Изучив эту тему, вы узнаете:
Какова структурная схема компьютера;
- что такое принцип программного управления;
- в чем состоит назначение системной шины;
- что означает принцип открытой архитектуры, используемый при построении компьютера.
Структурная схема компьютера
В предыдущих темах вы познакомились с назначением и характеристиками основных устройств компьютера. Очевидно, что все эти устройства не могут работать по отдельности, а только в составе всего компьютера. Поэтому для понимания того, как компьютер обрабатывает информацию, нёобходимо рассмотреть структуру компьютера и основные принципы взаимодействия его устройств.
В соответствии с назначением компьютера как инструмента обработки информации взаимодействие входящих в него устройств должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечить основные этапы обработки данных.
Для пояснения сказанного рассмотрим приведенную на рисунке 21.1 структурную схему обработки информации компьютером, на которой в верхнем ряду указаны уже знакомые вам по разделу 1 основные этапы этого процесса. Выполнение каждого из этих этапов определяется наличием в структуре компьютера соответствующих устройств. Очевидно, что ввод и вывод информации осуществляется с помощью устройств ввода (клавиатура, мышь и др.) и вывода (монитор, принтер и др.). Для хранения информации используются внутренняя и внешняя память на различных носителях (магнитные или оптические диски, магнитные ленты и пр.).
Рис. 21.1. Структурная схема компьютера
Темные стрелки обозначают обмен информацией между различными устройствами компьютера. Пунктирные линии со стрелками символизцруют управляющие сигналы, которые поступают от процессора. Светлые пустые стрелки отображают потоки входной и выходной информации соответственно.
Компьютер представляет собой систему взаимосвязанных компонентов. Конструктивно все основные компоненты компьютера объединены в системном блоке, который является важнейшей частью персонального компьютера.
Системный блок и системная плата
Внутри системного блока располагаются следующие устройства:
♦ микропроцессор;
♦ внутренняя память компьютера;
♦ дисководы - устройства внешней памяти;
♦ системная шина;
♦ электронные схемы, обеспечивающие связь различных компонентов компьютера;
♦ электромеханическая часть компьютера, включающая блок питания, системы вентиляции, индикации и защиты.
Компоновка компьютера IBM 286
Компоновка современного ПК
Все перечисленные устройства, входящие в состав системного блока, помещены в корпус, причем существуют различные типы корпусов. Тип корпуса системного блока зависит от вида персонального компьютера и определяет размер, размещение и количество устанавливаемых компонентов системного блока. Для стационарных персональных компьютеров наиболее распространенными корпусами являются горизонтальные или настольные (desktop) либо в виде башни (tower). В портативных компьютерах системный блок объединен с монитором и выполнен в стандарте booksize, то есть размером с книгу.
Технической (аппаратной) основой персонального компьютера является системная, или материнская, плата.
Системная плата является главной платой в системном блоке компьютера. На ней расположены важнейшие микросхемы - процессор и память. Системная плата связывает в единое целое различные устройства, обеспечивает условия работы и связь основных компонентов персонального компьютера. Процессор обеспечивает не только преобразование информации, но и управление работой всех остальных устройств компьютера.
В основе работы компьютера лежит так называемый принцип программного управления. В соответствии с ним команды программы и данные хранятся в закодированном виде в оперативной памяти. При работе компьютера команды, которые необходимо выполнить, и данные, которые им требуются, вчитываются по очереди из памяти и поступают в процессор, где они расшифровываются, а затем выполняются. Результаты выполнения различных команд, в свою очередь, могут быть записаны в память или переданы на различные устройства вывода. Скорость выполнения процессором операций по обработке информации является решающим фактором, определяющим его производительность. Дело в том, что любая информация (числа, текст, рисунки, музыка и т. д.) хранится и обрабатывается на компьютере только в цифровой форме. Поэтому ее обработка сводится к выполнению процессором различных арифметических и логических операций, предусмотренных его системой команд.
Системная шина
Для обеспечения информационного обмена между различными устройствами компьютера в нем должна быть предусмотрена ка- кая-то магистраль для перемещения потоков информации. Поясним эту мысль небольшим примером.
Вы знаете, что жизнь большого города - это постоянные потоки людей и транспортных средств, двигающихся в различных направлениях. Часто скорость транспортного или людского потока зависит не от скорости машины, велосипеда или пешехода, а от пропускной способности транспортной сети города, от его подземных и наземных магистралей.
В компьютере происходит движение не транспортных, а информационных потоков по соответствующей информационной магистрали. Роль такой информационной магистрали, связывающей друг с другом все устройства компьютера, выполняет системная шина, расположенная внутри системного блока. Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (токопроводящих) линий на системной плате.
Все основные блоки персонального компьютера подсоединены к системной шине (рисунок 21.2). Основной ее функцией является обеспечение взаимодействия между процессором и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется передача данных, адресов памяти и управляющей информации.
Рис. 21.2. Назначение системной шины
От типа системной шины, так же как и от типа процессора, зависит скорость обработки информации персональным компьютером. К основным характеристикам системной шины относятся разрядность и производительность канала связи.
Разрядность шины определяет количество бит информации, передаваемых одновременно от одного устройства к другому.
Системные шины первых персональных компьютеров могли передавать только 8 бит информации, используя для этого 8 линий данных в виде 8 параллельных проводников. Дальнейшее развитие компьютеров привело к созданию 16-битной системной шины, а затем ее разрядность увеличилась до 32 и далее до 64 бит. Увеличение разрядности шины данных привело к повышению скорости обмена информацией, а увеличение разрядности адресной шины обеспечило больший объем оперативной памяти.
Производительность шины определяется объемом информации, который можно передать по ней за одну секунду.
Подобно транспортным магистралям, пропускная способность которых зависит от количества полос движения на дороге, производительность системной шины во многом определяется ее разрядностью. Чем выше разрядность шины, тем больше бит информации одновременно может передаваться по ней, например из процессора в память. Это приводит к более быстрому обмену данными и освобождению процессора для решения других задач.
Однако системная шина как основная информационная магистраль не может обеспечить достаточную производительность для внешних устройств. Для решения этой проблемы в компьютере стали использовать локальные шины, которые связывают микропроцессор с различными устройствами памяти, ввода и вывода. Назначение локальных шин сходно с назначением окружных или кольцевых дорог вокруг большого города, которые разгружают основные магистрали.
Порты
Связь компьютера с различными устройствами ввода и вывода осуществляется через порты. Для некоторых устройств предусмотрено внешнее подключение к портам через разъемы, которые обычно тоже называют портами. Эти разъемы расположены на тыльной стороне системного блока. Дисководы гибких, жестких и лазерных дисков устанавливаются и подключаются внутри системного блока. Различают проводные (последовательные и параллельные, USB, Fire Wire
) и беспроводные (инфракрасные, Bluetooth
) порты.
Параллельные порты
Этот тип портов используется для подсоединения внешних устройств, которым необходимо передавать большой объем информации на близкое расстояние. Через параллельный порт обычно передается одновременно 8 бит данных по 8 параллельным проводникам. К параллельному порту подключаются принтер, сканер. Число параллельных портов у компьютера не превышает трех, и они имеют соответственно логические имена LPT1, LPT2, LPT3 (от англ. Line PrinTer - линия принтера).
Последовательные порты
Данный тип портов используется для подключения к системному блоку мыши, модемов и многих других устройств. Через такой порт идет последовательный поток данных по 1 биту. Это можно сопоставить с тем, как происходит движение транспорта по дороге с одной полосой. Последовательная передача данных используется на больших расстояниях. Поэтому последовательные порты часто называют коммуникационными. Количество коммуникационных портов не превышает четырех, и им присвоены имена от СОМ1 до COM4 (англ. COMmunication port - коммуникационный порт).
USB-порт
USB-порт (англ. Universal Serial Bus) в настоящее время является наиболее распространенным средством подключения к компьютеру среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. USB-порт использует последовательный способ обмена данными. Наибольшее распространение получил высокоскоростной порт типа USB 2.0. Если в компьютере не хватает USB-портов, то этот недостаток можно устранить приобретением USB-концентратора, имеющего несколько таких портов.
Благодаря встроенным линиям питания USB часто позволяет применять устройства без собственного блока питания.
FireWire-порт
FireWire (IEEE 1394) - долсловно - огненный провод (произносится "файр вайр") - это последовательный порт, поддерживающий скорость передачи данных в 400 Мбит/сек. Этот порт служит для подключения к компьютеру видео устройств, таких как, например, видеомагнитофон, а также других устройств, требующих быстрой передачи большого объема информации, например, внешних жестких дисков.
Порты FireWire поддерживают технологию Plug and Play и "горячего подключения".
Порты FireWire бывают двух типов. В большинстве настольных компьютерах используются 6-контактные порты, а в ноутбуках - 4-контактные.
Инфракрасный порт беспроводного подключения
Передача данных осуществляется по оптическому каналу в инфракрасном диапазоне. Аналогично работают пульты дистанционного управления бытовой техникой - телевизорами, видеомагнитофонами и пр. Радиус действия инфракрасного порта составляет несколько метров, при этом необходимо обеспечить прямую видимость между приемником и передатчиком.
Инфракрасный порт обычно используется для соединения с мобильным телефоном, обладающим таким же портом. Это позволяет реализовать доступ в Интернет с использованием мобильного телефона, что наиболее важно для портативных ноутбуков в нестационарных условиях.
Модуль Bluetooth беспроводного подключения
Один адаптер Bluetooth позволяет осуществить беспроводное подключение порядка 100 устройств, находящихся на расстоянии до 10 м. При этом к компьютеру, оснащенному таким адаптером, можно подключать разнотипные беспроводные устройства: мобильные телефоны, принтеры, мыши, клавиатуры и пр. Передача данных осуществляется по радиоканалу в частотном диапазоне 2,2-2,4 ГГц. Главное достоинство - устойчивая связь независимо от взаиморасположения приемника и передатчика. Если в компьютере нет встроенного модуля Bluetooth, то его можно приобрести отдельно и подключить по USB-порту.
Прочие компоненты системной платы
Системная плата, кроме перечисленных выше важнейших компонентов компьютера, содержит дополнительные микросхемы, переключатели и перемычки. Все эти устройства необходимы для обеспечения взаимодействия различных устройств компьютера, установки режимов их работы. Например, на системной плате могут быть установлены микросхемы, которые требуют различного напряжения питания. Параметры работы устройств задаются переключателями на системной плате.
В любом системном блоке находятся обязательные узлы, обеспечивающие работу компьютера, - блок питания, системные часы, аккумулятор, сигнальные индикаторы передней стороны системного блока.
Системные часы определяют скорость выполнения компьютером операций, которая связана с тактовой частотой, измеряемой в мегагерцах (1 МГц равен 1 млн тактов в секунду).
Системные часы определяют ритм работы всего компьютера, синхронизируют работу большинства компонентов его системной платы.
Платы и слоты расширения обеспечивают реализацию так называемого принципа открытой архитектуры построения современного персонального компьютера. Слотом называется разъем, куда вставляется плата. Наличие слотов расширения на системной плате позволяет рассматривать персональный компьютер как устройство, которое можно модифицировать. Расширение возможностей компьютера осуществляется путем установки в слоте платы расширения. К разъему этой платы с помощью кабеля присоединяется некоторое устройство, расположенное вне системного блока.
Вместо термина «плата расширения» часто используют названия «карта», «адаптер». К наиболее распространенным платам расширения относятся видеокарты, звуковые карты и внутренние модемы.
Представление об открытой архитектуре компьютера
Технология производства компьютеров быстро развивается, что обеспечивает непрерывный рост их производительности, объема памяти и как результат - возможностей решать все более сложные задачи. Стремительно совершенствуются одни устройства, создаются другие, принципиально новые. При столь бурном развитии технологии необходимо предусмотреть такой принцип построения компьютера, который позволял бы использовать уже имеющиеся в нем устройства (блоки), а также без изменения конструкции заменять их на новые, более совершенные. Как города строятся по законам архитектуры, так и устройство компьютера должно развиваться по определенным законам. Главный принцип построения современного персонального компьютера - это принцип открытой архитектуры: каждый новый блок должен быть программно и аппаратно совместим с ранее созданными. Это означает, что современный персональный компьютер упрощенно можно представить как знакомый всем детский конструктор из кубиков. В компьютере столь же легко можно заменять старые кубики (блоки) на новые, где бы они ни располагались, в результате чего работа компьютера не только не нарушается, но становится более производительной. Именно принцип открытой архитектуры позволяет не выбрасывать, а модернизировать ранее купленный компьютер, легко заменяя в нем устаревшие блоки на более совершенные и удобные, а также приобретать и устанавливать новые блоки и узлы. При этом места для их установки (разъемы) во всех компьютерах являются стандартными и не требуют никаких изменений в самой конструкции компьютера.
Принцип открытой архитектуры - правила построения компьютера, в соответствии с которыми каждый новый узел (блок) должен быть совместим со старым и легко устанавливаться в том же месте в компьютере.
Контрольные вопросы
1. Какие основные блоки образуют структуру компьютера и как они связаны с этапами обработки информации?
2. Какова роль процессора персонального компьютера в обработке информации?
3. Что такое принцип программного управления?
4. Каковы назначение и основные компоненты системного блока?
5. Какие виды корпусов системного блока вам известны?
6. Для чего нужна системная плата?
7. Каково назначение системной шины в персональном компьютере?
8. В чем состоит аналогия между системной шиной и транспортными магистралями?
9. Какие вы знаете характеристики системной шины?
10. Что такое порт компьютера? Какие виды портов бывают и в чем их различие?
11. Зачем нужны платы расширения?
12. Для чего необходимо иметь слоты расширения?
13. В чем состоит принцип открытой архитектуры?
14. Что вам известно из художественной литературы, научно-популярных изданий, из телевизионных передач и кинофильмов о возможностях и использовании компьютеров будущего?
Основные принципы построения ЭВМ были сформулированы американским учёным Джоном фон Нейманом в 40-х годах 20 века:
-
1. Любую ЭВМ образуют три основные компоненты: процессор, память и устройства ввода-вывода (УВВ).
- набор команд по обработке (программы);
- данные подлежащие обработке.
3. И команды, и данные вводятся в память (ОЗУ) – принцип хранимой программы .
4. Руководит обработкой процессор, устройство управления (УУ) которого выбирает команды из ОЗУ и организует их выполнение, а арифметико-логическое устройство (АЛУ) проводит арифметические и логические операции над данными.
5. С процессором и ОЗУ связаны устройства ввода-вывода (УВВ).
Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе . Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через системную шину (другое название - системная магистраль).
Шина - это кабель, состоящий из множества проводников. По одной группе проводников - шине данных передаётся обрабатываемая информация, по другой - шине адреса - адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Третья часть магистрали - шина управления , по ней передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др).
Системная шина характеризуется тактовой частотой и разрядностью. Количество одновременно передаваемых по шине бит называется разрядностью шины . Тактовая частота характеризует число элементарных операций по передаче данных в 1 секунду. Разрядность шины измеряется в битах, тактовая частота – в мегагерцах.
Всякая информация, передаваемая от процессора к другим устройствам по шине данных, сопровождается адресом , передаваемым по адресной шине. Это может быть адрес ячейки памяти или адрес периферийного устройства. Необходимо, чтобы разрядность шины позволила передать адрес ячейки памяти. Таким образом, словами разрядность шины ограничивает объем оперативной памяти ЭВМ, он не может быть больше чем , где n – разрядность шины. Важно, чтобы производительности всех подсоединённых к шине устройств были согласованы. Неразумно иметь быстрый процессор и медленную память или быстрый процессор и память, но медленный винчестер.
Ниже представлена схема устройства компьютера, построенного по магистральному принципу:
В современных ЭВМ реализован принцип открытой архитектуры, позволяющий пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости её модернизацию. Конфигурацией компьютера называют фактический набор компонентов ЭВМ, которые составляют компьютер. Принцип открытой архитектуры позволяет менять состав устройств ЭВМ. К информационной магистрали могут подключаться дополнительные периферийные устройства, одни модели устройств могут заменяться на другие.
Аппаратное подключение периферийного устройства к магистрали на физическом уровне осуществляется через специальный блок - контроллер (другие названия - адаптер, плата, карта). Для установки контроллеров на материнской плате имеются специальные разъёмы - слоты .
Программное управление работой периферийного устройства производится через программу - драйвер , которая является компонентой операционной системы. Так как существует огромное количество разнообразных устройств, которые могут быть установлены в компьютер, то обычно к каждому устройству поставляется драйвер, взаимодействующий непосредственно с этим устройством.
Связь компьютера с внешними устройствами осуществляется через порты – специальные разъёмы на задней панели компьютера. Различают последовательные и параллельные порты. Последовательные (COM – порты) служат для подключения манипуляторов, модема и передают небольшие объёмы информации на большие расстояния. Параллельные (LPT - порты) служат для подключения принтеров, сканеров и передают большие объёмы информации на небольшие расстояния. В последнее время широкое распространение получили последовательные универсальные порты (USB), к которым можно подключать различные устройства.
Минимальная конфигурация компьютера включает в себя: системный блок, монитор, клавиатуру и мышь.
Многомашинный вычислительный комплекс (ММВК) – комплекс, включающий в себя две или более ЭВМ (каждая из которых имеет процессор, ОЗУ, набор периферийных устройств и работает под управлением собственной операционной системы), связи между которыми обеспечивают выполнение функций, возложенных на комплекс.
Цели, которые ставятся при объединении ЭВМ в комплекс, могут быть различными, и они определяют характер связей между ЭВМ. Чаще всего основной целью создания ММВК является или увеличение производительности, или повышение надежности, или одновременно и то и другое. Однако при достижении одних и тех же целей связи между ЭВМ могут существенно различаться.
По характеру связей между ЭВМ комплексы можно разделить на три типа: косвенно-, или слабосвязанные; прямосвязанные; сателлитные.
В косвенно-, или слабосвязанных, комплексах ЭВМ связаны друг с другом только через внешние запоминающие устройства (ВЗУ). Для обеспечения таких связей используются устройства управления ВЗУ с двумя и более входами. Структурная схема такого ММВК приведена на рис. 1.5. Заметим, что здесь и далее для простоты приводятся схемы для двухмашинных комплексов. При трех и более ЭВМ комплексы строятся аналогичным образом. В косвенно-связанных комплексах связь между ЭВМ осуществляется только на информационном уровне. Обмен информацией осуществляется в основном по принципу «почтового ящика», т. е. каждая из ЭВМ помещает в общую внешнюю память информацию, руководствуясь собственной программой, и соответственно другая ЭВМ принимает эту информацию, исходя из своих потребностей. Такая организация связей обычно используется в тех случаях, когда ставится задача повысить надежность комплекса путем резервирования ЭВМ. В этом случае ЭВМ, являющаяся основной, решает заданные задачи, выдает результаты и постоянно оставляет в общем ВЗУ всю информацию, необходимую для продолжения решения с любого момента времени. Вторая ЭВМ, являющаяся резервной, может находиться в состоянии ожидания, с тем чтобы в случае выхода из строя основной ЭВМ, по сигналу оператора начать выполнение функций, используя информацию, хранимую в общем ВЗУ основной ЭВМ.
Рис. 2.2. Связи между ЭВМ и ММВК
При такой связи может быть несколько способов организации работы комплекса.
1. Резервная ЭВМ находится в выключенном состоянии (ненагруженный резерв) и включается только при отказе основной ЭВМ. Естественно, для того чтобы резервная ЭВМ начала выдавать результаты вместо основной, потребуется определенное время, которое определяется временем, необходимым для включения ЭВМ, вхождением ее и режим, а также временем, отводимым для проверки ее исправности. Это время может быть достаточно большим. Такая организация возможна, когда система, в которой работает ЭВМ, не критична по отношению к некоторым перерывам или остановкам в процессе решения задач. Это обычно имеет место в случаях, когда ЭВМ не выдает управляющую информацию.
2. Резервная ЭВМ находится в состоянии полной готовности и в любой момент может заменить основную ЭВМ (нагруженный резерв), причем либо не решает никаких задач, либо работает в режиме самоконтроля, решая контрольные задачи. В этом случае переход в работе от основной к резервной ЭВМ может осуществляться достаточно быстро, практически без перерыва в выдаче результатов. Однако следует заметить, что основная ЭВМ обновляет в общем ВЗУ информацию, необходимую для продолжения решения, не непрерывно, а с определенной дискретностью, поэтому резервная ЭВМ начинает решать задачи, возвращаясь на некоторое время назад. Такая организация допустима и в тех случаях, когда ЭВМ работает непосредственно в контуре управления, а управляемым процесс достаточно медленным и возврат во времени не оказывает заметного влияния.
При организации работы по первому и второму вариантам ЭВМ используются нерационально: одна ЭВМ всегда простаивает. Простоев можно избежать, загружая ЭВМ решением каких-то вспомогательных задач, не имеющих отношения к основному процессу. Это повышает эффективность системы – производительность практически удваивается.
3. Для того чтобы полностью исключить перерыв в выдаче результатов, обе ЭВМ, и основная и резервная, решают одновременно одни и те же задачи, но результаты выдаст только основная ЭВМ, а в случае выхода се из строя результаты начинает вы давать резервная ЭВМ. При этом общее ВЗУ используется только для взаимного контроля. Иногда такой комплекс дополняется устройством для сравнения результатов с целью контроля. Если при этом используются три ЭВМ, то возможно применение метода голосования, когда окончательный результат выдается только при совпадении результатов решения задачи не менее чем от двух ЭВМ. Это повышает и надежность комплекса в целом, и достоверность выдаваемых результатов. Разумеется, в этом варианте высокая надежность и оперативность достигается весьма высокой ценой – увеличением стоимости системы.
Следует обратить внимание, что при любой организации работы и слабосвязанном ММВК переключение ЭВМ осуществляется либо по командам оператора, либо с помощью дополнительных средств, осуществляющих контроль исправности ЭВМ и вырабатывающих необходимые сигналы. Кроме того, быстрый переход к работе с основной на резервную ЭВМ возможен лишь при низкой эффективности использования оборудования.
Существенно большой гибкостью обладают прямосвязанные ММВК. В прямосвязанных комплексах существуют три вида связей (рис. 1.5): общее ОЗУ (ООЗУ); прямое управление, иначе связь процессор (П) – процессор; адаптер канал – канал (АКК).
Связь через общее ОЗУ гораздо сильнее связи через ВЗУ. Хотя первая связь также носит характер информационной связи и обмен информацией осуществляется по принципу «почтового ящика», однако, вследствие того, что процессоры имеют прямой доступ к ОЗУ, все процессы в системе могут протекать с существенно большей скоростью, а разрывы в выдаче результатов при переходах с основной ЭВМ на резервную сокращаются до минимума. Недостаток связи через общее ОЗУ заключается в том, что при выходе из строя ОЗУ, которое является сложным электронным устройством, нарушается работа всей системы. Чтобы этого избежать, приходится строить общее ОЗУ из нескольких модулей и резервировать информацию. Это, в свою очередь, приводит к усложнению организации вычислительного процесса в комплексе и в конечном счете к усложнению операционных систем. Следует отметить также и то, что связи через общее ОЗУ существенно дороже, чем через ВЗУ.
Непосредственная связь между процессорами – канал прямого управления – может быть не только информационной, но и командной, т. е. по каналу прямого управления один процессор может непосредственно управлять действиями другого процессора. Это, естественно, улучшает динамику перехода от основной ЭВМ к резервной, позволяет осуществлять более полный взаимный контроль ЭВМ. Вместе с тем передача сколько-нибудь значительных объемов информации по каналу прямого управления нецелесообразна, так как в этом случае решение задач прекращается: процессоры ведут обмен информацией.
Связь через адаптер канал – канал в значительной степени устраняет недостатки связи через общее ОЗУ и вместе с тем почти не уменьшает возможностей по обмену информацией между ЭВМ по сравнению с общим ОЗУ. Сущность этого способа связи заключается в том, что связываются между собой каналы двух ЭВМ с помощью специального устройства – адаптера. Обычно это устройство подключается к селекторным каналам ЭВМ. Такое подключение адаптера обеспечивает достаточно быстрый обмен информацией между ЭВМ, при этом обмен может производиться большими массивами информации. В отношении скорости передачи информации связь через АКК мало уступает связи через общее ОЗУ, а в отношении объема передаваемой информации – связи через общее ВЗУ. Функции АКК достаточно просты: это устройство должно обеспечивать взаимную синхронизацию работы двух ЭВМ и буферизацию информации при ее передаче. Хотя функции АКК и его структура (рис. 1.5) достаточно просты, однако большое разнообразие режимов работы двух ЭВМ и необходимость реализации этих режимов существенно усложняет это устройство.
Прямосвязанные комплексы позволяют осуществлять все способы организации ММВК, характерные для слабосвязанных комплексов. Однако за счет некоторого усложнения связей эффективность комплексов может быть значительно повышена. В частности, в прямосвязанных комплексах возможен быстрый переход от основной ЭВМ к резервной и в тех случаях, когда резервная ЭВМ загружена собственными задачами. Это позволяет обеспечивать высокую надежность при высокой производительности.
В реальных комплексах одновременно используется не один вид связи между ЭВМ, а два или более. В том числе очень часто в прямосвязанных комплексах присутствует и косвенная связь через ВЗУ.
Для комплексов с сателлитными ЭВМ характерным является не способ связи, а принципы взаимодействии ЭВМ. Структура связей в сателлитных комплексах не отличается от связей в обычных ММВК: чаще всего связь между ЭВМ осуществляется через АКК. Особенностью же этих комплексов является то, что в них, во-первых, ЭВМ существенно различаются по своим характеристикам, а во-вторых, имеет место определенная соподчиненность машин и различие функций, выполняемых каждой ЭВМ. Одна из ЭВМ, основная, является, как правило, высокопроизводительной и предназначается для основной обработки информации. Вторая, существенно меньшая по производительности, называется сателлитной или вспомогательной ЭВМ. Ее назначение – организация обмена информацией основной ЭВМ с периферийными устройствами, ВЗУ, удаленными абонентами, подключенными через аппаратуру передачи данных к основной ЭВМ. Кроме того, сателлитная ЭВМ может производить предварительную сортировку информации, преобразование ее вформу, удобную для обработки на основной ЭВМ, приведение выходной информации к виду, удобному для пользователя, и др. Сателлитная ЭВМ, таким образом, избавляет основнуювысокопроизводительную ЭВМ от выполнения многочисленных действий, которые не требуют ни большой разрядности, ни сложных операций, т. е. операций, для которых большая, мощная ЭВМ не нужна. Более того, с учетом характера выполняемых сателлитной машиной операций она может быть ориентирована на выполнение именно такого класса операций и обеспечивать даже большую производительность, чем основная ЭВМ.
Некоторые комплексы включают в себя не одну, а несколько сателлитных ЭВМ, при этом каждая из них ориентируется на выполнение определенных функций: например, одна осуществляет связь основной ЭВМ с устройствами ввода–вывода информации, другая – связь с удаленными абонентами, третья организует файловую систему и т. д.
Появление в последнее время дешевых и простых микро-ЭВМ в немалой степени способствует развитию сателлитных комплексов. Сателлитные комплексы решают только одну задачу: увеличивают производительность комплекса, не оказывая заметного влияния на показатели надежности.
Подключение сателлитных ЭВМ принципиально возможно не только через АКК, но и другими способами, однако связь через АКК наиболее удобна.
2.2. Вычислительные сети
Основные компоненты архитектуры ЭВМ:
Процессор,
Внутренняя (основная) память,
Внешняя память,
Устройства ввода, устройства вывода.
Внутренняя память ПК включает в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). В ОЗУ хранятся исполняемая в данный момент программа и данные, с которыми она непосредственно работает. ПЗУ - это память, предназначенная только для чтения. В ПЗУ хранится информация, присутствие которой постоянно необходимо в компьютере. Основная память состоит из регистров. Регистр - это устройство для временного запоминания информации в оцифрованной (двоичной) форме. Запоминающим элементом в регистре является триггер - устройство, которое может находиться в одном из двух состояний(0,1). Число триггеров в регистре называется разрядностью компьютера (8, 16, 32 и 64). Процессор- центральное устройство компьютера.
Назначение процессора:
1. управлять работой ЭВМ по заданной программе;
2. выполнять операции обработки информации.
Микросхема, реализующая функции центрального процессора персонального компьютера, называется микропроцессором. Микропроцессор выполнен в виде сверхбольшой интегральной схемы. Чем больше компонентов содержит микропроцессор, тем выше производительность компьютера.
Состав процессора:
Устройство управления (УУ),
Арифметико-логическое устройство (АЛУ),
Регистры процессорной памяти.
УУ управляет работой всех устройств компьютера по заданной программе. АЛУ - вычислительный инструмент процессора; это устройство выполняет арифметические и логические операции по командам программы. Важнейшей характеристикой процессора является тактовая частота - количество операций, выполняемых им за 1 секунду (Гц). Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через информационную магистраль (другое название - общая шина). Периферийные устройства - это устройства, с помощью которых информация или вводится в компьютер, или выводится из него. Они также называют внешними или устройствами ввода-вывода данных (клавиатура, монитор, дисковод).
Вопрос 12: Команда и ее формат. Взаимосвязь формата команды и основных параметров эвм.
Команда ЭВМ представляет собой код, определяющий операцию вычислительной машины и данные, участвующие в операции.
В команде, как правило, содержатся не сами операнды, а информация объект адресах ячеек памяти или регистрах, в которых они находятся. Код команды можно представить состоящим из нескольких полей, каждое из которых имеет свое функциональное назначение.
В общем случае команда состоит из:
¨ операционной части (содержит код операции);
¨ адресной части (содержит адресную информацию о местонахождении обрабатываемых данных и месте хранения результатов).
Структура команды определяется составом, назначением и расположением полей в коде.
Форматом команды называется заранее оговоренная структура полей ее кода с разметкой номеров разрядов (бит), определяющих границы отдельных полей команды, или с указанием числа разрядов (бит) в определенных полях, позволяющая ЭВМ распознавать составные части кода.
Взаимозависимость формата команды и основных параметров ЭВМ
Важной характеристикой команды служит ее длина, которая складывается из длины поля кода операции и суммы длин адресных полей.
Максимальное количество операций, которое может быть закодировано в поле кода операций длиной nкоп, составляет 2^nКОп. Тогда по известному количеству команд, составляющих систему команд данной ЭВМ, можно определить необходимую длину поля операции.
Естественно, что эта величина должна быть минимально возможным целым числом. Так, для ЭВМ, имеющей систему команд из 100 команд, длина поля кода операции составит 7 бит.
Современные ЭВМ имеют, как правило, запоминающие устройства с минимальной адресуемой единицей 1 байт (1 байт = 8 бит). Поэтому, например, адресация ЗУ объемом 1 мегабайт (1М байт = 220 байт) требует 20 разрядов адресного поля.
Одним из способов уменьшения длины поля адреса является введение в состав ЭВМ дополнительно специального блока памяти небольшого объема – регистровой памяти (РП). Это запоминающее устройство имеет высокое быстродействие и служит для хранения часто используемой информации: промежуточных результатов вычислений, счетчиков циклов, составляющих адреса при некоторых режимах адресации и т.д.. Так как объем РП невелик, адресация ее элементов требует относительно короткого адресного поля. Например, для регистровой памяти объемом 8 регистров требуется всего лишь трехразрядное адресное поле.
а. Сбора информации
б. Обработки информации
в. Ввода информации
г. Хранения информации
2. Персональный компьютер состоит из блоков:
а. Мышь
б. Клавиатура
в. Аппаратный блок
г. Ксерокс
3. Клавиатура служит для:
а. Набора текста
б. Как подставка под кисти рук
в. Ввода команд
г. Ввода дисков
4. В системном блоке находятся:
а.Жесткий диск
б.Память
в. Клавиатура
г. Процессор
6. Жесткий диск может быть следующих объемов:
а. 1,44 Мб
б. 1 Гб
в. 40 Гб
г. 800 Мб
7. Принтеры бывают:
а. Лазерные
б. Ксеро-копирующие
в. Капельно-струйные
г. копирующие
8. Модем служит для:
а. Выхода в Internet
б. Для передачи информации через телефонную линию
в. для игр через локальную сеть
г. для преобразования звуков
9. Мультимедиа – это объединение:
а. Звука
б. Принтера
в. Видео
г. Колонок
10. Диски бывают:
а) Магнитные
б) твердые
в) мягкие
г) жидкие
11.Компьютер - это...
а. Электронный прибор с клавиатурой и экраном.
б. Устройство для выполнения вычислений.
в. Универсальное устройство для хранения, обработки и передачи информации.
г. Устройство для игр
12. В минимальный базовый набор устройств компьютера входят...
а. Монитор, клавиатура, системный блок.
б. Дисковод, принтер, монитор.
в. Монитор, принтер, клавиатура.
г. монитор, сканер, клавиатура.
13. Укажите, в какой из групп устройств перечислены устройства ввода-вывода информации
а. Стример, винчестер, мышь.
б. Монитор, принтер, клавиатура.
в. Винчестер, лазерный диск, дискета.
г. дискета, мышь, принтер
14. Укажите, в какой из групп устройств перечислены устройства ввода информации
а. Принтер, винчестер, мышь.
б. Мышь, клавиатура, джойстик, световое перо, сканер.
в. Монитор, принтер, плоттер, звуковые колонки.
г. сканер, монитор, плоттер.
15. Укажите, какая из перечисленных групп устройств относится к внешней памяти компьютера?
а. Монитор, дискета, мышь.
б. Дисковод, дискета, оперативная память.
в.Магнитная лента, лазерный диск, дискета.
г. диск, монитор, жесткий диск.
16. Какое устройство вывода можно использовать для получения бумажной копии документа?
а. Монитор.
б. Принтер.
в. Сканер.
г. клавиатура.
17. Где сохраняется информация (не исчезает) после отключения питания компьютера?
а. В оперативной памяти.
б. В постоянной памяти.
в. В процессоре.
г. В мониторе.
18. Где обычно размещается винчестер?
а. В мониторе.
б. В системном блоке.
в. В дисководе.
г. В принтере.
19. Какое устройство предназначено для преобразования и передачи информации между удаленными компьютерами?
а. Процессор.
б. Дисковод.
в. Модем.
г. монитор
20. Видеопамять - это часть оперативной памяти, которая предназначена для...
а. Хранения текстовой информации.
б. Хранения информации о графическом изображении на экране.
в. Постоянного хранения графической информации.
г.Хранения звука.
с которого загружается операц.система?
а boot drive
b boot diskette
c boot partition
2 название формата графич. изображ., используемого в ос windows
a pdf
b xml
c bmp
3 название начальной записи на диске, где записана информация необходимая ос для работы с диском
a bootstrap
b boot partition
c boot-sector
4программа wine предназначена для выполнения функции:
а для настройки и запуска ssh-сервера
b для запуска windows-программ в ос Linux
c для запуска эмулятора virtual box
d для запуска VMware
e для запуска граф. интерфейса gnome os Linux
5 порция информации, оставляемая на компьютере веб-клиента программой, запущенной на стороне веб-сервера. применяется для сохранения данных, специфичных для данного клиента.
a вирус-шпион trojan-spy.win32
b cookie
c вирус блокиратор программ-браузеров
d вирус баннер
6 как называется стандарт памяти и технология,приводящие к удвоению скорости передачи данных между памятью и процессором?
а dds
b dec
c ddr
d dsl
7как называется программный компонент, который позволяет взаимодействовать с устройствами компьютера
а dsl
b dream weaver
c deriver
d dynamic languages
8как называется информационный барьер, запрещающий доступ к защищаемой сети всех протоколов кроме разрешеных
a flash
b firewall
c file fragmentation
d fire wire
9 протокол передачи данных между компьютерами. в качестве транспортного механизма для передачи используется протокол tct
a Bluetooth
b wifi
c ftp
d irDA
12. как называется стандарт интерфейса в беспроводной связи?
а ieee
b ieee 802.11
c igmp
d ieee 802.11 b/g/n
14 назовите программу для создания презентации, аналог powerpoint mo
a draw
b impress
c math
d base
17 технология преобразования множества внутренних ip адресов сети в внешние адреса, используемые для связи с Интернет?
a dns
b http
c nat
d ip v4
18. в этих аккумуляторах вместо ядовитого кадмия применяются соединения металлов с водородом
а li-ion soni Ericsson
b li-полимерные Nokia
c никель-металлогидридные gp
20 какая программа, расширяет возможности какого-нибудь программного пакета
a playlist
b plug-in
c portable soft
d pe - file
21 специальный формат файлов, разработанный корпорацией Microsoft для обмена форматированными текст.документами
a txt
b djvu
c rtf
d pdf
e fb2
22 как называются разъемы для установки на системную плату различных типов процессоров семейств 486, pentium и pentium pro
a sosket 7
b sosket 478
c sosket 1-8
d sosket 486
23 какая программа не является эмулятором ос
а qemu
b virtual box
c moba liveCD
d VMware player
g wine
24 какую функцию осуществляет файл с расширением vmdk
a описание параметров виртуального жесткого диска
b главный конфигурац. файл виртуальной ос
c постоянная память ram
d файл подкачки виртуальной машины
25 какой оценочный период установлен, для пользователя, в компьютерной программе Microsoft virtual pc 2007
a бесплатное пользование 30 дней
b бп 60 дней
c бп 10 дней
d период пользования не установлен
е требуется оплата при установки
для обработки структурированных в виде таблицы данных
2)Прикладная программа для обработки кодовых таблиц
3)Устройство ПК, управляющее его ресурсами в процессе обработки табличных данных
4)Системная программа, управляющая обработкой табличных данных
Вопрос 2. ЭТ предназначена для
1)обработки числовых данных, представленных в виде таблиц
2)упорядоченного хранения и обработки значительных массивов данных
3)визуализации структурных связей между данными, представленными в виде таблиц
4)редактирования больших объемов информации
Вопрос 3. ЭТ представляет собой
1)совокупность пронумерованных столбцов и поименованных буквами латинского языка строк
2)совокупность пронумерованных строк и поименованных буквами латинского языка столбцов
3)совокупность пронумерованных строк и столбцов
4)совокупность строк и столбцов
Вопрос 4. Строки ЭТ
1)именуются пользователем произвольным образом
2)обозначаются буквами латинского языка
3)обозначаются буквами русского языка
4)нумеруются
Вопрос 5. Столбцы ЭТ
1)обозначаются буквами русского языка
2)нумеруются
3)обозначаются буквами латинского языка
4)именуются пользователем произвольным образом
Вопрос 6. Для пользователя ячейка ЭТ идентифицируется
1)адресом машинного слова ОП, отведенного под ячейку
2)специальным кодовым словом
3)путем последовательного указания имени столбца и номера строки, на пересечении которых располагается ячейка
4)именем, задаваемым пользователем
Вопрос 7. Вычислительные формулы в ячейках ЭТ записываются
1)в обычной математической записи
2)специальным образом с использованием встроенных функций и по правилам, принятым для записи выражений в языках программирования
3)по правилам, принятым исключительно для электронных таблиц
4)по правилам математики
Вопрос 8. Выражение 3 (А1+В1) : 5 (2В1-3А2), записанное в соответствии с правилами,
принятыми в математике, в ЭТ, имеет вид
1)3* (А1+В1)/(5*(2*В1-3*А2))
2)3(А1+В1)/5*(2В1-3А2)
3)3(А1+В1)/(5*(2В1-3А2))
4)3*(А1+В1)/5*(2*В1-3*А2)
Вопрос 9. Среди приведенных отыщите формулу для ЭТ
2)А1=А3*В8+12
Вопрос 10. Запись формулы в ЭТ не может включать в себя
1)знаки арифметических опраций
2)числовые выражения
3)имена ячеек
Вопрос 11. При перемещении или копировании в ЭТ абсолютные ссылки
1)не изменяются
2)преобразуются вне зависимости от нового положения формулы
3)преобразуются в зависимости от нового положения формулы
Вопрос 12. При перемещении или копировании в ЭТ относительные ссылки
1)преобразуются в зависимости от нового положения формулы
2)не изменяются
3)преобразуются вне зависимости от нового положения формулы
4)преобразуются в зависимости от длины формулы
Вопрос 13. Диапазон - это
1)совокупность клеток, образующих в таблице область прямоугольной формы
2)все ячейки одной строки
3)все ячейки одного столбца
4)множество допустимых значений
Вопрос 14. Активная ячейка - это ячейка
1)для записи формул
2)для записи чисел
3)для записи чисел, формул, текста
4)в которой выполяется ввод данных
Вопрос 15. Какая Формула будет получена при копировании в E4 формулы из Е2?
Вопрос 16. Какая Формула будет получена при копировании в E4 формулы из Е2?
Вопрос 17. Какая Формула будет получена при копировании в E4 формулы из Е2?
Вопрос 18. Чему будет равно значение в ячейке С1, если в нее ввести формулу =А1+В1?
Вопрос 19. Чему будет равно значение в ячейке С1, если в нее ввести формулу
СУММ(А1:В1)*2?
Вопрос 20. Сортировкой называют
1)процесс поиска наибольшего и наименьшего элементов массива
2)процесс частичного упорядочения некоторого множества
3)любой процесс перестановки
4)процесс линейного упорядочения некоторого множества
тест 7 леких вопросов с выбором ответа13. Тактовая частота процессора – это:
A. число двоичных операций, совершаемых процессором в единицу времени
B. число вырабатываемых за одну секунду импульсов, синхронизирующих работу узлов компьютера
C. число возможных обращений процессора к оперативной памяти в единицу времени
D. скорость обмена информацией между процессором и устройствами ввода/вывода
14.Укажите минимально необходимый набор устройств, предназначенных для работы компьютера:
A. принтер, системный блок, клавиатура
B. процессор, ОЗУ, монитор, клавиатура
C. процессор, стриммер, винчестер
D. монитор, системный блок, клавиатура
15. Что такое микропроцессор?
A. интегральная микросхема, которая выполняет поступающие на ее вход команды и управляет
Работой компьютера
B. устройство для хранения тех данных, которые часто используются в работе
C. устройство для вывода текстовой или графической информации
D. устройство для вывода алфавитно-цифровых данных
16.Взаимодействие пользователя с программной средой осуществляется с помощью:
A. операционной системы
B. файловой системы
C. приложения
D. файлового менеджера
17.Непосредственное управление программными средствами пользователь может осуществлять с
Помощью:
A. операционной системы
B. графического интерфейса
C. пользовательского интерфейса
D. файлового менеджера
18. Способы хранения данных на физическом носителе определяет:
A. операционная система
B. прикладное программное обеспечение
C. файловая система
D. файловый менеджер
19. Графическая среда, на которой отображаются объекты и элементы управления системы Windows,
Созданная для удобства пользователя:
A. аппаратный интерфейс
B. пользовательский интерфейс
C. рабочий стол
D. программный интерфейс
20. Скорость работы компьютера зависит от:
A. тактовой частоты процессора
B. наличия или отсутствия подключенного принтера
C. организации интерфейса операционной системы
D. объема внешнего запоминающего устройства
