Компьютер (англ. computer — вычислитель) — программируемое электронно-вычислительное устройство для обработки данных, передачи и хранения информации. То есть, компьютер — это комплекс программно-управляемых электронный устройств.
Термин «компьютер» (или «персональный компьютер») является синонимом аббревиатуры «ЭВМ» (электронной вычислительной машины) или «ПЭВМ» (персональной ЭВМ). После появления персональных компьютеров (от англ. personal computer, PC), термин ЭВМ впоследствии практически вытеснен из употребления и заменен заимствованным термином «компьютер», «ПК» или «PC». Дело в том, что если обозначения «ПК» и «ПЭВМ» характеризуют компьютер как «однопользовательскую универсальную ЭВМ», то термин «PC» означает именно IBM PC-совместимый компьютер.
При помощи вычислений компьютер способен обрабатывать информацию по заранее определённому алгоритму. Кроме того, компьютер при помощи программного обеспечения способен принимать, хранить и осуществлять поиск информации, выводить информацию на различные виды устройств вывода. Своё название компьютеры получили по своей основной функции – проведению вычислений. В настоящее время кроме непосредственно функций вычислений, компьютеры используются для обработки и управления информацией, а также игр.
Лекция 1 | Архитектура ЭВМ и основы ОС | Кирилл Кринкин | CSC | Лекториум
Схему устройства компьютера предложил знаменитый математик Джон фон Нейман в 1946 г., её принципы работы во многом сохранились в современных компьютерах.
Фон Нейман с соавторами выдвинули основные принципы логического устройства ЭВМ и предложили ее структуру, которая полностью воспроизводилась в течение первых двух поколений ЭВМ.
Прежде всего, компьютер, согласно принципам фон Неймана, должен иметь следующие устройства:
* арифметическо-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;
* устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программ;
* запоминающее устройство (ЗУ), или память для хранения программ и данных;
* внешние устройства для ввода-вывода информации.
Память компьютера должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ. Все ячейки памяти должны быть одинаково легко доступны для других устройств компьютера.
Кроме архитектуры ЭВМ Нейман предложил основополагающие принципы логического устройства ЭВМ.
Принципы Джона фон Неймана:
1. Принцип программного управления (программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности);
2. Принцип однородности памяти (программы и данные хранятся в одной и той же памяти);
3. Принцип адресности (основная память состоит из пронумерованных ячеек, и процессору в любой момент времени доступна любая ячейка).
Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу «фон-нейманских». На сегодняшний день это подавляющие большинство компьютеров, в том числе и IBM PC-совместимые. Но есть и компьютерные системы с иной архитектурой — например системы для параллельных вычислений.
История появления и развития программирования и ЭВМ
Обычно компьютер проектируется на основе принципа открытой архитектуры:
* Описание принципа действия ПК и его конфигурации, что позволяет собирать ПК из отдельных узлов и деталей;
* Наличие в ПК внутренних расширительных гнезд, в которые пользователь может вставлять различные устройства, удовлетворяющие заданному стандарт.
В большинстве современных компьютеров проблема сначала описывается в понятном им виде, при этом вся необходимая информация представляется в двоичной форме (в виде единиц и нулей), после чего действия по её обработке сводятся к применению простой алгебры логики. Поскольку практически вся математика может быть сведена к выполнению булевых операций, достаточно быстрый электронный компьютер может быть применим для решения большинства математических задач (а также и большинства задач по обработке информации, которые могут быть легко сведены к математическим).
Результат выполненной задачи может быть представлен пользователю при помощи различных устройств вывода информации, таких, как ламповые индикаторы, мониторы, принтеры, проекторы и т.п.
Было обнаружено, что компьютеры всё-таки не могут решить любую математическую задачу. Впервые задачи, которые не могут быть решены при помощи компьютеров, были описаны английским математиком Аланом Тьюрингом.
Применение компьютеров
Первые компьютеры создавались непосредственно для вычислений (что отражено в названиях «компьютер» и «ЭВМ»). Не случайно первым высокоуровневым языком программирования был Фортран, предназначенный исключительно для выполнения математических расчётов.
Вторым крупным применением были базы данных. Прежде всего, они были нужны правительствам и банкам. Базы данных требуют уже более сложных компьютеров с развитыми системами ввода-вывода и хранения информации. Для этих целей был разработан язык Кобол. Позже появились СУБД (системы управления базами данных) со своими собственными языками программирования.
Третьим применением было управление всевозможными устройствами. Здесь развитие шло от узкоспециализированных устройств (часто аналоговых) к постепенному внедрению стандартных компьютерных систем, на которых запускаются управляющие программы. Кроме того, всё большая часть техники начинает включать в себя управляющий компьютер.
Наконец, компьютеры развились настолько, что компьютер стал главным информационным инструментом как в офисе, так и дома. То есть, теперь почти любая работа с информацией осуществляется через компьютер — будь то набор текста или просмотр фильмов. Это относится и к хранению информации, и к её пересылке по каналам связи.
Современные суперкомпьютеры используются для моделирования сложных физических и биологических процессов — например, ядерных реакций или климатических изменений. Некоторые проекты проводятся при помощи распределённых вычислений, когда большое число относительно слабых компьютеров одновременно работает над небольшими частями общей задачи, формируя таким образом очень мощный компьютер.
Наиболее сложным и недостаточно развитым применением компьютеров является искусственный интеллект — применение компьютеров для решения таких задач, где нет чётко определённого более или менее простого алгоритма. Примеры таких задач — игры, машинный перевод текста, экспертные системы.
Источник: obuchalka.org
Структура программного обеспечения ЭВМ
Структура программного обеспечения ЭВМ. Программное обеспечение ЭВМ разделяют на общее, или системное (general Software), и специальное, или прикладное (application or special Software) (рис. 10.1). Рис. 10.1.
Структура программного обеспечения Общее ПО объединяет программные компоненты, обеспечивающие многоцелевое применение ЭВМ и мало зависящие от специфики вычислительных работ пользователей. Сюда входят программы, организующие вычислительный процесс в различных режимах работы машин, программы контроля работоспособности ЭВМ, диагностики и локализации неисправностей, программы контроля заданий пользователей, их проверки, отладки и т.д.
Общее ПО обычно поставляется потребителям комплектно с ЭВМ. Часть этого ПО может быть реализована в составе самого компьютера. Например, в ПЭВМ часть программ ОС и часть контролирующих тестов следует рассматривать как неотъемлемую часть этих машин. Специальное ПО (СПО) содержит пакеты прикладных программ пользователей (ППП), обеспечивающие специфическое применение ЭВМ и ВС.
Рекомендуемые материалы
Вариант 24 — Отчёт по практике — Проектирование и реализация программного обеспечения с использованием структурного и объектного подходов
Объектно-ориентированное программирование (ООП)
290 259 руб.
Конструкция системной платы ЭВМ
Информатика
Разработка алгоритмического и программного обеспечения ситуационного управления безопасностью магистральных газопроводов
Информатика
Вопросы и ответы по ЭВМ
Практика расчётов на ПЭВМ
Лабораторая работа №7 (Разветвляющаяся структура)
Информатика
Разработка прикладного программного обеспечения отдела кадров университета
Информатика
Прикладной программой называется программный продукт, предназначенный для решения конкретной задачи пользователя. Обычно прикладные программы объединяются в пакеты, что является необходимым атрибутом автоматизации труда каждого специалиста-прикладника.
Комплексный характер автоматизации производственных процессов предопределяет многофункциональную обработку данных и объединение отдельных практических задач в ППП. Специализация пакета определяется характером решаемых задач.
Общее ПО включает в свой состав: • операционную систему (ОС); • систему автоматизации программирования (САП); • комплекс программ технического обслуживания (КПТО); • пакеты программ, дополняющие возможности ОС (ППос); • систему документации (СД). Люди также интересуются этой лекцией: 3.8 Средства и способы обеспечения электробезопасности.
Операционная система служит для управления вычислительным процессом путем обеспечения его необходимыми ресурсами. Средства автоматизации программирования объединяют программные модули, обеспечивающие этапы подготовки задач к решению (перечень этих этапов был приведен в п. 1.5).
Модули КПТО предназначены для проверки работоспособности вычислительного комплекса. Важной частью ПО является система документации, хотя она и не является программным продуктом.
СД предназначается для изучения программных средств подсистем ПО, она определяет порядок их использования, устанавливает требования и правила разработки новых программных компонентов и особенности их включения в состав ОПО или СПО. Квалифицированные пользователи, разрабатывающие собственные программные продукты, используют компоненты САП. В иерархии программных средств отсутствуют программы КПТО. Эти компоненты непосредственного участия в вычислениях не принимают, они только обеспечивают их. Перед началом вычислений их задачей является проверка работоспособности аппаратуры и параметров сопряжения перечисленных уровней ПО.
Поделитесь ссылкой:
Рекомендуемые лекции
- Венечное (коронарное) кровообращение
- Злокачественные опухоли печени
- Счётчики
- 3.8 Средства и способы обеспечения электробезопасности
- Часть 4
Источник: studizba.com
Общий состав и структура персональных эвм кратко
Тема 1. Общий состав и структура персональных ЭВМ и вычислительных систем
Содержание темы: Классификация ЭВМ. Структура ПК. Структура микропроцессора. Цифровые запоминающие устройства (ЗУ). Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
Внешние запоминающие устройства (ВЗУ). Устройства ввода-вывода информации.
Литература: 1; 4; 5; 7; 8.
Методические рекомендации:
Электронная вычислительная машина (ЭВМ), компьютер, вычислитель — это совокупность технических устройств и программных продуктов, предназначенных для выполнения различного рода логических, арифметических и аналитических задач.
Для выполнения любых действий компьютеру необходима программа. Она выполняется по команде пользователя, человека или устройства, передающего сигналы в ЭВМ. Эти сигналы, поступая на естественном языке в виде текста, таблицы или звука, преобразуются в один из двоичных кодов и далее обрабатываются и выводятся в виде результата.
Типы современных электронных вычислительных машин разнообразны — от микроЭВМ до персональных компьютеров, которые и являются наиболее популярными.
На сегодняшний день обществом используется очень большое количество вычислительных машин. И для того чтобы разобраться с этим объемом ЭВМ, их необходимо классифицировать по признакам.
Конструктивно ПК минимальной конфигурации должен состоять из 3-х компонентов: системного блока, дисплея и клавиатуры.
Системный блок (компьютерная платформа) — это устройство, содержащее в своей структуре все основные технические компоненты ПК:
- микропроцессор, выполняющий управление работой машины и операции над данными;
- оперативную память, осуществляющую хранение информации, непосредственно участвующей в работе программы, и является энергозависимой;
- постоянную память, предназначенную для хранения наиболее распространенных и часто используемых программ, необходимых для работы компьютера, и являющуюся энергонезависимой;
- адаптеры и контроллеры, необходимые для управления периферийных устройств и контроля за ними;
- коммуникационные порты, необходимые для подключения различных устройств к ПК;
- накопитель на жестком диске (винчестер);
- накопитель на гибких дисках (дисковод);
- накопитель на компакт-дисках (CD-ROM);
- блок питания
Внешне системный блок представляет собой металлический корпус с рабочей лицевой панелью и задней панелью, на которой размещены разъемы коммуникационных портов для подключения периферийного оборудования.
Обычно структурно микропроцессор представляет собой одну или несколько больших интегральных схем (БИС), выполняющих функции арифметического логического устройства (АЛУ), устройства управления и синхронизации (УУ) и запоминающего устройства, хранящего информацию с помощью регистров. Она может состоять из отдельных блоков (секций), а может быть размещена на одном чипе (кристалле).
Секционная структура позволяет увеличивать разрядность и емкость запоминающего устройства, однако при этом увеличивается количество блоков, что изменяет габариты, мощность и энергопотребление процессора. Однокристальный микропроцессор обладает постоянной разрядностью и выполняет набор команд, хранящихся в его памяти. Отличительной особенностью данного микропроцессора является наличие общей шины, по которой организуется прием, передача данных и осуществляется взаимодействие между внутренними блоками и устройствами. Таким образом, однокристальный микропроцессор позволяет обеспечить высокое быстродействие, обладая небольшой массой и габаритами, относительно малой потребляемой мощностью и стоимостью. Это обеспечивает однокристальному микропроцессору широкое использование и применение в микроЭВМ, контроллерах, программаторах, в устройствах автоматики, телемеханики и связи, вычислительной техники.
Персональный компьютер представляет собой сложное электронное устройство, предназначенное для выполнения широкого круга задач. Это могут быть различные вычисления, расчеты, прослушивание музыки, просмотр видео, различные офисные задачи, игры и многое другое.
Персональный компьютер может быть стационарным или мобильным. К мобильным компьютерам относят ноутбуки, нетбуки и планшеты.
Стационарный компьютер также в последнее время претерпел изменения, но в большинстве случаев представляет собой системный блок, монитор, устройства ввода (клавиатура и мышь), аудиоустройства (колонки, наушники и микрофон), а также другие периферийные устройства (принтер, сканер и т.п.).
Для нормального функционирования персонального компьютера необходим лишь системный блок, монитор, клавиатура и мышь.
Так же необходима операционная система, в большинстве случаев используют Windows, но так же можно скачать Linux.
Далее мы рассмотрим подробнее каждое из этих устройств.
Системный блок
Блок питания
Блок питания выполнен в виде отдельного коробка, который расположен вверху сзади системного блока и имеет несколько кабелей питания всех элементов системного блока.
Материнская плата
Материнская плата является самой большой в системном блоке печатной платой, на которую устанавливаются все основные узлы компьютера (CPU, ОЗУ, видеокарта), также она имеет разъемы для подключения жесткого диска и дисководов, а также шлейфов портов USB и разъемы, выходящие на заднюю панель корпуса. Материнская плата выполняет согласование работы всех устройств компьютера.
Процессор
Процессор представляет собой микросхему, предназначенную для выполнения основных вычислительных операций. Процессоры выпускаются двумя фирмами AMD и Intel. В зависимости от производителя процессора отличается и разъем (место его установки), поэтому при выборе материнской платы следует это не забывать. Вы просто не вставите процессор AMD в материнскую плату для процессоров Intel.
Видеокарта
Видеокарта представляет собой отдельную печатную плату, установленную в разъем PCI Express материнской платы и предназначена для вывода изображения на экран монитора. Она обрабатывает полученную информацию и преобразует в аналоговый и цифровой видеосигнал, который через разъем по кабелю поступает на монитор. На видеокарте, как правило, установлен процессор (GPU) и оперативная видеопамять.
Оперативная память
Оперативная память представляет собой одну или несколько небольших плат, установленных в специальные разъемы на материнской плате (DDR). Оперативная память обеспечивает временное хранение промежуточных данных при работе компьютера. Оперативная память характеризуется скоростью доступа и объемом памяти. На сегодняшний день наиболее быстрая память имеет стандарт DDR3.
Жесткий диск
Жесткий диск является постоянным хранилищем данных, это могут быть как пользовательские данные, так и системные или временные. На жестком диске хранится операционная система, без которой нормальная работа компьютера будет невозможна. Также операционная система может использовать жесткий диск для сохранения содержимого оперативной памяти (например, в режиме гибернации). Представляет собой жесткий диск закрытый металлический параллелепипед, который через разъем (SATA) подключается к материнской плате.
Дисковод
Дисковод оптических дисков внешне напоминает жесткий диск, но имеет на передней панели выдвигающийся лоток для установки оптических дисков. Служит дисковод для чтения и записи оптических дисков.
На системной плате могут устанавливаться и другие дополнительные устройства, например модуль Wi-Fi или ТВ-тюнер.
Монитор
Монитор компьютера служит для графического представления информации, которая безусловно понятно пользователю ПК. В последнее время выпускаются исключительно жидкокристаллические дисплеи (ЖК). Мониторы могут быть оснащены цифровым и/или аналоговым видео разъемами (DVI, HDMI).
Клавиатура
Клавиатура является неотъемлемым устройством ввода любого компьютера. Клавиатура представляет собой группы клавиш для ввода символьной информации. Также многие современные клавиатуры оснащаются дополнительными клавишами, например, для управления медиаплеерами и различными программами.
