Презентация на тему: Как устроен компьютер

Как устроен компьютер
Принципы устройства компьютеров
Архитектура фон Неймана
Принцип двоичного кодирования
Принцип адресности памяти
Принцип адресности памяти
Память с произвольным доступом
Что такое архитектура?
Особенности мобильных компьютеров
Особенности мобильных устройств
Особенности мобильных устройств
Как устроен компьютер
Взаимодействие устройств
Контроллеры
Архитектура современных компьютеров
Как устроен компьютер
Что такое процессор?
АЛУ
Устройство управления
Основные характеристики процессора
Система команд процессора
Как устроен компьютер
Внутренняя память
Внутренняя память – ПЗУ
Внешняя память
Внешняя память
Виды внешней памяти
Виды внешней памяти
Кэш-память
Виртуальная память
Основные характеристики памяти
Основные характеристики памяти
1/32
Средняя оценка: 4.1/5 (всего оценок: 25)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (2017 Кб)
1

Первый слайд презентации: Как устроен компьютер

§ 3 0. Принципы устройства компьютеров 1

Изображение слайда
2

Слайд 2: Принципы устройства компьютеров

2 А. Беркс, Г. Голдстайн и Дж. фон Нейман: «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронного вычислительного устройства» (1946) состав основных компонентов вычислительной машины принцип двоичного кодирования принцип адресности памяти принцип иерархической (многоуровневой) организации памяти принцип хранимой программы принцип программного управления

Изображение слайда
3

Слайд 3: Архитектура фон Неймана

3 Джон фон Нейман (1903-1957) процессор (АЛУ, УУ) внешняя память устройства ввода устройства вывода внутре н няя память обрабатывает данные обеспечивает выполнение программы временное хранение данных во время обработки долговременное хранение данных

Изображение слайда
4

Слайд 4: Принцип двоичного кодирования

4 Все данные хранятся в двоичном коде. Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua 100101010100… проще устройства для хранения и обработки данных Троичная ЭВМ «Сетунь» (1959) Н.П. Брусенцов

Изображение слайда
5

Слайд 5: Принцип адресности памяти

5 оперативная память состоит из отдельных битов группы соседних битов объединяется в ячейки каждая ячейка имеет свой адрес (номер) нумерация ячеек начинается с нуля за один раз можно прочитать или записать только целую ячейку

Изображение слайда
6

Слайд 6: Принцип адресности памяти

6 200 201 202 203 204 205 числа 200 204 205 206 207 208 200 208 201 202 203 209 20 A 20 B символы числа Первые ЭВМ ( I и II поколения) III и IV поколения Размеры ячеек у первых ЭВМ – 36, 48, 60 битов сейчас – 8 битов

Изображение слайда
7

Слайд 7: Память с произвольным доступом

7 RAM = Random Access Memory чтение данных из ячеек и запись в них в произвольном порядке ОЗУ – оперативное запоминающее устройство (оперативная память) ROM = Read Only Memory ПЗУ – постоянное запоминающее устройство содержит программное обеспечение для загрузки и тестирования компьютера запись запрещена

Изображение слайда
8

Слайд 8: Что такое архитектура?

8 Архитектура компьютера – это общие принципы построения конкретного семейства компьютеров ( PDP, ЕС ЭВМ, Apple, IBM PC, … ). принципы построения системы команд и их кодирования форматы данных и особенности их машинного представления алгоритм выполнения команд программы способы доступа к памяти и внешним устройствам возможности изменения конфигурации оборудования К архитектуре НЕ относятся особенности конкретного компьютера: набор микросхем, тип жёсткого диска, ёмкость памяти, тактовая частота и т.д.

Изображение слайда
9

Слайд 9: Особенности мобильных компьютеров

9 процессор память аккумулятор контроллер дисплея SIM- карта ( Subscriber I dentification M odule ) Адаптер Bluetooth беспроводные наушники и микрофон

Изображение слайда
10

Слайд 10: Особенности мобильных устройств

10 Требования : уменьшенные размеры и вес специальные функции (приём и передача речи) экономия заряда аккумулятора геолокация ( GPS )

Изображение слайда
11

Слайд 11: Особенности мобильных устройств

11 Архитектура ARM = Advanced RISC Machine – усовершенствованная RISC-машина процессор + ОЗУ + модули беспроводной связи на одном кристалле уменьшенное потребление энергии экономичные («спящие») режимы команды для цифровой обработки звука

Изображение слайда
12

Слайд 12

§ 3 1. Магистрально-модульная организация компьютера 12

Изображение слайда
13

Слайд 13: Взаимодействие устройств

13 устройства ввода К К внешняя память процессор (АЛУ, УУ) внутренняя память К устройства вывода шина адреса шина данных шина управления Шина (или магистраль) – это группа линий связи для обмена данными между несколькими устройствами компьютера.

Изображение слайда
14

Слайд 14: Контроллеры

14 Контроллер — это электронная схема для управления внешним устройством и простейшей предварительной обработки данных. устройств о К шина адреса шина данных шина управления контроллер клавиатуры контроллер диска сетевая карта видеокарта

Изображение слайда
15

Слайд 15: Архитектура современных компьютеров

15 Магистрально-модульная архитектура: набор устройств ( модулей ) легко расширяется путём подключения к шине ( магистрали ). Принцип открытой архитектуры ( IBM ) : спецификация на шину (детальное описание всех параметров) опубликована производители могут выпускать новые совместимые устройства на материнской плате есть стандартные разъёмы нужны драйвера (программы управления) для каждого устройства

Изображение слайда
16

Слайд 16

§ 3 2. Процессор 16

Изображение слайда
17

Слайд 17: Что такое процессор?

17 Процессор – это устройство, предназначенное для автоматического считывания команд программы, их расшифровки и выполнения. A ЛУ = арифметико-логическое устройство, выполняет обработку данных УУ = устройство управления, которое управляет выполнением программы и обеспечивает согласованную работу всех узлов компьютера

Изображение слайда
18

Слайд 18: АЛУ

18 2 регистра сумматор схема управления операциями Регистр состояния процессора – биты устанавливаются по результату R последней операции бит Z (zero) – установлен, если R = 0 бит N (negative) – установлен, если R < 0 бит C (carry) – установлен, если произошел перенос АЛУ работает с целыми числами, математический сопроцессор – с вещественными! ! R  0 : N or Z R  0 : not N

Изображение слайда
19

Слайд 19: Устройство управления

19 извлечение из памяти очередной команды расшифровка команды, определение необходимых действий определение адресов ячеек памяти, где находятся исходные данные занесение в АЛУ исходных данных управление выполнением операции сохранение результата микрокоманда микрокоманда … микрокоманда команда генератор тактовых импульсов

Изображение слайда
20

Слайд 20: Основные характеристики процессора

20 Тактовая частота — количество тактовых импульсов в секунду. 1 ГГц (гигагерц) = 1 млрд герц Недостаточно для сравнения быстродействия! ! Разрядность — это максимальное количество двоичных разрядов, которые процессор способен обработать за одну команду. разрядность регистров разрядность шины данных разрядность шины адреса R Величина адресного пространства 2 R байтов

Изображение слайда
21

Слайд 21: Система команд процессора

21 команды передачи (копирования) данных арифметические операции логические операции, например «НЕ», «И», «ИЛИ», «исключающее ИЛИ» команды ввода и вывода команды переходов (условного, безусловного) Совместимость : новые модели поддерживают все команды предыдущих! ! Intel 8080  Pentium III  Core i7

Изображение слайда
22

Слайд 22

§ 3 3. Память 22 внутренняя или основная (для хранения программ и данных в момент решения задачи), ОЗУ и ПЗУ внешняя или долговременная (… на длительный срок)

Изображение слайда
23

Слайд 23: Внутренняя память

23 RAM = Random Access Memory, обращение к ячейкам в любом порядке. ОЗУ = оперативное запоминающее устройство на электронно-лучевых трубках на магнитных сердечниках сейчас : на триггерах ( статическая ): регистры, кэш-память на полупроводниковых конденсаторах ( динамическая ): большая ёмкость меньшая стоимость меньшее быстродействие потребляет больше электроэнергии

Изображение слайда
24

Слайд 24: Внутренняя память – ПЗУ

24 ПЗУ = постоянное запоминающее устройство первые: информация заносится только на заводе затем программируемые ПЗУ затем перепрограммируемые ПЗУ (флэш-память) Минимальный набор программ : тестирование компьютера программа начальной загрузки программы для обмена данными с клавиатурой, монитором, принтером В компьютерах IBM PC: BIOS = Basic Input/Output System

Изображение слайда
25

Слайд 25: Внешняя память

25 Внешняя память — часть памяти компьютера, которая используется для долговременного хранения программ и данных. Устройства внешней памяти = накопители : на магнитных дисках на оптических дисках флэш-память … носитель К контроллер

Изображение слайда
26

Слайд 26: Внешняя память

26 данные располагается блоками (на дисках – сектора ) блок данных читается и пишется как единое целое ; работать с частью блока невозможно прежде чем процессор сможет использовать программу или данные, их нужно загрузить из внешней памяти в ОЗУ обменом данными управляют контроллеры

Изображение слайда
27

Слайд 27: Виды внешней памяти

27 перфоленты, перфокарты магнитные ленты, магнитные диски Файловые системы! !

Изображение слайда
28

Слайд 28: Виды внешней памяти

28 оптические диски флэш-память CD ( Compact Disk ) до 700 Мбайт DVD ( Digital Versatile Disk ) до 17,1 Гбайт Blu-ray Disk до 500 Гбайт флэш-карты флэш-накопители SSD (Solid State Drive)

Изображение слайда
29

Слайд 29: Кэш-память

29 Кэш-память — это память, ускоряющая работу другого (более медленного) типа памяти, за счёт сохранения прочитанных данных на случай повторного обращения к ним. Не имеет собственных адресов ячеек! Проблемы: небольшой объём, быстро заполняется при изменении данных в регистрах нужно обновлять кэш Решаются контроллером кэш-памяти.

Изображение слайда
30

Слайд 30: Виртуальная память

30 использование сред быстрой разработки программ ( RAD ) – увеличение размера программы увеличение объема обрабатываемых данных (до Тбайтов) запуск нескольких программ одновременно Требуется больше ОЗУ, чем реально установлено на компьютере! ! адресное пространство процессора страницы виртуальной памяти

Изображение слайда
31

Слайд 31: Основные характеристики памяти

31 Информационная ёмкость — это максимально возможный объём данных, который может сохранить данное устройство памяти (Гбайт, Тбайт, …). Для дисков – форматированная («полезная») ёмкость и неформатированная (+ место для служебной разметки) Время доступа — интервал времени от момента посылки запроса информации до момента получения результата на шине данных. ОЗУ – наносекунды(1 нс = 10 –9 с) жёсткие диски — миллисекунды (1 мс = 10 –3 с).

Изображение слайда
32

Последний слайд презентации: Как устроен компьютер: Основные характеристики памяти

32 Средняя скорость передачи данных — это количество передаваемых за единицу времени данных после непосредственного начала операции чтения (Мбайт / с). для дисков – частота вращения стоимость 1 бита или стоимость 1 Гбайта

Изображение слайда