Принцип открытой архитектуры компьютера — это архитектурное построение, которое позволяет выполнять сборку, модернизацию и ремонтные работы компьютера по его отдельным модульным элементам.
Видео:Архитектура ПК: Магистрально-модульный принцип построения ПК. Центр онлайн-обучения «Фоксфорд»Скачать
Общие сведения
В 1975 году был спроектирован и собран первый персональный компьютер, который стал революционным событием для общественной и промышленной сферы жизни человечества. Прежде электронная вычислительная машина (ЭВМ) была доступна только большим предприятиям или крупным научно – исследовательским центрам. Маленьким организациям было не по карману приобретать стационарные ЭВМ.
Персональные электронные вычислительные машины (ПЭВМ) принадлежат к категории компьютеров личного (индивидуального) использования. То есть, они превратились в общедоступный инструментарий, который позволяет в разы повысить эффективность умственного (и не только) труда. Решая похожие задачи, разные ЭВМ, при этом, жёстко конкурировали между собой, как и производящие их компании. Разные фирмы искали различные технологические и конструкторские решения для улучшения своей продукции. И само собой, найденные решения имели гриф секретности, и мало кто был осведомлён как функционирует тот или иной компьютер, который, к тому же, представлял собой монолитный блок, не подлежащий усовершенствованию и изменению комплектации. Архитектурные особенности реализации компьютера были недоступны простым пользователям.
Видео:Как работает компьютер? Шины адреса, управления и данных. Дешифрация. Взгляд изнутри!Скачать
Принцип открытой архитектуры компьютера
Революционным событием стало решение ведущей компьютерной фирмы IBM спроектировать и собрать компьютер с указанной в его паспорте архитектурой. Это был компьютер IBM PC (на основе процессора Intel-8086), поступивший в продажу в 1981 году. Отдельно было подчёркнуто, что этот компьютер возможно подвергнуть модернизации, устанавливая разные дополнительные блоки и устройства периферии или просто меняя их на более совершенные.
Затем другие компании стали проектировать компьютеры, которые были совместимы с IBM PC, и это возвело его в ранг стандарта компьютерной техники. Существует, однако, мнение, что этот, по сути революционный, поступок погубил компанию IBM. Сегодня её часть компьютерного рынка бесконечно маленькая, но зато термин «IBM-PC-совместимый», навечно вписал имя этой компании в историю развития компьютерной техники.
Принципиальная позиция открытой архитектуры состоит в том, что компьютерные компании не делают тайны из комплектации компьютера, и она может быть легко изменена или модернизирована. Это обстоятельство позволяет менять какой-либо модуль в компьютере, не заботясь о его совместимости с данной компьютерной модификацией.
Готовые работы на аналогичную тему
Говоря иначе, если пользователь хочет улучшить параметры компьютера, то ему достаточно искать модуль (деталь) с лучшими характеристиками, не обращая внимания на то, кто является производителем (конечно, при условии, что этот модуль принадлежит к IBM-совместимым устройствам). Около 85% на рынке компьютеров принадлежит компьютерам, разработанным на базе открытости архитектуры.
Одним из примеров компьютеров, выполненных без применения открытости, могут служить компьютеры компании Apple. Они не имеют широкого распространения в Российской Федерации по причине высокой цены и несовместимости программного обеспечения. Но с другой стороны, на высоком уровне находится безопасность данных пользователей этих компьютеров, так как достаточно проблематично осуществить взлом «закрытой архитектуры».
Новый импульс открытая архитектура получила с развитием сети интернет. А конкретнее, любое оборудование, которое подключено к персональному компьютеру, может быть использовано в многопользовательском режиме. Каждый персональный компьютер имеет в интернете свой уникальный адрес и у каждого модуля ввода-вывода он тоже есть. Это означает, что комбинация адреса персонального компьютера и модуля ввода-вывода позволяет открыть доступ ко всем открытым для общественного пользования устройствам.
В целях безопасности личных данных, пользователям необходимо помнить об этих свойствах открытой архитектуры компьютера и тщательно отстраивать доступ к периферийным устройствам. К примеру, все жёсткие диски или какие-либо каталоги на них могут стать доступными через внешние сети при помощи закладки «Доступ» в разделе «Свойства». Таким же образом может быть открыт доступ и к другому различному оборудованию (принтеру, сканеру и тому подобное). Естественно, глупо предполагать, что кому-то потребуется распечатать что-то на удалённом принтере без возможности забрать распечатки, но вот данные с жёсткого диска вполне вероятный объект кражи. Там может быть чья-то личная информация, пароли доступа и тому подобное, что не обязательно должно быть доступно широкому кругу людей. Возможен также вариант случайного доступа, когда, к примеру, системный программист, обслуживая компьютер, открыл для себя доступ к памяти компьютера, а затем позабыл выключить его по завершению всех процедур по обслуживанию.
Видео:Архитектура персонального компьютераСкачать
Комплектация компьютера
Персональный компьютер сегодняшнего дня имеет в своём составе системный блок, монитор, клавиатуру и «мышку». Эти четыре компонента являются так называемой базовой конфигурацией персонального компьютера.
Читайте также: Внедорожные шины для suzuki jimny
К системному блоку возможно подключение разнообразной периферии при помощи разнообразных разъёмных соединений. В системном блоке расположена системная, иначе материнская, плата, которая является наиболее объёмной электронной схемой. Она синхронизирует функционирование всех других компонентов компьютера, формируя их в единый комплекс. На материнской плате расположены все другие компьютерные модули, которые соединяются с ней через различные разъёмы. Оперативная память предназначена для сохранения временной информации и построена как внутренняя энергозависимая структура. В реальности это одна или набор маленьких плат, которые вставляются в предназначенные для них разъёмы на материнской плате.
Видео:Концепция "Открытой архитектуры" // Компьютеры и комплектующие. Презентация № 79Скачать
Лекция 4. Архитектура ЭВМ. Принцип открытой архитектуры
Вычислительная техника – это совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных. Под вычислительной системой понимают конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка.
Центральным средством большинства вычислительных систем является компьютер. Компьютер (англ. computer) – это электронное устройство, предназначенное для автоматизации работы с информацией. Компьютер также часто называют электронно-вычислительной машиной (ЭВМ).
Состав вычислительной системы называется конфигурацией. Различают аппаратную конфигурацию, куда входят аппаратные средства вычислительной техники, и программную конфигурацию, куда входят программные средства вычислительной техники. Соответственно в вычислительной системе принято рассматривать:
1. Аппаратное обеспечение (англ. hardware) – это совокупность устройств, которые могут входить в состав компьютера или подключаться к нему. Набор таких устройств образует аппаратную конфигурацию.
2. Программное обеспечение (англ. software) – это совокупность программ, которые могут применяться на компьютере для реализации информационных процессов. Набор таких программ на компьютере образует программную конфигурацию. Под компьютерной программой понимается упорядоченная последовательность команд компьютера.
В конце 40-х годов ХХ в. американский математик Джон фон Нейман предложил хранить программу для ЭВМ в памяти ЭВМ. Он предложил структуру ЭВМ, названную архитектурой фон Неймана, согласно которой компьютер должен включать 5 базовых элементов:
1. Арифметико-логическое устройство (АЛУ).
2. Устройство управления (УУ).
3. Запоминающее устройство (ЗУ).
Персональный компьютер (ПК, англ. Personal Computer, PC) – это компьютер для обслуживания одного рабочего места. Как правило, это небольшая ЭВМ индивидуального пользования.
Магистрально-модульный принцип функционирования ПК означает, что к системной шине (магистрали) могут подключаться различные устройства, называемые модулями.
Обязательно к шине должны подключаться:
1. Процессор (в котором совмещаются функции АЛУ, УУ, кэш-памяти и регистровой памяти).
2. Устройства ввода (обычно клавиатура и мышь).
3. Устройства вывода (обычно монитор).
4. ПЗУ (постоянное запоминающее устройство).
5. ОЗУ (оперативное запоминающее устройство).
6. ВЗУ (внешние запоминающие устройства).
Причём ПЗУ и устройства ввода передают информацию в другие устройства через шину, а устройства вывода получают информацию через неё от других устройств. Остальные устройства могут быть как приёмниками, так и передатчиками информации.
Основными характеристиками ПК являются:
1. Тактовая частота процессора (обычно 1 – 4 ГГц).
2. Объём оперативной памяти (обычно 128 МБ – 1 ГБ).
3. Объём памяти жёсткого диска (обычно 20 – 200 ГБ).
Персональный компьютер включает 4 основных устройства:
Таким образом, устройства ПК по степени использования делятся на:
1. Основные устройства, которые почти всегда используются в ПК.
2. Периферийные устройства, которые могут использоваться не всегда.
Все аппаратные средства по отношению к системному блоку делятся на:
1. Внутренние устройства (внутри системного блока).
2. Внешние устройства (вне системного блока). К внешним устройствам относятся монитор, клавиатура, мышь и все периферийные устройства.
По назначению компьютерные устройства относят к следующим категориям:
1. Запоминающие устройства.
2. Устройства ввода информации.
3. Устройства вывода информации.
Кроме того, иногда выделяют также следующие категории:
4. Устройства обмена информацией.
5. Устройства обработки информации.
6. Компьютерные носители информации.
7. Вспомогательные компьютерные устройства.
Системный блок служит для обеспечения бесперебойной и надежной работы ПК. По форме корпуса системные блоки выпускают:
В системном блоке находятся материнская плата, процессор, винчестер, дисководы, ПЗУ, ОЗУ, блок питания, системная шина, контроллеры, разъёмы и т.д. На передней части системного блока могут находиться:
1. Кнопка «POWER» (для включения или выключения ПК).
2. Кнопка «RESET» (для перезагрузки ПК).
3. Дисковод (для считывания и записи информации на диски).
4. CD-привод или DVD-привод (для считывания и записи информации на диски CD и DVD).
Материнская плата – это основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:
1. Процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций.
2. Микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы.
Читайте также: Грин в березовском шины
3. Шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера.
6. Разъёмы (слоты) для подключения дополнительных устройств.
Все внешние устройства подключаются к материнской плате через специальные устройства, называемые контроллерами.
Системная шина – это проводник для связи между устройствами, подключаемыми к материнской плате. Основными типами шин ввода-вывода с соответствующими слотами расширения в ПК являются: ISA, EISA, PCI.
Устройство обработки информации – устройство, позволяющее производить вычисления и преобразования над информацией. К устройствам обработки информации можно отнести:
Процессор (микропроцессор) – устройство для арифметико-логической обработки информации и для управления этой информацией (наиболее популярные марки процессоров – Pentium, Celeron, Xeon, Athlon, Sempron).
Основными характеристиками процессоров являются:
1. Тактовая частота – это количество операций (тактов), выполняемых процессором в единицу времени.
2. Разрядность регистров – это количество битов данных, обрабатываемых процессором за один такт.
3. Размер кэш-памяти – это количество команд, которые процессор запоминает, в результате чего получает к ним быстрый доступ.
Процессор соединяется с остальными устройствами шинами.
Видеокарта (видеоадаптер) – устройство для проведения операций по формированию изображения на экране. Видеокарта совмещает в себе функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти. Основными типами видеоадаптеров являются:
5. SVGA (16,7 миллиона цветов).
Звуковая карта – устройство для проведения операций по обработке звука, речи, музыки.
Вспомогательное компьютерное устройство не участвует в работе с информацией и выполняет дополнительные функции по обслуживанию компьютера. К вспомогательным устройствам относятся:
3. Источник бесперебойного питания (ИБП).
5. Кулер (охлаждающее устройство).
Персональные компьютеры обычно проектируются на основе принципа открытой архитектуры.
Принцип открытой архитектуры заключается в следующем:
— Регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определённая совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом, компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-производителями.
— Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, и, тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями.
Лекция 5. Уровни программной конфигурации. Операционные системы. Файловая структура.
Под программным обеспечением (Software) обычно понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.
К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО:
— технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.);
— методы тестирования программ;
— методы доказательства правильности программ;
— анализ качества работы программ;
— разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое.
Программное обеспечение – неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО.
Схематично представить структуру программного обеспечения можно в таком виде:
Базовый уровень — отвечает за правильную работу аппаратных средств, является уровнем класса «низкий». Программное обеспечение данного уровня хранится в микросхемах запоминающегося устройства (ПЗУ), его задача обеспечить работу входа и выхода BIOS. В процессе эксплуатации компьютера нельзя изменять программы и данные ПЗУ, они записываются в производственных условиях.
Системный уровень– отвечает за связь программ вычислительного устройства с программами базового уровня и аппаратного обеспечения, он считается переходным уровнем. Этот уровень и его программы отвечают за эксплуатационные возможности компьютера. Когда на вычислительное устройство устанавливается новое оборудование, этот уровень должен быть обеспечен программой, которая свяжет устанавливаемое оборудование и другие программы. Программы, которые отвечают за взаимную связь с устройствами компьютера, называются драйверами.
В данном уровне есть еще и программы другого класса, которые отвечают за связь с пользователем компьютера. С помощью этих программ пользователь может вводить информацию в компьютер, пользоваться ее. Данный класс называется средствами пользовательского интерфейса, состояние этих программ регламентируют работу компьютера.
Ядром системы вычислительной машины является совокупность программ этого уровня. Задачи, выполняемые этим ядром, и за что они отвечают, это: работа входа и выхода информации, работа памяти машины, работа файловой системы, и другие.
Служебный уровень – отвечает за настройку систем компьютера, за автоматизацию процессов. Многие программы данного уровня изначально входят в операционную систему, установленную на вычислительной машине. Существует 2 направления в развитии служебных программ, это программы для автономного применения и уже интегрированные в ОС.
Прикладной уровень — отвечает за выполнение уже определенных задач, которые могут быть развлекательного направления, для решения вопросов производства, учебными программами. Между системным уровнем программ и прикладным уровнем программ есть взаимная связь, работа вычислительной машины зависит от ОС стоящей на данном устройстве. Этот уровень подключает в себе: редакторы для текста, процессоры текстовые, системы автоматического создания проектирования, графические редакторы, браузеры, программы перевода текстов, системы которые управляют базами данных, таблицы, и многие другие программы прикладного уровня.
Читайте также: Шины для лексус нх200
Операционная система (ОС) – это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого – организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.
К операционным системам относится комплекс программ, обеспечивающих управление работой всех аппаратных устройств и доступ пользователя к ним. ОС загружается при включении или перезагрузке ПК, управляет его ресурсами, обеспечивает взаимодействие пользователя с компьютером. ОС также обеспечивает поддержку работы всех остальных программ, аппаратных средств ПК и сетей ЭВМ (наиболее известные ОС – MS-DOS, Windows, Unix, Linux,
MacOS, Free BSD, Solaris, Cisco Systems, OS/2, NetWare, CP/M).
Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.
Этот процесс называется загрузкой операционной системы.
В функции операционной системы входит:
— осуществление диалога с пользователем;
— ввод-вывод и управление данными;
— планирование и организация процесса обработки программ;
— распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);
— запуск программ на выполнение;
— всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
— передача информации между различными внутренними устройствами;
— программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).
По типу использования общих аппаратных и программных ресурсов ОС делятся на:
По типу пользовательского интерфейса ОС делятся на:
— Объектно-ориентированные (графические ОС).
По количеству работающих пользователей ОС делятся на:
По числу выполняемых задач ОС делятся на:
— Многозадачные (ОС пакетной обработки, ОС разделения времени, ОС реального времени).
Различают вытесняющую и невытесняющую многозадачность. ОС пакетной обработки позволяют выполнить заранее сформированный пакет задач, ОС разделения времени позволяют разделить время для выполнения каждой задачи, а ОС реального времени позволяют выполнять каждую задачу за заранее заданное время.
По количеству используемых процессоров ОС делятся на:
По разрядности процессора ОС делятся на:
Именованными компонентами Windows являются:
— Приложения (программы, адаптированные к работе в данной ОС).
— Документы (файлы, представляющие собой результаты работы приложения).
— Папки (области, хранящие группу файлов или обозначающие устройства, подключаемые к ПК).
Компоненты можно просматривать в окне (прямоугольная область экрана).
Файл – это именованная область на диске, обозначаемая именем и расширением. Расширение означает назначение файла. Наиболее известные расширения такие:
bak – резервные копии файлов;
arj, rar, zip – архивные файлы;
doc – файлы текстовых документов;
xls – файлы электронных таблиц;
mcd – файлы вычислительных документов;
bmp, jpg, gif – файлы растровых рисунков и фотографий;
ppt, pps – файлы презентаций;
pas, bas, c – файлы с текстами программ на языках Pascal, Basic, C;
htm – файлы с описанием Web-страницы на языке HTML;
avi – файлы аудиовидеоклипов.
Файловая система – это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе.
Файлы физически реализуются как участки памяти на внешних носителях – магнитных дисках, флеш-картах, картах памяти или CD-ROM.
Каждый файл занимает некоторое количество блоков дисковой памяти.
Обслуживает файлы специальный модуль операционной системы, называемый драйвером файловой системы. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге – оглавлении файлов.
Каталог (иногда называется директорией или папкой) доступен пользователю через командный язык операционной системы.
Его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять.
Каталог может иметь собственное имя и храниться в другом каталоге наряду с обычными файлами: так образуются иерархические файловые структуры.
Драйвер файловой системы обеспечивает доступ к информации, записанной на магнитный диск, по имени файла и распределяет пространство на магнитном диске между файлами.
Для выполнения этих функций драйвер файловой системы хранит на диске не только информацию пользователя, но и свою собственную служебную информацию. В служебных областях диска хранится список всех файлов и каталогов, а также различные дополнительные
Структура файловой системы и структура хранения данных на внешних магнитных носителях определяет удобство работы пользователя, скорость доступа к файлам и т.д. (на жестком диске Fat32, NTFS)
- Свежие записи
- Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
- Скрипят амортизаторы на машине что делать
- Из чего состоит стойка амортизатора передняя
- Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
- Для чего нужны амортизаторы в автомобиле
📺 Видео
Введение в архитектуру компьютеровСкачать
Базовая архитектура и структура ЭВМСкачать
Основы архитектуры персональных компьютеровСкачать
Системная шина процессораСкачать
04. Основы устройства компьютера. Архитектура процессора. [Универсальный программист]Скачать
22 Гарвардская архитектураСкачать
Архитектура ЭВМ. Лекция 1: Типы архитектур. Комбинационная и последовательная логика.Скачать
Как устроен компьютер. Лекция 3. Магистрально-модульная организация компьютераСкачать
Архитектура компьютеров.Скачать
ZX Spectrum против IBM: "открытая архитектура" - миф?Скачать
КАК работает ПРОЦЕССОР? ОБЪЯСНЯЕМСкачать
13 Архитектура персонального компьютераСкачать
Лекция 1 | Архитектура ЭВМ и основы ОС | Кирилл Кринкин | CSC | ЛекториумСкачать
Принцип работы процессора на уровне ядраСкачать
Какой путь прошли компьютеры до наших дней? 1905-2019 [ЭВОЛЮЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ]Скачать
![04. Основы устройства компьютера. Архитектура процессора. [Универсальный программист]](https://i.ytimg.com/vi/XWZTHecUluM/0.jpg)
![Какой путь прошли компьютеры до наших дней? 1905-2019 [ЭВОЛЮЦИЯ КОМПЬЮТЕРОВ]](https://i.ytimg.com/vi/ahOrOWcmNIY/0.jpg)