Архитектура ЭВМ. Лк2. Устройство компьютера

Лк2. Устройство компьютера

Представление информации в компьютере

В двоичной системе счисления, широко используемой при компьютерной обработке информации, единица измерения данных - 1 бит (binary digit - двоичный разряд) - величина, принимающая одно из двух значений - 0 или 1. Последовательность из 8 бит называется байтом, с помощью 1 байта можно закодировать 2⁸ = 256 символов. В сообщении ИДЕТ ЛЕКЦИЯ объем информации 11 байт. Более крупные единицы - килобайт (2¹⁰ байт), мегабайт, гигабайт, терабайт. Например, страница книги – 50 строк по 60 букв, объем информации 3000 байт, примерно 3 Кб. В книге объемом 400 страниц примерно 1,2 Мб.

Кодирование информации – преобразование из одного вида в другой.

Базовым стандартом кодирования текстовой информации является код ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена информацией), первые 128 кодов он используется для кодирования управляющих символов, цифр и букв латинского алфавита, а остальные 128 - для кодирования символов псевдографики и национальных алфавитов, например, ASCII-код (порядковый номер) буквы G - 71 = 64 + 4 + 2 + 1 = 0*2⁷ + 1*2⁶ + 0*2⁵ + 0*2⁴ + 0*2³ + 1*2² + 1*2¹ + 1*2⁰ = 01000111. Для кодов с 128 по 255 существуют различные варианты кодовых страниц: КОИ8, ISO, 1251 (Windows) и другие; тексты, созданные в одной кодировке будут неправильно отражаться в другой – это надо иметь в виду, в частности, при работе с электронной почтой.

Кодирование числовой информации: для целых положительных чисел используется обычная двоичная система, для вещественных чисел используется экспоненциальная запись числа: любое число можно представить в форме а*10^в, а называется мантиссой, в – порядком. Например, - 237,1 = - 2,371*10²; 0,0025 = 0,25*10^-2 и т.п. Для представления таких чисел вводится знак числа + 0, - 1; порядок в двоичной системе; мантисса. Для записи используется 4 или 8 байт (обычная или двойная точность), например, 1 байт (8 разрядов) для порядка и его знака, и 24 разряда для мантиссы и ее знака.

Подобным образом кодируется графическая и звуковая информация.

Для обработки информации на компьютере используется специальная аппаратура - техническое обеспечение (Hardware) и программное обеспечение (Software). Процесс обработки информации включает ее ввод, обработку по заданной программе и вывод в удобной для восприятия форме.

Центральные устройства Периферийные устройства   Процессор ОП Устройства ввода-вывода     ВЗУ

Классическая архитектура ЭВМ предложена в 1946 г. Нейманом. По назначению все устройства компьютера делятся на центральные и периферийные.

К центральным устройствам относится процессор и основная память. Процессор включает арифметико-логическое устройство (АЛУ)- мозг машины, где и выполняются все преобразования данных, и устройство управления, координирующее работу всех элементов компьютера. Основная память состоит из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ или ROM - Read Only Memory) и оперативного запоминающего устройства (ОЗУ или RAM - Read Access Memory - память с произвольной выборкой). В ПЗУ хранится информация, необходимая для начальной загрузки и тестирования компьютера. В ОЗУ хранятся программы и данные для обработки, она состоит из отдельных ячеек, каждая ячейка имеет свой номер (адрес), в каждой ячейке хранится некоторая последовательность бит (слово), являющееся командой или данным; особенность этой памяти - возможность быстрого взаимодействия с центральным процессором. Типовая машинная команда включает 4 элемента: код операции (какую операцию выполнить), адрес первого аргумента, адрес второго аргумента, адрес результата. Совокупность таких команд представляет программу.

Периферийные устройства - это устройства для ввода и вывода информации и накопители (внешние запоминающие устройства ВЗУ). К основным устройствам ввода и вывода относятся монитор и клавиатура. ВЗУ (дисководы) необходимы для хранения информации при выключенном компьютере (в ОЗУ при этом они пропадают), Кроме того ОЗУ - дорогое устройство, поэтому объем оперативной памяти обычно сравнительно невелик, на внешних же носителях можно хранить практически неограниченное количество информации, они гораздо дешевле.

Современный компьютер имеет модульную организацию: пользователь в соответствии со своими потребностями формирует компьютер из отдельных модулей. Все устройства компьютера подключаются к системной шине, которая включает 1)шину данных (для передачи данных), 2)шину адреса, 3)шина управления (синхронизирует обмен информацией, определяет какую операцию – считывание из памяти или запись в память – требуется выполнить).

Периферийные устройства (ПУ) подключаются к шине через адаптеры. Адаптеры (А), или контроллеры - это платы, предназначенные для согласования работы различных устройств, осуществляют преобразования форм представления информации в разных устройствах, на плате - микросхемы, осуществляющие преобразования, и два разъема, один - стандартный, для сопряжения с шиной, другой - соответствующий данному устройству. Все устройства взаимодействуют через системную шину. Приоритет занятия шины определяется системой прерываний.

Конструктивно персональный компьютер включает четыре основных элемента - системный блок, монитор, клавиатуру и мышь.

Системный блок состоит из следующих узлов:

- органы управления (в частности, кнопки включения и перезагрузки),

- блок питания с вентилятором,

- материнская плата,

- дисководы,

- адаптеры различных устройств,

- порты - разъемы для подсоединения периферийных устройств. Различают последовательный и параллельный порты. Параллельный порт (LPT) позволяет передать за один такт по крайней мере один байт - каждому байту выделен отдельный контакт. Последовательный порт (COM) для передачи данных содержит только пару проводников, данные проходят через порт последовательно, по одному биту. Для подключения некоторых устройств используют специальный высокоскоростной порт USB – универсальный последовательный порт.

Дата добавления: 2014-01-06