Новини
Користувач
Пароль
Реєстрація
Зворотній зв’язок
Інструкція
Для учнів
Для вчителів
.
Як ви використовуєте Інтернет у навчанні?
шукаю потрібну інформацію
користуюсь перекладачем
спілкуюсь на форумах
проходжу онлайн-тестування

Апаратне забезпечення інформаційної системи


Комп'ютер — це пристрій, призначений для виконання заданої, чітко визначеної послідовності дій щодо обробки інформації.
Загальну схему будови сучасного комп'ютера запропонував видатний американський математик угорського походження Джон фон Нейман у червні 1945 р. Згідно з цією схемою, комп'ютер складається з таких основних частин: центрального процесора (ЦП) та пам'яті.
Робота універсальної фон-нейманівської ЕОМ у загальних рисах може бути описана таким чином:
• програми та дані, зокрема, ті, що зберігаються на зовнішніх носіях, вводяться за допомогою пристроїв введення; під час виконання програми її команди та дані знаходяться в оперативній пам'яті;
• обчислення здійснюються арифметико-логічним пристроєм;
• інформація, що знаходиться в оперативній пам'яті, при необхідності передається до процесора для обробки; проміжні результати обчислень знову передаються в оперативну пам'ять; результати роботи обчислювальної машини виводяться на зовнішні носії за допомогою пристроїв виведення;
• всі операції в ЕОМ здійснюються під керуванням керуючого пристрою.
Класична фон-нейманівська архітектура надає програмістові надто багато свободи, а вимоги надійності і безпеки програмного забезпечення змушують ставити питання про обмеження цієї свободи шляхом введення різного роду контролюючих механізмів. Такий контроль може, зокрема, відбуватися при трансляції з мов високого рівня або здійснюватися операційною системою.
Сучасну архітектуру комп'ютера визначають такі принципи:
• Принцип програмного керування. Забезпечує автоматизацію процесу обчислень на ЕОМ. Згідно з цим принципом, запропонованим англійським математиком Ч.Беббіджем у 1833 р., для розв'язання кожної задачі складається програма, що визначає послідовність дій комп'ютера. Ефективність програмного керування є високою тоді, коли задача розв'язується за тією самою програмою багато разів (хоч і за різних початкових даних).
• Принцип програми, що зберігається в пам'яті. Згідно з цим принципом, сформульованим Дж. фон Нейманом, команди програми подаються, як і дані, у вигляді чисел й обробляються так само, як і числа, а сама програма перед виконання завантажується в оперативну пам'ять. Це прискорює процес її виконання.
• Принцип довільного доступу до пам'яті. Згідно з цим принципом, елементи програм та даних можуть записуватися у довільне місце оперативної пам'яті. Довільне місце означає можливість звернутися до будь-якої заданої адреси (до конкретної ділянки пам'яті) без перегляду попередніх.
На підставі цих приниців можна стверджувати, що сучасний комп'ютер - технічний пристрій, який після введення в пам'ять початкових даних у вигляді цифрових кодів і програми їх обробки, вираженої також цифровими кодами, здатний автоматично здійснити обчислювальний процес, заданий програмою, і видати готові результати розв'язання задачі у формі придатній для сприйняття людиною.
Поняття апаратної частини комп’ютера. Апаратна частина комп’ютера – це набір пристроїв, з яких він складається.
Технічні засоби, які входять до складу комп’ютера, називаються його апаратним забезпеченням (hardware).
Розглянемо склад ПК і призначення його основних блоків.
Мікропроцесор (МП). Він є центральним блоком комп’ютера, призначеним для керування роботою всіх блоків комп'ютера і виконання арифметичних та логічних операцій над інформацією. До нього входять логічні блоки (КП – керуючий пристрій, АЛП – арифметико-логічний пристрій), мікропроцесорна пам'ять (МПП) — складова частина, що забезпечує короткочасне зберігання, запис та видачу інформації, використовувану в обчисленнях у найближчі такти роботи комп'ютера. МПП складається з регістів і використовується для забезпечення високої швидкодії ЕОМ, оскільки основна пам'ять не завжди забезпечує необхідну для швидкодійного МП швидкість запису, зчитування, пошуку інформації. Регістри —елементи пам'яті завдовжки 1—4 байти або більше (мають найбільшу швидкодію).
Інтерфейсна система МП реалізує зв'язок з іншими пристроями ПК (через системну шину).
Генератор тактових імпульсів. Генерує послідовність електричних імпульсів, частота яких визначає тактову частоту комп'ютера. Проміжок часу між імпульсами становить такт.
Системна шина. Це основна інтерфейсна система ПК, що забезпечує взаємозв'язок усіх його пристроїв. Містить шину даних, шину адреси, шину керування та шину живлення, забезпечуючи три напрямки передачі інформації:
• між МП й оперативною пам'яттю;
• між МП і портами введення-виведення зовнішніх (відносно процесора та шини) пристроїв;
• між основною пам'яттю і портами введення-виведення зовнішніх пристроїв (у режимі прямого доступу до пам‘яті).
Усі блоки, а точніше їхні порти введення-виведення, через відповідні уніфіковані рознімні з'єднання підключаються до шини безпосередньо або через пристрої сполучення — контролери (адаптери). У сучасних ПК керуванні шиною здійснюється контролером шини.
Основна пам'ять складається з оперативно-запам’ятовуючого пристрою (ОЗП) і постійнозапам’ятовуючого пристрою (ПЗП). ПЗП призначений для зберігання програми тестування ПК, програми початкового його завантаження (POST), базової системи введення-виведення (BIOS). ОЗП служить для оперативного запису, зберігання та зчитування інформації (програм і даних), безпосередньо бере участь в інформаційно-обчислювальному процесі, що виконує ПК у поточний період часу. Головними перевагами ОЗП є його висока швидкодія і можливість звернення до кожного елемента пам'яті окремо (прямий адресний доступ до комірки). Але в ньому неможливо зберігати інформацію після вимкнення живлення ПК (енергозалежність). Ємність ОЗП сучасного ПК може становити 512 Мбайт, 1, 2, 4 Гбайт і більше.
Зовнішня пам'ять. Її утворюють зовнішні (відносно МП та системної плати) пристрої ПК, використовується для довготривалого зберігання інформації. Зокрема, в зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпечення комп'ютера. Вона містить різноманітні запам'ятовуючі пристрої.
Джерело живлення. Це блок, який містить системи автономного й мережного енергоживлення ПК.
Таймер. Це внутрішній електронний годинник, що забезпечує автоматичне зняття поточного моменту часу (рік, місяць, години, хвилини, секунди та частки секунд). Підключається до автономного джерела живлення — акумулятора і при вимкненні ПК продовжує працювати.
Зовнішні пристрої. Це найважливіша складова частина будь-якого обчислювального комплексу. Вартість їх іноді становить 50—80 % вартості всього ПК. Від їхніх складу та характеристик багато в чому залежать можливість й ефективність застосування ПК в системах управління і народному господарстві взагалі.
Зовнішні пристрої забезпечують взаємодію ПК з навколишнім середовищем: користувачами, об'єктами управління та іншими ЕОМ. Вони дуже різноманітні і можуть бути класифіковані за рядом ознак. Так, за призначенням можна виділити такі їхні види:
• зовнішні запам'ятовуючі пристрої (ЗЗП), або зовнішня пам'ять ПК;
• діалогові засоби користувача;
• пристрої введення інформації;
• пристрої виведення інформації;
• засоби зв'язку і телекомунікації.
Діалогові засоби користувача — монітори, різноманітні пристрої введення та пристрої мовного введення-виведення інформації.
Монітор (дисплей) — пристрій для відображення інформації, що вводиться в ПК і виводиться з нього.
Пристрої мовного введення-виведення належать до засобів мультимедіа. Пристрої мовного введення — це різні мікрофонні акустичні системи (наприклад «звукові миші») зі складним програмним забезпеченням, що дає змогу розпізнавати слова, ідентифікувати їх і видавати комп'ютеру відповідні команди або перетворювати мову на текст. Пристрої мовного виведення — це різні синтезатори звуку, які перетворюють цифрові коди на літери та слова, відтворювані через гучномовці (динаміки) або звукові колонки, приєднані до комп'ютера.
Пристрої введення інформації:
• клавіатура — пристрій для ручного введення числової, текстової і керуючої інформації в ПК;
• графічні планшети (діджитайзери) — пристрої для ручного введення графічної інформації, зображень переміщенням по планшету спеціального покажчика (пера) з одночасним автоматичним зчитуванням координат його місцезнаходження та введення цих координат у ПК;
• сканери (читаючі автомати) — пристрої для автоматичного зчитування з паперових носіїв і введення в ПК машинописних текстів, графіків, малюнків, креслень;
• маніпулятори (пристрої вказівки — джойстик, миша, трекбол, світлове перо та ін.) — пристрої для введення графічної інформації на екран монітора, керування рухом курсора по екрану з подальшим кодуванням координат курсора та введенням їх у ПК;
• сенсорні екрани — пристрої для введення окремих елементів зображення, програм або команд з поліекрана дисплея у ПК.
• пристрої виведення інформації:
• принтери — друкувальні пристрої для реєстрації інформації на паперовому носію;
• графпобудовники (плотери) — пристрої для виведення графічної інформації (графіків, креслень, рисунків) з ПК на паперовий носій.
Пристрої зв'язку і телекомунікації використовують для зв'язку з приладами й іншими засобами автоматизації (інтерфейсні адаптери, цифро-аналогові та аналого-цифрові перетворювачі тощо) і для підключення ПК до каналів зв'язку, інших ПК та комп'ютерних мереж (мережні інтерфейсні плати, модеми).
Мережний адаптер є зовнішнім інтерфейсом ПК і служить для підключення його до каналу зв'язку з метою обміну інформацією з іншими ЕОМ, роботи в складі обчислювальної мережі. У глобальних мережах функції мережного адаптера виконує модем.
Багато з названих вище пристроїв належать до умовно виділеної групи — засобів мультимедіа.
Засоби мультимедіа (multimedia — буквально: багатосередовищність). Це комплекс апаратних і програмних засобів, що дають змогу людині спілкуватися з комп'ютером, використовуючи найрізноманітніші, природні для людини середовища: звук, відео, графіку, тексти, анімацію та ін.
До них належать пристрої мовного введення і виведення інформації; сканери; високоякісні відео- і звукові плати та плати відеозахоплення (video grabber), що знімають зображення з відеомагнітофону або відеокамери і вводять його у ПК; високоякісні акустичні та відеовідтворювальні системи з підсилювачами, звуковими колонками, великими відеоекранами. До засобів мультимедіа відносять також запам'ятовуючі пристрої великої ємності на оптичних дисках, які використовуються для запису аудіо- і відеоінформації.
Повернутись