Емкость жесткого диска Информатизация общества

1. 50-е годы XX в. Электронные вакуумные лампы.
2. 60-е годы. Полупроводниковые транзисторы.
3. 70-е годы. Полупроводниковые интегральные схемы (1000 транзисторов на схему)
4. 80-е годы. Большие интегральные схемы (1000000 транзисторов на схему)
5. 90-е годы. Многопроцессорные ЭВМ, обрабатывающие параллельно несколько потоков информации.
6. Оптоэлектронные ЭВМ. (ещё не существуют, но разрабатываются)

В настоящее время используются [4] и [5].

3. Назначение

По назначению ЭВМ делятся  на три группы:

1. Универсальные.
2. Проблемно-ориентированные.
3. Специализированные.

[1] предназначены для решения  широкого круга задач: экономических,  инженерных, математических.

[2] решают задачи по управлению техническими объектами (сборочные конвейеры, автомобили, ракеты, самолёты, станки с числовым программным управлением)

[3] решают строго-определённые задачи (калькуляторы, записные книжки)

4. Функциональные возможности

По функциональным возможностям ЭВМ делятся на:

1. Сверхбольшие.
2. Большие
3. Малые
4. Мини ЭВМ
5. Сверхмалые (Микро ЭВМ)

Функциональные возможности  ЭВМ определяются следующими техническими характеристиками:

1. Быстродействие, измеряемая усреднённым числом миллионов операций за секунду (MIPS).
2. Разрядность обрабатываемых чисел.
3. Ёмкость и быстродействие основной памяти (Mb/sec.)
4. Ёмкость и скорость доступа к внешним запоминающим устройствам.
5. Пропускная способность узлов ЭВМ и устройств сопряжения.

Супер-ЭВМ обладает большой  памятью и характеризуется большим числом параллельно-работающих процессоров (до 100 штук), они используются для управления большими распределёнными компьютерными сетями и для сложных научных расчётов.

Большие ЭВМ исторически появились  первыми. Их элементная база прошла путь от электронных ламп до больших интегральных схем. Большие ЭВМ используются для решения научно-технических задач, для работы с большими базами данных, для управления компьютерными сетями.

В семидесятых годах XX века появились мини-ЭВМ.

Мини-ЭВМ содержат только 1 процессор.

Достоинства мини-ЭВМ: модульная архитектура, которая позволяла легко наращивать мощность ЭВМ и подключать дополнительные устройства; высокое отношение производительность/цена; повышенная точность вычислений.

Основные сферы применения ЭВМ:

1. управление технологическими процессами.
2. Автоматизированное проектирование.
3. Моделирование объектов.
4. Научные расчёты.

В настоящее время мини ЭВМ не используются. Их достоинства  и сферы применения перешли к  микро ЭВМ.

Микро ЭВМ – это ЭВМ  на базе микропроцессора. Имеется два направления использования микро ЭВМ:

1. Управление техническими объектами и процессами.
2. Персональные компьютеры.

2. Персональные компьютеры

Персональный компьютер (ПВМ) – это ЭВМ на базе микропроцессора, которое предоставляет в единичное пользование все свои вычислительные ресурсы.

1. История создания ПК

В 1969г. Японская фирма заказала у фирмы Intel 12 логических схем. Инженеры Intel вместо 12 схем создали одну. Эта схема решала все 12 задач, более того в ней была предусмотрена программа изменения её функций. Таким образом, эта схема могла в зависимости от программы выполнять неограниченное число функций. Эта схема была названа – микропроцессором.

Процессор – это устройство, которое способно принимать и  выполнять программу.

На базе микропроцессора фирмы Intel был создан комплект ALTAIR, он был снабжен разъемами, к которым должны были подключаться внешние устройства.

ПК впервые был создан в 1976г. двумя студентами Гарвардского университета.

В 1981г. фирма IBM наконец-то вышла на рынок персональных компьютеров.

Группе разработчиков  разрешили использовать разработки других фирм.

Был принят принцип открытой архитектуры, который заключался в  том, что принимаются стандарты  на правила приёма и передачи информации, а также стандарты на электрические  разъемы, а разработку внешних устройств поручить другим фирмам.

2. Особенности ПК

ПК задумывался как  устройство универсальное и общедоступное. Поэтому ПК обладает следующими особенностями:

• малый размер
• малая цена (100 – 10000)
• высокая надёжность (5000 часов беспрерывной работы)
• индивидуальное взаимодействие с компьютером без посредников
• программная совместимость с миллионами других персональных компьютеров
• гибкость архитектуры, позволяющая создавать конфигурацию под нужные требования
• возможность эксплуатации без особых требований к окружающей среде
• способность объединяться в компьютерные сети.

Кроме семейства IBM PC существует семейство DEC, представителями которого являются ПК «макинтау». По конструктивным особенностям ПК делятся на стационарные (настольные) и переносные. Переносные делятся на:

• портативные (Nomadic)
• наколенные (Laptop)
• блокноты (Notebook)
• наладонные (Palmtop)
• записные книжки (Organizer)

5. Архитектура ПК

Дадим представление о  структуре и функциях аппаратной части ПК

1. Структура ПК

Довольно долго при  создании компьютеров для управления устройствами использовался принцип «звезды», в котором все устройства подключались к устройству управления (У.У.) и У.У. координировало их работу.

 

 

 

 

 

 

 

Для создания ПК использовался  принцип «общей шины»,  в которой  все устройства, в том числе и устройство управления, подключились к одному устройству – общей шине.

 

 

 

 

 

Общая шина содержит стандартные  разъемы (слоты), соединительные провода  и схему управления. Схема управления может самостоятельно обрабатывать многие сигналы, снимая при этом часть нагрузки с устройства управления и ускоряя работу компьютера в целом. Структура ПК показана на рисунке:

 

 

 

НЖМД – накопитель на жестком  магнитном диске; жесткий диск; винчестер.

Адаптер – устройство, преобразующее  сигналы другого устройства в  сигналы системной шины и наоборот.

НГМД – накопитель на гибких магнитных дисках, флоппи дисковод.

Таймер (часы)

2. Микропроцессор

Микропроцессор – это  центральное устройство ПК предназначенное для управления всеми другими устройствами. В состав микропроцессора входят:

• устройство управления (У.У.)
• арифметико-логическое устройство (АЛУ)
• микропроцессорная память
• сопроцессор
• интерфейсная система

Устройство управления (У.У.) формируют и подают во все блоки компьютера, в другие части микропроцессора в нужные моменты времени сигналы управления.

АЛУ выполняет все арифметические и логические операции над целыми числами и символами.

Микропроцессорная память служит для кратковременного хранения информации при выполнении одной или нескольких машинных команд. Скорость доступа к ней в десятки раз выше, чем к основной памяти (кэш память [«кэш» – с франц. – клад, тайник]).

Сопроцессор выполняет арифметические операции над числами с плавающей  точкой.

Интерфейсная система реализует сопряжение с другими устройствами. Она включает в себя:

• сопряжение частей микропроцессора
• буферное запоминающее устройство (регистры)
• схемы управления портами ввода/вывода
• схемы управления системной шиной

Координация работы частей микропроцессора и скорость работы задается генератором тактовых импульсов. Сейчас созданы генераторы, которые выдают 3,5 млрд. импульсов в секунду.

3. Системная шина

Системная (общая) шина включает в себя:

• шину данных, передающую содержание информации
• шину адреса, передающую адреса основной памяти и портов
• шину команд, передающую сигналы управления
• шину питания

Системная шина управляется  микропроцессором и схемой управления шиной.

Большинство внешних устройств  подключается к системной шине с  помощью своих схем управления – адаптеров, контролёров. Важно отметить, что биты данных адреса и команды передаются по шине параллельно по нескольким проводам по 8, 16, 32, 64 бита за один такт. Это повышает скорость передачи.

Разрядность шины – это количество параллельно, одновременно передаваемых сигналов за один такт.

4. Основная память

Основная память служит для  хранения и обмена информации между  устройствами.

Основная память состоит из постоянно  запоминающего устройства (ПЗУ) и  оперативно запоминающего устройства (ОЗУ).

ПЗУ служит для хранения неизменной информации. Информация в ПЗУ сохраняется при выключении компьютера. Изменение информации в ПЗУ сильно затруднено. Имеет малый объём.

ОЗУ предназначено для хранения изменяемой во время работы компьютера информации. Информация в ОЗУ исчезает при выключении компьютера. По сравнению с ПЗУ имеет большой объём.

5. Клавиатура

Для ПК выпускается 3 вида клавиатуры: 84-клавишная, 101 и 104-клавишная.

Клавиатура содержит процессор  клавиатуры, при нажатии на клавишу  процессор определяет координаты клавиши и вырабатывает код. Процессор способен определять длительность нажатия и одновременное нажатие нескольких клавиш.

среда, 27 октября 2004 г.

6. Видеосистема

Состоит из дисплея (монитора) и видеоадаптера (графическая плата, видеоплата).

Для изображения информации используется растровый принцип, т.е. изображение формируется из горизонтальных и вертикальных рядов точек. В дисплее с электронно-лучевой трубкой три электронных луча пробегают по трём множествам точек на экране, которые светятся красным, зелёным и синим цветами (RGB). От мощности луча зависит яркость свечения. Смесь трёх цветов разной интенсивности даёт палитру цветов. Например, три луча одинаковой мощности дают оттенки серого. Лучи пробегают экран 70 и более раз в секунду (частота регенерации).

В дисплее на жидких кристаллах (LSD) в каждой точке экрана расположены по три окошка, отвечающих за RGB цвета. К окошкам подходят проводники, при подаче напряжения окошки либо светятся (активная матрица), либо теряют прозрачность. Разрешающая способность видеосистемы характеризует степень детальности изображения на экране.

Первой характеристикой  разрешающей способности служит количество вертикальных и горизонтальных рядов точек. Для этой характеристики имеется стандартный ряд: 640 X 480, 800 X 600, 1024 X 768, 1152 X 864, 1280 X 720, 1280 X 768, 1280 X 960, 1280 X 1024.

Отношение ширины к высоте равно 4 X 3.

Второй характеристикой  служит степень градации цвета в  каждом троеточии: от 2х до 16 млн. цветов.

Максимальная разрешающая  способность зависит как от дисплея, так и от видеоадаптера.

В видеоадаптере находится  видеопамять. Объём видеопамяти  ограничивает разрешающую способность. Например, для хранения картинки (800 X 600 точек) с 256 цветами необходимо 480 Кб видеопамяти.

Функция видеоадаптера состоит в получении информации, записи её в видеопамять и регулярной посылке на дисплей содержания видеопамяти. Отдельной проблемой является отображение кинофильмов: здесь требуется большой объём данных (480 Кб на кадр) и быстрая обработка (24 кадра в секунду). Для обработки кинофильмов используется сжатие файлов и имеется 2 алгоритма:

1. JPEG (хранится каждый кадр, при недостаточной обработке качество изображения улучшается)
2. MPEG (хранятся различия между кадрами)

7. Принтеры (тетрадь)

Предназначены для вывода информации на бумагу.

3 вида принтеров: матричный,  струйный, лазерный.

В матричном вертикальный ряд металлических  стержней двигается и ударяет  по бумаге, отпечатывая ряды точек  через ленту с краской.

Струйные работает также как  и матричные, только вместо стержней используется распыление краски через отверстия.