Міністерство освіти України
Який наворочений інститут
Архітектура та програмне забезпечення комп’ютера
(реферат)
Виконала:
Анотація.
Використання персональних комп’ютерів захопило практично всі сфери діяльності, які пов’язані зі сприйняттям, обробкою та передачею інформації. На даний момент персональні комп’ютери широко використовуються в адміністративній, науковій, інженерно-технічній і творчій діяльності, освітянській і побутовій сферах, бізнесі, сільськогосподарському виробництві і т.д.
Простота практичного спілкування з персональним комп’ютером і потужне програмне забезпечення робить його доступним і необхідним для роботи великої кількості користувачів, які не мають спеціальної підготовки, в тому плані, що користувачі, які працюють з прикладним програмним забезпеченням, не зобов’язані вміти програмувати.
Неспеціалісти в інформаційних технологіях розуміють, що за допомогою комп’ютера можливим є вирішення широкого кола проблем, однак які з них можна вирішувати, а які неможливо, і якою ціною досягається таке вирішення, вони уявляють собі досить приблизно.
Інформаційна революція є ознакою нашого часу і інтенсивне впровадження інформаційних технологій вимагає від спеціалістів усіх сфер діяльності комп’ютерної грамотності. Звичайно ж, будуть існувати і висококваліфіковані професіонали в цій сфері, і неграмотні в ній, але неграмотність повинна означати відсутність професіоналізму, а не повне незнання і нерозуміння предмету.
В області комп’ютерної техніки та технології спостерігається сильне розшарування суспільства. З одного боку, є достатньо професіоналів високого класу, а з іншого – багато людей, які бажають використовувати комп’ютери в своїй повсякденній діяльності, і в той же час досить сильно помиляються в основних питаннях, які пов’язані із застосуванням комп’ютерів. Тому дуже важливо, по можливості усунути непорозуміння, які виникають між професіоналами та споживачами їх праці, розвіяти стереотипні уявлення, в різній мірі притаманні людям, які реально визначають темпи впровадження комп’ютерних технологій – керівникам різних державних та комерційних підприємств.
Предметом розгляду даного реферату є розгляд принцтпів роботи сучасного комп’ютера та їх функціональних можливостей, що в сукупності прийнято називати архітектурою комп’ютера. Вся інформація приведена на прикладі персонального комп’ютера, сумісного з IBM PC, обладнаного мікропроцесором, типу x86 фірми Intel Corporation та операційною системою MS-DOS фірми Microsoft Corporation.
Реферат містить 20 сторінок друкованого тексту, 8 малюнків, 1 таблицю.
Текст документу набрано та відформатовано за допомогою текстового процесора Word 97 фірми Microsoft.
1.Вступ................................................................................................................ 4
2. Структурна схема та принципи роботи сучасного комп’ютера..................................................................................................... 5
2.1. Принцип виконуваної програми................................................................ 5
2.2. Архітектура комп’ютера............................................................................. 6
3. Основні компоненти комп’ютера............................................... 8
3.1. Процесор....................................................................................................... 8
3.1.1. Принципи функціонування процесора..................................................... 8
3.1.2. Управління пристроями.......................................................................... 9
3.2. Пам’ять....................................................................................................... 10
3.2.1. Оперативна пам’ять............................................................................ 10
3.2.2. Постійна пам’ять................................................................................. 11
3.3. Пристрої вводу-виводу.............................................................................. 12
4. Периферійні пристрої.......................................................................... 13
5. Програмне забезпечення.................................................................. 16
Висновки........................................................................................................ 18
Список скорочень.................................................................................... 19
Література...................................................................................................... 20
1.Вступ.
Перший комп’ютер IBM PC було виготовлено в 1981 році фірмою IBM (International Businness Machines Corporation). З появою нових електронних компонентів та вдосконаленням вже існуючих в подальшому розроблялися і розробляються до тепер нові моделі ПК, які є програмно і по можливості апаратно сумісними[1] з вже існуючими моделями.
Комп’ютер здійснює обробку інформації, яка знаходиться в його пам’яті, під керуванням попередньо завантаженої до пам’яті програми. Програмою є набір (послідовність) команд мікропроцесора, які відповідним чином формалізовані (представлені у зрозумілій для мікропроцесора формі).
Представлення та перетворення інформації в електронно-обчислювальних машинах (ЕОМ) реалізуються шляхом керування значеннями одного або декількох електричних параметрів (таких, як напруга, сила струму, частота…), найзручнішим методом в цьому плані є маніпулювання напругою. Комп’ютер є цифровим (дискретним) приладом, що означає використання лише певних, конкретно визначених значень напруги для представлення інформації. Найрозповсюдженішим (майже стандартним) випадком є використання лише двох рівнів напруги – високого (high) та низького (low), що зумовлено простотою проектування та виготовлення електронних компонентів, які можуть відображати обидва зазначені рівні.
Необхідність використання лише двох рівнів напруги зумовило потребу розробки правил запису чисел, які дозволяли б маніпулювати останніми, використовуючи лише два зазначених стани електронних компонентів. В результаті при представленні чисел прийнято використовувати набір лише двох цифр – 0 та 1, які, відповідно відображаються низьким та високим рівнями напруги. Такий набір цифр та правил їх використання для представлення чисел прийнято називати системою числення, назва системи числення визначається загальною кількістю використовуваних нею цифр, яку називають основою системи числення.
Одиницею інформації в комп’ютері є біт[2], який може містити число, величина якого еквівалентна значенню однієї двійкової цифори – 0 або 1. Один біт не може забезпечувати представлення великої кількості чисел, тому для представлення чисел довільної величини використовуються групи з 8 біт – байт (Byte), 16 біт – машинне слово (Word) або 32 біт – подвійне машинне слово (Double Word). Комп’ютер може маніпулювати інформацією на рівні байтів, та окремих бітів.
Числа в комп’ютері використовуються для представлення інформації будь-якого типу (числові величини, текст, графічні зображення, аудіо (музичні) дані. Наприклад, для представлення текстових даних, кожному графічному символу ставиться у відповідність двійкове числове значення, розмірністю 1 байт -–так званий код ASCII; для графічних зображень характерним є наявність трьох числових складових, які описують одну дискретну точку зображення; аудіоінформація також представлена декількома числами, які відповідним чином кодують частоту звучання, гучність і т.п.
2. Структурна схема та принципи роботи сучасного комп’ютера.
2.1. Принцип виконуваної програми.
Концепція комп’ютера базується на принципі виконуваної програми і може бути сформульована наступним висловлюванням: “прилад, який може маніпулювати даними у відповідності із заданою послідовністю інструкцій”. Для збереження даних та послідовності інструкцій зазначений принцип передбачає наявність спеціального функціонального блоку –оперативної пам’яті. Для виконання інструкцій призначена спеціальна електронна схема – процесор (мікропроцесор). Кожна інструкція фактично є однією із множини виконуваних мікропроцесором команд, які становлять його операційний ресурс (систему команд). Операційний ресурс сучасних мікропроцесорів становить 100 – 400 команд.
Процес вирішення завдання фактично є описом послідовності елементарних дій над даними, реалізація яких приводить до необхідного результату. Такий опис називається алгоритмом, а його реалізація в термінах системи команд мікропроцесора – програмою.
Процес виконання програми є послідовністю процесів виконання мікропроцесором кожної інструкції (команди) програми. Команди виконуються послідовно, в порядку їх розміщення в оперативній пам’яті; зміна послідовності виконання команд реалізується спеціальними інструкціями (командами переходів), тобто процес виконання програми регулюється самою програмою, а не мікропроцесором. Виконання кожної команди умовно поділяється на чотири етапи (мал.2.1.1.), а сам машинний код команди в пам’яті має жорстко визначений формат (мал.2.1.2.).
Перший байт машинного коду команди називається кодом операції і присутній завжди; всі інші байти можуть бути присутніми або відсутніми в залежності від команди.
Байт адресації визначає спосіб формування адреси (номера комірки пам’яті) аргументів команди, а байт масштабування забезпечує доступ до масивів даних і містить в закодованому представленні розмірність елемента масиву та його номер. В якості операндів можуть виступати як безпосередньо вказані дані, так і адреси доступу до них; розмірність операндів може складати 8-32 біт (1-4 байт).
Виходячи з принципу виконуваної програми, структурна схема комп’ютера має вигляд:
Процесор (CPU – Central Processing Unit) є функціональним блоком, який реалізує виконання програми шляхом поступового читання з пам’яті та наступного виконання кожної з її команд.
Пам’ять призначена для зберігання кодів команд програми та даних в процесі їх обробки.
Перед початком обробки програма та оброблювані підлягають занесенню до пам’яті, що реалізується зовнішніми (периферійними) пристроями при посередництві пристроїв вводу-виводу. Останні забезпечують обмін даними між комп’ютером та периферійними пристроями.