης, κατά προτίμηση πρόγραμμα οδήγησης που συμμορφώνεται με το πρότυπο TWAIN. Στην τελευταία περίπτωση, είναι δυνατή η εργασία με μεγάλο αριθμό σαρωτών συμβατών με TWAIN και η επεξεργασία αρχείων με προγράμματα που υποστηρίζουν το πρότυπο TWAIN, για παράδειγμα, τα κοινά προγράμματα επεξεργασίας γραφικών Corel Draw, Max Mate, Picture Publisher, Adobe PhotoShop, Photo Φινίρισμα. Αναγνώριση κειμένου FineReader. Τα περισσότερα προγράμματα οδήγησης έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν με μια διεπαφή SCSI τοπικού υπολογιστή.

Βιβλιογραφία

1. Rudometov E., Rudometov V. Αρχιτεκτονική Η/Υ, εξαρτήματα, πολυμέσα. - Αγία Πετρούπολη, 2000.
2. Gein A.G., Senokosov A.I. Πληροφορική. - M.: Bustard, 1998.
3. Kushnirenko A.G. και άλλα.Πληροφορική. - M.: Bustard, 1998.
4. Kuznetsov A. A. et al. Βασικές αρχές της επιστήμης των υπολογιστών. - M.: Bustard, 1998.
5. Lebedevg. V., Kushnirenko A.G. 12 διαλέξεις για τη διδασκαλία ενός μαθήματος πληροφορικής. - M.: Bustard, 1998.

Ο σχεδιασμός της συντριπτικής πλειοψηφίας των υπολογιστών βασίζεται σε γενικές αρχές που διατυπώθηκαν το 1945. Οι D. von Neumann, G. Goldstein και A. Berks στο κοινό άρθρο τους σκιαγράφησαν νέες αρχές για την κατασκευή και τη λειτουργία των υπολογιστών. Ως αποτέλεσμα, οι δύο πρώτες γενιές υπολογιστών παρήχθησαν με βάση αυτές τις αρχές. Τα κύρια σημεία αυτών των αρχών περιγράφονται παρακάτω:

• Χρήση του δυαδικού συστήματος αριθμών σε υπολογιστές.
• Έλεγχος λογισμικού υπολογιστή.
• Το πρόγραμμα ανακτάται από τη μνήμη χρησιμοποιώντας έναν μετρητή προγράμματος.
• Η μνήμη του υπολογιστή χρησιμοποιείται όχι μόνο για την αποθήκευση δεδομένων, αλλά και προγραμμάτων.
• Η αρχή της διευθυνσιοδότησης: τα στοιχεία της μνήμης του υπολογιστή έχουν διευθύνσεις που αριθμούνται διαδοχικά.
• Δυνατότητα μετάβασης υπό όρους κατά την εκτέλεση του προγράμματος.

Οι υπολογιστές που έχουν κατασκευαστεί με βάση αυτές τις αρχές είναι του τύπου von Neumann. Υπάρχουν όμως υπολογιστές που διαφέρουν θεμελιωδώς από τους τελευταίους. Για παράδειγμα, ενδέχεται να μην ακολουθούν την αρχή του ελέγχου προγράμματος, δηλαδή να λειτουργούν χωρίς έναν «μετρητή προγράμματος» που υποδεικνύει την τρέχουσα εκτελούμενη εντολή προγράμματος. Για πρόσβαση σε οποιαδήποτε μεταβλητή που είναι αποθηκευμένη στη μνήμη, αυτοί οι υπολογιστές δεν χρειάζεται να της δώσουν όνομα. Τέτοιοι υπολογιστές ονομάζονται υπολογιστές non-von Neumann.

3.2 Αρχή λειτουργίας της μηχανής von Neumann

μηχανή von Neumann- μια συσκευή που αποτελείται από μια συσκευή αποθήκευσης (μνήμη) - μνήμη, μια αριθμητική-λογική συσκευή - ALU, μια συσκευή ελέγχου - CU, καθώς και συσκευές εισόδου και εξόδου (Εικ. 3.1).

Τα προγράμματα και τα δεδομένα εισάγονται στη μνήμη από τη συσκευή εισόδου μέσω μιας αριθμητικής λογικής μονάδας. Όλες οι εντολές προγράμματος γράφονται σε γειτονικά στοιχεία μνήμης και τα δεδομένα για επεξεργασία μπορούν να περιέχονται σε αυθαίρετα διαμερίσματα. Σε οποιοδήποτε πρόγραμμα, η τελευταία εντολή πρέπει να είναι η εντολή τερματισμού λειτουργίας.

Εικόνα 3.1 – Διάγραμμα μηχανής Von Neumann

Η εντολή αποτελείται από μια ένδειξη της λειτουργίας που πρέπει να εκτελεστεί (από τις πιθανές λειτουργίες σε ένα δεδομένο υλικό) και τις διευθύνσεις των στοιχείων μνήμης όπου αποθηκεύονται τα δεδομένα στα οποία πρέπει να εκτελεστεί η καθορισμένη λειτουργία, καθώς και οι διευθύνσεις των κελιών όπου πρέπει να γραφτεί το αποτέλεσμα (αν χρειάζεται να αποθηκευτεί στη μνήμη).

Η αριθμητική λογική μονάδα εκτελεί τις πράξεις που καθορίζονται από τις οδηγίες στα καθορισμένα δεδομένα.

Από την αριθμητική λογική μονάδα, τα αποτελέσματα εξάγονται στη μνήμη ή σε μια συσκευή εξόδου. Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ μιας μνήμης και μιας συσκευής εξόδου είναι ότι σε μια μνήμη τα δεδομένα αποθηκεύονται σε μια μορφή κατάλληλη για επεξεργασία από έναν υπολογιστή και σε μια συσκευή εξόδου (εκτυπωτή, οθόνη, κ.λπ.) λαμβάνονται με τρόπο που να βολικό για ένα άτομο.

Ο ελεγκτής ελέγχει όλα τα μέρη του υπολογιστή. Από τη συσκευή που ελέγχει, άλλες συσκευές λαμβάνουν σήματα "τι να κάνουμε" και από άλλες συσκευές η μονάδα ελέγχου λαμβάνει πληροφορίες σχετικά με την κατάστασή τους.

Η συσκευή που ελέγχει περιέχει έναν ειδικό καταχωρητή που ονομάζεται «Μετρητής προγράμματος». Μετά τη φόρτωση του προγράμματος και των δεδομένων στη μνήμη, η διεύθυνση της πρώτης εντολής του προγράμματος γράφεται στον μετρητή προγράμματος. Η μονάδα ελέγχου διαβάζει από τη μνήμη τα περιεχόμενα του στοιχείου μνήμης, η διεύθυνση του οποίου βρίσκεται στον μετρητή προγράμματος, και το τοποθετεί σε μια ειδική συσκευή - το "Μητρώο εντολών". Η μονάδα ελέγχου καθορίζει τη λειτουργία της εντολής, «σημαδεύει» στη μνήμη τα δεδομένα των οποίων οι διευθύνσεις καθορίζονται στην εντολή και ελέγχει την εκτέλεση της εντολής. Η λειτουργία εκτελείται από την ALU ή το υλικό του υπολογιστή.

3.3 Αρχιτεκτονική και δομή Η/Υ

Αρχιτεκτονική υπολογιστώνονομάζεται περιγραφή του σε κάποιο γενικό επίπεδο, το οποίο περιλαμβάνει μια περιγραφή των δυνατοτήτων προγραμματισμού που προορίζονται για τον χρήστη, το σύστημα εντολών, το σύστημα διευθύνσεων, την οργάνωση της μνήμης κ.λπ. Η αρχιτεκτονική καθορίζει τις αρχές λειτουργίας, τις συνδέσεις πληροφοριών και τη διασύνδεση των κύριων λογικών κόμβων ενός υπολογιστή: επεξεργαστή, μνήμη RAM, εξωτερική αποθήκευση και περιφερειακές συσκευές. Η κοινή αρχιτεκτονική διαφορετικών υπολογιστών διασφαλίζει τη συμβατότητά τους από τη σκοπιά του χρήστη.

Δομή υπολογιστήείναι ένα σύνολο λειτουργικών στοιχείων και συνδέσεων μεταξύ τους. Τα στοιχεία μπορεί να είναι μια ποικιλία συσκευών - από τους βασικούς λογικούς κόμβους ενός υπολογιστή έως απλά κυκλώματα. Η δομή ενός υπολογιστή αναπαρίσταται γραφικά με τη μορφή μπλοκ διαγραμμάτων, με τη βοήθεια των οποίων μπορείτε να περιγράψετε τον υπολογιστή σε οποιοδήποτε επίπεδο λεπτομέρειας.

Οι πιο κοινές αρχιτεκτονικές λύσεις είναι οι ακόλουθες (Εικ. 3.2):

Εικόνα 3.2 – Υπάρχοντες τύποι αρχιτεκτονικών υπολογιστών

Κλασική αρχιτεκτονική(αρχιτεκτονική von Neumann) - μία αριθμητική-λογική μονάδα (ALU) από την οποία διέρχεται η ροή δεδομένων και μία συσκευή ελέγχου (CU) από την οποία διέρχεται η ροή εντολών - το πρόγραμμα. Αυτός είναι ένας υπολογιστής με έναν επεξεργαστή.

Ο ελεγκτής είναι μια συσκευή που συνδέει περιφερειακό εξοπλισμό ή κανάλια επικοινωνίας με τον κεντρικό επεξεργαστή, απαλλάσσοντας τον επεξεργαστή από τον άμεσο έλεγχο της λειτουργίας αυτού του εξοπλισμού.

Αρχιτεκτονική πολλαπλών επεξεργαστών. Η παρουσία πολλών επεξεργαστών σε έναν υπολογιστή σημαίνει ότι πολλές ροές δεδομένων και πολλές ροές εντολών μπορούν να οργανωθούν παράλληλα. Έτσι, πολλά τμήματα μιας εργασίας μπορούν να εκτελεστούν παράλληλα. Η δομή ενός τέτοιου μηχανήματος, που έχει κοινή μνήμη RAM και αρκετούς επεξεργαστές, φαίνεται στο Σχ. 3.2.

Υπολογιστικό σύστημα πολλαπλών μηχανών-αρκετοί επεξεργαστές που αποτελούν μέρος ενός υπολογιστικού συστήματος δεν έχουν κοινή μνήμη RAM, αλλά ο καθένας έχει τη δική του (τοπική). Κάθε υπολογιστής σε ένα σύστημα πολλαπλών μηχανών έχει κλασική αρχιτεκτονική και ένα τέτοιο σύστημα χρησιμοποιείται αρκετά ευρέως. Ωστόσο, το αποτέλεσμα της χρήσης ενός τέτοιου υπολογιστικού συστήματος μπορεί να επιτευχθεί μόνο κατά την επίλυση προβλημάτων που έχουν μια πολύ ειδική δομή: πρέπει να χωριστεί σε τόσες χαλαρά σχετιζόμενες υποεργασίες όσες υπάρχουν υπολογιστές στο σύστημα. Το πλεονέκτημα ταχύτητας των πολυεπεξεργαστικών και πολυμηχανικών υπολογιστικών συστημάτων έναντι των μονοεπεξεργαστών είναι προφανές.

Αρχιτεκτονική με παράλληλους επεξεργαστές.Εδώ, πολλές ALU λειτουργούν υπό τον έλεγχο μιας μονάδας ελέγχου. Αυτό σημαίνει ότι πολλά δεδομένα μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία από ένα πρόγραμμα - δηλαδή, μια ροή εντολών. Η υψηλή απόδοση μιας τέτοιας αρχιτεκτονικής μπορεί να επιτευχθεί μόνο σε εργασίες στις οποίες οι ίδιες υπολογιστικές λειτουργίες εκτελούνται ταυτόχρονα σε διαφορετικά σύνολα δεδομένων του ίδιου τύπου.

3.4 Δομή υπολογιστή

Προσωπικός υπολογιστής(PC) είναι ένας σχετικά φθηνός γενικός μικροϋπολογιστής σχεδιασμένος για έναν χρήστη. Οι προσωπικοί υπολογιστές σχεδιάζονται παραδοσιακά με βάση την αρχή της ανοιχτής αρχιτεκτονικής.

Αρχή Ανοιχτής Αρχιτεκτονικήςείναι όπως ακολουθεί:

• Μόνο η περιγραφή της αρχής λειτουργίας του υπολογιστή και η διαμόρφωσή του (ένα συγκεκριμένο σύνολο υλικού και συνδέσεις μεταξύ τους) ρυθμίζονται και τυποποιούνται. Έτσι, ένας υπολογιστής μπορεί να συναρμολογηθεί από μεμονωμένα εξαρτήματα και εξαρτήματα που έχουν σχεδιαστεί και κατασκευαστεί από ανεξάρτητους κατασκευαστές.
• Ο υπολογιστής μπορεί εύκολα να επεκταθεί και να αναβαθμιστεί λόγω της παρουσίας εσωτερικών υποδοχών επέκτασης στις οποίες ο χρήστης μπορεί να εισάγει όλα τα είδη συσκευών που πληρούν ένα δεδομένο πρότυπο και έτσι να ρυθμίσει τη διαμόρφωση του μηχανήματός του σύμφωνα με τα προσωπικά του πλεονεκτήματα.

Ένα απλοποιημένο μπλοκ διάγραμμα που δείχνει τα κύρια λειτουργικά στοιχεία ενός συστήματος υπολογιστή στις σχέσεις τους φαίνεται στο Σχήμα 3.3.

Εικόνα 3.3 – Γενική δομή ενός προσωπικού υπολογιστή

Η διεπαφή είναι ένα μέσο συντονισμού δύο συσκευών στις οποίες όλες οι φυσικές και λογικές παράμετροι συμφωνούν μεταξύ τους.

Εάν η διεπαφή είναι γενικά αποδεκτή, για παράδειγμα, εγκρίνεται σε επίπεδο διεθνών συμφωνιών, τότε ονομάζεται τυπική. Κάθε ένα από τα λειτουργικά στοιχεία (μνήμη, οθόνη ή άλλη συσκευή) σχετίζεται με ένα δίαυλο συγκεκριμένου τύπου - δίαυλο διεύθυνσης, ελέγχου ή δεδομένων. Για τον συντονισμό των διεπαφών, οι περιφερειακές συσκευές συνδέονται με το δίαυλο όχι απευθείας, αλλά μέσω των ελεγκτών τους (προσαρμογείς) και θύρες περίπου σύμφωνα με αυτό το σχήμα (Εικ. 3.4):

Εικόνα 3.4 – Διάγραμμα σύνδεσης της συσκευής στο δίαυλο

Οι ελεγκτές και οι προσαρμογείς είναι σύνολα ηλεκτρονικών κυκλωμάτων που παρέχονται σε συσκευές υπολογιστών με σκοπό τη συμβατότητα των διεπαφών τους. Οι ελεγκτές, επιπλέον, ελέγχουν απευθείας περιφερειακές συσκευές κατόπιν αιτήματος του μικροεπεξεργαστή.

Οι θύρες είναι τυπικές συσκευές διασύνδεσης: σειριακές, παράλληλες και θύρες (ή διεπαφές) παιχνιδιών. Η σειριακή θύρα ανταλλάσσει δεδομένα με τον επεξεργαστή byte-by-byte και με εξωτερικές συσκευές - bit-by-bit. Η παράλληλη θύρα λαμβάνει και στέλνει δεδομένα ένα byte τη φορά

Η αρχιτεκτονική ενός προσωπικού υπολογιστή (PC) περιλαμβάνει μια δομή που αντανακλά τη σύνθεση του υπολογιστή και του λογισμικού.

Η δομή ενός Η/Υ είναι ένα σύνολο από λειτουργικά στοιχεία του (από τις βασικές λογικές μονάδες έως τα απλούστερα κυκλώματα) και τις μεταξύ τους συνδέσεις.

Η αρχιτεκτονική καθορίζει τις αρχές λειτουργίας, τις συνδέσεις πληροφοριών και τη διασύνδεση των κύριων λογικών κόμβων ενός Η/Υ, που περιλαμβάνουν τον επεξεργαστή, τη μνήμη τυχαίας πρόσβασης, τις εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης και τις περιφερειακές συσκευές.

Η βασική αρχή της κατασκευής όλων των σύγχρονων υπολογιστών είναι ο έλεγχος λογισμικού.

Κλασική αρχιτεκτονική von Neumann

Το 1946, οι Αμερικανοί μαθηματικοί John von Neumann, Herman Goldstein και Arthur Burks, σε ένα κοινό άρθρο, περιέγραψαν νέες αρχές για την κατασκευή και τη λειτουργία των υπολογιστών. Με βάση αυτές τις αρχές, κατασκευάστηκαν οι γενιές υπολογιστών $1$ και $2$. Υπήρξαν κάποιες αλλαγές στις επόμενες γενιές, αλλά οι αρχές του von Neumann (όπως ονομάζονταν) παρέμειναν.

Βασικές αρχές του Von Neumann:

1. Η χρήση του δυαδικού συστήματος αριθμών σε έναν υπολογιστή, στον οποίο οι συσκευές μπορούν να εκτελούν αριθμητικές και λογικές πράξεις πολύ πιο εύκολα από ό,τι σε δεκαδικό.
2. Έλεγχος λογισμικού υπολογιστή. Η λειτουργία ενός Η/Υ ελέγχεται από ένα πρόγραμμα, το οποίο αποτελείται από ένα σύνολο εντολών που εκτελούνται διαδοχικά η μία μετά την άλλη. Η δημιουργία ενός μηχανήματος με αποθηκευμένο πρόγραμμα σήμανε την αρχή του προγραμματισμού.
3. Τα δεδομένα και τα προγράμματα αποθηκεύονται στη μνήμη του υπολογιστή. Οι εντολές και τα δεδομένα κωδικοποιούνται πανομοιότυπα στο δυαδικό σύστημα.
4. Τα κελιά μνήμης υπολογιστή έχουν διαδοχικά αριθμημένες διευθύνσεις. Η δυνατότητα πρόσβασης σε οποιοδήποτε κελί μνήμης μέσω της διεύθυνσής του κατέστησε δυνατή τη χρήση μεταβλητών στον προγραμματισμό.
5. Δυνατότητα άλματος υπό όρους κατά την εκτέλεση του προγράμματος. Οι εντολές σε έναν υπολογιστή εκτελούνται διαδοχικά, αλλά εάν είναι απαραίτητο, μπορείτε να μεταβείτε σε οποιοδήποτε μέρος του κώδικα.

Η βασική αρχή ήταν ότι το πρόγραμμα δεν ήταν πλέον μόνιμο μέρος του μηχανήματος, αλλά μεταβλητό, σε αντίθεση με το υλικό, το οποίο παραμένει αμετάβλητο και πολύ απλό.

Ο Von Neumann πρότεινε επίσης τη δομή του PC (Εικ. 1).

Εικόνα 1. Δομή Η/Υ

Η μηχανή von Neumann περιελάμβανε:

• συσκευή αποθήκευσης (συσκευή αποθήκευσης).
• μια αριθμητική λογική μονάδα (ALU), η οποία εκτελούσε όλες τις αριθμητικές και λογικές πράξεις.
• μια συσκευή ελέγχου (CU), η οποία συντονίζει τις ενέργειες όλων των εξαρτημάτων του μηχανήματος σύμφωνα με το πρόγραμμα·
• συσκευές εισόδου/εξόδου.

Τα προγράμματα και τα δεδομένα εισήχθησαν στη μνήμη από τη συσκευή εισόδου μέσω του ALU. Όλες οι εντολές του προγράμματος γράφτηκαν σε κελιά μνήμης διαδοχικά και τα δεδομένα για επεξεργασία γράφτηκαν σε τυχαία κελιά.

Η εντολή συνίστατο στον καθορισμό της λειτουργίας που έπρεπε να εκτελεστεί και των διευθύνσεων των κελιών μνήμης στα οποία είναι αποθηκευμένα τα δεδομένα και στα οποία πρέπει να εκτελεστεί η επιθυμητή λειτουργία, καθώς και της διεύθυνσης του κελιού στο οποίο πρέπει να γραφεί το αποτέλεσμα (π. αποθήκευση στη μνήμη).

Από το ALU, τα αποτελέσματα εξάγονται στη μνήμη ή στη συσκευή εξόδου. Ουσιαστικά, αυτές οι συσκευές διαφέρουν στο ότι τα δεδομένα αποθηκεύονται στη μνήμη σε μια μορφή κατάλληλη για επεξεργασία σε υπολογιστή και σε συσκευές εξόδου (οθόνη, εκτυπωτής, κ.λπ.) σε μια μορφή κατάλληλη για τον άνθρωπο.

Τα σήματα με εντολές αποστέλλονται από τη μονάδα ελέγχου σε άλλες συσκευές και από άλλες συσκευές η μονάδα ελέγχου λαμβάνει πληροφορίες σχετικά με το αποτέλεσμα της εκτέλεσής τους.

Το CU περιέχει έναν ειδικό καταχωρητή (κελί) - έναν μετρητή προγράμματος, στον οποίο γράφεται η διεύθυνση της πρώτης εντολής του προγράμματος. Η μονάδα ελέγχου διαβάζει τα περιεχόμενα της αντίστοιχης κυψέλης μνήμης από τη μνήμη και την τοποθετεί σε μια ειδική συσκευή - τον καταχωρητή εντολών. Η μονάδα ελέγχου καθορίζει τη λειτουργία της εντολής, «σημαδεύει» στη μνήμη τα δεδομένα των οποίων οι διευθύνσεις καθορίζονται στην εντολή και ελέγχει την εκτέλεση της εντολής. Η λειτουργία εκτελείται από την ALU ή το υλικό του υπολογιστή.

Αφού εκτελεστεί η εντολή, ο μετρητής προγράμματος αυξάνεται κατά $1$ και δείχνει στην επόμενη εντολή του προγράμματος. Εάν είναι απαραίτητο να εκτελεστεί μια εντολή που δεν ακολουθεί την τρέχουσα σειρά, μια ειδική εντολή μεταπήδησης περιέχει τη διεύθυνση του κελιού στο οποίο πρέπει να μεταφερθεί ο έλεγχος.

Αρχιτεκτονική των σύγχρονων Η/Υ

Η αρχιτεκτονική των σύγχρονων Η/Υ βασίζεται στην αρχή της σπονδυλικής στήλης. Ένας υπολογιστής αποτελείται από ξεχωριστά μέρη - μονάδες, οι οποίες είναι σχετικά ανεξάρτητες συσκευές υπολογιστή (για παράδειγμα, επεξεργαστής, RAM, ελεγκτής, οθόνη, εκτυπωτής, σαρωτής κ.λπ.).

Η αρθρωτή αρχή επιτρέπει στο χρήστη να συναρμολογήσει ανεξάρτητα την απαραίτητη διαμόρφωση υπολογιστή και να την ενημερώσει εάν είναι απαραίτητο. Η αρθρωτή οργάνωση του συστήματος βασίζεται στην κύρια αρχή της ανταλλαγής πληροφοριών. Για να λειτουργήσει ένας υπολογιστής ως ενιαίος μηχανισμός, είναι απαραίτητο να ανταλλάσσονται δεδομένα μεταξύ διαφόρων συσκευών, για τις οποίες είναι υπεύθυνος ο δίαυλος συστήματος (ραχοκοκαλιά), ο οποίος είναι κατασκευασμένος με τη μορφή τυπωμένης γέφυρας στη μητρική πλακέτα.

Τα κύρια χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής του υπολογιστή αφορούν τις αρχές της διάταξης υλικού, καθώς και το επιλεγμένο σύνολο υλικού συστήματος.

Αυτή η αρχιτεκτονική χαρακτηρίζεται από την ανοιχτότητά της - την ικανότητα να περιλαμβάνει πρόσθετες συσκευές (σύστημα και περιφερειακά) σε έναν υπολογιστή, καθώς και την ικανότητα εύκολης ενσωμάτωσης προγραμμάτων χρήστη σε οποιοδήποτε επίπεδο λογισμικού υπολογιστή.

Σημείωση 1

Επίσης, η βελτίωση της αρχιτεκτονικής του υπολογιστή συνδέεται με τη μέγιστη επιτάχυνση της ανταλλαγής πληροφοριών με τη μνήμη του συστήματος. Από τη μνήμη συστήματος, στην οποία αποθηκεύονται τα δεδομένα, ο υπολογιστής διαβάζει όλες τις εκτελέσιμες εντολές. Έτσι, ο κεντρικός επεξεργαστής πραγματοποιεί τις περισσότερες κλήσεις στη μνήμη και η επιτάχυνση της ανταλλαγής με τη μνήμη θα οδηγήσει σε σημαντική επιτάχυνση της λειτουργίας ολόκληρου του συστήματος στο σύνολό του.

Επειδή Όταν χρησιμοποιείτε τη βάση του συστήματος για να ανταλλάξετε τον επεξεργαστή με τη μνήμη, πρέπει να λάβετε υπόψη τους περιορισμούς ταχύτητας του ίδιου του κορμού, οπότε είναι αδύνατο να επιτευχθεί σημαντική επιτάχυνση της ανταλλαγής δεδομένων χρησιμοποιώντας τον κορμό.

Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, προτάθηκε η ακόλουθη προσέγγιση. Η μνήμη συστήματος, αντί για το δίαυλο συστήματος, συνδέεται με έναν ειδικό δίαυλο υψηλής ταχύτητας, ο οποίος βρίσκεται απομακρυσμένα πιο κοντά στον επεξεργαστή και δεν απαιτεί πολύπλοκα buffer και μεγάλες αποστάσεις. Σε αυτήν την περίπτωση, η ανταλλαγή με τη μνήμη πραγματοποιείται με τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα για τον επεξεργαστή και ο δίαυλος συστήματος δεν την επιβραδύνει. Αυτή η λύση έχει γίνει ιδιαίτερα σημαντική με την αύξηση της ταχύτητας του επεξεργαστή.

Έτσι, η δομή του υπολογιστή από έναν μόνο δίαυλο, που χρησιμοποιήθηκε μόνο στους πρώτους υπολογιστές, γίνεται τριών διαύλων.

Εικόνα 2. Δομή υπολογιστή τριών διαύλων

Η ALU και η μονάδα ελέγχου στους σύγχρονους υπολογιστές αποτελούν τον επεξεργαστή. Ένας επεξεργαστής που αποτελείται από ένα ή περισσότερα μεγάλα ολοκληρωμένα κυκλώματα ονομάζεται μικροεπεξεργαστής ή στοίβα μικροεπεξεργαστή.

Αρχιτεκτονική πολυεπεξεργαστή Η/Υ

Η παρουσία πολλών επεξεργαστών σε έναν υπολογιστή σημαίνει ότι πολλές ροές δεδομένων και εντολές μπορούν να οργανωθούν παράλληλα, π.χ. Πολλά τμήματα μιας εργασίας μπορούν να εκτελεστούν ταυτόχρονα.

Εικόνα 3. Αρχιτεκτονική πολυεπεξεργαστή Η/Υ

Υπολογιστικό σύστημα πολλαπλών μηχανών

Σε μια αρχιτεκτονική υπολογιστικού συστήματος πολλαπλών μηχανών, κάθε επεξεργαστής έχει τη δική του μνήμη RAM. Η χρήση ενός υπολογιστικού συστήματος πολλαπλών μηχανών είναι αποτελεσματική κατά την επίλυση προβλημάτων που έχουν μια πολύ ειδική δομή, η οποία πρέπει να αποτελείται από τόσους υπολογιστές όσο και ο αριθμός των χαλαρά σχετικών υποεργασιών στις οποίες χωρίζεται το σύστημα.

Τα υπολογιστικά συστήματα πολλαπλών επεξεργαστών και πολυμηχανημάτων έχουν ένα πλεονέκτημα σε σχέση με τα συστήματα ενός επεξεργαστή ως προς την απόδοση.

Αρχιτεκτονική Παράλληλου Επεξεργαστή

Σε αυτήν την αρχιτεκτονική, πολλές ALU λειτουργούν υπό τον έλεγχο μιας μονάδας ελέγχου. Αυτό σημαίνει ότι πολλά δεδομένα μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία από ένα πρόγραμμα, δηλαδή από μια ροή εντολών. Η υψηλή απόδοση μιας τέτοιας αρχιτεκτονικής μπορεί να επιτευχθεί μόνο σε εργασίες στις οποίες οι ίδιες υπολογιστικές λειτουργίες εκτελούνται ταυτόχρονα σε διαφορετικά σύνολα δεδομένων του ίδιου τύπου.

Εικόνα 4. Αρχιτεκτονική παράλληλου επεξεργαστή

Τα σύγχρονα αυτοκίνητα περιέχουν συχνά στοιχεία διαφόρων τύπων αρχιτεκτονικών λύσεων. Υπάρχουν και άλλες αρχιτεκτονικές λύσεις που διαφέρουν από αυτές που συζητήθηκαν παραπάνω.

Author24.ru

Αρχιτεκτονική συστημάτων υπολογιστών: ταξινόμηση και ορισμός

Οι σύγχρονες λύσεις υπολογιστών μπορούν να ταξινομηθούν με βάση την ανάθεσή τους σε μια συγκεκριμένη αρχιτεκτονική. Τι θα μπορούσε όμως να είναι; Ποιες είναι οι κύριες προσεγγίσεις για την κατανόηση αυτού του όρου;

Αρχιτεκτονική συστημάτων υπολογιστών ως σύνολο στοιχείων υλικού

Ποια είναι η ουσία της έννοιας της «αρχιτεκτονικής συστημάτων υπολογιστών»; Ο αντίστοιχος όρος μπορεί πρώτα απ 'όλα να κατανοηθεί ως ένα σύνολο ηλεκτρονικών εξαρτημάτων που συνθέτουν έναν υπολογιστή, που αλληλεπιδρούν μέσα σε έναν ορισμένο αλγόριθμο χρησιμοποιώντας διάφορους τύπους διεπαφών.

Τα κύρια στοιχεία που συνθέτουν ένα σύστημα υπολογιστή:

• συσκευή εισόδου;
• κύριο υπολογιστικό chipset?
• συσκευές αποθήκευσης δεδομένων·
• εξαρτήματα σχεδιασμένα να εμφανίζουν πληροφορίες.

Με τη σειρά του, κάθε ένα από τα σημειωμένα στοιχεία μπορεί να περιλαμβάνει μεγάλο αριθμό μεμονωμένων συσκευών. Για παράδειγμα, το κύριο υπολογιστικό chipset μπορεί να περιλαμβάνει έναν επεξεργαστή, ένα chipset μητρικής πλακέτας και μια μονάδα επεξεργασίας γραφικών. Επιπλέον, ο ίδιος επεξεργαστής μπορεί να αποτελείται από άλλα στοιχεία: για παράδειγμα, πυρήνα, κρυφή μνήμη, καταχωρητές.

Με βάση, μάλιστα, τη δομή συγκεκριμένων εξαρτημάτων υλικού υπολογιστή, καθορίζεται τι είδους αρχιτεκτονική συστήματος υπολογιστή έχει κατασκευαστεί. Ας εξετάσουμε τα κύρια κριτήρια σύμφωνα με τα οποία μπορούν να ταξινομηθούν ορισμένες υπολογιστικές λύσεις.

Ταξινόμηση συστημάτων υπολογιστών

Σύμφωνα με την προσέγγιση που είναι κοινή μεταξύ των ειδικών, τα συστήματα υπολογιστών στην αρχιτεκτονική τους μπορούν να περιλαμβάνουν:

• σε υπολογιστές mainframe?
• σε μικρούς υπολογιστές?
• σε προσωπικούς υπολογιστές.

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η ταξινόμηση των υπολογιστικών λύσεων, σύμφωνα με την οποία μπορεί να προσδιοριστεί η αρχιτεκτονική ενός υπολογιστικού συστήματος, θεωρείται από πολλούς ειδικούς ξεπερασμένη. Συγκεκριμένα, οι ίδιοι προσωπικοί υπολογιστές σήμερα μπορούν να χωριστούν σε μεγάλο αριθμό ποικιλιών, πολύ διαφορετικών ως προς τον σκοπό και τα χαρακτηριστικά.

Έτσι, καθώς τα συστήματα υπολογιστών εξελίσσονται, η αρχιτεκτονική των υπολογιστών μπορεί να ταξινομηθεί χρησιμοποιώντας μεταβαλλόμενα κριτήρια. Ωστόσο, το αναφερόμενο σύστημα θεωρείται παραδοσιακό. Θα είναι χρήσιμο να το εξετάσετε με περισσότερες λεπτομέρειες. Σύμφωνα με αυτό, ο πρώτος τύπος υπολογιστών είναι αυτοί που ανήκουν στην αρχιτεκτονική των μεγάλων μηχανών.

Υπολογιστές Mainframe

Οι μεγάλοι υπολογιστές, ή mainframes, χρησιμοποιούνται συχνότερα στη βιομηχανία - ως κέντρα επεξεργασίας δεδομένων για διάφορες διαδικασίες παραγωγής. Μπορούν να εξοπλιστούν με ισχυρά, εξαιρετικά υψηλής απόδοσης τσιπ.

Η υπό εξέταση αρχιτεκτονική συστήματος υπολογιστή μπορεί να εκτελέσει έως και αρκετές δεκάδες δισεκατομμύρια υπολογισμούς ανά δευτερόλεπτο. Οι μεγάλοι υπολογιστές είναι ασύγκριτα πιο ακριβοί από άλλα συστήματα. Κατά κανόνα για τη συντήρησή τους απαιτείται η συμμετοχή αρκετά μεγάλου αριθμού ατόμων με τα απαραίτητα προσόντα. Σε πολλές περιπτώσεις, η εργασία τους εκτελείται σε τμήματα που οργανώνονται ως το κέντρο υπολογιστών επιχειρήσεων.

Μινιυπολογιστής

Η αρχιτεκτονική των συστημάτων υπολογιστών και των δικτύων υπολογιστών που βασίζονται σε αυτά μπορεί να αναπαρασταθεί από λύσεις που ταξινομούνται ως μίνι-υπολογιστές. Γενικά, ο σκοπός τους μπορεί να είναι παρόμοιος με αυτόν των mainframes: η χρήση του αντίστοιχου τύπου υπολογιστή στη βιομηχανία είναι πολύ συνηθισμένη. Αλλά, κατά κανόνα, η χρήση τους είναι χαρακτηριστική για σχετικά μικρές επιχειρήσεις, μεσαίες επιχειρήσεις και επιστημονικούς οργανισμούς.

Σύγχρονοι μικροϋπολογιστές: δυνατότητες

Σε πολλές περιπτώσεις, αυτοί οι υπολογιστές χρησιμοποιούνται ακριβώς για τον σκοπό της αποτελεσματικής διαχείρισης ενδοεταιρικών δικτύων. Έτσι, οι υπό εξέταση λύσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν, ειδικότερα, ως διακομιστές υψηλής απόδοσης. Είναι επίσης εξοπλισμένα με πολύ ισχυρούς επεξεργαστές, όπως ο Xeon Phi της Intel. Αυτό το τσιπ μπορεί να λειτουργήσει σε ταχύτητες άνω του 1 teraflops. Ο αντίστοιχος επεξεργαστής έχει σχεδιαστεί για παραγωγή με τεχνολογία διεργασίας 22 nm και έχει εύρος ζώνης μνήμης 240 GB/s5.

Προσωπικοί υπολογιστές

Ο επόμενος τύπος αρχιτεκτονικής υπολογιστή είναι ο Η/Υ. Είναι ίσως το πιο συνηθισμένο. Οι υπολογιστές δεν είναι τόσο ισχυροί και υψηλής απόδοσης όσο οι μεγάλοι υπολογιστές και οι μικροϋπολογιστές, αλλά σε πολλές περιπτώσεις είναι ικανοί να λύσουν προβλήματα τόσο στη βιομηχανία όσο και στην επιστήμη, για να μην αναφέρουμε τυπικές εργασίες χρήστη, όπως η εκτέλεση εφαρμογών και παιχνιδιών.

Ένα άλλο αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό που χαρακτηρίζει τους προσωπικούς υπολογιστές είναι ότι οι πόροι τους μπορούν να συγκεντρωθούν. Η υπολογιστική ισχύς ενός αρκετά μεγάλου αριθμού υπολογιστών μπορεί επομένως να είναι συγκρίσιμη με την απόδοση αρχιτεκτονικών υπολογιστών υψηλότερης κατηγορίας, αλλά, φυσικά, η επίτευξη των επιπέδων τους ονομαστικά χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή είναι πολύ προβληματική.

Ωστόσο, η αρχιτεκτονική συστημάτων και δικτύων υπολογιστών που βασίζονται σε προσωπικούς υπολογιστές χαρακτηρίζεται από καθολικότητα, από την άποψη της εφαρμογής σε διάφορους κλάδους, της προσβασιμότητας και της επεκτασιμότητας.

Προσωπικοί υπολογιστές: ταξινόμηση

Όπως σημειώσαμε παραπάνω, οι Η/Υ μπορούν να ταξινομηθούν σε μεγάλο αριθμό ποικιλιών. Αυτά περιλαμβάνουν: επιτραπέζιους υπολογιστές, φορητούς υπολογιστές, tablet, PDA, smartphone - που συνδυάζουν υπολογιστές και τηλέφωνα.

Κατά κανόνα, οι επιτραπέζιοι υπολογιστές έχουν τις πιο ισχυρές και παραγωγικές αρχιτεκτονικές. τα λιγότερο ισχυρά είναι τα smartphone και τα tablet λόγω του μικρού τους μεγέθους και της ανάγκης να μειωθούν σημαντικά οι πόροι των εξαρτημάτων υλικού. Ωστόσο, πολλές από τις αντίστοιχες συσκευές, ειδικά τα κορυφαία μοντέλα, είναι, κατ' αρχήν, συγκρίσιμες σε ταχύτητα με κορυφαία μοντέλα φορητών υπολογιστών και επιτραπέζιους υπολογιστές προϋπολογισμού.

Η σημειωμένη ταξινόμηση των υπολογιστών δείχνει την ευελιξία τους: σε μια ποικιλία ή στην άλλη, μπορούν να επιλύσουν τυπικές εργασίες χρήστη, βιομηχανικές, επιστημονικές και εργαστηριακές. Το λογισμικό και η αρχιτεκτονική των συστημάτων υπολογιστών του αντίστοιχου τύπου προσαρμόζονται σε πολλές περιπτώσεις για χρήση από έναν απλό πολίτη που δεν έχει την ειδική εκπαίδευση που μπορεί να απαιτείται για ένα άτομο που εργάζεται με κεντρικό υπολογιστή ή μίνι υπολογιστή.

Πώς να αντιστοιχίσετε μια υπολογιστική λύση σε έναν υπολογιστή;

Το κύριο κριτήριο για την ταξινόμηση μιας υπολογιστικής λύσης ως Η/Υ είναι το γεγονός του προσωπικού προσανατολισμού της. Δηλαδή, ο κατάλληλος τύπος υπολογιστή έχει σχεδιαστεί κυρίως για χρήση από έναν χρήστη. Ωστόσο, πολλοί από τους πόρους υποδομής που έχει πρόσβαση έχουν αναμφισβήτητα κοινωνικό χαρακτήρα: αυτό μπορεί να φανεί στο παράδειγμα της χρήσης του Διαδικτύου. Δεδομένου ότι η υπολογιστική λύση είναι προσωπική, η πρακτική αποτελεσματικότητα της χρήσης της μπορεί να καταγραφεί μόνο εάν ένα άτομο αποκτήσει πρόσβαση σε πηγές δεδομένων που δημιουργούνται από άλλα άτομα.

Ταξινόμηση λογισμικού για αρχιτεκτονικές υπολογιστών: κεντρικοί υπολογιστές και μικροϋπολογιστές

Μαζί με την ταξινόμηση των υπολογιστών που συζητήθηκε παραπάνω, υπάρχουν επίσης κριτήρια για την αντιστοίχιση προγραμμάτων σε ορισμένες κατηγορίες που είναι εγκατεστημένα στους αντίστοιχους τύπους εξοπλισμού υπολογιστών. Όσον αφορά τους μεγάλους υπολογιστές και τους μικροϋπολογιστές παρόμοιους ως προς τον σκοπό και σε ορισμένες περιπτώσεις στην απόδοση, έχουν κατά κανόνα τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν πολλά λειτουργικά συστήματα προσαρμοσμένα για την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων παραγωγής. Συγκεκριμένα, αυτά τα λειτουργικά συστήματα μπορούν να προσαρμοστούν για την εκτέλεση διαφόρων εργαλείων αυτοματισμού, εικονικοποίησης, υλοποίησης βιομηχανικών προτύπων και ενσωμάτωσης με διάφορους τύπους λογισμικού εφαρμογών.

Ταξινόμηση λογισμικού: προσωπικοί υπολογιστές

Τα προγράμματα για συνηθισμένους υπολογιστές μπορούν να παρουσιαστούν σε ποικιλίες που έχουν βελτιστοποιηθεί για την επίλυση, με τη σειρά τους, των εργασιών του χρήστη, καθώς και εκείνων της παραγωγής που δεν απαιτούν το επίπεδο απόδοσης που χαρακτηρίζει τους μεγάλους υπολογιστές και τους μικροϋπολογιστές. Έτσι, υπάρχουν βιομηχανικά, επιστημονικά και εργαστηριακά προγράμματα για Η/Υ. Λογισμικό, η αρχιτεκτονική των συστημάτων ηλεκτρονικών υπολογιστών του κατάλληλου τύπου εξαρτάται από τη συγκεκριμένη βιομηχανία στην οποία χρησιμοποιούνται, από το αναμενόμενο επίπεδο προσόντων του χρήστη: είναι προφανές ότι οι επαγγελματικές λύσεις για βιομηχανικό σχέδιο δεν μπορούν να σχεδιαστούν για ένα άτομο που έχει μόνο βασικές γνώσεις χρήσης προγραμμάτων Η/Υ.

Τα προγράμματα υπολογιστή με τη μία ή την άλλη ποικιλία έχουν, σε πολλές περιπτώσεις, μια διαισθητική διεπαφή και διάφορα έγγραφα βοήθειας. Με τη σειρά του, η ισχύς των κεντρικών υπολογιστών και των μικρών υπολογιστών μπορεί να χρησιμοποιηθεί πλήρως με την προϋπόθεση ότι όχι μόνο ακολουθούνται οι οδηγίες, αλλά και ότι ο χρήστης κάνει τακτικά αλλαγές στη δομή των προγραμμάτων που εκκινούνται: αυτό μπορεί να απαιτεί πρόσθετες γνώσεις, για παράδειγμα, σχετικά με τη χρήση προγραμματισμού γλωσσών.

Επίπεδα αρχιτεκτονικής λογισμικού Η/Υ

Η έννοια της «αρχιτεκτονικής συστημάτων υπολογιστών» μπορεί να ερμηνευτεί με διαφορετικούς τρόπους από ένα εγχειρίδιο επιστήμης υπολογιστών, ανάλογα με τις απόψεις του συγγραφέα του. Μια άλλη κοινή ερμηνεία του όρου είναι ότι αναφέρεται σε επίπεδα λογισμικού. Σε αυτή την περίπτωση, δεν έχει σημασία σε ποιο συγκεκριμένο υπολογιστικό σύστημα υλοποιούνται τα αντίστοιχα επίπεδα λογισμικού.

Σύμφωνα με αυτή την προσέγγιση, η αρχιτεκτονική του υπολογιστή πρέπει να νοείται ως ένα σύνολο διαφορετικών τύπων δεδομένων, λειτουργιών, χαρακτηριστικών λογισμικού που χρησιμοποιούνται για τη διατήρηση της λειτουργίας των στοιχείων υλικού του υπολογιστή, καθώς και για τη δημιουργία συνθηκών υπό τις οποίες ο χρήστης μπορεί να χρησιμοποιήσει αυτούς τους πόρους. στην πράξη.

Αρχιτεκτονικές Επιπέδων Λογισμικού

Οι ειδικοί προσδιορίζουν τις ακόλουθες κύριες αρχιτεκτονικές συστημάτων υπολογιστών στο πλαίσιο της υπό εξέταση προσέγγισης για την κατανόηση του αντίστοιχου όρου:

• ψηφιακή λογική αρχιτεκτονική μιας υπολογιστικής λύσης - στην πραγματικότητα, υλικό υπολογιστή με τη μορφή διαφόρων μονάδων, κελιών, καταχωρητών - για παράδειγμα, που βρίσκονται στη δομή του επεξεργαστή.
• μικροαρχιτεκτονική σε επίπεδο ερμηνείας διαφόρων μικροπρογραμμάτων.
• αρχιτεκτονική για τη μετάδοση ειδικών εντολών - σε επίπεδο συναρμολογητή.
• αρχιτεκτονική για την ερμηνεία των αντίστοιχων εντολών και την εφαρμογή τους σε κώδικα προγράμματος κατανοητό από το λειτουργικό σύστημα.
• αρχιτεκτονική μεταγλώττισης που σας επιτρέπει να κάνετε αλλαγές στους κωδικούς προγραμμάτων ορισμένων τύπων λογισμικού.
• αρχιτεκτονική γλωσσών υψηλού επιπέδου που επιτρέπουν την προσαρμογή των κωδικών προγραμμάτων για την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων χρήστη.

Έννοια της Ταξινόμησης Αρχιτεκτονικής Λογισμικού

Φυσικά, αυτή η ταξινόμηση στο πλαίσιο του να θεωρηθεί αυτός ο όρος ως αντίστοιχος σε επίπεδα λογισμικού μπορεί να είναι πολύ υπό όρους. Η αρχιτεκτονική των υπολογιστών και ο σχεδιασμός των συστημάτων υπολογιστών, ανάλογα με τη δυνατότητα κατασκευής και τον σκοπό τους, ενδέχεται να απαιτούν διαφορετικές προσεγγίσεις από τους προγραμματιστές όσον αφορά την ταξινόμηση των επιπέδων λογισμικού, καθώς και, στην πραγματικότητα, την κατανόηση της ουσίας του εν λόγω όρου.

Παρά το γεγονός ότι αυτές οι έννοιες είναι θεωρητικές, η επαρκής κατανόησή τους έχει μεγάλη σημασία, καθώς συμβάλλει στην ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών εννοιολογικών προσεγγίσεων για την κατασκευή ορισμένων τύπων υπολογιστικής υποδομής και επιτρέπει στους προγραμματιστές να βελτιστοποιούν τις λύσεις τους στις ανάγκες των χρηστών που λύνουν συγκεκριμένα προβλήματα .

Περίληψη

Έτσι, ορίσαμε την ουσία του όρου «αρχιτεκτονική συστημάτων υπολογιστή», πώς μπορεί να θεωρηθεί ανάλογα με ένα συγκεκριμένο πλαίσιο. Σύμφωνα με έναν από τους παραδοσιακούς ορισμούς, η αντίστοιχη αρχιτεκτονική μπορεί να γίνει κατανοητή ως η δομή υλικού ενός υπολογιστή, η οποία προκαθορίζει το επίπεδο της απόδοσής του, την εξειδίκευση και τις απαιτήσεις για τα προσόντα των χρηστών. Αυτή η προσέγγιση περιλαμβάνει την ταξινόμηση των σύγχρονων αρχιτεκτονικών υπολογιστών σε 3 κύριες κατηγορίες - μεγάλους υπολογιστές, μικροϋπολογιστές και υπολογιστές (οι οποίοι, με τη σειρά τους, μπορούν επίσης να αντιπροσωπευτούν από διάφορους τύπους λύσεων υπολογιστών).

Κατά κανόνα, κάθε τύπος αυτών των αρχιτεκτονικών έχει σχεδιαστεί για την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων. Τα mainframes και οι μικροϋπολογιστές χρησιμοποιούνται συχνότερα στη βιομηχανία. Χρησιμοποιώντας έναν υπολογιστή, μπορείτε επίσης να λύσετε ένα ευρύ φάσμα προβλημάτων παραγωγής και να πραγματοποιήσετε μηχανολογικές εξελίξεις - η αντίστοιχη αρχιτεκτονική συστημάτων υπολογιστών είναι επίσης προσαρμοσμένη για αυτό. Η εργαστηριακή εργασία και τα επιστημονικά πειράματα με μια τέτοια τεχνολογία γίνονται πιο ξεκάθαρα και πιο αποτελεσματικά.

Μια άλλη ερμηνεία του εν λόγω όρου περιλαμβάνει τη συσχέτισή του με συγκεκριμένα επίπεδα λογισμικού. Υπό αυτή την έννοια, η αρχιτεκτονική των υπολογιστικών συστημάτων είναι ένα πρόγραμμα εργασίας που διασφαλίζει τη λειτουργία ενός Η/Υ, καθώς και τη δημιουργία συνθηκών για τη χρήση της υπολογιστικής του ισχύος στην πράξη για την επίλυση ορισμένων προβλημάτων χρήστη.

fb.ru

Τι είναι η αρχιτεκτονική του υπολογιστή

Η αρχιτεκτονική ενός σύγχρονου Η/Υ αντιπροσωπεύει τη λογική οργάνωση, τη δομή και τους πόρους, δηλαδή τους μηχανισμούς του υπολογιστικού συστήματος. Το τελευταίο μπορεί να διατεθεί για ένα ορισμένο χρονικό διάστημα για τη διαδικασία επεξεργασίας πληροφοριών.

Κανόνες για την κατασκευή ενός προσωπικού υπολογιστή

Η βάση μιας σύγχρονης υπολογιστικής μηχανής είναι οι αρχές της αρχιτεκτονικής Η/Υ που διατυπώθηκαν από τον John Neumann:

1. Έλεγχος λογισμικού. Αποτελείται από μια ομάδα εντολών που ο επεξεργαστής εκτελεί αυτόματα (η μία μετά την άλλη με μια συγκεκριμένη σειρά).

2. Ομοιογένεια μνήμης. Τα προγράμματα και άλλα δεδομένα αποθηκεύονται σε ένα τμήμα μνήμης. Οι ίδιες ενέργειες εκτελούνται τόσο σε δεδομένα όσο και σε εντολές.

3. Στόχευση. Η κύρια μνήμη αποτελείται από αριθμημένους τομείς (κελιά).

Κατασκευή προσωπικού υπολογιστή

Η κλασική αρχιτεκτονική υπολογιστή βασίζεται στις παραπάνω αρχές. Καθορίζει τις συνθήκες λειτουργίας, τις συνδέσεις πληροφοριών και τη διασύνδεση των κύριων λογικών κόμβων ενός προσωπικού υπολογιστή. Αυτές περιλαμβάνουν εξωτερική και κύρια μνήμη, κεντρική μονάδα επεξεργασίας και περιφερειακές συσκευές.

Ένας προσωπικός υπολογιστής έχει σχεδιαστεί δομικά ως κύρια μονάδα συστήματος. Οι περιφερειακές συσκευές συνδέονται με αυτό μέσω εξειδικευμένων βυσμάτων. Η αρχιτεκτονική του υπολογιστή περιλαμβάνει τα ακόλουθα κύρια στοιχεία: μητρική πλακέτα, τροφοδοτικό, σκληρές μαγνητικές και οπτικές μονάδες, διεπαφές για πρόσθετες και εξωτερικές συσκευές. Με τη σειρά της, η πλακέτα μητρικής πλακέτας (συστήματος) περιέχει έναν μικροεπεξεργαστή, μια γεννήτρια παλμών ρολογιού, έναν μαθηματικό συνεπεξεργαστή και τσιπ μνήμης. Καθώς και χρονόμετρο, περιφερειακά χειριστήρια, κάρτες βίντεο και ήχου.

Η αρχιτεκτονική του υπολογιστή βασίζεται στην αρχή του αρθρωτού κορμού. Αυτός ο κανόνας επιτρέπει στο χρήστη να ολοκληρώσει ανεξάρτητα την απαιτούμενη διαμόρφωση ενός προσωπικού υπολογιστή και επίσης (αν χρειάζεται) να τον αναβαθμίσει. Η ευκολία της σπονδυλωτής οργάνωσης του συστήματος έγκειται στη βασική αρχή της ανταλλαγής δεδομένων. Οι ελεγκτές όλων των συσκευών αλληλεπιδρούν με τη μνήμη RAM και τον μικροεπεξεργαστή μέσω της κύριας γραμμής μετάδοσης πληροφοριών, η οποία ονομάζεται «δίαυλος συστήματος». Κατασκευάζεται με τη μορφή τυπωμένης γέφυρας στη μητρική πλακέτα. Ο δίαυλος συστήματος είναι η κύρια διεπαφή του υπολογιστή και ολόκληρη η αρχιτεκτονική του υπολογιστή είναι χτισμένη γύρω από αυτόν. Αυτό το στοιχείο είναι που διασφαλίζει την επικοινωνία και τη σύζευξη όλων των συσκευών μεταξύ τους. Ο δίαυλος συστήματος παράγει τρεις κατευθύνσεις μεταφοράς δεδομένων:

Μεταξύ κύριας μνήμης και μικροεπεξεργαστή.

Μεταξύ των θυρών εισόδου και εξόδου εξωτερικών συσκευών και του επεξεργαστή.

Μεταξύ θυρών και κύριας μνήμης.

Οι εξωτερικές συσκευές ενός προσωπικού υπολογιστή παρέχουν επικοινωνία μεταξύ του τελευταίου και του περιβάλλοντος: ελέγχου αντικειμένων, χρηστών και άλλων υπολογιστών.

Κύρια λειτουργικά χαρακτηριστικά του Η/Υ:

1. Ταχύτητα, απόδοση, συχνότητα ρολογιού.

2. Πλάτος διαύλων κώδικα διεπαφών και μικροεπεξεργαστή.

3. Τύποι τοπικών ελεγκτών και ελεγκτών συστήματος.

4. Μέγεθος RAM.

5. Χωρητικότητα σκληρού δίσκου.

6. Διαθεσιμότητα, μέγεθος και τύποι κρυφής μνήμης.

7. Τύπος προσαρμογέα βίντεο.

8. Τύπος ήχου πολυμέσων.

9. Λογισμικό.

10. Συμβατότητα υλικού με άλλους προσωπικούς υπολογιστές.

11. Δυνατότητα λειτουργίας του μηχανήματος σε δίκτυο υπολογιστών, καθώς και σε λειτουργία πολλαπλών εργασιών.