Реферат: Техническое и информационное обеспечение ПК

Реферат: Техническое и информационное обеспечение ПК

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ

ИНСТИТУТ ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ

Реферат №1

по дисциплине «Компьютерная подготовка»

Специальность Бухгалтерский учет и аудит

Курс 1-й

Группа БуиА-6-99/2

Студент

Студенческий билет №

ВАРИАНТ №4

«   » мая 2000г.

Проверил:

____________________/                 /

«___»_______________2000г.

Москва 2000г.

Тема:

«Техническое и информационное обеспечение

персонального компьютера (ПК)»

Содержание

1. Введение. История развития ПК.

Появление понятия «Персональный компьютер» относится к концу 70-х годов, когда распространение ПК вызвало некоторое снижение спроса на большие и мини ЭВМ. Компания IBM (International Bussines Machines Corporation)-ведущий производитель больших ЭВМ, решила попробовать свои силы на этом новом для нее рынке оборудования. Одно из подразделений компании получило задание на разработку проекта ПК. Новый компьютер было решено строить по модульной схеме. Также было разрешено использовать комплектующие и блоки как разработанные IBM, так и изготовленные другими фирмами. Эти факторы сыграли важную роль в дальнейшем развитии рынка ПК, заложив основу так называемой «открытой архитектуры».

В качестве основы нового компьютера был выбран 16-разрядный микропроцессор Intel-8088 (разработка 1979г.), позволявший работать с 1Мб памяти. Учитывая тот факт, что другие микропроцессоры, существовавшие в то время, были ограничены 64Кб, использование Intel-8088 значительно увеличивало потенциальные возможности проектируемого ПК. Заказ на разработку программного обеспечения для ПК получила фирма Microsoft.

Проект был завершен в августе 1981г. Компьютер, получивший название IBM PC, произвел настоящую информационную революцию, вытеснив с рынка в течение нескольких лет старые, 8-битовые модели ПК. IBM PC стал фактически стандартом для производителей компьютерной техники. Относительно низкая стоимость (1000-1500долларов) в сочетании с наличием разъемов подключения дополнительных устройств расширения, а также возможность несложной замены устаревших или вышедших из строя частей ПК обусловили широкий спрос на IBM PC, который привел к лавинообразному нарастанию производства ПК, совместимых с оригинальной моделью. Это семейство микрокомпьютеров получило название “клона” IBM, следующим из которых стал ПК IBM PC AT на основе микропроцессора 80286 (разработка 1981г.).

На сегодняшний день доля IBM-совместимых компьютеров составляет около 90% рынка ПК.

2. Классификация ПК.

В зависимости от области применения и конфигурации системы ПК делятся на следующие классы:

1.    Серверы;

2.    Рабочие станции;

3.    Терминалы;

4.    «Домашние» ПК.

Сервером называется ПК, специально сконфигурированный для выполнения какой-либо общей для группы пользователей задачи. ПК, используемый для хранения файлов, называется файл-сервером, для печати документов – принт-сервером, обеспечивающий выход ЛВС в сеть Интернет – интернет-сервером и т.д. Как правило, в сервере используется высокопроизводительный процессор (может быть 2 и более), НЖМД большой емкости, преимущественно SCSI, и большой объем ОЗУ с коррекцией ошибок ECC, от 64 до 512Мб и более. В зависимости от конкретных условий сервер может одновременно использоваться и как рабочая станция.

Рабочей станцией называется ПК, используемый одним пользователем. Если РС используется для решения одной, строго специальной задачи, то она получает название этой задачи. Например, для дизайнера, имеющего дело с графикой, принципиально важно иметь ПК с большим объемом ОЗУ (128Мб и более), высокопроизводительным процессором, хорошей видео картой SVGA 32Мб и более, видео ускорителем и монитором от 17 дюймов. Такая рабочая станция называется графической станцией.

Терминалом называется ПК, подключенный к компьютерной сети и не имеющий, как правило, собственного НЖМД. Такой ПК может работать только в том случае, если включен главный сервер. Терминалы используются в банковской, складской, торговой деятельности и др. областях. Например, рабочая станция банковской операционистки является терминалом.

«Домашние» ПК используются, как правило, для компьютерных игр, «серфингу» по сети Интернет, хранению и обработке личной информации и т.п.

3.   Информационное обеспечение.

3.1  Системы счисления.

В вопросах организации обработки информации с помощью ПК важное место занимают системы счисления, формы представления данных и специальное кодирование чисел.

Различают позиционные и непозиционные системы счисления. В непозиционных системах счисления каждое число обозначается соответствующей совокупностью символов. Характерным представителем непозиционных систем является римская система счисления со сложным способом записи чисел и громоздкими правилами выполнения арифметических операций.

Позиционной является десятичная система счисления, используемая в повседневной жизни. Помимо десятичной существуют и другие системы. Некоторые из них нашли применение в информатике.

Количество символов, используемых в позиционной системе счисления, называется ее основанием. Его обозначают обычно буквой q. В десятичной системе счисления используется 10 символов (цифр): 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, и основанием системы является число десять.

Особое место среди позиционных систем счисления занимают системы со степенными весами разрядов, в которых веса смежных позиций цифр (разрядов) отличаются по величине в постоянное количество раз, равное основанию q системы счисления.

В общем случае в такой ПСС с основанием q любое число х может быть представлено в виде:

X(q)=xn-1qn-1+xn-2qn-2+…+x1q1+x0q0+x-1q-1+…+x-mq-m=åxiqi

Где      X(q)-запись числа в системе счисления с основанием q;

q-основание системы счисления;

xi –целые числа, меньше q;

n-число разрядов (позиций) в целой части числа;

m-число разрядов в дробной части числа.

Например: 4295,67(10)=4*103+2*102+9*101+5*100+6*10-1+7*10-2

Для обозначения используемой системы счисления ее основание указывается в индексе в круглых скобках. Изображение числа X(q) в виде последовательности коэффициентов xi полинома является его условной сокращенной записью (кодом).

X(q)=Xn-1 Xn-2…X1X0,X-1…X-m

Запятая отделяет целую часть числа от дробной и служит началом отсчета значений веса каждой позиции (разряда).

В информатике применяют позиционные системы счисления с недесятичным основанием: двоичную, восьмеричную, шестнадцатеричную, т.е. системы счисления с основанием q=2k, где k-1, 3, 4.

Наибольшее распространение получила двоичная систем счисления. В этой системе для представления любого числа используются два символа – цифры 0 и 1. Основание системы счисления q=2.

Например: 13,625(10)=1*23+1*22+0*21+1*20+1*2-1+0*2-2+1*2-3=1101,101(2)

В восьмеричной системе счисления алфавит состоит из восьми символов (цифр): 0, 1 … 7. Основание системы счисления q=8.

Например: 28(10)=3*81+4*80=34(8)

В шестнадцатеричной системе счисления алфавит включает в себя 16 символов (цифр и букв): 0, 1 … 9, А, В, С, D, E, F. Основание системы счисления q=16. Например: Например: 75(10)=4*161+В*160=4В(16)

3.2  Представление чисел с фиксированной точкой.

При представлении числа Х в форме с фиксированной точкой указываются знак числа (sign X) и модуль числа (mod X) в q-ичном коде. Иногда такую форму представления чисел называют естественной формой. Место точки (запятой) постоянно для всех чисел и в процессе решения задач не меняется. Знак положительного числа кодируется цифрой «0», а знак отрицательного числа – цифрой «1».

Код числа в форме с фиксированной точкой, состоящий из кода знака и q-ичного кода его модуля, называется прямым кодом q-ичного числа. Разряд прямого кода числа, в котором располагается код знака, называется знаковым разрядом кода. Разряды прямого кода числа, в которых располагается q-ичный код модуля числа, называются цифровыми разрядами кода. При записи прямого кода знаковый разряд располагается левее старшего цифрового разряда и обычно отделяется от цифровых разрядов точкой.

Максимальное и минимальное значения чисел определяются формулами:

Xmax=+(qn-q-m);            Xmin=-(qn-q-m).

Использование формы с фиксированной точкой для представления смешанных (с целой и дробной частью) чисел в ПК практически не встречается. Как правило, используются ПК либо с дробной арифметикой, либо с целочисленной.

Форма представления чисел с фиксированной точкой упрощает аппаратную реализацию ПК, уменьшает время выполнения машинных операций, однако при решении задач необходимо постоянно следить за тем, чтобы все исходные данные, промежуточные и окончательные результаты находились в допустимом диапазоне представления. Если этого не соблюдать, то возможно переполнение разрядной сетки, и результат вычислений будет неверным.

3.3  Представление чисел с плавающей точкой.

При представлении числа Х в форме числа с плавающей точкой (в нормальной форме) требуется задать знаки мантиссы и порядка, их модули в q-ичном коде, а также основание системы счисления.

Х=mqp

Где      m-мантисса числа;

            q-основание системы счисления;

            p-порядок.

Для задания числа в нормальной форме требуется задать знаки мантиссы и порядка, их модули в q-ичном коде, а также основание системы счисления. Нормальная форма представления чисел неоднозначна, т.к. взаимное изменение m и p приводит к плаванию точки (запятой). Отсюда произошло название формы представления чисел.

Для однозначности представления чисел в ПК используется нормальная нормализованная форма, в которой положение точки всегда задается перед значащей цифрой мантиссы. Точность вычислений при использовании формата с плавающей точкой определяется числом разрядов мантиссы. Она увеличивается с увеличением числа разрядов.

3.4  Представление символов. Кодировка ASCII.

ПК обрабатывают не только числовую, но и текстовую, или алфавитно-цифровую информацию, содержащую буквы, цифры, знаки препинания, математические и др. символы. Именно такой характер имеет экономическая, плановая и учетная информация, а также тексты программ на алгоритмических языках. Характер этой информации таков, что для ее представления требуются слова переменно длины. Возможность представления, ввода, обработки и вывода алфавитно-цифровой (символьной) информации важна и для чисто математических задач, т.к. позволяет оформлять результаты вычислений в виде таблиц или графиков с нужными заголовками и пояснениями.

Во многих ПК для представления алфавитно-цифровых символов используется код ASCII (American Standart Code for Information Interchange – американский код обмена информацией), расширенный путем добавления букв русского алфавита. Для представления каждого символа отводится один байт, с помощью которого можно закодировать 256 символов. В связи с тем, что в коде ASCII нет букв русского языка, для их корректного отображения используются специальные программы-русификаторы.

4.   Структура и принципы работы ПК.

4.1. Блок-схема, основные узлы и их назначение.

Более чем за полвека развития вычислительных средств прогресс в аппаратной реализации ЭВМ и их технических характеристик превзошел все прогнозы, и пока не заметно снижение его темпов. Несмотря на то, что современные компьютеры не имеют ничего общего с первыми моделями, основополагающе идеи, заложенные в них и связанные с понятием алгоритма, разработанным Аланом Тьюрингом, а также архитектурной реализацией, предложенной Джоном фон Нейманом, пока не претерпели коренных изменений (за исключением систем параллельной обработки информации). В связи с этим закономерно в качестве блок-схемы привести следующую логическую структуру:

·     АЛУ – арифметико-логическое устройство;

·     УУ – устройство управления;

·     ЗУ – запоминающее устройство;

·     УВВ – устройство ввода-вывода;

·     ПУ – пульт управления.

Процессор, или микропроцессор, является основным устройством ПК. Он предназначен для выполнения вычислений по хранящейся в запоминающем устройстве программе и обеспечения общего управления ПК. Быстродействие ПК в значительной мере определяется скоростью работы процессора. Для ее увеличения процессор использует собственную память небольшого объема, именуемую местной или сверхоперативной, что в некоторых случаях исключает необходимость обращения к запоминающему устройству ПК.

Вычислительный процесс должен быть предварительно представлен для ПК в виде программы – последовательности инструкций (команд), записанных в порядке выполнения. В процессе выполнения программы ПК выбирает очередную команду, расшифровывает ее, определяет, какие действия и над какими операндами следует выполнить. Эту функцию осуществляет УУ. Оно же помещает выбранные из ЗУ операнды в АЛУ, где они и обрабатываются. Само АЛУ работает под управлением УУ.

Обрабатываемые данные и выполняемая программа должны находиться в запоминающем устройстве – памяти, куда они вводятся через устройство ввода. Емкость памяти измеряется в величинах, кратных байту. Память представляет собой сложную структуру, построенную по иерархическому принципу, и включает в себя запоминающие устройства различных типов. Функционально она делится на две части: внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя, или основная память – это запоминающее устройство, напрямую вязанное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно участвующих в вычислениях. Обращение к внутренней памяти ПК осуществляется с высоким быстродействием, но она имеет ограниченный объем, определяемый системой адресации машины.

Внутренняя память, в свою очередь, делится на оперативную (ОЗУ) и постоянную (ПЗУ) память. Оперативная память, по объему составляющая большую часть внутренней памяти, служит для приема, хранения и выдачи информации. При выключении питания ПК содержимое оперативной памяти в большинстве случаев теряется. Постоянная память обеспечивает хранение и выдачу информации. В отличие от содержимого оперативной памяти, содержимое постоянной заполняется при изготовлении ПК и не может быть изменено в обычных условиях эксплуатации. В постоянной памяти хранятся часто используемые (универсальные) программы, и данные, к примеру, некоторые программы операционной системы, программы тестирования оборудования ПК и др. при выключении питания содержимое постоянной памяти сохраняется.

Внешняя память (ВЗУ) предназначена для размещения больших объемов информации и обмена ею с оперативной памятью. Для построения внешней памяти используют энергонезависимые носители информации (диски и ленты), которые к тому же являются переносимыми. Емкость этой памяти практически не имеет ограничений, а для обращения к ней требуется больше времени, чем ко внутренней.

Внешние запоминающие устройства конструктивно отделены от центральных устройств ПК (процессора и внутренней памяти), имеют собственное управление и выполняют запросы процессора без его непосредственного вмешательства. В качестве ВЗУ используют накопители на магнитных и оптических дисках, а также накопители на магнитных лентах.

ВЗУ по принципам функционирования разделяются на устройства прямого доступа (накопители на магнитных и оптических дисках) и устройства последовательного доступа (накопители на магнитных лентах). Устройства прямого доступа обладают большим быстродействием, поэтому они являются основными внешними запоминающими устройствами, постоянно используемыми в процессе функционирования ПК. Устройства последовательного доступа используются в основном для резервирования информации.

Устройства ввода-вывода служат соответственно для ввода информации в ПК и вывода из нее, а также для обеспечения общения пользователя с машиной. Процессы ввода-вывода протекают с использованием внутренней памяти ПК. Иногда устройства ввода-вывода называют периферийными или внешними устройствам ПК. К ним относятся, в частности, дисплеи (мониторы), клавиатура, манипуляторы типа «мышь», алфавитно-цифровые печатающие устройства (принтеры), графопостроители, сканеры и др. для управления внешними устройствами (в том числе и ВЗУ) и согласования их с системным интерфейсом служат групповые устройства управления внешними устройствами, адаптеры или контроллеры.

Пульт управления служит для выполнения оператором или системным программистом системных операций в ходе управления вычислительным процессом.

4.2. Микропроцессоры

Микропроцессор, как известно, является «сердцем» любого компьютера, в том числе и ПК. И значительную часть современных «сердец» производит компания Intel. Фирма Intel, до конца 1997г. выпускала процессоры Pentium с частотами 75, 90, 120, 133,150, 166, 200МГц. Их особенности: встроенный в процессор кэш 1-го уровня 16Кб; технология изготовления-0,35микрон (для процессоров 120МГц и ниже-0,6микрон); содержат ~3,3млн. транзисторов.

Доминирующее положение Интел на рынке 586х процессоров способствовало тому, что тактовая частота, используемая Pentium, фактически легла в основу классификации производительности всех процессоров того времени. Поэтому фирмы IBM, Cyrix, AMD совместно разработали стандарт для измерения реальной производительности всех процессоров того времени. Эта концепция, получившая название «Р-рейтинг» базируется на тесте Winstone. Этот системный эталонный тест размером в 60Мб состоит из 13 прикладных программ представляющих наиболее важные сектора рынка.

Таким образом, каждому кристаллу AMD-K5 или 6х86 присуждается Р-рейтинг, который не случайно совпадает с величиной тактовой частоты соответствующего процессора Pentium. Если показатель производительности находится в промежутке между двумя величинами тактовой частоты Intel, избирается более низкая величина, т.е. производительность скорее преуменьшается, чем преувеличивается. Например, «кристалл AMD-K5-PR133» обладает по меньшей мере таким же быстродействием, что и Intel Pentium 133МГц. При этом о тактовой частоте AMD-K5 ничего не говорится ввиду того, что ядро К5 обладает очень высокой эффективностью и достижение производительности, например, на уровне Pentium-166, не требует даже удвоения тактовой частоты (отметим, что Pentium-166 умножает внешние 66МГц в 2,5раза, а К5-РR166 только в 1,75раза).

Некоторые особенности К5: кэш 1-го уровня 24Кб; технология-0,35микрон; количество транзисторов~4,3млн.

Процессоры Cyrix (и идентичные им IBM) имеют официальное название 6х86Р120+, 6х86Р133+, 6х86Р150+, 6х86Р166+, 6х86Р200+. Изготовлены по технологии – 0,5микрон (0,65 для Р120+), кэш 1-го уровня 16Кб, дополнительный кэш команд – 256б, количество транзисторов~3млн.

В конце 1995г. фирма Intel выпустила в продажу процессор Pentium Pro (Р6) и до начала 1997г. он оставался самым мощным и дорогим процессором. Pentium Pro выпускался со следующими тактовыми частотами: 133, 150, 166, 180, 200МГц. Технология изготовления – 0,35микрон, кэш 1-го уровня 16Кб, кэш 2-го уровня 256 или 512Кб, внутренняя шина 300бит, количество транзисторов – 5,5млн. Одним из значительных отличий от предыдущих процессоров является наличие кэш-памяти 2-го уровня в самом кристалле процессора. Этот процессор был ориентирован в основном для применения в серверах и рабочих станциях.

Страницы: 1, 2, 3