На этом уровне ЭВМ рассматривается как устройство, способное хранить и обрабатывать информацию, а также обмениваться данными с внешним миром. ЭВМ представляется «черным ящиком», который может подключаться к коммуникационной сети и к которому могут подсоединяться периферийные устройства.
· Уровень общей архитектуры
Этот уровень предполагает представление ЭВМ в виде 4-х составляющих: центрального процессора (ЦП), основной памяти (ОП), устройства ввода-вывода (УВВ) и системы шин.
· Уровень детализации устройств второго уровня
· Уровень детализации устройств третьего уровня
Основные принципы построения ЭВМ, структура Дж. Фон Неймана
Принцип двоичного кодирования.
Вся информация (данные и команды) кодируются бинарными значениями; каждый тип информации представляет двоичной последовательностью и имеет свои формат.
Поле — последовательность битов в формате, имеющая определенный смысл.
Принцип однородности памяти.
Команды и данные хранятся в одной памяти и внешне абсолютно неразличимы. Это позволяет проводить над командами операции как над числами и обеспечивает возможность получения команд какой-либо программы в результате исполнения другой программы.
Теория алгоритмов и сложность вычислений 09.09.2021
Принцип адресности.
Основная память состоит из пронумерованных двоичными адресами ячеек, причем ЦП в произвольный момент времени имеет доступ к любой из них.
Принцип программного управления.
Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из ряда команд, в свою очередь, каждая из которых предписывает некоторую операцию из доступного набора, реализуемого архитектурой ВМ.
Команды хранятся в памяти ВМ и выполняются в естественной последовательности, следуя порядку их расположения.
Архитектура ЭВМ фон Неймана — классическая однопроцессорная архитектура SISD
Single Instruction Single Data (stream) — «один поток команд, один поток данных», архитектура SISD (ОКОД).
Структурная схема ПК, назначение всех компонентов
Основным устройством ПК является материнская плата, которая определяет его конфигурацию. Все устройства ПК подключаются к этой плате с помощью разъемов расположенных на этой плате. Соединение всех устройств в единую систему обеспечивается с помощью системной магистрали (шины), представляющей собой линии передачи данных, адресов и управления.
Ядро ПК состоит из центрального процессора и основной памяти, состоящей из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или программируемого постоянного запоминающего устройства (ППЗУ). ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранения данных, например BIOS.
Клавиатура. Монитор, внешние запоминающие устройства, мышь, принтер и т.д. подключаются через контроллеры, адаптеры, карты, которые могут иметь свои процессоры и свою память, т.е. представляют собой специализированные процессоры.
Императивное (процедурное) программирование
Центральный процессор, основные характеристики
ЦП — электронный блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные инструкции (код программ), главная часть аппаратного обеспечения компьютера.
— Разрядность – число двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной команды. Большинство современных процессоров – это 32 и 64-разрядые процессоры;
— Тактовая частота – количество циклов работы устройства за единицу времени. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность;
— Наличие встроенного математического сопроцессора;
— Наличие и размер Кэш-памяти.
Материнская плата.
Материнская плата (системная плата) –сложная многослойная печатная плата, являющаяся основой построения вычислительной системы (ПК).
Основные (несъемные) части: разъем процессора, микросхемы чипсета, загрузочный ПЗУ, контроллеры шин, интерфейсы ввода-вывода и периферийных устройств. ОЗУ в виде модулей памяти устанавливаются в специально предназначенные разъемы; в слоты расширения устанавливаются карты расширения. Периферийные устройства подключаются через специальные интерфейсы, которые называются аппаратными портами.
Источник: infopedia.su
Принцип программного управления
Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов — команд. Каждая команда предписывает некоторую операцию из набора операций, реализуемых вычислительной машиной. Команды программы хранятся в последовательных ячейках памяти вычислительной машины и выполняются в естественной последовательности, то есть в порядке их положения в программе. При необходимости, с помощью специальных команд, эта последовательность может быть изменена. Решение об изменении порядка выполнения команд программы принимается либо на основании анализа результатов предшествующих вычислений, либо безусловно.
Операционная система (ОС) — это программа которая автоматически загружается при включении компьютера и служит для управления всеми устройствами компьютера, а так же для предоставления пользователю удобного способа взаимодействия с компьютером.
Виды ОС:
· Многопользовательская система, система с коллективным доступом, система коллективного доступа (multiusersystem) — вычислительная система или ее часть (например операционная система), позволяющая нескольким пользователям одновременно иметь доступ к одной ЭВМ.
· Однопользовательская система (oneusersystem) — операционная система, не обладающая свойствами многопользовательской. Примерами однопользовательских ОС являются MS DOS фирмы Microsoft (США) и ОС/2, созданная совместно Microsoft и IBM.
· Сетевая операционная система, СОС (NOS, NetworkOperatingSystem) — операционная система, предназначенная для обеспечения работы вычислительной сети. Примерами сетевых операционных систем являются Windows NT, Windows 2000, NovelNetware, Unix, Linux и др.
Типы ОС:
· графические (с наличием графического пользовательского интерфейса — GUI) — текстовые (только командная строка);
· открытые (с возможностью редактировать исходный код) — закрытые (без возможности редактировать исходный код);
· высокая стабильность (устойчивость к сбоям аппаратной части)- низкая стабильность;
· простая в администрировании (для рядового пользователя) — сложная, для системных администраторов;
· 16-разрядная — 32-разрядная — 64-разрядная (в далеком прошлом были еще и 8-разрядные);
· с высоким уровнем безопасности данных — с низким уровнем безопасности;
Типы интерфейсов:
- Между пользователем и ПК
- Программным и аппаратным обеспечением.
- Между программами
Программные средства – это набор программ, которые и заставляют аппаратную часть системы выполнять необходимые действия.
классически программное обеспечение принято подразделять по назначению
Системное ПО — это программа, которая взаимодействует со всеми частями компьютера. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные практические задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, предоставляя им сервисные функции.
Прикладная ПО —предназначены для автоматизации деятельности в определенной предметной области.
Инструментальное ПО — программное обеспечение, предназначенное для создания и обработки других
1) Текстовый редактор
3) библиотека функций
6) библиотека компонентов
Можно выделить следующие уровни ПО:
1) прикладной уровень;
2) служебный уровень;
3) системный уровень;
4) базовый уровень.
Базовый уровень — имеет назначения управления средствами,
Системный уровень обеспечивает взаимодействие других программ компьютера с
базовым уровнем и непосредственно с аппаратным обеспечением.
Служебный уровень автоматизирует работы по проверке и настройке
Прикладной уровень программы, с помощью которых выполняются конкретные задачи (производственные, творческие,
развлекательные и учебные).
Источник: poisk-ru.ru