1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ




Название1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ
страница3/13
Дата публикации21.03.2013
Размер1.25 Mb.
ТипДокументы
vbibl.ru > Информатика > Документы
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

10. Внешняя память компьютера: компакт-диски
^ Внешняя память (или вспомогательная память) предназначена для постоянного хранения информации, которая может быть использована процессором лишь после загрузки в основную память. Она относительно недорога, имеет большие объемы, работает медленнее основной памяти.
Компакт-диски - диски с оптическим способом чтения и записи. Поначалу они применялись лишь для реализации цифровых музыкальных записей (начало 80-х годов). Далее (с 1984 г.) началось использование CD для хранения произвольной компьютерной информации.

Поверхность компакт-диска состоит из расположенных по окружностям впадин и площадок (или их оптических имитаций), что и обеспечивает хранение нулей и единиц. Каждый байт кодируется 16 битами. Дополнительные 8 битов используются для контроля ошибок. Несколько последовательных байтов образуют фрейм. У компьютерных компакт-дисков каждые 98 фреймов объединяются в сектор.

Во время чтения диск вращается. При этом лазерный диод небольшой мощности светит инфракрасным цветом на сменяющиеся впадины и площадки. Переход впадина/площадка и обратный интерпретируются как 1, отсутствие перехода - как 0.

Устройства чтения CD по быстродействию существенно отстают от винчестеров. Однако, в связи с большой вместимостью (600-700 Мб) и низкой ценой компакт-дисков, на них в настоящее время выпускается большая часть коммерческого программного обеспечения.

Различают несколько видов компьютерных компакт-дисков и соответствующих им устройств чтения/записи.

CD-ROM (Compact Disc - Read Only) - запись на нем создается один раз на отдельном оборудовании в виде физических углублений и в дальнейшем может использоваться на компьютере лишь для чтения.

CD-R (CD-Recordable) - углубления на таком диске моделируются заранее нанесенным специальным красителем, который нагревается лазером и меняет отражательные свойства поверхности. Такой диск легко может быть записан на обычном компьютере, но лишь один раз.

CD-RW (CD-Rewritable) - перезаписываемый компакт-диск. Вместо красителя при производстве таких дисков используется специальный сплав, который может иметь два состояния - кристаллическое и аморфное. Эти состояния обладают разной отражательной способностью. Устройство для записи CD имеет лазер с тремя степенями мощности. При самой высокой мощности лазер расплавляет покрытие, переводя его из кристаллического состояния с высокой отражательной способностью в аморфное состояние с низкой отражательной способностью - получается впадина. При средней мощности покрытие расплавляется и возвращается в естественное кристаллическое состояние, при этом впадина превращается в площадку. При низкой мощности лазер лишь определяет состояние материала - происходит считывание информации. (на обороте…)

^ 11. Процесс ввода/вывода
Большинство персональных компьютеров и рабочих станций представляют собой металлический корпус с большой интегральной схемой на дне, которая называется материнской платой. Материнская плата содержит микросхе­му процессора, несколько разъемов для модулей DIMM и различные микросхемы поддержки. Она также содержит протянутую вдоль нее шину и несколько разъе­мов для подсоединения плат устройств ввода-вывода.

Каждое устройство ввода-вывода состоит из двух частей: одна содержит большую часть электроники и называется контроллером, а другая пред­ставляет собой само устройство ввода-вывода. Контроллер связывается с самим устройством кабелем, который под­соединяется к разъему на задней стороне корпуса.

Контроллер управляет своим устройством ввода-вывода и регулирует его доступ к шине. Если контроллер считывает данные из памя­ти или записывает их в память без участия центрального процессора, то говорят, что осуществляется прямой доступ к памяти (Direct Memory Access, сокращенно DMA). Когда передача данных заканчивается, контроллер вызывает прерывание, вынуждая центральный процессор приостановить работу текущей программы и начать выполнение особой процедуры. Эта процедура называется программой обработки прерывания и нужна, чтобы проверить ошибки, произвести необходи­мые действия в случае их обнаружения и сообщить операционной системе, что процесс ввода-вывода завершен.

Шина используется не только контроллерами ввода-вывода, но и процессором для передачи команд и данных. Если процессор и контроллер ввода-вывода хотят получить доступ к шине одновременно, то срабатывает особая микросхема, которая называется арбитром шины. Она и решает, кому отдать приоритет. Обычно предпочтение отдается устройствам ввода-вывода.

За время существования компьютеров разработано несколько стандартов шин. Одна из старых шин PC назы­вается шиной ^ ISA (Industry Standard Architecture - стандартная промышленная архитектура). Когда скорость ее работы перестала устраивать разработчиков внешних устройств, появилась EISA (Extended ISA), совместимая со старыми версиями. В настоя­щее время самым популярным стандартом шин является PCI (Peripheral Component Interconnect — взаимодействие периферийных компонентов). Он был разрабо­тан компанией Intel, которая предоставила все патенты на него другим производителям. Как говорилось выше, существуют также шины SCSI, обслуживающие еще более быстрые устройства.

^ 12. Терминалы, клавиатуры и мониторы
I. Терминал компьютера состоит из двух частей: клавиатуры и монитора (видеотерминала). В боль­ших компьютерах эти части соединены в одно устройство и связаны с самим ком­пьютером обычным или телефонным проводом. В персональных компьютерах клавиатура и монитор - независимые устройства.
II. Устройство современной клавиатуры таково, что при нажатии клавиши происходит замыкание электрического контакта с печатной платой. У некоторых клавиатур под каждой кла­вишей находится магнит, который при нажатии клавиши проходит через катушку и таким образом вызывает электрический ток. Используются и другие мето­ды, использующие как механику, так и электромагнитные поля.

На программном уровне в персональных компьютерах при нажатии клавиши происходит прерывание - запускается специальная программа, которая яв­ляется частью операционной системы. Программа обработки прерывания считы­вает регистр аппаратного обеспечения в контроллер клавиатуры, чтобы получить номер нажатой клавиши (от 1 до 102). Когда клавишу отпускают, происходит второе прерывание.
^ III. Монитор представляет собой коробку, содержащую электронно-лучевую трубку и ее источники питания. Электронно-лучевая трубка имеет электрон­ную пушку, способную выстреливать пучок электронов на фосфоресцентный экран в передней части трубки. Цветные мониторы содержат три пушки: по одной для красного, зеленого и си­него цветов. При горизонтальной развертке пучок электронов (луч) развертывает­ся по экрану примерно за 50 мкс, образуя почти горизонтальную полосу на экране. Затем луч совершает горизонтальный обратный ход к левому краю, чтобы начать следующую развертку. Устройство, которое таким образом создает изобра­жение, называется устройством растровой развертки.

Для получения на экране точечного изображения внутри электронно-лучевой трубки находится сетка. Когда на сетку воздействует положительное напряжение, электроны возбуждаются, луч направляется на экран, который через некоторое время начинает светиться. Когда подается отрицательное напряжение, элект­роны отталкиваются и не проходят через сетку, и экран не зажигается.
Электронно-лучевые трубки слишком громоздки и поэтому непригодны для портативных компьютеров. К их недостаткам относится также наличие сильных электромагнитных полей, отрицательно влияющих на здоровье. Поэтому для мониторов разработана другая технология - жидкокристалли­ческие дисплеи.

Жидкие кристаллы представляют собой вязкие органические молекулы, которые двигаются как молекулы жидкостей, но при этом имеют структуру аналогичную молекулам кристаллов. Оптические свойства жидкого кристалла зависят от направления и поляризации воздействующего на него света и могут контролироваться с помощью электричества. (на обороте…)

^ 13. Мыши и принтеры
Мышь - это маленькая пластиковая коробка, которая лежит на столе рядом с клавиатурой. При ее перемещении по столу курсор на экране синхронно двигается, позволяя указывать на элементы экрана. У мыши есть одна, две или три кнопки, нажатие на которые дает возможность пользователю инициировать программные действия.

Существует три типа мышей: механические, оптомеханические и оптические. У мышей первого типа снизу торчат резиновые колесики, оси которых расположе­ны перпендикулярно друг к другу. Если мышь передвигается в вертикальном на­правлении, то вращается одно колесо, а если в горизонтальном, то другое. Оптомеханические мыши отличаются тем, что вращающийся шарик связан с выводами кодировщиков. В каждом коди­ровщике имеются прорези, через которые проходит свет. Когда мышь двигается, выводы вращаются и световые импульсы воздействуют на детекторы каждый раз, когда между светодиодом и детектором появляется прорезь. Следующий тип - оптическая мышь. Вместо шарика в ней используются светодиод и фотодетектор, расположенный в нижней части мыши. Оптическая мышь перемещается по поверхности специального коврика, который содержит прямоугольную решетку с горизонтальными и вертикальными линиями. Когда мышь двигается по решетке, фотодетектор воспринима­ет пересечения линий, наблюдая изменения в количестве света, отражаемого от светодиода. Электронное устройство внутри мыши подсчитывает количество пе­ресеченных линий в каждом направлении. В дальнейшем удалось отказаться от использования коврика.
Поначалу в компьютерах (особенно больших ЭВМ) использовались дорогие и громоздкие построчные печатающие устройства. За одно обращение они печатали целую строку, но могли выдавать только текстовую информацию, причем с большим шумом.

Наиболее дешевыми среди современных являются матричные принтеры, у которых печатающая головка последовательно проходит каждую строку печати. Головка содержит от 7 до 24 игл, возбуждаемых электромагнитным полем. Качество печати можно повышать двумя способами: использовать большее количество игл и создавать наложение точек.

Матричные принтеры дешевы (особенно в отношении расходных материалов) и очень надежны, но работают медленно, шумно, и качество печати очень низкое.

Дома удобно использовать недорогие струйные принтеры. Подвижная печата­ющая головка содержит картридж с чернилами. Она двигается горизонтально над бумагой, а чернила в это время выпрыскиваются из крошечных выпускных отвер­стий. Внутри каждого отверстия капля чернил нагревается до критической точки и в конце концов вырывается наружу на лист бумаги. Затем выпускное отверстие охлаждается, в результа­те создается вакуум, который втягивает из картриджа следующую каплю.

Наиболее эффективным является лазерный принтер. Он сочетает хорошее качество печати, универсальность, высокую скорость работы и умеренную стоимость. В лазерных принтерах используется почти такая же технология, как в фотокопировальных устройствах. Многие компании производят устройства, совмещающие свойства копировальной машины, принтера и иногда также факса. (на обороте…)

^ 14. Модемы, Цифровая телефония,. Коды символов
Для связи между удаленными компьютерами обычно используются телефонные линии. Обычная телефонная линия не подходит для передачи компьютерных сигналов, так как предназначена лишь для голоса и поэтому дает сильные искажения. Однако синусоидальный сигнал с часто­той от 1000 до 2000 Гц, который называется несущим сигналом, может передаваться относительно стабильно. Это свойство и используется при пере­даче данных в большинстве телекоммуникационных систем.

Поскольку постоянная синусоидальная волна полностью вычисляема, она не несет никакой полезной информации. Однако, изменяя амплитуду, частоту или фазу, можно пе­редавать последовательность нулей и единиц. Этот про­цесс называется модуляцией.

Обычные телефонные линии обеспе­чивают только один канал связи. Поэтому передаваемые символы посредством UART преобразуются в биты, которые затем пересылаются последовательно один за другим (или в группах по два, если используется дибитная кодировка). Устрой­ство, получающее символы из компьютера в форме двухуровневых сигналов (по одному биту в отрезок времени) и передает биты по одному или по два в форме амплитудной, фазовой или частотной модуляции, называется модемом.

В начале 80-х годов европейские компании почтовой, телефонной и телеграфной связи разработали стандарт цифровой телефонии под названием ISDN (Integrated Services Digital Network - цифровая сеть с предоставлением комплексных услуг). Она дала возможность горожанам иметь дома сигнализацию, связанную со специальными учреждениями, а также предназначалась для выполнения других специфических функций. ISDN стала особенно популярной с появлением Интернет, когда понадобился цифровой доступ к этой сети.

ISDN не только быстрее передает данные, чем аналоговый канал, но и быстрее устанавливает соединение (не дольше 1 секунды), не требует наличия аналогово­го модема, а также более надежна.
У каждого компьютера есть набор символов, который он использует. Как мини­мум этот набор включает 26 заглавных и 26 строчных букв, цифры от 0 до 9, а также некоторые специальные символы: пробел, точка, запятая, минус, символ возврата каретки и т. д.

Для того чтобы передавать эти символы в компьютер, каждому из них приписывается номер. Отображение символов в целые числа называется кодировкой символов.
ASCII

Одна из наиболее распространенных кодировок называется ^ ASCII (American Standard Code for Information Interchange - американский стандартный код для обмена инфор­мацией). Каждый символ ASCII содержит 7 битов, таким образом, всего мо­жет быть 128 символов.

Многие непечатные символы ASCII предназначены для управления передачей данных. (на обороте…)
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   13

Похожие:

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconПараллельная обработка данных
Машины (эвм) разделяются на аналоговые(непрерывные) и дискретные машины, реализующие цифровые вычисления. Так как для обозначения...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconФизические основы элементной базы современных ЭВМ
Поколения ЭВМ и их элементная база. Роль полупроводниковых материалов в современных ЭВМ. Преимущества интегральных схем перед дискретными...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconАрхитектура ЭВМ связана с качествами машины, к-е влияют на ее взаимодействие...
Это обусловлено развитием техники. Зу ЭВМ имеет несколько уровней: 1 внутреннее зу – содержит информацию, обрабатываемую в нем в...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconМетодические указания по прохождению преддипломной практики и дипломному...
Методические указания к дипломному проектированию составлены и доц каф ЭВМ лебеденко Ю. И. и обсуждены на заседании кафедры ЭВМ факультета...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconКафедра «Электронных вычислительных машин» методические указания...
Методические указания к дипломному проектированию составлены и доц каф ЭВМ лебеденко Ю. И. и обсуждены на заседании кафедры ЭВМ факультета...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconПлан лекции: Виды и операции технического обслуживания Организация эксплуатации ЭВМ
Эвм силами и средствами персонала ЭВМ. При этом виде обслуживания предполагается проведение регламентных работ, контроль технического...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconПлан лекции: Задачи, решаемые вычислительными центрами Структура...
Создание вычислительных центров является способом повышения эффективности работы ЭВМ. Вычислительный центр объединяет технику различных...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconЛабораторная работа №1 по дисциплине «эксплуатацияэвми систем»
...

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconКонтроль работы ЭВМ
Процесс определения технического состояния и поддержания работы ЭВМ включает 4 этапа

1. Понятие архитектуры ЭВМ. Языки, уровни и виртуальные машины ЭВМ iconУрокам тема №1: этапы решения задач на ЭВМ. Алгоритмизация. Основные понятия. Блок-схемы
Программно дидактическое обеспечение: ЭВМ типа ibm. Turbo-Pascal Обучающие программы. Тесты

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
vbibl.ru
Главная страница