Общие принципы организации и работы компьютеров презентация
Обновлено: 07.07.2024
1. Общие принципы организации работы компьютера
2. Компьютер
Компьютер – программируемое электронное
устройство, способное обрабатывать данные,
производить вычисления, а также выполнять
другие задачи манипулирования данными.
Принцип действия компьютера состоит в
выполнении программы.
3. Программа
Программа – заранее заданная чётко определённая
последовательность арифметических, логических и
других операций. Представляет собой
последовательность отдельных команд.
Команда – описание операции, которую должен
выполнить компьютер.
Команда имеет свой код (условное обозначение),
исходные данные – операнды и результат
выполнения.
Совокупность команд, выполняемых данным
компьютером называется системой команд данного
компьютера.
4. Устройство компьютера
Память, состоящая из пронумерованных ячеек;
Процессор, включающий в себя устройство
управления (УУ) и арифметико-логическое
устройство (АЛУ);
Устройства ввода;
Устройства вывода.
Данные устройства соединяются каналами связи,
по которым передается информация.
5. Общая схема компьютера
Память
Процессор
Счетчик команд
программа
УУ
Регистр команд
данные
Регистры операндов
АЛУ
Сумматор
Ввод
Вывод
пути и направления передачи управляющих сигналов
пути и направления движения информации
6. Функции памяти компьютера
Приём информации из других устройств;
Запоминание информации;
Выдача информации по запросу других устройств
7. Функции процессора
1) Обработка данных по заданной программе;
2) Программное управление работой устройств
компьютера.
8. Логические составляющие процессора
Арифметико-логическое устройство – логическая
часть процессора, которая выполняет команды.
Управляющее устройство – логическая часть
процессора, выполняющая функции управления
устройствами.
9. Регистры процессора
Регистры выполняют функцию
кратковременного хранения числа или другой
информации.
Основным элементом регистра является
электронная схема, называемая «триггером»,
которая способна хранить одну двоичную цифру.
10. Некоторые виды регистров процессора
Сумматор – регистр АЛУ, участвующий в
выполнении каждой операции;
2. Счётчик команд – регистр УУ, содержимое которого
соответствует адресу очередной выполняемой
команды. Он служит для автоматической выборки
программ из последовательных ячеек памяти.
3. Регистр команд – регистр УУ для хранения
команды на период времени, необходимый для её
выполнения.
4. Регистр операндов – регистр АЛУ, в котором
хранятся операнды выполняемых команд.
1.
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.
Аннотация к презентации
Смотреть презентацию онлайн с анимацией на тему "Общие принципы организации и работы компьютеров" по информатике. Презентация состоит из 29 слайдов. Для студентов. Материал добавлен в 2017 году. Средняя оценка: 3.5 балла из 5.. Возможность скчачать презентацию powerpoint бесплатно и без регистрации. Размер файла 5.16 Мб.
Содержание
Лекция 3. Общие принципы организации и работы компьютеров
1. Что такое компьютер? 2. Что такое команда? Как выполняется команда? 3. Основные устройства компьютера. 4. Центральный процессор. 5. Память.
Компьютер(англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами. Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.
Программа – это последовательность отдельных команд. Команда— это описание элементарной операции, которую должен выполнить компьютер. В общем случае, команда содержит следующую информацию: код выполняемой операции; указания по определению операндов (или их адресов); указания по размещению получаемого результата. В зависимости от количества операндов, команды бывают: одноадресные; двухадресные; трехадресные; переменно-адресные.
одноадресная команда сложения - add x (содержимое ячейки x сложить с содержимым сумматора, а результат оставить в сумматоре) двухадресная команда add x, y (сложить содержимое ячеек x и y, а результат поместить в ячейку y) трехадресная команда add x, y, z (содержимое ячейки x сложить с содержимым ячейки y, сумму поместить в ячейку z)
Основные устройства компьютера
память(запоминающее устройство, ЗУ) процессор устройство ввода устройство вывода
Функции памяти: приём информации из других устройств запоминание информации выдача информации по запросу в другие устройства машины Функции процессора: обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций программное управление работой устройств компьютера
Центральный процессор — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера. Центральный процессор содержит в себе: арифметико-логическое устройство (АЛУ) устройство управления (УУ) регистры Кэш-память — очень быструю память малого объема математический сопроцессор чисел с плавающей точкой
Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
АЛУ- устройство, выполняющие основные операции над обрабатываемыми данными. Эти операции делятся на арифметические (например, сложение, умножение, деление) и логические («И», «ИЛИ», «НЕ», проверка значения и др.) Количество бит данных, обрабатываемых в АЛУ одной командой, называется разрядностью процессора. В настоящее время наибольшее распространение имеют 32-х и 64-х разрядные микропроцессоры
Устройство управления (УУ) УУ обеспечивает согласованное и целенаправленное функционирование всех блоков процессора по выполнению программы. Также в его состав могут входить узлы, повышающие среднюю производительность процессора (например, конвейер команд, предсказатель ветвлений). УУ занимается выборкой из памяти и записью в ячейки памяти информации, требующейся процессору для выполнения программы.
Регистры
Регистры служат для временного хранения данных, образуемых центральным процессором. Они хранят входные данные схемы АЛУ и обеспечивают область памяти для хранения результата, порождаемого этим устройством. УУпередает данные из оперативной памяти в регистры общего назначения, информирует арифметико-логическое устройство о том, в каких регистрах хранятся данные, активирует соответствующую схему в арифметико-логическом устройстве и сообщает ему, в каком регистре должен храниться результат. Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд двоичного кода). Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определенным образом общей системой управления.
Типы регистров
Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например: сумматор— регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции; счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти; регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.
Математический сопроцессор чисел с плавающей точкой
Кэш-память Кэш-память – быстродействующая память сравнительно небольшой ёмкости, предназначенная для ускорения обращения процессора к оперативной памяти. В кэш- память помещаются данные и команды, которые в данный момент требуются процессору, а также те, к которым возможно обращение в ближайшем будущем. При записи данных сначала заполняется кэш, а затем информация переносится в ОЗУ. Вся работа с кэш-памятью производится автоматически блоком управления памятью независимо от выполняющейся программы. Объём кэш-памяти в самых производительных процессорах до 2-8 Мбайт.
Характеристики центрального процессора Основная задача процессора - как можно более быстрое выполнение команд программы. Быстродействие - количество операций, выполняемых в единицу времени. Быстродействие процессора сильно зависит от его тактовой частоты, разрядности, наличия и объема кэш-памяти и вида выполняемых операций. Тактовая частотаболее объективно определяет быстродействие компьютера, поскольку каждая операция требует для своего выполнения определенного количества тактов. Тактовая частота определяется частотой генерируемых электрических импульсов, вырабатываемых через равные интервалы времени специальным устройством, расположенным внутри системного блока – генератором тактовых импульсов. Эти импульсы используются для согласованного приведения в действие всех устройств компьютерной системы.
Сравнительная характеристика процессоров Intel
Закон Мура В 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы) один из основателей фирмы IntelГордон Мурв процессе подготовки выступления обнаружил закономерность: появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно год после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое. Это наблюдение получило название закона Мура: количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца. В 1975 году Гордон Мур внёс в свой закон коррективы, согласно которым удвоение числа транзисторов будет происходить каждые два года.
Память Памятью ЭВМ называется устройство для хранения информации, представленной в цифровом коде. Память ЭВМ делится на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память Оперативная память (ОЗУ, RAM - Random AccessMemory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Постоянная память (ПЗУ, ROM, ReadOnlyMemory — память только для чтения) - энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Информация в ПЗУ записывается изготовителем ЭВМ, сохраняется в выключенном состоянии, её невозможно изменять в процессе эксплуатации.
Структура оперативной памяти
Оперативная память состоит из большого количество схем, каждая из которых способна хранить 1 бит информации. Запоминающие схемы в оперативной памяти компьютера объединены в управляемые единицы, называемые ячейками памяти, при этом стандартный размер ячейки равен восьми битам. Совокупность из 8 битов называется байтом.
Измерение емкости памяти 1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт 1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) В ПЗУ память записывают программу управления работой самого процессора. ПЗУ содержит программы, автоматически выполняемые при включении компьютера и обеспечивающие его начальную загрузку, настройку конфигурации, самотестирование и запуск операционной системы, программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью. Важнейшая микросхема постоянной памяти — модуль BIOS. BIOS - с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны — важный модуль любой операционной системы. BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.
Внешняя память Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных. К устройствам внешней памяти относятся стационарные и сменные носители на магнитных, оптических дисках и флэш-памяти. Внешняя память имеет, как правило, значительно большую ёмкость, чем внутренняя и, самое главное, сохраняется при выключении компьютера.
Накопитель на жёстких магнитных дисках
Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive или винчестер) — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных.
Логическая структура жесткого дискаХарактеристики жестких дисков
Скорость доступа к данным: 9-12 мс Средняя скорость передачи данных: 60 Мбайт/сек Емкость диска: 100 Гб-1 Тб Скорость вращения диска: 3600-10000 об/мин Дорожки (треки) В каждом треке 18 секторов 1 сектор = 512 (1024) байт
Накопители на гибких магнитных дисках
Гибкие магнитные диски (ГМД, дискеты, Floppy Disk - FD). Представляют собой пластиковый диск с нанесённым на обе стороны магнитным покрытием, заключённый в пластмассовый конверт квадратной формы с отверстиями. Основное достоинство - возможность переноса информации с одного компьютера на другой. Недостатки - малый объём памяти и крайне невысокое быстродействие.
Флэш-память
Карта flash-памяти представляет собой большую интегральную схему (БИС), помещенную в миниатюрный плоский корпус. Для считывания информации с карт памяти используются специальные адаптеры.
Flash-диск
Flash-диск изнутри: 1. USB-разъём. 2. Микроконтроллер. 3. Контрольные точки. 4. Микросхема Flash-памяти. 5. Кварцевый резонатор. 6. Светодиод. 7. Переключатель «защита от записи». 8. Место для дополнительной микросхемы памяти.
Презентация на тему: " ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРА. КОМПЬЮТЕР - (англ. computer вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать." — Транскрипт:
1 ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРА
2 КОМПЬЮТЕР - (англ. computer вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.
3 Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Работа компьютеров сводится к выполнению программ (SoftWare) Работа компьютеров сводится к выполнению программ (SoftWare) заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.
4 Любая компьютерная программа представляет собой последовательность отдельных команд. Команда код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат. Команда это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат. Например, у команды "сложить два числа" операндами являются слагаемые, а результатом их сумма. А у команды "стоп" операндов нет, а результатом является прекращение работы программы.
5 КАК УСТРОЕН КОМПЬЮТЕР?
6 Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства: Канал связи - запоминающее устройство (ЗУ), состоящее из перенумерованных ячеек; осуществляет прием, запоминание и выдачу информации обрабатывает данные по заданной программе и управляет работой всех устройств компьютера ПРОЦЕССОР ПАМЯТЬ - клавиатура, «мышка», дисководы и другие осуществляет ввод информации в компьютер УСТРОЙСТВА ВВОДА Монитор, принтер, акустические колонки и другие представляют результат работы компьютера УСТРОЙСТВО ВЫВОДА
7 НА КАКИХ ПРИНЦИПАХ РАБОТАЕТ КОМПЬЮТЕР?
8 В основу построения подавляющего большинства компьютеров положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 г. американским ученым Джоном фон Нейманом.
9 НА КАКИХ ПРИНЦИПАХ РАБОТАЕТ КОМПЬЮТЕР? 1. Принцип двоичного кодирования. Вся информация кодируется в двоичном виде!
10 НА КАКИХ ПРИНЦИПАХ РАБОТАЕТ КОМПЬЮТЕР? 2. Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
11 НА КАКИХ ПРИНЦИПАХ РАБОТАЕТ КОМПЬЮТЕР? 3. Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому компьютер не различает, что хранится в данной ячейке памяти число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
12 НА КАКИХ ПРИНЦИПАХ РАБОТАЕТ КОМПЬЮТЕР? 4. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
13 Контрольные вопросы: 1.Что означает термин «компьютер»? 2.Что такое HardWare и SoftWare? 3.Из чего состоит компьютерная программа? 4.Перечислите главные устройства компьютера и их функции. 5.Назовите принципы работы компьютера, сформулированные Джоном фон Нейманом.
14 ГОУ СПО «Клинцовский педагогический колледж» Кабинет информатики Космачев Владимир Константинович
Описание слайда:
Информатика
Лекция 2
Общие принципы организации и работы компьютеров
Программа и команда
Принципы фон Неймана
Работа на персональном компьютере
Арифметико-логическое устройство
Центральный процессор
Описание слайда:
Программа и команда
Программа – последовательность команд, записанных по алгоритму, на языке конкретной ЭВМ.
Команда — это описание операции, которую должен выполнить компьютер.
Формат команды
АдресКод командыСодержательная часть
Описание слайда:
Виды операций
Операции пересылки информации внутри ПК;
Арифметические операции;
Логические операции;
Операции над строками;
Операции обращения к внешним устройствам;
Операции передачи управления;
Обслуживающие и вспомогательные операции.
Описание слайда:
Операции передачи управления
Безусловной передачи управления;
Простая передача управления GO TO;
Команда вызова подпрограммы GO SUB;
Безадресная команда возврата из процедуры по запомненному адресу RETURN (с использованием стековой памяти по правилу FILO – first input, last - output).
Условной передачи управления
IF <CONDITION> THEN
Описание слайда:
Базовая структура ПК
Процессор
Арифметико-логическое устройство
Сумматор и регистры операндов)
Устройство управления
(счетчик команд и регистр команд) и интерфейс
Процессорная память
Оперативная память
Программа и данные
Каналы связи
Внешние устройства
Внешняя память
Устройства ввода-вывода
Рис.1.
Описание слайда:
Функции памяти
Прием информации из других устройств;
Запоминание информации;
Выдача по запросу информации в другие устройства.
Функции процессора
Обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
Программное управление работой устройств ПК.
Описание слайда:
Процессорная память – дополнительные ячейки памяти, называемые регистрами.
Основной элемент регистра – триггер.
Триггер – это электронная схема для запоминания одного разряда двоичного кода.
Сумматор – регистр АЛУ, электронная схема, выполняющая суммирование двоичных чисел.
Счетчик команд – регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу выполняемой операции. Служит для автоматической выборки команд программы из ячеек памяти.
Регистр команд - регистр УУ, предназначен для хранения кода команды на период, необходимый для ее выполнения.
Описание слайда:
Принципы Фон-Неймана (1945г.)
принцип программного управления – программа состоит набора команд, выполняющихся процессором автоматически в определенной последовательности.Работой ПК руководит программа;
принцип однородности памяти – программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Над командами можно выполнять такие же действия, что и над данными. Команды одной программы могут быть получены, как результаты исполнения другой программы. На этом основаны методы трансляции;
принцип адресности – основная память состоит из переномерованных ячеек. Процессору доступна в любой момент любая ячейка.
Описание слайда:
Состав микропроцессора
Ядро МП;
Исполняющий модуль;
АЛУ для операций с целыми числами;
Регистры;
Блок для работы с числами с плавающей запятой;
Кэш первого уровня – кэш данных и кэш команд От 8 до 512 Кб;;
Блоки декодирования инструкций;
Интерфейсные шины;
Выход на системную шину к оперативной памяти – к RAM.
Описание слайда:
Функциональный состав МП
Операционная часть – содержит УУ, АЛУ, МПП (исключая несколько адресных регистров);
Интерфейсная часть - содержит адресные регистры МПП, блок регистров команд – регистры памяти для хранения кодов команд, выполняемых в ближайшие такты работы машины; схемы управления шиной и портами.
Части работают параллельно, интерфейсная часть опережает операционную, т.к. выборка очередной команды из памяти выполняется во время выполнения операционной части предыдущей команды.
Описание слайда:
Устройство управления – вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций во все блоки ВМ
Состав:
Регистр команд;
Дешифратор операций;
Постоянное запоминающее устройство микропрограмм;
Узел формирования адреса;
Кодовые шины данных, адреса, инструкций.
Описание слайда:
Функциональная схема УУ
Кодовая шина инструкций
команды
ПЗУ микропрограмм
Дешифратор операций
Узел формирования
адреса
От генератора
Тактовых
импульсов
От микропроцессорной памяти
Адреса
Кодовая шина
адреса
Код команды
КОП
Адреса операндов
Регистр команд
Рис. 2
Описание слайда:
Выполнение программы
Программа предварительно записывается в виде файла в постоянную память;
Программа по байтам записывается в ОЗУ запуском программы на выполнение (по команде ОС Run);
В устройство управления (состоящего из счетчика команд и регистра команд RgC) происходит вызов адреса первой команды;
Выборка из ячеек памяти ОЗУ кода команды и прием ее в регистр команд ( RgC. );
Расшифровка команды и ее признаков;
Считывание из регистра команд и регистров памяти отдельных составляющих адресов операндов (чисел), участвующих в операции;
Выбор операндов и выполнение операции;
Запись результата операции в память;
В счетчике команд адрес изменяется, формируется адрес следующей команды.
Описание слайда:
Архитектура и структура ПК
Архитектура – описание компьютера на общем уровне, включая принципы действия, взаимосвязь основных логических узлов процессора, ОЗУ, внешних ЗУ и ПУ;
Структура – совокупность функциональных элементов и связи между ними.
Фон-неймана архитектура (рис.3.) – однопроцессорный компьютер с общей шиной, которую называют системной магистралью. Совокупность проводов магистрали разделяют на три разновидности: шина адреса, шина данных и шина команд.
Контроллер – устройство, связывающее периферийное устройство с ЦП
Описание слайда:
Структура работы фон – неймановской МПВС
Память команд
Поток команд
П1
Память данных
результаты
Поток данных
Память команд
П1
Память данных
Рис.3.
Описание слайда:
Архитектура суперкомпьютеров
Магистральные (конвейерные) – процессор одновременно выполняет разные операции над последовательным потоком данных - однократный поток данных с многократным потоком команд (multiple instruction single data).
Векторные – компьютеры, у которых все процессоры выполняют одну команду над различными данными – однократный поток команд с многократным потоком данных (single instruction multiple data)
Матричные – в них выполняются разные операции над последовательными потоками данных – многократный поток команд с многократным набором данных (multiple instructiuon multiple data)
Описание слайда:
Сумматор – вычислительная схема, выполняющая процедуру сложения поступающих на ее вход двоичных кодов, сумматор имеет разрядность машинного слова.
Регистры – быстродействующие ячейки памяти различной длины, один имеет разрядность двойного слова, другой разрядность слова. В первый регистр помещается первое число, участвующее в операции, а после ее завершения – результат. Функциональная схема АЛУ представлена на рис.4.
Схемы управления принимают по кодовым шинам инструкций управляющие сигналы от устройства управления и преобразуют их в сигналы для управления работой регистров и сумматора АЛУ.
Арифметико-логическое устройство
Описание слайда:
Регистр 1: 1 число и результат
Регистр 2: 2 число
Сумматор
Схемы управления
Кодовая шина данных
Рис.4
Описание слайда:
Пример умножения: 1101 и 1011
Множимое находится в регистре 1, имеющем удвоенную по отношению к регистру 2 разрядность. Множитель находится в регистре 2. Операция умножения требует для своего выполнения несколько тактов. В каждом такте число из регистра 1 проходит в сумматор (имеющем также удвоенную разрядность) только в том случае, если в младшем разряде регистра 2 имеется 1.
В 1 такте число 1101 пройдет в сумматор и в этом же такте в регистре 1 число сдвинется на разряд влево, а в регистре 2 на разряд вправо. В конце такта в регистре 1 будет число 11010, а в регистре 2 – число 101.
Во втором такте число из регистра 1 пройдет в сумматор, т.к. младший разряд в регистре 2 равен 1 и в конце второго такта числа будут сдвинуты влево и вправо, соответственно, 110100, а в регистре 2 появится число 10.
В третьем такте число из регистра 1 не пройдет в сумматор, т.к. младший разряд в регистре 2 равен 0 и в конце такта числа будут сдвинуты влево и вправо: в 1 регистре будет число 1101000, а в регистре 2 – 1.
В четвертом такте множитель в регистре 1 пройдет в сумматор, т.к. его младший разряд в регистре 2 равен 1 и в конце такта в регистре 1 окажется число 11010000, а в регистре 2 – 0. Так как множитель в регистре 2 стал равным 0, операция умножения заканчивается.
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Презентация на тему Общие принципы организации и работы компьютеров, из раздела: Информатика. Презентация в формате PowerPoint (pptx) содержит 29 слайдов, для просмотра воспользуйтесь проигрывателем. Материал можно скачать внизу страницы, поделившись ссылкой в социальных сетях! Презентации взяты из открытого доступа или загружены их авторами, администрация сайта не отвечает за достоверность информации в них. Все права принадлежат авторам презентаций.
Слайды и текст этой презентации Открыть в PDF
Слайд 1
Лекция 3. Общие принципы организации и работы компьютеров
1. Что такое компьютер?
2. Что такое команда? Как выполняется команда?
3. Основные устройства компьютера.
4. Центральный процессор.
5. Память.
Слайд 2
Компьютер (англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.
Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств.
Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.
Слайд 3
Программа – это последовательность отдельных команд.
Команда — это описание элементарной операции, которую должен выполнить компьютер.
В общем случае, команда содержит следующую информацию:
код выполняемой операции;
указания по определению операндов (или их адресов);
указания по размещению получаемого результата.
В зависимости от количества операндов, команды бывают:
одноадресные;
двухадресные;
трехадресные;
переменно-адресные.
Слайд 4
одноадресная команда сложения - add x
(содержимое ячейки x сложить с содержимым сумматора, а результат оставить в сумматоре)
двухадресная команда add x, y
(сложить содержимое ячеек x и y, а результат поместить в ячейку y)
трехадресная команда add x, y, z
(содержимое ячейки x сложить с содержимым ячейки y, сумму поместить в ячейку z)
Слайд 5
Основные устройства компьютера
память (запоминающее устройство, ЗУ)
процессор
устройство ввода
устройство вывода
Слайд 6
Функции памяти:
приём информации из других устройств
запоминание информации
выдача информации по запросу в другие устройства машины
Функции процессора:
обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций
программное управление работой устройств компьютера
Слайд 7
Центральный процессор — это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.
Центральный процессор содержит в себе:
арифметико-логическое устройство (АЛУ)
устройство управления (УУ)
регистры
Кэш-память — очень быструю память малого объема
математический сопроцессор чисел с плавающей точкой
Слайд 8
Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
АЛУ - устройство, выполняющие основные операции над обрабатываемыми данными.
Эти операции делятся на арифметические (например, сложение, умножение, деление) и логические («И», «ИЛИ», «НЕ», проверка значения и др.)
Количество бит данных, обрабатываемых в АЛУ одной командой, называется разрядностью процессора.
В настоящее время наибольшее распространение имеют 32-х и 64-х разрядные микропроцессоры
Слайд 9
Устройство управления (УУ)
УУ обеспечивает согласованное и целенаправленное функционирование всех блоков процессора по выполнению программы.
Также в его состав могут входить узлы, повышающие среднюю производительность процессора (например, конвейер команд, предсказатель ветвлений).
УУ занимается выборкой из памяти и записью в ячейки памяти информации, требующейся процессору для выполнения программы.
Слайд 10
Регистры служат для временного хранения данных, образуемых центральным процессором.
Они хранят входные данные схемы АЛУ и обеспечивают область памяти для хранения результата, порождаемого этим устройством.
УУ передает данные из оперативной памяти в регистры общего назначения, информирует арифметико-логическое устройство о том, в каких регистрах хранятся данные, активирует соответствующую схему в арифметико-логическом устройстве и сообщает ему, в каком регистре должен храниться результат.
Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд двоичного кода).
Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определенным образом общей системой управления.
Слайд 11
Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например:
сумматор— регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;
счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.
Слайд 12
Математический сопроцессор чисел с плавающей точкой
Слайд 13
Кэш-память – быстродействующая память сравнительно небольшой ёмкости, предназначенная для ускорения обращения процессора к оперативной памяти.
В кэш- память помещаются данные и команды, которые в данный момент требуются процессору, а также те, к которым возможно обращение в ближайшем будущем.
При записи данных сначала заполняется кэш, а затем информация переносится в ОЗУ. Вся работа с кэш-памятью производится автоматически блоком управления памятью независимо от выполняющейся программы.
Объём кэш-памяти в самых производительных процессорах до 2-8 Мбайт.
Слайд 14
Характеристики центрального процессора
Основная задача процессора - как можно более быстрое выполнение команд программы.
Быстродействие - количество операций, выполняемых в единицу времени.
Быстродействие процессора сильно зависит от его тактовой частоты, разрядности, наличия и объема кэш-памяти и вида выполняемых операций.
Тактовая частота более объективно определяет быстродействие компьютера, поскольку каждая операция требует для своего выполнения определенного количества тактов.
Тактовая частота определяется частотой генерируемых электрических импульсов, вырабатываемых через равные интервалы времени специальным устройством, расположенным внутри системного блока – генератором тактовых импульсов. Эти импульсы используются для согласованного приведения в действие всех устройств компьютерной системы.
Слайд 15
Сравнительная характеристика процессоров Intel
Слайд 16
Закон Мура
В 1965 году (через шесть лет после изобретения интегральной схемы) один из основателей фирмы Intel Гордон Мур в процессе подготовки выступления обнаружил закономерность: появление новых моделей микросхем наблюдалось спустя примерно год после предшественников, при этом количество транзисторов в них возрастало каждый раз приблизительно вдвое.
Это наблюдение получило название закона Мура:
количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца.
В 1975 году Гордон Мур внёс в свой закон коррективы, согласно которым удвоение числа транзисторов будет происходить каждые два года.
Слайд 17
Слайд 18
Память
Памятью ЭВМ называется устройство для хранения информации, представленной в цифровом коде.
Память ЭВМ делится на внутреннюю и внешнюю.
Оперативная память (ОЗУ, RAM - Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.
Постоянная память (ПЗУ, ROM, Read Only Memory — память только для чтения) - энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения.
Информация в ПЗУ записывается изготовителем ЭВМ, сохраняется в выключенном состоянии, её невозможно изменять в процессе эксплуатации.
Слайд 19
Структура оперативной памяти
Оперативная память состоит из большого количество схем, каждая из которых способна хранить 1 бит информации.
Запоминающие схемы в оперативной памяти компьютера объединены в управляемые единицы, называемые ячейками памяти, при этом стандартный размер ячейки равен восьми битам. Совокупность из 8 битов называется байтом.
Слайд 20
Слайд 21
Измерение емкости памяти
1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт
1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт
1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт
1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт
1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт
Слайд 22
Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)
В ПЗУ память записывают программу управления работой самого процессора.
ПЗУ содержит программы, автоматически выполняемые при включении компьютера и обеспечивающие его начальную загрузку, настройку конфигурации, самотестирование и запуск операционной системы, программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью.
Важнейшая микросхема постоянной памяти — модуль BIOS.
BIOS - с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны — важный модуль любой операционной системы.
BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.
Слайд 23
Внешняя память
Внешняя память (ВЗУ) предназначена для длительного хранения программ и данных.
К устройствам внешней памяти относятся стационарные и сменные носители на магнитных, оптических дисках и флэш-памяти.
Внешняя память имеет, как правило, значительно большую ёмкость, чем внутренняя и, самое главное, сохраняется при выключении компьютера.
Слайд 24
Накопитель на жёстких магнитных дисках
Накопитель на жёстких магнитных дисках (англ. HDD — Hard Disk Drive или винчестер) — это наиболее массовое запоминающее устройство большой ёмкости, в котором носителями информации являются круглые алюминиевые пластины — платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации — программ и данных.
Слайд 25
Логическая структура жесткого диска Характеристики жестких дисков
Скорость доступа к данным: 9-12 мс
Средняя скорость передачи данных: 60 Мбайт/сек
Емкость диска: 100 Гб-1 Тб
Скорость вращения диска: 3600-10000 об/мин
В каждом треке 18 секторов
1 сектор = 512 (1024) байт
Слайд 26
Накопители на гибких магнитных дисках
Гибкие магнитные диски (ГМД, дискеты, Floppy Disk - FD).
Представляют собой пластиковый диск с нанесённым на обе стороны магнитным покрытием, заключённый в пластмассовый конверт квадратной формы с отверстиями.
Основное достоинство - возможность переноса информации с одного компьютера на другой.
Недостатки - малый объём памяти и крайне невысокое быстродействие.
Слайд 27
Слайд 28
Карта flash-памяти представляет собой большую интегральную схему (БИС), помещенную в миниатюрный плоский корпус.
Для считывания информации с карт памяти используются специальные адаптеры.
Слайд 29
Flash-диск изнутри:
1. USB-разъём.
2. Микроконтроллер.
3. Контрольные точки.
4. Микросхема Flash-памяти.
5. Кварцевый резонатор.
6. Светодиод.
7. Переключатель «защита от записи».
8. Место для дополнительной микросхемы памяти.
Читайте также: