Архітектура та апаратна організація ПК. Комп’ютерна обробка інформації

Тема 1. Архітектура та апаратна ор-ганізація ПК. Комп’ютерна обробка інформації

1.1. Історія розвитку ЕОМ.

1.2. Класифікація ПЕОМ. Структурна схема ПЕОМ. Призначення і характеристика основних пристроїв.

1.3. Поняття інформації. Види інформації. Кількість інформації.

1.4. Структура програмного забезпечення ЕОМ.

1.1. Історія розвитку ЕОМ

Комп’ютери давно і впевнено увійшли в наше життя. За допомогою комп’ютерів можна готувати будь-які документи, вести бухгалтерію чи архів, управляти фінансовими ресурсами в банку чи страховій компанії, робити наукові та інженерні розрахунки, управляти виробничими процесами і т. д.

Слово “комп’ютер” означає “пристрій для обчислення”. Потреба в таких пристроях виникла уже давно. Ще в давнину для підрахунків люди використовували лічильні палички, камінці. В 1642 році Б.Паскаль винайшов пристрій для механічного додавання чисел, а в 1673 році Г.Лейбніц сконструював арифмометр, який дозволяв механічно виконувати 4 арифметичні операції. В першій половині ХІХ століття англійський математик Ч. Беббідж зробив спробу створити універсальний обчислювальний пристрій – аналітичну машину для виконання обчислень без участі людини. Машина повинна була містити пристрої вводу-виводу, пам’ять, арифметико-логічний пристрій. Але на той час створення такої машини було технічно неможливим. Лише в 1890 році його учень Г. Холлеріт вперше для обчислень застосував електроенергію, створивши статистичний табулятор для обробки результатів перепису населення. Вся інформація вводилась в машину на перфокартах. 1943 рік був відзначений створенням першої електронної цифрової машини спеціального призначення – це “Колосус” (Англія), яка використовувалась для розшифрування німецьких депеш. В 1945 році Дж. фон Нейман сформулював основні принципи функціонування комп’ютера, які діють і по цей час. Будь-яка ЕОМ повинна мати у своєму складі (рис.

1):

1) арифметико-логічний пристрій;

2) пристрій керування;

3) запам’ятовуючий пристрій;

4) зовнішні пристрої вводу і виводу.

В наш час арифметико-логічний пристрій разом з пристроєм керування утворюють процесор.

В 1946 році з’явилась перша універсальна електронна цифрова машина ”ЕНІАК” Моучлі та Еккерта (США) –

початок ери комп’ютерів. Перша ЕОМ в Україні з’явилась в 1951 році – “МЕЛМ” (Київ).

В своєму розвитку ЕОМ пройшли ряд етапів, які називають поколіннями:

Перше покоління (1945-1954 р.р.) – комп’ютери на вакуумних електронних лампах, громіздкі, з низькою надійністю і високою вартістю. Важили десятки тон і займали 300 м2. Швидкодія – тисячі операцій за сек.

В другому поколінні (1955-1964 р.р.) замість електронних ламп використовувались транзистори, а в якості запам’ятовуючих пристроїв стали застосовуватись магнітні сердечники та барабани. Це дозволило зменшити габарити і вартість комп’ютерів. Швидкодія зросла до сотень тисяч операцій за секунду. З’явились перші мови програмування високого рівня – Фортран, Алгол, Кобол.

Нарешті в третьому поколінні (1965-1974 р.р.) вперше стали використовуватись інтегральні мікросхеми – напівпровідникові пластинки з мініатюрними транзисторами та резисторами. Швидкодія зросла до мільйонів операцій за секунду. З’явились клавіатура, дисплей, магнітні стрічки та диски. В1971 році фірма Intel випустила свій перший мікропроцесор. В 1969 році з’явилась ОС UNIX і мова програмування Сі.

Четверте покоління (1975-1985 р.р.) комп’ютерів виділяється подальшою мініатюризацією елементної бази комп’ютерів, з’явились надвеликомасштабні інтегральні схеми. Відбувається поділ на великі ЕОМ т ПЕОМ. Швидкодія – сотні мільйонів операцій за секунду.

П’яте покоління (сучасне) орієнтоване не стільки на зміну архітектури, скільки на “інтелектуалізацію” комп’ютерів, подальшу обробку даних, знань, розробку систем прийняття рішень за допомогою ЕОМ. Виникла мова програмування логічного типу – Пролог.

1.2. Класифікація ЕОМ. Структурна схема ЕОМ. Призначення і характеристика основних пристроїв.

За призначенням комп’ютери класифікують на:

- великі електронно-обчислювальні машини (ЕОМ);

- міні ЕОМ;

- мікро ЕОМ;

- персональні комп'ютери.

Великі ЕОМ застосовують для обслуговування великих галузей народного господарства. Вони характеризуються 64-розрядними паралельно працюючими процесорами (кількість яких досягає до 100), інтегральною швидкодією до десятків мільярдів операцій за секунду, багатокористувацьким режимом роботи. На базі великих ЕОМ створюють обчислювальний центр, що містить декілька відділів або груп. Штат обслуговування

- десятки людей.

Міні ЕОМ подібна до великих ЕОМ, але менших розмірів. Використовують у великих підприємствах, наукових закладах і установах. Часто використовують для керування виробничими процесами. Характеризуються мультипроцесорною архітектурою, підключенням до 200 терміналів, дисковими запам'ятовуючими пристроями, що нарощуються до сотень гігабайт, розгалуженою периферією. Для організації роботи з міні ЕОМ, потрібен обчислювальний центр, але менший ніж для великих ЕОМ.

Мікро ЕОМ доступні багатьом установам. Для обслуговування достатньо обчислювальної лабораторії у складі декількох чоловік, з наявністю прикладних програмістів. Необхідні системні програми купуються разом з мікро ЕОМ, розробку прикладних програм замовляють у великих обчислювальних центрах або спеціалізованих організаціях.

Персональний комп'ютер (ПК) призначений для обслуговування одного робочого місця і спроможний задовольнити потреби малих підприємств та окремих осіб. Набули найбільшого розповсюдження протягом останніх 20-ти років.

Стандартний ПК складається з монітора, клавіатури, миші та системного блока. Системний блок містить такі важливі пристрої, як блок живлення, дисководи, вінчестер та інші пристрої, з’єднані шлейфами, та, найголовніше, материнську плату (рис. 2). На материнській платі встановлені мікросхеми процесора і пам’яті. Тут є розняття, куди вставляють адаптери інших пристроїв, звукові та мережеві плати тощо.

Всі інші зовнішні пристрої, виконані у вигляді окремих зовнішніх блоків (принтер, миша, сканер та ін.)