Москва - 20Москва - 201133

Доцент кафедры «Медицинская информатика и статистика»ПРОНЬКИН Николай Николаевич

ТЕМА:

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРОВ

www.kafedra.1mgmu.com

22

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

Слайд 1

33

ГЛАВНЫЕ УСТРОЙСТВАГЛАВНЫЕ УСТРОЙСТВА КОМПЬЮТЕРАКОМПЬЮТЕРА

память;память; процессорпроцессор; ; устройство вводаустройство ввода; ; устройство выводаустройство вывода.. Эти устройства соединены Эти устройства соединены

каналами связи,каналами связи, по которым по которым передается информация. передается информация.

Слайд 2

44

ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА КОМПЬЮТЕРА

и СВЯЗИ МЕЖДУ НИМИ

Слайд 3

55

ФУНКЦИИ ПАМЯТИ:

• приём информацииприём информации из других из других устройств; устройств;

• запоминание информациизапоминание информации; ; • выдача информациивыдача информации по запросу в по запросу в

другие устройства. другие устройства.

Слайд 4

66

ФУНКЦИИ ПРОЦЕССОРА :

• обработка данных по обработка данных по заданной программе заданной программе путем путем выполнения арифметических и выполнения арифметических и логических операций; логических операций;

• программное управление программное управление работой устройств работой устройств компьютеракомпьютера..

Слайд 5

77

Та часть процессора, которая Та часть процессора, которая выполняет команды, называется выполняет команды, называется арифметико-логическим арифметико-логическим устройством (АЛУ), а другая его устройством (АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции часть, выполняющая функции управления устройствами, управления устройствами, называется устройством называется устройством управления (УУ).управления (УУ).

Слайд 6

88

В составе процессора имеется В составе процессора имеется ряд специализированных ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, дополнительных ячеек памяти, называемых называемых регистрами.регистрами.

Регистр выполняет функцию Регистр выполняет функцию кратковременного хранения кратковременного хранения числа или команды.числа или команды.

Слайд 7

99

Основным элементом регистра Основным элементом регистра является электронная схема, является электронная схема, называемая называемая триггером,триггером, которая которая способна хранить одну двоичную способна хранить одну двоичную цифру (разряд двоичного кода). цифру (разряд двоичного кода).

РегистрРегистр представляет собой представляет собой совокупность триггеров, совокупность триггеров, связанных друг с другом связанных друг с другом определённым образом общей определённым образом общей системой управления.системой управления.

Слайд 8

1010

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА

• принцип программного управления (программа состоит из набора команд, выполняемых автоматически процессором);

• принцип однородности памяти (программы и данные хранятся в одной и той же памяти);

• принцип адресности (структурно память состоит из перенумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка).

Слайд 9

1111

КомандаКоманда — это описание — это описание элементарной операции, которую элементарной операции, которую должен выполнить компьютер.должен выполнить компьютер.

В общем случае, команда содержит В общем случае, команда содержит следующую информацию: следующую информацию: - код- код выполняемой операции; выполняемой операции; - указания по определению - указания по определению операндовоперандов (или их адресов); (или их адресов); - указания по размещению получаемого - указания по размещению получаемого результатарезультата..

Слайд 10

1212

Команды хранятся в ячейках памяти Команды хранятся в ячейках памяти в двоичном коде.в двоичном коде.

В современных компьютерах В современных компьютерах длина команд переменнаядлина команд переменная (обычно от двух до четырех (обычно от двух до четырех байтов),байтов), а способы указания а способы указания адресов переменных весьма адресов переменных весьма разнообразные.разнообразные.

Слайд 11

1313

Выполнение команды можно проследить по схеме:

Слайд 12

1414

При рассмотрении При рассмотрении компьютерных устройств, компьютерных устройств,

принято различать их принято различать их архитектуру и структуруархитектуру и структуру

Слайд 13

1515

АрхитектуройАрхитектурой компьютера называется компьютера называется его описание на некотором общем уровне, его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских включающее описание пользовательских возможностей программирования, возможностей программирования, системы команд, системы адресации, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д. организации памяти и т.д.

СтруктураСтруктура компьютера — это компьютера — это совокупность его функциональных совокупность его функциональных элементов и связей между ними.элементов и связей между ними.

Слайд 14

1616

Наиболее распространены следующие Наиболее распространены следующие архитектурные решенияархитектурные решения1. Классическая архитектура1. Классическая архитектура (архитектура фон Неймана) (архитектура фон Неймана)

Устройства ввода

Процессор АЛУ УУ

РегистрыУстройства

вывода

Память

Команды Данные

Управление

Данные

Слайд 15

1717

Это Это однопроцессорный компьютероднопроцессорный компьютер К этому типу архитектуры относится и архитектура К этому типу архитектуры относится и архитектура

ПК с ПК с общей шиной (все функциональные блоки общей шиной (все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистральюназываемой также системной магистралью ).).

Физически Физически магистральмагистраль представляет собой представляет собой многопроводную линию с гнездами для многопроводную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину группы: шину адреса, шину данных и шину управления.управления.

Слайд 16

1818

Периферийные устройства (принтер и др.) Периферийные устройства (принтер и др.) подключаются к аппаратуре компьютера подключаются к аппаратуре компьютера через специальные через специальные контроллеры — контроллеры — устройства управления периферийными устройства управления периферийными устройствами.устройствами. КонтроллерКонтроллер — устройство, которое — устройство, которое связывает периферийное оборудование связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от процессором, освобождая процессор от непосредственного управления непосредственного управления функционированием данного функционированием данного оборудования.оборудования.

Слайд 17

1919

2. Многопроцессорная архитектура2. Многопроцессорная архитектураСлайд 18

2020

3. Многомашинная вычислительная система3. Многомашинная вычислительная система

4. Архитектура с параллельными процессорами4. Архитектура с параллельными процессорами Слайд 19

2121

Центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера

Слайд 20

2222

Центральный процессор содержит:• арифметико-логическое устройство; • шины данных и шины адресов; • регистры; • счетчики команд; • кэш — очень быстрая память малого

объема (от 8 до 512 Кбайт); • математический сопроцессор чисел с

плавающей точкой.

Слайд 21

2323

Микропроцессор Pentium 4. Вид сверху (слева) и вид снизу (справа)

Современные процессоры выполняются в виде микропроцессоров

Слайд 22

2424

Два основных вида памяти -Два основных вида памяти - внутренняя и внешняявнутренняя и внешняя

• оперативная память (ОЗУ), оперативная память (ОЗУ), • кэш-память,кэш-память,• специальная память.специальная память.

Внутренняя памятьВнутренняя память

Память компьютера построена из двоичных Память компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — запоминающих элементов — битовбитов, объединенных в , объединенных в группы по группы по 8 битов8 битов, которые называются , которые называются байтамибайтами. . (Единицы измерения памяти совпадают с единицами (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). Все байты измерения информации). Все байты пронумерованыпронумерованы. . Номер байта называется его Номер байта называется его адресомадресом..

Слайд 23

2525

Оперативная памятьОперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.обрабатываемых этими программами. Оперативная память используется только Оперативная память используется только для для

временного хранения данных и программвременного хранения данных и программ, так , так как, как, когда машина выключается, всё, что когда машина выключается, всё, что находилось в ОЗУ, пропадает.находилось в ОЗУ, пропадает.

Оперативная память - Оперативная память - SDRAMSDRAM, , DIMMDIMM. .

Слайд 24

2626

КэшКэш (англ. cache), или сверхоперативная (англ. cache), или сверхоперативная память — очень быстрое ЗУ небольшого память — очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки разницы в скорости обработки информации процессором и несколько информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной менее быстродействующей оперативной памятью.памятью. Кэш-памятью управляет специальное Кэш-памятью управляет специальное устройство — устройство — контроллерконтроллер

Слайд 25

2727

Кэш-память реализуется на Кэш-память реализуется на микросхемах микросхемах статической памяти SRAMстатической памяти SRAM (Static RAM), (Static RAM), более быстродействующих, дорогих и более быстродействующих, дорогих и малоёмких, чем DRAM  (SDRAM). малоёмких, чем DRAM  (SDRAM). Современные микропроцессоры имеют Современные микропроцессоры имеют встроенную кэш-памятьвстроенную кэш-память, так называемый , так называемый кэш первого уровнякэш первого уровня размером 8, 16 или размером 8, 16 или 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате 32 Кбайт. Кроме того, на системной плате компьютера может быть установлен компьютера может быть установлен кэш кэш второго уровнявторого уровня ёмкостью 256, 512 Кбайт ёмкостью 256, 512 Кбайт и выше.и выше.

Слайд 26

2828

Специальная памятьСпециальная память

К устройствам специальной памяти К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.некоторые другие виды памяти.

Слайд 27

2929

• накопители на жёстких магнитных дисках; • накопители на гибких магнитных дисках; • накопители на компакт-дисках; • накопители на магнито-оптических компакт-

дисках; • накопители на магнитной ленте (стримеры) и

др.

Внешняя память (ВЗУ)

В состав внешней памяти компьютера входят:

Слайд 28

3030

АУДИОАДАПТЕРАУДИОАДАПТЕР АудиоадаптерАудиоадаптер (Sound Blaster или (Sound Blaster или

звуковая плата) это специальная звуковая плата) это специальная электронная плата, которая позволяет электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его записывать звук, воспроизводить его и создавать программными и создавать программными средствами с помощью микрофона, средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудованиясинтезатора и другого оборудования

Слайд 29

3131

ВИДЕОАДАПТЕРВИДЕОАДАПТЕР ВидеоадаптерВидеоадаптер — это электронная — это электронная

плата, которая обрабатывает плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры Содержит видеопамять, регистры ввода вывода и модуль BIOS. ввода вывода и модуль BIOS. Посылает в дисплей сигналы Посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и управления яркостью лучей и сигналы развертки изображениясигналы развертки изображения

Слайд 30

3232

КЛАВИАТУРАКЛАВИАТУРА Клавиатура компьютераКлавиатура компьютера — устройство — устройство

для ввода информации в компьютер и для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. подачи управляющих сигналов. Содержит стандартный набор клавиш Содержит стандартный набор клавиш печатной машинки и некоторые печатной машинки и некоторые дополнительные клавиши — дополнительные клавиши — управляющие и функциональные управляющие и функциональные клавиши, клавиши управления клавиши, клавиши управления курсором и малую цифровую курсором и малую цифровую клавиатуруклавиатуру

Слайд 31

3333

ВИДЕОСИСТЕМА КОМПЬЮТЕРАВИДЕОСИСТЕМА КОМПЬЮТЕРА

1. монитор (называемый также дисплеем); 1. монитор (называемый также дисплеем); 2. видеоадаптер; 2. видеоадаптер; 3. программное обеспечение (драйверы 3. программное обеспечение (драйверы

видеосистемы). видеосистемы).

Видеосистема компьютера состоит из Видеосистема компьютера состоит из трехтрех компонент:компонент:

Слайд 32

3434

МАНИПУЛЯТОРЫМАНИПУЛЯТОРЫ

МышьМышь ДжойстикДжойстик ТрекболТрекбол ДигитайзерДигитайзер

Манипуляторы Манипуляторы — это специальные — это специальные устройства, которые используются устройства, которые используются для управления курсоромдля управления курсором

Слайд 33

3535

ПРИНЦИП ПРИНЦИП ОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРЫОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРЫ

Регламентируются и Регламентируются и стандартизируются только описание стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его принципа действия компьютера и его конфигурация (определенная конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и совокупность аппаратных средств и соединений между ними)соединений между ними)

Компьютер легко расширяется и Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёздвнутренних расширительных гнёзд

Слайд 34

3636

Общая структура персонального компьютера Общая структура персонального компьютера с подсоединенными с подсоединенными

периферийными устройствамипериферийными устройствами

Слайд 35

3737

Интерфейс — это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой.

Слайд 36

3838

Устройство Контроллерили адаптер Порт Шина

Схема подключения периферийных устройств к шине

Слайд 37