Презентация на тему: Аппаратное обеспечение вычислительных систем

Аппаратное обеспечение вычислительных систем
Тема 1. Основные характеристики, области применения и архитектурные особенности ЭВМ различных классов.
Единицы измерения информации
Понятия информатика, информация, система, информационная система
Показатели качества информации
Информационные системы
Аппаратное обеспечение вычислительных систем
Классификация информационных систем
Основные подсистемы ИС
Основные функции ИВС
Этапы развития компьютерных информационных технологий
Аппаратное обеспечение вычислительных систем
Классификация ВС
Классификация ВС
Понятие ЭВМ. Классификация.
Поколения ЭВМ
Классификация компьютеров по назначению
Классификация компьютеров по размерам и вычислительной мощности
Сравнительные характеристики классов современных компьютеров
Классификация микроЭВМ
Персональные ЭВМ
Архитектура фон Неймана
Аппаратное обеспечение вычислительных систем
Тема 2. Устройство персонального компьютера
Основные составляющие ПК
Микропроцессор
Устройство управления (УУ)
Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
Регистры
Основная память (ОП)
Таймер
Внешние устройства (ВУ)
Тип корпуса
Аппаратное обеспечение вычислительных систем
Аппаратное обеспечение вычислительных систем
Тема 3. Системная плата Устройство системной (материнской) платы. Классификация и технические характеристики материнских плат. Назначение и функции устройств,
Печатная плата
Конденсаторы
Генератор тактовых импульсов (Clock Generator Chip )
Основные характеристики
Сокеты компании Intel
Описание по прайс-листу:
Процессоры. Назначение и структура центрального процессора (ЦП), состав устройств. Процессор как устройство выполнения программного кода. Порядок обработки
Основные параметры
Intel Pentium IV Socket 775
Intel Pentium IV Socket 775
Intel Pentium II слот 1 в SECC картридже
Функции процессора
Аппаратное обеспечение вычислительных систем
Обобщенная структура процессора
Аппаратное обеспечение вычислительных систем
классификационная группа процессора(По типу команд)
Группы команд
Аппаратное обеспечение вычислительных систем
Процесс выполнения команды - реализация в определенной последовательности одной или нескольких из перечисленных ниже операций:
В целом функционирование компьютера можно описать следующим образом
Соединение памяти и процессора. Функционирование процессора
Аппаратное обеспечение вычислительных систем
Аппаратное обеспечение вычислительных систем
1/59
Средняя оценка: 4.6/5 (всего оценок: 76)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (4132 Кб)
1

Первый слайд презентации: Аппаратное обеспечение вычислительных систем

Изображение слайда
2

Слайд 2: Тема 1. Основные характеристики, области применения и архитектурные особенности ЭВМ различных классов

Изображение слайда
3

Слайд 3: Единицы измерения информации

В различных системах счисления один разряд имеет различный вес, и соответственно меняется единица измерения данных. Так, в двоичной системе счисления единицей измерения служит бит ( bit – binary digit, двоичный разряд). В современных компьютерах наряду с минимальной единицей данных – битом, используется укрупненная единица информации – байт, равная 8 битам.

Изображение слайда
4

Слайд 4: Понятия информатика, информация, система, информационная система

Информатика Информация (лат. informatio – «разъяснение, осведомление, изложение») Система (греч. systema – «целое, составленное из частей соединение») Информационная система (ИС)

Изображение слайда
5

Слайд 5: Показатели качества информации

Изображение слайда
6

Слайд 6: Информационные системы

Изображение слайда
7

Слайд 7

Организация системы Элемент системы Структура системы Архитектура системы Целостность системы

Изображение слайда
8

Слайд 8: Классификация информационных систем

Изображение слайда
9

Слайд 9: Основные подсистемы ИС

Изображение слайда
10

Слайд 10: Основные функции ИВС

вычислительная коммуникационная информирующая запоминающая следящая регулирующая оптимизационная самоорганизующаяся самосовершенствующаяся исследовательская прогнозирующая анализирующая синтезирующая контролирующая диагностическая документирующая

Изображение слайда
11

Слайд 11: Этапы развития компьютерных информационных технологий

Изображение слайда
12

Слайд 12

Вычислительная система (ВС) – совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих процессоров или ЭВМ, периферийного оборудования и программного обеспечения, предназначенная для сбора, хранения, обработки и распределения информации. Отличительной особенностью ВС по отношению к ЭВМ является наличие в ней нескольких вычислителей, реализующих параллельную обработку. Параллелизм выполнения операций существенно повышает быстродействие системы; он же может также значительно повысить и надежность (при отказе одного компонента системы его функции может взять на себя другой) и достоверность функционирования системы, если операции будут дублироваться, а результаты их выполнения сравниваться.

Изображение слайда
13

Слайд 13: Классификация ВС

Одномашинная ВС – ВС, построенная на основе одного компьютера. Многопроцессорная ВС – ВС, построенная на основе нескольких процессоров. Многомашинная ВС – ВС, построенная на основе нескольких компьютеров. Однородная ВС – ВС, построенная на основе однотипных компьютеров или процессоров. Позволяет использовать стандартные наборы программных средств, типовые протоколы (процедуры) сопряжения устройств. Неоднородная ВС – ВС, включающая в свой состав различные типы компьютеров или процессоров. Оперативные ВС – ВС, функционирующие в реальном масштабе времени, в них реализуется оперативный режим обмена информацией – ответы на запросы поступают незамедлительно. Неоперативные ВС – ВС, допускающие режим «отложенного ответа», когда результаты выполнения запроса можно получить с некоторой задержкой (иногда даже в следующем сеансе работы с системой).

Изображение слайда
14

Слайд 14: Классификация ВС

ВС с централизованным управлением – ВС, в которых управление выполняет выделенный компьютер или процессор. ВС с децентрализованным управлением – ВС, в которых компоненты (компьютеры / процессоры) равноправны и каждый может брать управление на себя. Территориально-сосредоточенные ВС – ВС, все компоненты которых размещены в непосредственной близости друг от друга. Распределенные ВС – ВС, компоненты которых могут располагаться на значительном расстоянии, например – вычислительные сети. Структурно одноуровневые ВС – ВС, в которых имеется лишь один общий уровень обработки данных. Многоуровневые (иерархические) ВС – ВС, машины или процессоры в которых распределены по разным уровням обработки информации. Некоторые машины (процессоры) могут специализироваться на выполнении определенных функций.

Изображение слайда
15

Слайд 15: Понятие ЭВМ. Классификация

Электронная вычислительная машина (ЭВМ), компьютер – комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач. Классификация по принципу действия:

Изображение слайда
16

Слайд 16: Поколения ЭВМ

1-е поколение, 50-е годы: ЭВМ на электронных вакуумных лампах 2-е поколение, 60-е годы: ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах (транзисторах). 3-е поколение, 70-е годы: ЭВМ на полупроводниковых интегральных схемах с малой и средней степенью интеграции (сотни – тысячи транзисторов в одном корпусе). 4-е поколение, 80-90-е годы: ЭВМ на больших и сверхбольших интегральных схемах, основная из которых – микропроцессор (десятки тысяч – миллионы активных элементов на одном кристалле ). 5-е поколение, настоящее время: ЭВМ со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; компьютеры на сверхсложных микропроцессорах с параллельно-векторной архитектурой, одновременно выполняющих десятки последовательных инструкций программы.

Изображение слайда
17

Слайд 17: Классификация компьютеров по назначению

Вычислительные машины Универсальные Специализированные Проблемно-ориентированные

Изображение слайда
18

Слайд 18: Классификация компьютеров по размерам и вычислительной мощности

Вычислительные машины СуперЭВМ МикроЭВМ Малые ЭВМ Большие ЭВМ

Изображение слайда
19

Слайд 19: Сравнительные характеристики классов современных компьютеров

Параметры Класс компьютера Суперкомпьютеры Большие компьютеры Малые компьютеры Микрокомпьютеры Производительность (MIPS ) 1000-1000000 100-10000 10-1000 10-100 Емкость ОП (Мбайт) 2000-100000 512-10000 128-2048 32-512 Емкость внешних ЗУ (Гбайт) 500-50000 100-10000 20-500 окт.50 Разрядность 64-256 64-128 32-128 32-128

Изображение слайда
20

Слайд 20: Классификация микроЭВМ

МикроЭВМ Универсальные Специализированные Многопользовательские Сетевые компьютеры Однопользовательские (рабочие станции) Многопользовательские (серверы) Однопользовательские (персональные)

Изображение слайда
21

Слайд 21: Персональные ЭВМ

ПЕРСОНАЛЬНЫЕ ЭВМ Стационарные (настольные) Переносные Портативные ПК Электронные записные книжки Электронные секретари Карманные ПК ПК-блокноты

Изображение слайда
22

Слайд 22: Архитектура фон Неймана

Изображение слайда
23

Слайд 23

Стандартные элементы структур современных ЭВМ основываются на следующих принципах: модульность построения, магистральность, иерархия управления.

Изображение слайда
24

Слайд 24: Тема 2. Устройство персонального компьютера

Изображение слайда
25

Слайд 25: Основные составляющие ПК

Изображение слайда
26

Слайд 26: Микропроцессор

Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операции над информацией. В состав микропроцессора входят: устройство управления (УУ) арифметико-логическое устройство (АЛУ) микропроцессорная память (МПП) регистры

Изображение слайда
27

Слайд 27: Устройство управления (УУ)

Формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов;

Изображение слайда
28

Слайд 28: Арифметико-логическое устройство (АЛУ)

Предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией; Служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях. Микропроцессорная память (МПП)

Изображение слайда
29

Слайд 29: Регистры

Быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие). Регистры

Изображение слайда
30

Слайд 30: Основная память (ОП)

Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

Изображение слайда
31

Слайд 31: Таймер

Это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд).

Изображение слайда
32

Слайд 32: Внешние устройства (ВУ)

Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ: внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК; диалоговые средства пользователя; устройства ввода информации; устройства вывода информации; средства связи и телекоммуникации.

Изображение слайда
33

Слайд 33: Тип корпуса

Big Tower, Middle Tower, Midi Tower, Mini Tower, Desktop

Изображение слайда
34

Слайд 34

Изображение слайда
35

Слайд 35

Изображение слайда
36

Слайд 36: Тема 3. Системная плата Устройство системной (материнской) платы. Классификация и технические характеристики материнских плат. Назначение и функции устройств, размещаемых на материнской плате (чипсет, BIOS, CMOS, часы реального времени, генератор тактовых импульсов, регуляторы напряжения и конденсаторы, контроллеры, различные разъемы). Интегрированные материнские платы

Изображение слайда
37

Слайд 37: Печатная плата

Изображение слайда
38

Слайд 38: Конденсаторы

Конденсаторы обеспечивают ровный поток напряжения в схеме.

Изображение слайда
39

Слайд 39: Генератор тактовых импульсов (Clock Generator Chip )

Генератор тактовых импульсов и генерирует все эти тактовые сигналы, необходимые для синхронной работы устройств с различной скоростью.

Изображение слайда
40

Слайд 40: Основные характеристики

форм-фактор и габариты тип разъема (слота, сокета) для установки микропроцессора чипсет тактовая частота системной шины параметры контроллеров устройств наличие и параметры слотов наличие и параметры интегрированных устройств

Изображение слайда
41

Слайд 41: Сокеты компании Intel

Socket B (LGA 1366) — Core i7 с интегрированным контроллером памяти и соединением Intel QuickPath Socket H (LGA 715) — замена Socket T (LGA 775) без интегрированного контроллера памяти и соединения Intel QuickPatch Socket J (LGA 771) — Intel Xeon серий 50 xx, 51xx ( ядра Dempsey и Woodcrest), 53xx ( ядро Clovertown ), 54xx ( ядро Harpertown ) Socket M — Intel Core Solo, Intel Core Duo и Intel Core 2 Duo Socket N — Intel Dual-Core Xeon LV Socket P — замена Socket 479 и Socket M, 9 мая 2007 года Socket T (LGA 775) — Intel Pentium 4, Pentium D, Celeron D, Pentium Extreme Edition, Intel Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Celeron, Xeon серии 3000, Core 2 Quad ( ядра Northwood, Prescott, Conroe, Kentsfield, Allendale и Cedar Mill)

Изображение слайда
42

Слайд 42: Описание по прайс-листу:

Мат. плата Socket1155 ASUS "P8H61 EVO" rev.3.0 (iH61, 2xDDR3, SATA III, SATA II, PCI-E, SB, 1Гбит LAN, USB2.0, USB3.0, ATX)

Изображение слайда
43

Слайд 43: Процессоры. Назначение и структура центрального процессора (ЦП), состав устройств. Процессор как устройство выполнения программного кода. Порядок обработки инструкций. Система прерываний процессора. Многозадачный режим работы процессора. Логическое устройство и организация системы команд процессора. Технические характеристики процессоров. Архитектура и микроархитектура процессоров

Изображение слайда
44

Слайд 44: Основные параметры

производитель технология производства тактовая частота ядра тактовая частота системной шины разрядность объем кэш-памяти первого и второго уровня длина и количество конвейеров слот

Изображение слайда
45

Слайд 45: Intel Pentium IV Socket 775

Изображение слайда
46

Слайд 46: Intel Pentium IV Socket 775

Изображение слайда
47

Слайд 47: Intel Pentium II слот 1 в SECC картридже

Изображение слайда
48

Слайд 48: Функции процессора

вычисление адресов команд и операндов; выборку и дешифрацию команд из основной памяти (ОП); выборку данных из ОП, регистров процессорной памяти и регистров адаптеров внешних устройств (ВУ); прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ; обработку данных и их запись в ОП, регистры процессорной памяти и регистры адаптеров ВУ; выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ЭВМ; переход к следующей команде.

Изображение слайда
49

Слайд 49

Общая стратегия создания высокопроизводительных процессоров направлена на обеспечение параллельной работы как можно большего количества различных функциональных устройств. В частности, такие процессоры имеют конвейерную организацию, при которой выполнение очередной команды начинается до завершения предыдущей. При другом подходе, называемом суперскалярным функционированием, из памяти выбираются и одновременно выполняются несколько команд. Архитектура современных процессоров, как правило, использует сочетание обоих подходов.

Изображение слайда
50

Слайд 50: Обобщенная структура процессора

Изображение слайда
51

Слайд 51

Команда – стандартная процедура обработки данных, для выполнения операции. Система команд – перечень, вид и тип команд, автоматически исполняемых процессором. Понятие системы команд вплотную связано с архитектурой, разрядностью, адресностью и другими атрибутами процессора.

Изображение слайда
52

Слайд 52: классификационная группа процессора(По типу команд)

CISC (Complex Instruction Set Command) с полным набором системы команд RISC (Reduced Instruction Set Command) с усеченным набором системы команд VLIW ( Very Length Instruction Word ) со сверхбольшим командным словом MISC ( Minimum Instruction Set Command ) с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием

Изображение слайда
53

Слайд 53: Группы команд

Операции пересылки – перемещение содержания машинного слова в следующих разновидностях: регистр-регистр, регистр-память, ОП-регистр, ОП-ОП. Каждой из модификаций обычно соответствует уникальный код команды (КОП). Операции арифметики с фиксированной точкой (+, -, *, /, % и пр.). Модификации команды возможны те же. Операции арифметики с плавающей точкой. Операции сравнения содержания машинных слов (в зависимости от результата - >, <, =, вырабатывается некий признак, помещаемый в один из регистров). Операции условного и безусловного перехода (условный переход обычно кооперируется с операцией сравнения).

Изображение слайда
54

Слайд 54

Побитовые операции с парой машинных слов – операции «логическое И», «логическое ИЛИ», «отрицающее ИЛИ» и «инверсия». Операции индексной арифметики – изменения содержания индексных регистров (в некоторых системах – ячеек ОП), используются для обращения к последовательным элементам массива. Операции прерывания – переход к зарезервированной, выделенной заранее области памяти для обработки сбойных, аварийных и других ситуаций. Операции обращения к внешнему устройству – поиск блока на магнитной ленте или диске, считывание блока, запись блока на носитель и пр.

Изображение слайда
55

Слайд 55: Процесс выполнения команды - реализация в определенной последовательности одной или нескольких из перечисленных ниже операций:

пересылка слова данных из одного регистра процессора в другой регистр или в АЛУ; выполнение арифметической или логической операции и сохранение результата в регистре процессора; выборка содержимого заданного адреса памяти и загрузка его в регистр процессора; сохранение слова данных из регистра процессора по заданному адресу основной памяти.

Изображение слайда
56

Слайд 56: В целом функционирование компьютера можно описать следующим образом

Компьютер с помощью блока ввода принимает информацию в виде программ и данных и записывает ее в память. Хранящаяся в памяти информация под управлением программы пересылается в арифметико-логическое устройство для дальнейшей обработки. Данные, полученные в результате обработки информации, направляются на устройства вывода. За все действия, производимые внутри машины, отвечает блок управления

Изображение слайда
57

Слайд 57: Соединение памяти и процессора. Функционирование процессора

АЛУ R n-1 R 0 MDR IR PC Память Управляю-щий блок . . . MAR

Изображение слайда
58

Слайд 58

Прерывание ( interrupt ) – это запрос, поступающий от устройства ввода-вывода, с требованием предоставить ему процессорное время. Для обслуживания этого устройства процессор выполняет соответствующую программу обработки прерывания. А поскольку ее выполнение может изменить внутреннее состояние процессора, перед обслуживанием прерывания нужно сохранить его состояние в памяти.

Изображение слайда
59

Последний слайд презентации: Аппаратное обеспечение вычислительных систем

Изображение слайда