Основные функции компьютера
2. Автоматическая обработка информации по заранее составленной программе.
3. Хранение информации.
4. Вывод информации в различном виде.
1. Многообразие компьютеров.
1) По классу выполняемых задач
2) По способу внутреннего представления данных
• Аналоговые вычислительные машины • Гибридные вычислительные машины • Цифровые
3) По виду рабочей среды
•Квантовый компьютер • Оптический компьютер • Электронный компьютер • Биологический компьютер
4) По назначению
•Персональный компьютер Сервер • Рабочая станция Домашний компьютер • Игровая приставка
Нетбук • Интернет-планшет • Планшетный нетбук
•Суперкомпьютеры •Минисуперкомпьютер •Персональный суперкомпьютер • Мейнфрейм
•Микрокомпьютер • Мобильное интернет-устройство • Карманный персональный компьютер • Ноутбук • Субноутбук (нетбук, смартбук) • Планшетный компьютер
(интернет-планшет) • Электронная книга • Смартфон • Калькулятор
•Умная пыль • Нанокомпьютер
2. Архитектура персонального компьютера.
Архитектура вычислительной машины (Архитектура ЭВМ, англ. Computer architecture) — концептуальная структура вычислительной машины, определяющая проведение обработки информации и включающая методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.
Архитектура современных ПК основана на магистрально-модульном принципе.
Модульный принцип позволяет потребителю самому подобрать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости его модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информации. Магистраль или системная шина — это набор электронных линий, связывающих воедино по адресации памяти, передачи данных и служебных сигналов процессор, память и периферийные устройства.
Подключение отдельных модулей компьютера к магистрали на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров, а на программном обеспечивается драйверами. Контроллер принимает сигнал от процессора и дешифрует его, чтобы соответствующее устройство смогло принять этот сигнал и отреагировать на него. За реакцию устройства процессор не отвечает — что функция контроллера. Поэтому внешние устройства ЭВМ заменяемы, и набор таких модулей произволен.
Архитектура компьютера строится согласно принципам фон Неймана:
1) Принцип однородности памяти
Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти — число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
2) Принцип адресуемости памяти
Основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к хранящимся в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.
3) Принцип последовательного программного управления
Предполагает, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
4) Принцип жесткости архитектуры
Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.
В настоящее время активно используется принцип открытой архитектуры компьютера, который был заложен при разработке ПЭВМ IBM PC.
В IBM PC была заложена возможность усовершенствования отдельных частей компьютера и использования новых устройств. Фирма IBM обеспечила возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей. Этот принцип, при котором методы сопряжения различных устройств с IBM PC был стандартизован, известен и доступен всем желающим, был назван принципом открытой архитектуры.
Реализация этого принципа такова. На основной электронной плате компьютера (системной, или материнской) размещены только те блоки, которые осуществляют обработку информации. Схемы, управляющие всеми другими устройствами компьютера — монитором, дисками и т.д., реализованы на отдельных платах, которые вставляются в стандартные разъемы на системной плате.
При таком подходе фирмы IBM к разработке компьютеров другие фирмы получили возможность разрабатывать различные дополнительные устройства, а пользователи — самостоятельно модернизировать и расширять возможности компьютеров по своему усмотрению. Сейчас многие фирмы производят IBM-совместимые компьютеры и комплектующие к ним.
ДЗ (назначается) 1. Поколения компьютеров
o Годы, Элементная база, Быстродействие, Программное обеспечение, Области применения, Примеры.
Компьютер, его основные функции и назначение.
Компью́тер (англ. computer — «вычислитель») — многозначный термин, наиболее часто употребляется в качестве обозначения программно управляемого электронного устройства обработки информации.
Термин «компьютер» и аббревиатура «ЭВМ», принятая в русскоязычной научной литературе, являются синонимами. [1] Электро́нная вычисли́тельная маши́на (ЭВМ) — вычислительная машина, построенная с использованием в качестве функциональных элементов электронных устройств вместо механических. Термин употреблялся в качестве исторического преемника (механической) вычислительной машины.
При помощи вычислений компьютер способен обрабатывать информацию по определённому алгоритму. Любая задача для компьютера является последовательностью вычислений.
Физически компьютер может функционировать за счёт перемещения каких-либо механических частей, движения электронов, фотонов,квантовых частиц или за счёт использования эффектов любых других физических явлений.
В системном блоке компьютер имеет все необходимые процессоры для работы, включая главный микропроцессор и ему вспомогательные. От главного процессора зависит скорость работы машины. Вся информация (документы, картинки, видео, программы и т.д.) хранится на жестком диске (винчестер) – это память. Есть еще оперативная память, от размера которого зависит мощность работы, т.е. с какой скоростью компьютер может работать параллельно с несколькими поставленными задачами. Также доступны различного рода носители информации (диски, флэшки, карты памяти), с помощью которых можно переносить информацию, не перенося сам компьютер. Клавиатура и мышь служит пультом управления, а монитор – навигационное поле управления, чтобы мы видели чем мы управляем. Для того чтобы компьютер работал, ему необходима программа управления. Одной из такой является всем известный и уже изрядно надоевшей Windows.
С позиций функционального назначениякомпьютер – это система, состоящая из четырех основных устройств, выполняющих определенные функции: запоминающего устройства (памяти), арифметико-логического устройства, устройства управления и устройства ввода-вывода.
ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Запоминающее устройство, или просто память, предназначается для хранения информации и команд программы. Информация, хранящаяся в запоминающем устройстве, представляет собой закодированные с помощью двух цифр 1и 0, числа, буквы, символы, слова.
Команды, хранящиеся в памяти, это закодированные с помощью двух цифр 1 и 0 инструкции компьютеру по выполнению определенных действий. Например, командой может служить код, составленный из единиц и нулей, который предписывает ЭВМ выполнить сложение или вычитание двух чисел, выдачу сообщения на экран дисплея или печатающее устройство, ввод в память с клавиатуры чисел или текста и т.д. Совокупность команд образует программу, которая определяет последовательность действий компьютера.
АРИФМЕТИКО-ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВОВ арифметико-логическом устройстве (АЛУ) производятся арифметические и логические действия. Часто это устройство называют определенным блоком. Следует отметить, что арифметико-логическое устройство может выполнять только одно арифметическое действие – сложение. Это обусловлено физическими принципами работы ЭВМ. Все же остальные действия (вычитание, умножение, деление, возведение в степень) реализуются как совокупность операций сложения.
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ
Устройство управления (УУ) позволяет управлять всем ходом вычислительного и логического процесса в компьютера. Это техническое воплощение идеи, заложенной в программе.
Функция устройства управления заключается в том, чтобы прочесть очередную команду, расшифровать ее и подключить необходимые цепи и устройства для ее выполнения. Следует так организовать работу устройства управления, чтобы считывание очередной команды из памяти происходило автоматически. Устройство управления для выполнения команды в компьютере организует повторение одного и того же цикла:
1) формирование адреса очередной команды, адрес первой команды формируется вне цикла специальным способом;
2) чтение очередной команды программы, хранящейся в памяти, и расшифровка ее содержания;
3) выполнение команды, т.е. подключение необходимых электрических цепей, схем, блоков.
Количество циклов определяется количеством команд в программе. Функция устройства управления обусловливается содержанием программы, хранящейся в памяти. В связи с этим и появился термин программное управлениекомпьютером, означающий, что устройство управления работает в соответствии с той программой, которую разработал человек и поместил на хранение в память компьютера.
УСТРОЙСТВА ВВОДА-ВЫВОДА
Устройства ввода-вывода вводят информацию в память ЭВМ и выводят информацию из памяти ЭВМ.
Описанный принцип работы ЭВМ – это классическая организация вычислительной системы, известная под названием неймановской структуры. Идеи математикаДжона фон Неймана применительно к работе ЭВМ с хранимой в памяти программой стали известныв 1946 г. С тех пор было создано множество разнотипных компьютеров, но классическое представление о работе ЭВМ справедливо и по сегодняшний день.
Перечислите функции компьютера выделите главную функцию
Компьютер — это устройство, предназначенное для автоматического выполнения последовательных действий в соответствии с заложенной программой.
Основные компоненты, обеспечивающие работу компьютера,— это аппаратное обеспечение (Hardware) и программное обеспечение (Software).
Компьютер включает в себя четыре основных вида аппаратных устройств, позволяющих получать, передавать, хранить и обрабатывать информацию:
Программа — это последовательность команд, предписывающих компьютеру порядок его действий по обработке данных для достижения конкретного результата.
Тактовая частота — это количество тактов процессора в секунду, а такт — промежуток времени, за который выполняется элементарная операция (например, сложение). Некоторые операции выполняются процессором за несколько тактов.
Задаётся тактовая частота специальной микросхемой — генератором тактовой частоты, который вырабатывает периодические импульсы. Тактовая частота — это число вырабатываемых за секунду импульсов, синхронизирующих работу узлов компьютера. Она измеряется в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц). Именно тактовая частота определяет быстродействие компьютера.
Разрядность процессора — максимальная длина двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться процессором целиком. Современные ПК обычно работают с 32-разрядными или 64-разрядны- ми процессорами, существуют процессоры с разрядностью 128 бит.
Для внутренней памяти самой важной характеристикой является её объём. Для работы современных программ требуется оперативная память 128 Мбайт, 256 Мбайт и больше.
Системная шина характеризуется тактовой частотой и разрядностью. Количество одновременно передаваемых по шине бит называется разрядностью шины. Тактовая частота шины — это частота, с которой происходит обмен данными между процессором и системной шиной компьютера, измеряется в мегагерцах и гигагерцах.
Урок 3. Основные компоненты компьютера и их функции
Современный компьютер – это универсальное электронное программно управляемое устройство для работы с информацией.
Вся информация представляется в компьютере в виде двоичного кода.
Тактовая частота процессора равна количеству тактов обработки данных, которые процессор производит за 1 секунду.
Разрядность процессора – максимальная длина двоичного кода, который может обрабатываться за одну операцию или период одного такта.
Программный принцип работыкомпьютера – это совокупность программ на компьютере, с помощью которых осуществляется его работа.
Локальная компьютерная сеть – это сеть, находящаяся (на небольшой территории) служащая для пользования одними и теми же данными и услугами, которая объединяет небольшое количество компьютеров.
Наименьший элемент памяти компьютера – бит.
Интернет – это глобальная компьютерная сеть, которая связывает между собой миллионы компьютеров и сетей со всего мира.
Формула, которая используется при решении типовых задач:
где I – объём файла, t – время, V – скорость передачи данных.
Основная литература:
- Босова Л. Л. Информатика: 7 класс. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2017. – 226 с.
Дополнительная литература:
- Босова Л. Л. Информатика: 7–9 классы. Методическое пособие. // Босова Л. Л., Босова А. Ю., Анатольев А. В., Аквилянов Н.А. – М.: БИНОМ, 2019. – 512 с.
- Босова Л. Л. Информатика. Рабочая тетрадь для 7 класса. Ч 1. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2019. – 160 с.
- Босова Л. Л. Информатика. Рабочая тетрадь для 7 класса. Ч 2. // Босова Л. Л., Босова А. Ю. – М.: БИНОМ, 2019. – 160 с.
Теоретический материал для самостоятельного изучения.
Мы не представляем теперь нашу жизнь без современных электронно-вычислительных устройств. А какими устройствами пользуются почти все? Конечно, это телефоны, планшеты, ноутбуки и компьютеры. Компьютеры есть сейчас в каждом доме и нужны нам для самых разных целей. И вот сегодня на уроке мы поговорим о том, что такое современный компьютер, из каких устройств он состоит, и каковы их функции.
Самый первый компьютер был создан в 1945 году в США. Сейчас это один из важных объектов, который изучают на уроках информатики.
Современный компьютер – это универсальное электронное программно управляемое устройство для работы с информацией.
Универсальным его называют потому, что он может обрабатывать, хранить, передавать самую разнообразную информацию, которую люди используют в разных видах деятельности.
Компьютеры могут обрабатывать разные виды информации: числа, текст, изображения, звуки.
Но вся информация представляется в компьютере в виде двоичного кода, т.е. последовательностей нулей и единиц. Информацию, которая предназначена для обработки на компьютере и представленную в виде двоичного кода называют двоичными данными. Последовательности единиц и нулей в компьютерном представлении соответствуют электрическим сигналам – включено и выключено.
Данные компьютер обрабатывает с помощью программ, как и данные они также представляются в виде двоичного кода. Такой принцип работы называется программным.
Все устройства, входящие в состав компьютера, можно разделить на два вида: устройства, входящие в системный блок и внешние устройства. Центральным устройством системного блока является процессор. Он принимает данные, считывает из оперативной памяти команды, анализирует и выполняет их, а также отправляет результат работы на требуемое устройство.
Основными характеристиками процессора являются его тактовая частота и разрядность. Тактовая частота процессора равна количеству тактов обработки данных, которые процессор производит за 1 секунду.
Разрядность процессора – максимальная длина двоичного кода, который может обрабатываться и передаваться одновременно.
Память компьютера предназначена для приёма, хранения и передачи данных. Наименьший элемент памяти компьютера – бит.
Память бывает внутренней и внешней.
Внутренняя память встроена в компьютер, ею управляет процессор. Внешняя же память подключается к компьютеру и предназначена для хранения большого объёма информации, такие устройства называют носителями информации.
Все устройства, которые не входят в состав системного блока называются внешними. Это клавиатура, мышь, монитор, принтер, микрофон и другие. все их можно разделить на устройства ввода и вывода.
Для обмена информацией компьютеры объединяются в компьютерные сети.
Локальная компьютерная сеть – это сеть, находящаяся на небольшой территории, служащая для пользования одними и теми же данными и услугами, которая объединяет небольшое количество компьютеров.
Интернет – это глобальная компьютерная сеть, которая связывает между собой миллионы компьютеров и сетей со всего мира.
Скорость передачи данных является главной характеристикой компьютерной сети. Объём передаваемых данных равен произведению скорости передачи на время и измеряется в битах, килобитах, мегабитах или в гигабитах в секунду.
Сколько времени будет скачивать файл размером 2 килобайт при Интернет-соединении с максимальной скоростью скачивания 16384 бит в секунду?
Информационный объём данных находится, как произведение скорости передачи на время, значит, чтобы найти время скачивания файла, нужно информационный объём разделить на скорость скачивания файла. Но, прежде, чем начать считать, нужно килобайты перевести в биты.
2 килобайт – это 2048 байт или 16384 бита.
Итак, 16384 делим на 16384, получаем, что для скачивания данного файла потребуется одна секунда.
Сегодня мы узнали, что такое современный компьютер, каковы его основные компоненты и какие функции они выполняют. Также выяснили, что такое компьютерная сеть.
В наше время персональный компьютер всё чаще используется как инструмент выхода в Интернет.
Материал для углубленного изучения темы.
Суперкомпьютер «Ломоносов»
Суперкомпьютер «Ломоносов» построен компанией «Т-Платформы» для МГУ им. М.В. Ломоносова. В 2009 году он установлен в Московском университете.
Разрабатывали суперкомпьютер 4 года:в 2009 году проектировали, устанавливали и вводили в эксплуатацию базовую часть «Ломоносова». Общий объём памяти составил 56,5 ТБ, объём хранилища — 0,35 ПБ, объём резервной системы – 234 ТБ без сжатия. Потребляемая мощность суперкомпьютера составила 1,5 МВт.
В 2010 году общий объём оперативной памяти увеличили до 79,92 ТБ, хранилища – до 1,75 ПБ.
В 2011 году провели расширение системы – теперь она использует 32768 ядер / 4096 узлов на базе процессоров IntelXeon 5570.
В 2012 году общий объём памяти увеличился до 92 ТБ, сейчас компьютер потребляет 2,8 МВт.
По состоянию на 24.09.2018 он занимает 3-е место в рейтинге Топ-50 суперкомпьютеров СНГ.
С помощью суперкомпьютера «Ломоносов», уже получены уникальные результаты в разных областях науки, например, в исследовании механизмов генерации шума в турбулентной среде или же в создании новых компьютерных методов проектирования лекарственных препаратов.
В настоящее время он содержит 6654 вычислительных узла, более 94000процессорных ядер, обладает пиковой производительностью 1,37 Пфлоп/с. «Ломоносов» относят к уникальным системам высшего диапазона производительности.
На суперкомпьютере «Ломоносов» решается множество важных задач по обработке сейсмических данных. В частности, осуществляется подавление волн-помех, проводится построение глубинного изображения среды при помощи метода миграции в обратном времени – каждый расчет требует задействовать несколько тысяч процессорных ядер суперкомпьютера «Ломоносов».
В суперкомпьютере используется 6 видов вычислительных узлов и процессоры с разной архитектурой, а также специальные сети.
Суперкомпьютер «Ломоносов» – уникальный универсальный инструмент, помогающий ученым получать уникальные результаты. Возможностями суперкомпьютерного комплекса Московского университета, основу которого составляет суперкомпьютер «Ломоносов», сегодня пользуются более 500 научных групп, представляющих все основные подразделения МГУ, многие институты РАН и другие научные учреждения России.
Разбор решения заданий тренировочного модуля.
№1. Созданный на компьютере текст занимает 8 страниц. На каждой странице размещается 35 строк по 75 символов в строке. Какой объём оперативной памяти (в байтах) займёт этот текст?
Чтобы найти объём оперативной памяти, нужно количество страниц умножить на количество строк и количество символов в строке, т.е. 8 · 35 · 75 = 21000 символов. Поскольку один символ равен одному байту, значит, объём оперативной памяти составляет 21000 байтов.
Ответ: 21000 байтов.
№2. Скорость передачи данных по некоторому каналу связи равна 128 Кбит /с. Передача файла по этому каналу связи заняла 2 мин. Определите размер файла в мегабайтах, ответ округлите до целых.
