Технические средства реализации информационых процессов

  Устройство  управления (УУ) обеспечивает координацию действий всех узлов машины в соответствии с программой. 
Арифметико-логического устройство (АЛУ) выполняет все арифметические и логические операции.

  Оперативная память служит для хранения выполняемой программы и основной части обрабатываемой информации.

2. Устройство современного компьютера (рис. 3 Схема аппаратурной части компьютера.)

  В современных  персональных компьютерах, как правило, используется принцип открытой архитектуры.  Он заключается в том, что все устройства компьютера взаимодействуют и соединяются между собой стандартным, известным образом и любой производитель, руководствуясь ими, может начать производство какого-либо устройства.

  Преимущества  открытой архитектуры:

• возможность выбора необходимой конфигурации компьютера
• возможность расширять и модернизировать компьютерную систему

  Архитектура современных персональных компьютеров (ПК) основана на магистрально-модульном принципе. Компьютер состоит из разрозненных частей – модулей. Модулем ПК будем называть любое относительно самостоятельное устройство компьютера (процессор, оперативная память, контроллер, дисплей, принтер, сканер и т.д.) Для того чтобы компьютер работал как единый механизм, необходимо осуществлять обмен данными между различными устройствами, за это отвечает системная (магистральная) шина.

  Системная шина осуществляет обмен информацией по трем многоразрядным шинам, соединяющим модули:

• шина данных,
• шина адресов,
• шина управления (инструкций).

  Центральные устройства подсоединены к шине непосредственно, а периферийные – через устройства сопряжения (контроллеры или адаптеры)

  Рис. 3 Схема аппаратурной части компьютера.

  Системная или материнская плата –  это основная электронная плата в компьютере. На ней обычно располагается:

  1. Центральный  процессор и сопроцессор

  Центральный процессор (микропроцессор) - CPU (Central Processing Unit), он управляет работой всех узлов ПК и программой, описывающей алгоритм решаемой задачи. МП имеет сложную структуру в виде электронных логических схем. В качестве его компонент можно выделить два основных блока:

• АЛУ    –    арифметико-логическое    устройство, предназначенное для выполнения процесса вычислений;
• ЦУУ – центральное устройство управления – устройство, обеспечивающее управление всеми процессами в компьютере.

  Для расширения возможностей ПК и повышения  функциональных характеристик микропроцессора  дополнительно может поставляться математический сопроцессор, служащий для расширения набора команд МП. Например, математический сопроцессор IBM-совместимых ПК расширяет возможности МП для вычислений с плавающей точкой; сопроцессор в локальных сетях (LAN-процессор) расширяет функции МП в локальных сетях.

  Самой важной характеристикой процессора является его быстродействие (производительность, тактовая частота) — количество операций, выполняемых в секунду. Посредством выработки и передачи другим его компонентам управляющих импульсов, поступающих от кварцевого тактового генератора, который при включении ПК начинает вибрировать с постоянной частотой (100 МГц, 200-400 МГц и выше). Эти колебания и задают темп работы всей системной платы;

  2. Оперативное  запоминающее устройство (ОЗУ) – RAM – Random Access Memory – это запоминающее устройство, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и временного хранения  выполняемых программ и данных

  3. Кэш-память  или сверхоперативная память. Скорость обработки информации центральным процессором уже так высока, что современные устройства ОЗУ не справляются с функцией посредника между ЦП и внешней памятью. Поэтому было добавлено еще одно устройство – кэш-память – служащее посредником между ОЗУ и ЦП.

  4. Постоянное  запоминающее устройство (ПЗУ) (Таблица 1 Строение блока ПЗУ)– предназначено для хранения оперативной информации, обеспечивающей запуск компьютера.

Таблица 1 Строение блока ПЗУ 

  После выключения питания компьютера, информация в ПЗУ сохраняется, за счет энергии  от специальных автономных батарей. Таким образом, ПЗУ является энергонезависимой  памятью. 

3. Внешняя память.

  Устройства  внешней памяти весьма разнообразны

  Диски относятся к носителям информации с прямым доступом, т.е. ПК может обратиться к дорожке, на которой начинается участок с искомой информацией или куда нужно записать новую информацию, непосредственно.

  Магнитные диски (МД)— в качестве запоминающей среды используются магнитные материалы со специальными свойствами, позволяющими фиксировать два направления намагниченности. Каждому из этих состояний ставятся в соответствие двоичные цифры — 0 и 1. Информация на МД записывается и считывается магнитными головками вдоль концентрических окружностей - дорожек.

• Гибкие магнитные диски – дискеты или флоппи-диски - магнитный слой наносится на гибкую основу
• Жесткие магнитные диски или «винчестеры» HDD (Hard Disk Drive) изготовлены из сплавов алюминия или из керамики и покрыты ферролаком, вместе с блоком магнитных головок помещены в герметически закрытый корпус. Один ЖД можно разбить при помощи специальной программы на несколько логических дисков и работать с ними как с разными ЖД.

  Накопители  на оптических дисках – двоичная информация представляется последовательным чередованием углублений и основного слоя. Оптические делятся на:

• не перезаписываемые лазерно-оптические диски или компакт-диски (CD-ROM).
• перезаписываемые CD-RW-диски имеют возможность перезаписывать информацию

  Магнитооптические диски (ZIP) — запись на такой диск производится под высокой температурой намагничиванием активного слоя, а считывание — лучом лазера.

  Любое периферийное устройство нуждается  в специальных программах (для  управления каждым устройством - своя). Такие программы называются “драйверами” (от английского drive - приводить в движение, управлять). 

4. Заключение

  На  протяжении нескольких последних десятилетий  компьютерная технология развивалась  по пути все большей миниатюризации деталей. Микропроцессоры последних  поколений содержат огромное число  транзисторов (10 млн и более), имеющих размеры в десятую долю микрона (10^-7 м). Следующий шаг в этом направлении приведет к нанометрам (10^-9 м) и миллиардам транзисторов в одном чипе; это уже субатомный диапазон, где начинают сказываться законы квантовой механики. По этому поводу известный американский физик Ричард Фейнман отметил, что законы физики не будут препятствовать уменьшению размеров вычисляющих устройств до тех пор, «пока биты не достигнут размеров атомов, и квантовое поведение не станет доминирующим».

  Другая  проблема, указывающая на то, что  современная технология создания компьютеров  изживает себя, - это приближение  к пределу быстродействия. Так, современные  компьютерные носители способны вмещать  миллионы записей, с которыми справляются  существующие алгоритмы поиска. Следовательно, нужны компьютеры с более высокими скоростными характеристиками. Поэтому во всем мире начались интенсивные разработки по созданию вычислительных систем будущего.

  В настоящее  время уже ведутся эксперименты по созданию квантового компьютера, биокомпьютера, нейрокомпьютера, оптического компьютера, вероятностного компьютера и др. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. Список  используемой литературы и веб-источников

1. Информатика: учебник / Н.В. Макарова [и др.]; под ред. Н.В. Макаро-
2. вой. – М.: Финансы и статистика, 2009. – 765 с.
3. Информатика: базовый курс: учеб. пособие / С.В. Симонович [и др.];
4. под ред. С.В. Симоновича. – СПб.: Питер, 2007. – 639 c.
5. Каймин, В.А. Информатика: учебник / В.А. Каймин. – М.: Проспект,
6. 2009. – 270 с.
7. Учебно-методические материалы по курсу «Информатика» для студентов всех форм обучения / Д.Ф. Миронов, А.В. Смирнова, Ю.П. Чекренев [и др.]. – СПб.: Изд-во СЗАГС, 2002. – 36 c.
8. http://book.kbsu.ru
9. http://dudikhin.narod.ru