Билет №1 Функциональная схема компьютера. Основные устройства компьютера, их назначение и взаимосвязь - korshu.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Цели: знать основные параметры компьютера; знать назначение основного... 1 51.29kb.
Назначение и основные характеристики памяти. Внутренняя и внешняя... 1 87.98kb.
Пояснительная записка к курсовой работе на тему: "Цифровой диктофон" 1 147.43kb.
Компьютер и дети: будьте осторожны! 1 34.54kb.
«Логические основы компьютера» 7 17 2426.23kb.
Ни компьютер в целом, ни его составные части не способны сами по... 1 250.06kb.
I. Техническое устройство компьютера 1 34.38kb.
Устройство компьютера 1 105.95kb.
Принтер — периферийное устройство компьютера, предназначенное для... 1 131.33kb.
1. Предварительная подготовка персонального компьютера 1 70.52kb.
Совершенствование методик преподавания изобразительного искусства 2 607.68kb.
Лекции для индивидуальной пропагандистской деятельности, отдельные... 6 1112.03kb.
Инструкция по работе с сервисом «sms-платеж» 1 218.94kb.

Билет №1 Функциональная схема компьютера. Основные устройства компьютера, их назначение - страница №1/6


Билет №1
1. Функциональная схема компьютера. Основные устройства компьютера, их назначение и взаимосвязь.

Компьютер состоит из следующих основ­ных устройств:


1. Процессор является главным устройством компью­тера, в котором происходит обработка всех видов информации. Другой важной функцией процессо­ра является обеспечение согласованного действия всех узлов, входящих в состав компьютера.

Процессор способен выполнять небольшой набор универсальных инструкций, называемых машинными командами.

Работа компьютера состоит в вы­полнении последовательности таких команд (программы)
2. Память предназначена для хранения как дан­ных, так и программ их обработки

Под внутренней памятью компью­тера принято понимать быстродействующую электрон­ную память, расположенную на его системной плате.


Наиболее существенная часть внутренней памяти назы­вается оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Главное назначение состоит в том, чтобы хранить данные и программы для решаемых в текущий момент задач. При выключении питания содержимое ОЗУ полностью теряется.

Другая существенная часть внутренней памяти - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором, в частности, хранится информация, необходи­мая для первоначальной загрузки компьютера в момент включения питания. Как очевидно из названия, инфор­мация в П3У не зависит от состояния компьютера.


Внешняя память. Сюда прежде всего следует отнести нако­пители на гибких и жестких магнитных дисках (послед­ние пользователи жаргонно именуют винчестерами), а также оптические дисководы (устройства для работы с CD-ROM). Вне­шняя память позволяет сохранить огромные объемы информации с целью последующего использования. Информация во внешней памяти предназначена для самого компьютера и поэтому хранится в удобной ему форме; человек без использо­вания машины не в состоянии, например, даже отда­ленно представить содержимое немаркированной дис­кеты или диска CD-ROM.
3. Устройства ввода-вывода. Служат для ввода информации в компьютер и вывода ее на экран или бумагу или в звуковые колонки или наушники (монитор, принтер, сканер, клавиатура, мышь и т.п.)
4. Шина Для связи основных устройств компьютера между со­бой используется специальная информационная магист­раль - шина. Шина состоит из трех частей:

шина адреса, на которой устанавливается адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с кото­рым будет происходить обмен информацией;

шина данных, по которой будет пе­редана необходимая информация;

шина управления, регулирующая этот процесс (например, один из сигналов на этой шине позво­ляет компьютеру различать между собой адреса памяти и устройств ввода/вывода).



Билет №2

Основные характеристики компьютера (разрядность, объем памяти, быстродействие, адресное пространство и др.)
1. Основные характеристики процессора:
Тактовая частота.

Любая операция процессора (машин­ная команда) состоит из отдельных элементарных действий — тактов. Для организации последовательного вы­полнения требуемых тактов друг за другом в компью­тере имеется специальный генератор импульсов, каждый из которых инициирует очередной такт машинной команды. Чем чаще следуют импульсы от генератора, тем быс­трее будет выполнена операция, состоящая из фиксиро­ванного числа тактов. Тактовая частота определяется количеством импульсов в секун­ду и измеряется в мегагерцах — т.е. миллионах импуль­сов за 1 секунду. На данный момент тактовая частота самых современных процессоров уже превышает 2000 МГц, т.е. 2 ГГц (2 гигагерца).

Если в одном из процессоров команда выпол­няется за 2 такта, а в другом — за 3, то при одинаковой частоте первый будет работать в полтора раза быстрее! Кроме того, не нужно забывать, что производи­тельность современной компьютерной системы определя­ется не только быстродействием отдельно взятого процес­сора, но и скоростями работы остальных узлов компью­тера и даже способами организации всей системы в целом: очевидно, что чрезмерно быстрый процессор будет вынуж­ден постоянно простаивать, ожидая, например, медленно работающую память; или другой пример — очень часто простое увеличение объема ОЗУ дает гораздо больший эффект, чем замена процессора на более быстрый.
Разрядность - число одно­временно обрабатываемых процессором битов. Для современных моделей она равна 32. Тем не менее все не так просто. Дело в том, что, помимо описанной "внутренней" разрядности про­цессора, существуют еще разрядность шины данных, которой он управляет, и разрядность шины адреса.

Эти характеристики далеко не всегда совпадают


Адресное пространство

Разрядность шины адреса R определяет максимальный объем памя­ти, который способен поддерживать процессор. Эту ха­рактеристику называют величиной адресного пространства, и она может быть вычислена по про­стой формуле 2R. Действительно, R двоичных разрядов позволяют получить именно такое количество неповто­ряющихся чисел, т.е. в данном случае адресов памяти.


2. Основные характеристики внутренней памяти

Объем

Минимальная порция информации, ко­торую современный компьютер способен записать в па­мять, составляет 8 бит, или 1 байт. Отсюда становится очевидным, что общий объем памяти должен измерять­ся в байтах или в производных от него единицах. Размер памяти персональных компьютеров стремительно возра­стает. Первые модели имели 16-разрядное адресное про­странство, следовательно, объем памяти 216 = 64 Кб. Сейчас вы вряд ли сможете приобрести новый компьютер с ОЗУ менее 32—64 Мб.



Быстродействие.

Этот параметр определяется временем выполнения опера­ций записи или считывания данных; он зависит от прин­ципа действия и технологии изготовления запоминаю­щих элементов.



Кэш-память. Название "кэш" происходит от английского сло­ва cache, которое обозначает тайник или замаскирован­ный склад (в частности, этим словом называют прови­ант, оставленный экспедицией для обратного пути, или запас продуктов, например, зерна или меда, который жи­вотные создают на зиму). "Секретность" кэша заключа­ется в том, что он невидим для пользователя и данные, хранящиеся там, недоступны для прикладного программ­ного обеспечения. Процессор использует кэш, помещая туда извлеченные им из ОЗУ данные и команды про­граммы и запоминая при этом в специальном каталоге адреса, откуда информация была извлечена. Если эти дан­ные потребуются повторно, то уже не надо будет терять времени на обращение к ОЗУ — их можно получить из кэш-памяти значительно быстрее. Поскольку объем кэша существенно меньше объема оперативной памяти, его кон­троллер (управляющая схема) тщательно следит за тем, какие данные следует сохранять в кэше, а какие заменять: удаляется та информация, которая используется реже или совсем не используется. Кэш­-память является очень эффективным средством повыше­ния производительности компьютера.
Билет №3

Формализация моделей. Привести пример формализации (например, преобразования описательной модели в математическую модель).

Будем понимать под моделью другой объект (реаль­ный, знаковый или воображаемый), отличный от ис­ходного, который обладает существенными для целей моделирования свойствами и в рамках этих целей пол­ностью заменяет исходный объект.
Моделирование — процесс построения формальной модели реального явления и ее использование в целях исследования моделируемого явления.

Когда модель сформулирована, выбирается метод и инструментальное средство ее исследования. В зависимо­сти от формализованной постановки задачи в качестве такого средства может выступать либо пакет прикладных программ (офисных — типа MS Excel, MS Access и др., специализированных математических — типа MathLab, Mathematica и др.), либо язык программирования (Паскаль, Си, Фортран, Бейсик и др.). В зависимости от выбран­ного средства можно использовать или готовый метод решения, реализованный в данном продукте, либо со­ставлять программу для выбранного метода.

Если в качестве средства решения задачи выступает тот или иной язык программирования (впрочем, это актуаль­но и для математических пакетов), следующий этап — разработка алгоритма и составление программы для ЭВМ. Здесь каждый действует по-своему, это творческий и трудно-формализуемый процесс. В настоящее время наиболее распространенными являются приемы структурного и объект­но-ориентированного программирования. Выбор языка программирования обычно определяется имеющимся опы­том программиста, наличием некоторых стандартных под­программ и доступных библиотек.

После составления программы решаем с ее помощью простейшую тестовую задачу (желательно с заранее изве­стным ответом) с целью устранения грубых ошибок. Про­фессиональное тестирование — весьма непростой процесс; в нашем случае приходится пользоваться крайне упрощен­ными процедурами. Затем следует собственно численный эксперимент и выясняется, соответствует ли модель реаль­ному объекту (процессу). Модель адекватна реальному процессу, если основные характеристики процесса, полу­ченные на ЭВМ, совпадают с экспериментальными с заданной степенью точности.

Если результаты соответствуют экспериментальным данным или нашим интуитивным представлениям, про­водят расчеты по программе, данные накапливаются и соответствующим образом обрабатываются. Чаще удоб­ной для восприятия формой представления результатов являются не таблицы значений, а графики, диаграммы. Иногда численные значения пытаются заменить анали­тически заданной функцией, вид которой определяет экспериментатор. Обработанные данные в конечном итоге попадают в отчет о проделанном эксперименте.

Рассмотрим пример решения содержательной задачи.


Как известно, герой знаменитого фильма "Небесный тихоход" майор Булочкин, упав с высоты 6000 м без парашюта, не только остался жив, но даже смог снова летать. Было бы интересно узнать, возможно ли такое на самом деле, или же подобное случается только в кино.

Эту задачу необходимо формализовать, записав ее в приемлемой форме: составить программу, позволяющую получить табличную зависимость от времени значений скорости тела, падающего под действием силы тяжести; учесть при решении задачи сопротивление воздуха. На­чальную скорость считать равной нулю.

Так как постановка задачи должна быть конкретизи­рованной, примем соглашение, каким образом падает человек. Этот летчик является опытным и скорее всего совершал раньше прыжки с парашютом, поэтому он падает не "солдатиком", а лицом вниз, "лежа , раски­нув руки в стороны.

Расчетные формулы в данном случае получаются на основе второго закона Ньютона и в общем виде выглядят так:

.

Пусть т = 80 (масса майора), кг в нашем случае приблизительно равно (из справочников) 0,55.

Вопрос, который будет обсуждаться, таков: каков ха­рактер изменения скорости и перемещения со време­нем, если все параметры заданы?

Из со­ображений здравого смысла ясно, что при наличии со­противления, растущего со скоростью, в какой-то мо­мент сила сопротивления сравняется с силой тяжести, после чего скорость больше возрастать не будет (если летчик до того не приземлится).

Приведем решение в табличном процес­соре MS Excel. Ниже представлен фрагмент таблицы в режиме отображения формул:
Табличный процессор позволяет результаты расче­тов представить в виде графиков, что зачастую гораздо более информативно, нежели таблицы, заполненные числами.


А теперь ответим на вопрос, поставленный в зада­че. Известен такой факт: один из американских кас­кадеров совершил прыжок в воду с высоты 75 м (Брук­линский мост), и скорость приводнения была 33 м/с. Сравнение этой величины с получившейся в наших расчетах конечной, скоростью 37.7 м/с позволяет считать описанный п кинофильме эпизод вполне реа­листичным.

Таким образом, на практике компьютерное модели­рование процессов и явлений позволяет получить реше­ние большого класса содержательных практических за­дач, решение которых традиционными способами невозможно или дорогостояще.


Билет №4
Внешняя память компьютера. Носители информации (гибкие и жесткие диски, CD, DVD и др.)
Внешняя (долговременная) память — это место дли­тельного хранения данных (программ, результатов рас­четов, текстов и т.д.), не используемых в данный момент в оперативной памяти компьютера. Внешняя память в отличие от оперативной является энергонезависимой. Носители внешней памяти, кроме того, обеспечивают транспортировку данных в тех случаях, когда компьюте­ры не объединены в сети (локальные или глобальные).

Для работы с внешней памятью необходимо наличие накопителя (устройства, обеспечивающего запись и (или) считывание информации) и устройства хранения — но­сителя.

В связи с ви­дом и техническим исполнением носителя информации различают электронные, дисковые и ленточные устройства.
ВИДЫ НАКОПИТЕЛЕЙ:


  • гибкие магнитные диски (Floppy Disk) (диаметром 3,5" и емкостью 1,44 Мб; диаметром 5,25" и емкостью 1,2 Мб (в настоящее время устарели и практически не используются; выпуск накопителей, предназначенных для дисков диаметром 5,25", тоже прекращен)), диски для сменных носителей;

  • жесткие магнитные диски (Hard Disk);

  • кассеты для стримеров и других НМЛ (накопителей на магнитной ленте);

  • диски CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD.

  • Flash-накопители.

Основные характеристики накопителей и носителей:




  • информационная емкость;

  • скорость обмена информацией;

  • надежность хранения информации;

  • стоимость.

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основан на способах хранения информации с использова­нием магнитных свойств материалов. Магнит­ные запоминающие устройства состоят из уст­ройств чтения/записи информации и магнитного носите­ля, на который осуществляется запись и с которого считывается информация.

Дисковые носители, как правило, намагничи­ваются вдоль концентрических полей — дорожек, располо­женных по всей плоскости дискоидального вращающегося носителя. Запись производится в цифровом коде. Намагни­чивание достигается за счет создания переменного магнит­ного поля при помощи головок чтения/записи. Головки пред­ставляют собой два или более магнитных управляемых кон­тура с сердечниками, на обмотки которых подается пере­менное напряжение. Изменение величины напряжения вы­зывает изменение направления линий магнитной индукции магнитного поля и при намагничивании носителя означает смену значения бита информации с 1 на 0 или с 0 на 1.

Дисковые устройства делят на гибкие (Floppy Disk) и жесткие (Hard Disk) накопители и носители. Основным свойством дисковых магнитных устройств является запись информации на носитель на концентрические замкнутые дорожки с использованием физического и логического цифрового кодирования информации. Плоский дисковый носитель вращается в процессе чтения/записи, чем и обес­печивается обслуживание всей концентрической дорож­ки, чтение и запись осуществляются при помощи маг­нитных головок чтения/записи, которые позиционируют по радиусу носителя с одной дорожки на другую.

Для операционной системы данные на дисках органи­зованы в дорожки и секторы. Дорожки (40 или 80) пред­ставляют собой узкие концентрические кольца на диске. Каждая дорожка разделена на части, называемые секто­рами. При чтении или записи устройство всегда считыва­ет или записывает целое число секторов независимо от объема запрашиваемой информации. Размер сектора на' дискете равен 512 байтам. Цилиндр — это общее коли­чество дорожек, с которых можно считать информацию, не перемещая головок. Поскольку гибкий диск имеет только две стороны, а дисковод для гибких дисков — только две головки, в гибком диске на один цилиндр при­ходится две дорожки. В жестком диске может быть мно­го дисковых пластин, каждая из которых имеет две (или больше) головки, поэтому одному цилиндру соответству­ет множество дорожек. Кластер (или ячейка размеще­ния данных) — наименьшая область диска, которую опе­рационная система использует при записи файла. Обыч­но кластер — один или несколько секторов.

Перед использованием дискета должна быть форма­тирована, т.е. должна быть создана ее логическая и фи­зическая структура.


Накопители на жестких дисках объединяют в одном корпусе носитель (носители) и устройство чтения/ записи, а также нередко и интерфейсную часть, назы­ваемую контроллером жесткого диска. Типичной конструкцией жесткого диска является исполнение в виде одного устройства — камеры, внутри которой находит­ся один или более дисковых носителей, помещенных на одну ось, и блок головок чтения/записи с: их общим приводящим механизмом. Обычно рядом с камерой носителей и головок располагаются схемы управления головками, дисками и часто интерфейсная часть и (или) контроллер. На интерфейсной карте устройства распо­лагается собственно интерфейс дискового устройства, а контроллер с его интерфейсом располагается на самом устройстве. С интерфейсным адаптером схемы накопи­теля соединяются при помощи комплекта шлейфов.

Принцип функционирования жестких дисков анало­гичен этому принципу для ГМД.


Основные физические и логические параметры ЖД


  • Диаметр дисков. Наиболее распространены накопи­тели с диаметром дисков 2,2, 2,3, 3,14 и 5,25 дюйма.

  • Число поверхностей — определяет количество фи­зических дисков, нанизанных на ось.

  • Число цилиндров — определяет, сколько дорожек будет располагаться на одной поверхности.

  • Число секторов — общее число секторов на всех дорожках всех поверхностей накопителя.

  • Число секторов на дорожке — общее число секто­ров на одной дорожке. Для современных накопи­телей показатель условный, так как они имеют не­равное число секторов на внешних и внутренних дорожках, скрытое от системы и пользователя ин­терфейсом устройства.

  • Время перехода от одной дорожки к другой обычно составляет от 3,5 до 5 миллисекунд, а у самых быст­рых моделей может быть от 0,6 до 1 миллисекун­ды. Этот показатель является одним из определя­ющих быстродействие накопителя, так как имен­но переход с дорожки на дорожку является самым длительным процессом в серии процессов произ­вольного чтения/записи на дисковом устройстве.

  • Время установки или время поиска — время, зат­рачиваемое устройством на перемещение головок чтения/записи к нужному цилиндру из произволь­ного положения.

  • Скорость передачи данных, называемая также пропускной способностью, определяет скорость, с которой данные считываются или записываются на диск после того, как головки займут необходи­мое положение. Измеряется в мегабайтах в секунду (Мб/с) или мегабитах в секунду (Мбит/с) и явля-

  • ' ется характеристикой контроллера и интерфейса. В настоящее время используются в основном жест­кие диски емкостью от 4 Г6 до 200 Гб.

Кроме НГМД и НЖМД, довольно часто используют смен­ные носители. Довольно популярным накопителем является Zip. Эти накопители могут хранить 100 или 250 Мб данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5", обес­печивают время доступа, равное 29 мс, и скорость передачи данных до 1 Мб/с. Если устройство подключается к систе­ме через параллельный порт, то скорость передачи данных ограничена скоростью параллельного порта.

К типу накопителей на сменных жестких дисках от­носится накопитель Jaz. Емкость используемого карт­риджа — 1 или 2 Гб. Недостаток — высокая стоимость картриджа. Основное применение — резервное копи­рование данных.

В накопителях на магнитных лентах (чаще всего в ка­честве таких устройств выступают стримеры) запись производится на мини-кассеты. Емкость таких кассет — от 40 Мб до 13 Гб, скорость передачи данных — от 2 до 9 Мб/мин., длина ленты — от 63,5 до 230 м, количество дорожек — от 20 до 144.

CD-ROM — это оптический носитель информации, предназначенный только для чтения, на котором может храниться до 650 Мб данных. Доступ к данным на CD-ROM осуществляется быстрее, чем к данным на диске­тах, но медленнее, чем на жестких дисках.

Компакт-диск диаметром 120 мм (около 4,75") из­готовлен из полимера и покрыт металлической пленкой. Информация считывается именно с этой металлической пленки, которая покрывается полимером, защищающим данные от повреждения. CD-ROM является односторон­ним носителем информации.

Считывание информации с диска происходит за счет ре­гистрации изменений интенсивности отраженного от алю­миниевого слоя излучения маломощного лазера. Приемник или фотодатчик определяет, отразился ли луч от гладкой поверхности, был рассеян или поглощен. Рассеивание или поглощение луча происходит в местах, где в процессе запи­си были нанесены углубления. Фотодатчик воспринимает рассеянный луч, и эта информация в виде электрических сигналов поступает на микропроцессор, который преобра­зует эти сигналы в двоичные данные или звук.

Скорость считывания информации с CD-ROM срав­нивают со скоростью считывания информации с музы­кального диска (150 Кб/с), которую принимают за еди­ницу. На сегодняшний день наиболее распространен­ными являются 52-скоростные накопители CD-ROM (скорость считывания — 7500 Кб/с).

Накопители CD-R (CD-Recordable) позволяют запи­сывать собственные компакт-диски.

Более популярными являются накопители CD-RW, которые позволяют записывать и перезаписывать диски CD-RW, записывать диски CD-R, читать диски CD-ROM, т.е. являются в определенном смысле универсальными.

Аббревиатура DVD расшифровывается как Digital Versatile Disk, т.е. универсальный цифровой диск. Имея те же га­бариты, что обычный компакт-диск, и весьма похожий принцип работы, он вмещает чрезвычайно много инфор­мации — от 4,7 до 17 Гб. Возможно, именно из-за большой емкости он и называется универсальным. Правда, на сегод­ня реально применяется DVD-диск лишь в двух областях: для хранения видеофильмов (DVD-Video или просто DVD) и сверхбольших баз данных (DVD-ROM, DVD-R).

Разброс емкостей возникает так: в отличие от CD-ROM диски DVD записываются с обеих сторон. Более того, с каждой стороны могут быть нанесены один или два слоя информации. Таким образом, односторонние однослой­ные диски имеют объем 4,7 Гб (их часто называют DVD-5, т.е. диски емкостью около 5 Гб), двусторонние однослойные — 9,4 Гб (DVD-10), односторонние двух­слойные — 8,5 Гб (DVD-9), а двусторонние двухслой­ные _ 17 Гб (DVD-18). В зависимости от объема требу­ющих хранения данных и выбирается тип DVD-диска. Если речь идет о фильмах, то на двусторонних дисках часто хранят две версии одной картины — одна широкоэкран­ная, вторая в классическом телевизионном формате.

Таким образом, здесь приведен обзор основных уст­ройств внешней памяти с указанием их характеристик.

В последнее время получает распространение новый вид накопителей – Flash-память. Такие накопители легко подключаются к к компьютеру во время работы, не имеют вращающихся дисков, обладают малыми размерами и имеют емкость в несколько сотен Мб.


следующая страница >>