Компоненты компьютерных систем реферат

Обновлено: 04.07.2024

Цель: обсудить и дать краткое представление о компьютерных аппаратных средствах.

План:

1.Обзор компьютерных систем.

2.Эволюция компьютерных систем.

3.Архитектура и компоненты компьютерных систем. Применение компьютерных систем. Представление данных в компьютерных системах.

1.Обзор компьютерных систем.

Компьютер представляет собой устройство общего назначения, которые могут быть запрограммированы для выполнения конечное множество арифметических или логических операций. Так как последовательность операций может быть легко изменен, компьютер может решить более чем одного рода проблемы.

Компьютер находится на самом базовом, машина, которая может принимать инструкции, а также выполнять вычисления на основе этих инструкций.

Компьютер представляет собой электронное устройство, которое может принимать входные данные (данные от пользователя), хранить его в течение требуемого периода времени, манипулируя его в соответствии с набором команд (так называемые программы) и производит вывод пользователю в желаемый форма. Он выполняет различные операции в соответствии с набором инструкций.

Компьютер представляет собой электронное устройство, которое манипулирует информацию, или "данные". Он имеет возможность хранить, извлекать и обрабатывать данные. Вы можете использовать компьютер для ввода документов, отправлять электронную почту и просматривать Интернет. Вы можете также использовать его для работы с электронными таблицами, бухгалтерский учет, управление базами данных, презентации, игры и многое другое.

При чтении вышеприведенных определений вы можете обнаружить некоторые общие модели поведения компьютеров, таких как;

Поскольку компьютер рукотворный цифровое электронное устройство, оно имеет физическую структуру с несколькими частями, как монитор, процессор, мыши и клавиатуре, которые являются ощутимым. Они называются Hardware. Наборы инструкций, которые также называются компьютерные программы, установленные на компьютере, называются программного обеспечения. Эти программные скажем аппаратное обеспечение, что делать и как делать, чтобы выполнить некоторые задачи, ожидаемые пользователем, чтобы сделать с помощью компьютера.

Один из них хранение. Компьютер имеет встроенный памяти, где он может хранить большое количество данных. Это называется Первичная хранения. Это основное хранилище имеет ограниченные возможности, но это очень важно, так как блок обработки компьютера может непосредственно воздействовать только на инструкции и данные о первичном хранилище. Но, вы можете также хранить данные во вторичных устройствах хранения данных, таких как дискеты, которые могут храниться за пределами вашего компьютера и могут быть осуществлены на другие компьютеры. Они называются вторичного хранения. Перед тем как компьютер может обрабатывать данные, хранящиеся на вторичных устройствах хранения, данные должны быть перемещены из вторичного запоминающего устройства в основном хранилище. Это не является серьезным недостатком. Компьютеры могут извлекать информацию из файлов во вторичном запоминающем устройстве в течение нескольких миллисекунд.

2.Evolution компьютерных систем.

Эти компьютеры бывают разных размеров и форм, которые выполняют различные функции, которые полезно в нашей повседневной жизни. Вы используете тип компьютера, даже если вы снимать наличные в банкомате (Automatic Teller Machine) или сканировать продукты в магазине, или использовать калькулятор.

Компьютеры могут быть в основном разделены на четыре категории, как кратко описаны ниже. Эта классификация делается на основе размера и мощности обработки данных.

Микрокомпьютеры: наиболее распространенный тип компьютеров в обществе. Может использоваться на вашем рабочем месте, в школе или на вашем столе исследования у себя дома. Используется одним пользователем одновременно. Небольшой по размеру. Также называется персональные компьютеры (ПК).

Миникомпьютеры: используемые несколькими пользователями. В середине, когда компьютеры в диапазоне от наименьшего до наибольшего. Используется в лабораториях.

Мэйнфреймы: Самый большой по размеру. Возможность быстро обработки и обработки очень больших объемов данных.

Супер ЭВМ: Используется для выполнения сложных научных и численных расчетов, таких как прогнозирование погоды, динамики жидкостей, ядерных моделирования, теоретической астрофизики.

Различные типы персональных компьютеров (ПК). Персональный компьютер (В основном упоминается как PC в сообществе) разработан как более удобного устройства, непосредственно используемый конечным пользователем, а имеющий особенно квалифицированный отдельный компьютер оператора. Это дешевле по сравнению с другими типами компьютеров, перечисленных выше. ПК поставляются в различных формах, которые перечислены ниже, и мы будем иметь описание на каждой форме ПК отдельно.

Следует отметить, что лишь немногие известные формы персональных компьютеров, используемых сегодня перечислены ниже, и список может быть расширен путем добавления еще много в будущем с развитием технологий. Настольный компьютер, ноутбук, нетбук, КПК, носимый компьютер, планшеты.

Настольные ПК. Обычно компьютеры Desktop расположены в фиксированном месте, и название происходит, как предполагается, будет сидеть на вершине стола. Монитор, мышь и клавиатура может рассматриваться как части типичного настольного компьютера. Эти компьютеры потребляют малую мощность и экономически эффективным, чем портативные компьютеры, которые будут описаны ниже. Запасные части легко доступны и дешевле.

Портативные компьютеры. Ноутбуки похожи на настольные ПК в эксплуатации, но предназначены для мобильного использования. Способные работать на питании от батареи и батареи можно заряжать с внешним адаптером питания. Встроенной клавиатуры, жидкокристаллический дисплей модуль (ЖК-экран), сенсорная панель (также известный как трек площадку), чтобы действовать в качестве мыши являются часто видели компоненты. Тем не менее, мышь можно также использовать вместо сенсорной панели. Ноутбуки, очевидно, меньше по размеру и весу меньше, чем настольные ПК. Таким образом, трудно получить доступ к его внутреннего оборудования, таким образом, трудно обновление как настольный компьютер. Встроенная веб-камера является общей чертой современного портативного компьютера, и эти ноутбуки поставляются в различных весов, размеров, исполнений, ускоряет и мирянин может дифференцировать их указания по диагонали на расстоянии его блока дисплея.

Netbook. Нетбуки принадлежат к семейству ноутбука, но недороги и относительно меньше по размеру. Хотя набор функций и производительность нетбуков были меньше, по сравнению с обычными ноутбуками на момент введения их на рынок, в настоящее время нетбуки приходят в передовых функций и высоких мощностей, аналогичных современных ноутбуков.

КПК. Карманные персональные компьютеры (КПК) являются карманные компьютеры, которые также называют карманные компьютеры из-за его размера, который меньше, достаточно, чтобы держать его на ладони. Большинство КПК являются ручки на основе и поставляются с пером (написание пером), который будет использоваться в качестве устройства ввода, который чувствителен к его сенсорным экраном. Большинство из них могут получить доступ к Интернету с помощью Bluetooth или Wi-Fi объектов. КПК позволит вам организовать вашу личную или деловую работу и управлять своими задачами через свои объекты. Он может быть использован в качестве сотового телефона для отправки и приема вызовов, для поиска в Интернете, чтобы загружать и воспроизводить аудио / видео файлы, отправлять / получать электронную почту, набирать в текстовом редакторе, чтобы записывать заметки или написать документ, снимать фотографии и записывать видео и т.д.

Переносные компьютеры. Компьютеры, которые можно носить на теле, известны как носимый компьютер. Существует постоянное взаимодействие между компьютером и пользователем. Эти компьютеры в основном используются для отслеживания действий человека, когда руки и другие органы чувств занимаются другими видами деятельности. И используется с такими приложениями, как поведенческие моделирования систем и систем мониторинга здравоохранения.

Планшеты. Планшеты мобильных компьютеров больше, чем КПК и меньше, чем ноутбуки, описанных выше. Обычно управляется его сенсорный экран и никаких формальных доска для ключей не используются. Люди, использующие их провели большую часть своего времени вне и не будет иметь доступ к клавиатуре или мыши.

Что такое Компьютеры? Вы уже знаете, что компьютерная система состоит из нескольких различных компонентов. Те, которые можно увидеть и потрогать называются компьютерного оборудования (или просто "оборудование"). Другими словами, физические приборы, которые участвуют в функционировании компьютера называются его аппаратные средства. Компьютерное оборудование, как правило, делится на четыре основные категории: Устройства обработки, устройств памяти, ввода / вывода, устройства вывода, и устройств хранения данных.

Центральный процессор (CPU)

Центральный процессор представляет собой электронное устройство, которое запускает компьютерные программы: набор последовательных инструкций. Он также называется как процессор компьютера или мозг компьютера. Есть два основных компонента, а именно блок управления (CU) и арифметике и логическое устройство (АЛУ). CU является схема, которая управляет потоком данных через процессор, а также координирует деятельность других подразделений в нем. В некотором смысле, это "мозг в головном мозге", поскольку он контролирует то, что происходит внутри процессора, который, в свою очередь, контролирует остальную часть ПК. ALU является цифровая схема, которая выполняет арифметические и логические операции. ALU является фундаментальным строительным блоком центрального процессора компьютера, и даже самые простые микропроцессоры содержат один, для таких целей, как поддержание таймеров. Процессоры находятся внутри современных процессоров имеют очень мощный и очень сложный АЛУ; один компонент может содержать несколько АЛУ.

Мы считаем, процессор в качестве устройства обработки компьютера. Вы знаете, что процессор содержит блок управления (CU) и арифметический и логический блок (АЛУ). Эти два компонента работают совместно для выполнения операций по обработке. На ПК, процессор, как правило, содержится на одном чипе, а иногда называют Микропроцессор. В дополнение к CU и АЛУ, микропроцессор, как правило, содержит регистры и системные часы.

Блок управления (CU). Как вы знаете, компьютерная программа или набор инструкций должны быть сохранены в памяти для компьютера для обработки данных. Процессор использует CU для выполнения этих инструкций. Кроме того, CU направляет и координирует большинство операций компьютера. Скорость, на которой процессор выполняет свои операции измеряется в мегагерцах (МГц). Чем выше число, тем быстрее МГц компьютер может обрабатывать информацию. I7 Intel, Athlon, Celron и Duron, Ультра Спарк некоторые примеры для марок процессоров, доступных на рынке.

Арифметика и логическое устройство (АЛУ). АЛУ выполняет арифметические действия, сравнение и логические операции. Арифметические операции включают сложение (+), вычитание (-), умножение (*) и деление (/). Операции сравнения включают сравнения одного элемента данных на другой, чтобы определить, является ли первый элемент больше (>), равно (=) или меньше (

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

После краткого вводного обзора перейдем к основным понятиям и их определениям. Прежде всего, дадим определение операционной системы.

Операционная система ( ОС, в англоязычном варианте - operating system ) – базовое системное программное обеспечение , управляющее работой компьютера и являющееся посредником ( интерфейсом ) между аппаратурой ( hardware ), прикладным программным обеспечением ( application software ) и пользователем компьютера ( user ). Фактически операционная система с точки зрения пользователя– это как бы продолжение аппаратуры, надстройка над ней, обеспечивающая более удобное, надежное и безопасное использование компьютеров и компьютерных сетей.

Основные цели работы операционной системы следующие.

Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности выполнения пользовательских программ. Для пользователя самое главное – чтобы его программа работала, вела себя предсказуемо , выдавала необходимые ему правильные результаты, не давала сбоев, не подвергалась внешним атакам. Вычислительную среду для такого выполнения программ и обеспечивает операционная система.
Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности использования компьютера. Операционная система обеспечивает максимальную полезность и эффективность использования компьютера и его ресурсов, обрабатывает прерывания, защищает компьютер от сбоев, отказов и хакерских атак . Эта деятельность ОС может быть не столь заметной для пользователя, но она осуществляется постоянно.
Обеспечение удобства, эффективности, надежности, безопасности использования сетевых, дисковых и других внешних устройств, подключенных к компьютеру. Особая функция операционной системы, без которой невозможно использовать компьютер, - это работа с внешними устройствами. Например, ОС обрабатывает любое обращение к жесткому диску, обеспечивая работу соответствующего драйвера (низкоуровневой программы для обмена информацией с диском) и контроллера (специализированного процессора, выполняющего команды ввода-вывода с диском). Любая "флэшка", вставленная в USB- слот компьютера, распознается операционной системой, получает свое логическое имя (в системе Windows – в виде буквы, например, G) и становится частью файловой системы компьютера на все время, пока она не будет извлечена (демонтирована).
Подчеркнем особую важность среди функций современных ОС обеспечения безопасности, надежности и защиты данных. Следует учитывать, что компьютер и операционная система работают в сетевом окружении, в котором постоянно возможны и фактически происходят атаки хакеров и их программ, ставящие своей целью нарушение работы компьютера, "взлом" конфиденциальных данных пользователя, хранящихся на нем, похищение логинов, паролей, использование компьютера как "робота" для рассылки реклам или вирусов и др. В связи с этим в 2002 г. фирма Microsoft объявила инициативу по надежным и безопасным вычислениям (trustworthy computing initiative ), целью которой является повышение надежности и безопасности всего программного обеспечения, прежде всего – операционных систем. В данном курсе мы будем подробно останавливаться на том, какие действия по обеспечению надежности, безопасности и защите данных предпринимают современные ОС.

Компоненты компьютерной системы

Чтобы лучше понять место и роль операционной системы в процессе вычислений, рассмотрим компьютерную систему в целом. Она состоит из следующих компонентов:

Аппаратура (hardware) компьютера, основные части которой – центральный процессор (Central Processor Unit - CPU ), выполняющий команды (инструкции) компьютера; память (memory),хранящая данные и программы, и устройства ввода- вывода, или внешние устройства (input-output devices, I/O devices ), обеспечивающие ввод информации в компьютер и вывод результатов работы программ в форме, воспринимаемой пользователем-человеком или другими программами. Часто на программистском слэнге аппаратуру называют "железом".
Операционная система (operating system) – основной предмет нашего курса; системное программное обеспечение, управляющее использованием аппаратуры компьютера различными программами и пользователями.
Прикладное программное обеспечение (applications software) – программы, предназначенные для решения различных классов задач. К ним относятся, в частности, компиляторы, обеспечивающие трансляцию программ с языков программирования, например, C++, в машинный код (команды); системы управления базами данных (СУБД ); графические библиотеки, игровые программы, офисные программы. Прикладное программное обеспечение образует следующий, более высокий уровень, по сравнению с операционной системой, и позволяет решать на компьютере различные прикладные и повседневные задачи.
Пользователи (users) – люди и другие компьютеры. Отнесение пользователя-человека к компонентам компьютерной системы - вовсе не шутка, а реальность: любой пользователь фактически становится частью вычислительной системы в процессе своей работы на компьютере, так как должен подчиняться определенным строгим правилам, нарушение которых приведет к ошибкам или невозможности использования компьютера, и выполнять большой объем типовых рутинных действий – почти как сам компьютер. Одна из важных функций ОС как раз и состоит в том, чтобы избавить пользователя от большей части такой рутинной работы (например, резервного копирования файлов ) и позволить ему сосредоточиться на работе творческой. Другие компьютеры в сети также могут играть роль пользователей ( клиентов ) по отношению к данному компьютеру, выступающему в роли сервера, используемого, например, для хранения файлов или выполнения больших программ.

Девизом фирмы Sun Microsystems еще в 1982 г., при ее создании, стал афоризм " The network is the computer " ( Сеть – это компьютер ). Эту истину следует помнить всем пользователям компьютеров и их операционных систем и шире использовать возможности компьютерных сетей, распределяя различные функции между ее различными компьютерами (или хостами – hosts, как на компьютерном слэнге принято называть компьютеры в сети). Изолированный от сети компьютер ныне – это "каменный век". Отсюда – неразрывная связь операционных систем и сетей.

Общая картина функционирования компьютерной системы

Пользователям компьютера доступны верхние уровни программного обеспечения – системные и прикладные программы (например, компиляторы, текстовые редакторы, системы управления базами данных ). Эти программы взаимодействуют с операционной системой, которая, в свою очередь , управляет работой компьютера.

Классификация компьютерных систем

Для того, чтобы представить себе разнообразие и масштабируемость операционных систем, рассмотрим прежде всего классификацию современных компьютерных систем, для которых разрабатываются и используются ОС – от суперкомпьютеров до мобильных устройств, - и суммируем требования к ОС для этих классов компьютеров.

Суперкомпьютеры (super-computers) – мощные многопроцессорные компьютеры, наиболее современные из которых имеют производительность до нескольких petaflops (10 15 вещественных операций в секунду; аббревиатура flops расшифровывается как floating-point operations per second ). Пример – суперкомпьютер "Ломоносов", установленный в МГУ. Суперкомпьютеры используются для вычислений, требующих больших вычислительных мощностей, сверхвысокой производительности и большого объема памяти. В реальной практике это прежде всего задачи моделирования – например, моделирования климата в регионе и прогнозирования на основе построенной модели погоды в данном регионе на ближайшие дни. Особенностью суперкомпьютеров является их параллельная архитектура – как правило, все они являются многопроцессорными. Соответственно, ОС для суперкомпьютеров должны поддерживать распараллеливание решения задач и синхронизацию параллельных процессов , одновременно решающих подзадачи некоторой программы.

Многоцелевые компьютеры, или компьютеры общего назначения (mainframes) – традиционное историческое название для компьютеров, распространенных в 1950-х – 1970-х гг., еще до эпохи всеобщего распространения персональных компьютеров. Именно для mainframe -компьютеров создавались первые ОС. Типичные примеры таких компьютеров: IBM 360/370; из отечественных – М-220, БЭСМ-6. На таких компьютерах решались все необходимые задачи – от расчета зарплаты сотрудников в организации до расчета траекторий космических ракет. Подобный компьютер выглядел достаточно неуклюже и громоздко и мог занимать целый большой зал. Вспомните, например. огромный компьютер HAL на космическом корабле в фантастическом фильме 1960-х гг. Стэнли Кубрика "Космическая одиссея 2001 г." Но никакие фантасты не смогли предвидеть прогресса компьютерной техники XXI века – прежде всего, того, что мощный компьютер будет не занимать целую комнату, а помещаться в небольшом ящике. Параметры ранних mainframe -компьютеров были весьма скромными: быстродействие - несколько тысяч операций в секунду, оперативная память – несколько тысяч ячеек (слов). Недостаточно удобным был пользовательский интерфейс (интерактивное взаимодействие с компьютерами было реализовано гораздо позже, в 1960-х гг.). Тем не менее, на таких компьютерах решались весьма серьезные задачи оборонного и космического назначения. С появлением персональных и портативных компьютеров классические mainframe -компьютеры ушли в прошлое. Однако следует подчеркнуть, что в именно в операционных системах для mainframe -компьютеров были реализованы все основные методы и алгоритмы, рассмотренные в данном курсе, которые впоследствии были использованы в ОС для персональных, карманных компьютеров и мобильных устройств.

Кластеры компьютеров (computer clusters) – группы компьютеров, физически расположенные рядом и соединенные друг с другом высокоскоростными шинами и линиями связи. Кластеры компьютеров используются для высокопроизводительных параллельных вычислений . Наиболее известны в мире компьютерные кластеры, расположенные в исследовательском центре CERN (Швейцария) – том самом, где находится большой адронный коллайдер. Как правило, компьютерные кластеры располагаются в исследовательских институтах и в университетах, в том числе, например, в Петродворцовом учебно-научном комплексе СПбГУ они используются в Петродворцовом телекоммуникационном центре (ПТЦ), на нашем математико-механическом и на физическом факультетах. Операционная система для кластеров должна, помимо общих возможностей, предоставлять средства для конфигурирования кластера, управления компьютерами (процессорами), входящими в него, распараллеливания решения задач между компьютерами кластера и мониторинга кластерной компьютерной системы. Примерами таких ОС являются ОС фирмы Microsoft – Windows 2003 for clusters ; Windows 2008 High-Performance Computing ( HPC ).

Настольные компьютеры (desktops) – это наиболее распространенные в настоящее время компьютеры, которыми пользуются дома или на работе все люди, от школьников и студентов до домашних хозяек. Такой компьютер размещается на рабочем столе и состоит из монитора, системного блока, клавиатуры и мыши. Параметры современного (2010 г.) настольного компьютера, наиболее приемлемые для использования современных ОС: быстродействие процессора 1 – 3 ГГц, оперативная память – 1 – 8 гигабайт и более, объем жесткого диска ( hard disk drive – HDD ) – 200 Гб – 1 Тб и более (1 терабайт, Тб = 1024 Гб). Все разнообразие современных операционных систем ( Windows , Linux и др.) – к услугам пользователей настольных компьютеров. При необходимости на настольном компьютере можно установить две или более операционных системы, разделив его дисковую память на несколько разделов ( partitions ) и установив на каждый из них свою операционную систему, так что при включении компьютера пользователю предоставляется стартовое меню , из которого он выбирает нужную операционную систему для загрузки.

Портативные компьютеры (laptops, notebooks – дословно "компьютеры, помещающиеся на коленях"; "компьютеры-тетрадки") – это миниатюрные компьютеры, по своим параметрам не уступающие настольным, но по своим размерам свободно помещающиеся в небольшую сумку или рюкзак или, например, на коленях пользователя, летящего в самолете в командировку и не желающего терять времени даром. Ноутбуки стоят обычно в несколько раз дороже, чем настольные компьютеры с аналогичными характеристиками. На ноутбуках используются те же операционные системы, что и для настольных компьютеров (например, Windows или MacOS). Характерными чертами портативных компьютеров являются всевозможные встроенные порты и адаптеры для беспроводной связи: Wi-Fi (официально IEEE 802.11 ) – вид радиосвязи, позволяющая работать в беспроводной сети с производительностью 10-100 мегабит в секунду (используется обычно на конференциях, в гостиницах, на вокзалах, аэропортах – т.е. в зоне радиусом в несколько сотен метров от источника приема-передачи); Bluetooth – также радиосвязь на более коротких расстояниях (10 – 100 м для Bluetooth 3.0), используемая для взаимодействия компьютера с мобильным телефоном, наушниками, плейером и др. Внешние устройства (дополнительные жесткие диски, принтеры, иногда даже DVD-ROM ) подключаются к ноутбуку через порты USB . Еще лет 10 назад на ноутбуках активно использовались инфракрасные порты ( IrDA ), которые, однако, неудобны, так как требуют присутствия "ответного" IrDA – порта другого устройства на расстоянии 20-30 см от порта ноутбука, при отсутствии между ними препятствий. Другая характерная черта ноутбуков – это наличие кард-ридеров – портов для чтения всевозможных карт памяти, используемых в мобильных телефонах или цифровых фотокамерах; обеспечивается также интерфейс FireWire (официально – IEEE 1394 ) для подключения цифровой видеокамеры; таким образом, ноутбуки хорошо приспособлены для ввода, обработки и воспроизведения обработки мультимедийной информации. Ныне портативный компьютер имеется почти у каждого студента, что они и используют для подготовки к ответу на экзамене, либо для решения задач практикума, иногда прямо в университетском буфете. Один из критических параметров ноутбука – время работы его батарей без подзарядки; очень хорошо, если это время составляет порядка 10 часов, что пока сравнительно редко; на компьютерах, используемых автором, это время составляет не более 5 часов. Популярная разновидность ноутбука ныне – это нетбук - ноутбук, предназначенный для работы в сети, обычно менее мощный и поэтому более дешевый, а также более миниатюрный.

Карманные портативные компьютеры и органайзеры (КПК, handhelds, personal digital assistants – PDA) – это "игрушки для взрослых" в виде миниатюрного компьютера, помещающегося на ладони или в кармане, но по своему быстродействию иногда не уступающего ноутбуку. При всей привлекательности, серьезные недостатки КПК, с точки зрения автора, - это неудобство ввода информации (приходится пользоваться палочкой- стилусом, - ведь не носить же с собой еще и громоздкую клавиатуру, - либо микроскопической выдвижной клавиатурой, на которой фактически тем же стилусом только и можно работать), а также неудобство чтения информации на маленьком экране. Автор уже "наигрался" в подобные КПК, - например, типа PalmPilot, - предпочитает пользоваться ноутбуками, а самым надежным органайзером считает . небольшой бумажный блокнот. Однако молодежь приглашается к этой увлекательной интересной игре – через все в жизни нужно пройти. Современные КПК имеют фактически те же порты и адаптеры, что и ноутбуки – Wi-Fi , Bluetooth , IrDA , USB . Операционные системы для КПК аналогичны ОС для ноутбуков, но все же учитывают более жесткие ограничения КПК по объему оперативной памяти. В настоящее время для КПК широко используется ОС Windows Mobile – аналог Windows для мобильных устройств . До недавнего времени была также широко распространена PalmOS для органайзеров типа PalmPilot фирмы 3COM . Разумеется, для КПК имеется аппаратура и программное обеспечение для подключения к ноутбуку или настольному компьютеру с целью синхронизации данных, что обеспечивает дополнительную надежность .

Носимые компьютеры (wearable computers) – для повседневной жизни достаточно экзотические устройства, однако для специальных применений (например, встроенные в скафандр космонавта или в кардиостимулятор) они жизненно важны. Разумеется, их память и быстродействие значительно меньше, чем у настольных компьютеров, но критическим фактором является их сверхвысокая надежность , а для их операционных систем и прочего программного обеспечения – минимальное возможное время ответа (response time) – интервал , в течение которого система обрабатывает информацию от датчиков, от пользователя или из сети, превышение которого грозит катастрофическими последствиями. С этой точки зрения, ОС для носимых компьютеров можно отнести к системам реального времени.

Распределенные системы (distributed systems) – это системы, состоящие из нескольких компьютеров, объединенных в проводную или беспроводную сеть . Фактически, таковы ныне все компьютерные системы (вспомните девиз "Сеть – это компьютер "). Все операционные системы должны, таким образом, поддерживать распределенный режим работы, средства сетевого взаимодействие, высокоскоростную надежную передачу информации через сеть . Все эти вопросы подробно рассмотрены в данном курсе.

Системы реального времени (real-time systems) – вычислительные системы, предназначенные для управления различными техническими, военными и другими объектами в режиме реального времени. Характеризуются основным требованием к аппаратуре и программному обеспечению, в том числе к операционной системе: недопустимость превышения времени ответа системы, т.е. ожидаемого времени выполнения типичной операции системы. Для ОС требования реального времени накладывают весьма жесткие ограничения – например, в основном цикле работы системы недопустимы прерывания (так как они приводят к недопустимым временным затратам на их обработку). Системы реального времени – особая весьма серьезная и специфическая область, изучение которой выходит за рамки данного курса.

Приведенный обзор дает некоторое представление о разнообразии компьютерных систем в наше время. Для каждой из них должна быть разработана адекватная операционная система .

Использование ПЭВМ приводит к коренной перестройке технологии производства практически во всех отраслях промышленности, коммерческой и финансово-кредитной деятельности и, как следствие, к производительности и улучшению условий труда людей. Именно поэтому современный специалист должен владеть техническими навыками использования вычислительной техники, и других средств управления для решения различных экономических задач.

В теоретической части курсовой работы рассматривается конфигурация компьютера, а также основные характеристики компьютерных систем.

Цель работы – изучить особенности конфигурации компьютерных систем.

1)рассмотреть понятие конфигурации компьютерных систем,
2)изучить основные характеристики компьютерных систем,
3) изучить классификацию компьютерных систем.

Объект исследования – компьютерные системы.

Предмет исследования - конфигурация и основные характеристики компьютерных систем.

1. Теоретическая часть

1.1.Конфигурация компьютерных систем

1.1.1. Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера

Персональный компьютер – универсальная техническая система. Его конфигурация (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется для массового пользования. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства, а именно, системный блок, монитор, клавиатура и мышь [3, с.39]. Монитор – устройство вывода на экран и визуального отражения информации. Клавиатура - устройство для ввода команд и управляющих воздействий. Мышь – устройство для перемещения и управления курсором на экране.

1.1.2. Системный блок

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, - внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и хранения данных, также называют периферийными.

По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса персональных компьютеров выпускаются в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам: полноразмерный (big tower), среднеразмерный (midi tower) и малоразмерный (mini tower). Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором. От него зависят требования к размещаемым устройствам. Прежним стандартом корпуса персональных компьютеров был форм-фактор АТ, в настоящее время в основном используются корпуса форм-фактора АТХ. Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера, так называемой материнской платы.

Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком питания и, таким образом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной является мощность блока питания 250-300 Вт. [1,с.56]

1.1.3. Монитор

Монитор – устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Его основными потребительскими параметрами являются: тип, размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты.

Сейчас наиболее распространены мониторы двух основных типов: на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и плоские жидкокристаллические (ЖК). ЭЛТ-мониторы обеспечивают лучшее качество изображения, но в пользу жидкокристаллических мониторов говорит их компактность, небольшой вес, идеально плоская поверхность экрана.

Размеры монитора измеряются между противоположными углами видимой части экрана по диагонали. Единица измерения – дюймы. Стандартные размеры: 14, 15, 17, 19, 20, 21. В настоящее время наиболее универсальными являются мониторы размером 15 (ЖК) и 17 (ЭЛТ), а для операций с графикой желательно мониторы размеров 19-21 дюйм (ЭЛТ).

Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение. Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера, хотя предельные возможности определяет все-таки монитор.

Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше времени можно работать с компьютером непрерывно. При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения может быть заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Для ЭЛТ-мониторов минимальным считают значение 75 Гц, нормальным – 85 Гц и комфортным – 100 Гц и более. У ЖК-мониторов изображение более инертно, так что мерцание подавляется автоматически. Для них частота обновления в 75 Гц уже считается комфортным.

Большинство параметров изображения, полученного на экране монитора, можно управлять программно. Программные средства, предназначенные для этой цели, обычно входят в системный комплект программного обеспечения. [1, с.57-58]

1.1.4. Клавиатура

Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Принцип действия. Клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеются в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и поэтому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения. [1, с.58]

1.1.5. Мышь

Мышь – устройство управления манипуляторного типа. Представляет собой плоскую коробочку с несколькими кнопками. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора.

Стандартная мышь имеет только две кнопки, хотя существуют нестандартные мыши с тремя и более кнопками. Сегодня наиболее распространены мыши, в которых роль третьей кнопки играет вращающееся колесико-регулятор. Функции дополнительных органов управления определяются тем программным обеспечением, которое поставляется вместе с устройством. [1, с.59]

1.2.Основные характеристики компьютерных систем

непосредственно компьютер с установленным на него системным и прикладным программным обеспечением, а также электронные носители данных;
локальные и глобальные компьютерные сети.

Как для любой системы, можно выделить четыре базовых характеристики компьютерных систем:

отношение стоимость/производительность;
надежность и отказоустойчивость;
совместимость и мобильность программного обеспечения.

Составляющие компьютерной системы, как информационной, могут выполнять 5 основных функций (одну или несколько сразу):

получение информации из внешних источников;
выдача информации;
хранение информации;
передача информации;
обработка информации.

Рассмотрим отдельно компьютеры, локальные и глобальные сети.

1.2.2.Классификация Компьютерных систем

В настоящее время накоплен большой практический опыт в разработке и использовании компьютерных (вычислительных) систем самого разнообразного применения. Эти системы очень сильно отличаются друг от друга своими возможностями и характеристиками. Существует большое количество признаков, по которым классифицируют компьютерные системы: по целевому назначению и выполняемым функциям, по типам и числу ЭВМ или процессоров, по архитектуре системы, режимам работы, методам управления элементами системы, степени разобщенности элементов компьютерных систем и др. Однако основными из них являются признаки структурной и функциональной организации компьютерных систем.

По назначению ВС делят на универсальные, проблемно-ориентированные и специализированные. Универсальные предназначаются для решения широкого класса задач. Проблемно-ориентированные используются для решения определенного круга задач в сравнительно узкой сфере. Специализированные ориентированы на решение узкого класса задач. Специализация ВС может устанавливаться различными средствами [4, С.30]:

• во-первых, сама структура системы (количество параллельно работающих элементов, связи между ними и т.д.) может быть ориентирована на определенные виды обработки информации: матричные вычисления, решение алгебраических, дифференциальных и интегральных уравнений и т.п.

• во-вторых, специализация ВС может закладываться включением в их состав специального оборудования и специальных пакетов обслуживания техники.

По типу ВС различаются на многомашинные и многопроцессорные. Многомашинные (ММС) появились исторически первыми. Уже при использовании ЭВМ первых поколений возникали задачи повышения производительности, надежности и достоверности вычислений. Многопроцессорные (МПС) строятся при комплексировании нескольких процессоров . В качестве общего ресурса они имеют общую оперативную память (ООП). Параллельная работа процессоров и использование ООП обеспечиваются под управлением единой общей операционной системы.

По типу ЭВМ или процессоров, используемых для построения ВС, различают однородные и неоднородные системы. Однородные предполагают комплексирование однотипных ЭВМ (процессоров), неоднородные – разнотипных [6, С.15]. В однородных системах значительно упрощаются разработка и обслуживание технических и программных (в основном ОС) средств. В них обеспечивается возможность стандартизации и унификации соединений и процедур взаимодействия элементов системы. Упрощается обслуживание систем, облегчаются модернизация и их развитие. Вместе с тем существуют и неоднородные ВС, в которых комплексируемые элементы очень сильно отличаются по своим техническим и функциональным характеристикам. Обычно это связано с необходимостью параллельного выполнения многофункциональной обработки. Так, при построении ММС, обслуживающих каналы связи, целесообразно объединять в комплекс связанные, коммуникационные машины и машины обработки данных. В таких системах коммуникационные ЭВМ выполняют функции связи, контроля получаемой и передаваемой информации, формирования пакетов задач и т.д. ЭВМ обработки данных не занимаются не свойственными им работами по обеспечению взаимодействия в сети, а все их ресурсы переключаются на обработку данных. Неоднородные системы находят применение и в МПС. Многие ЭВМ, в том числе и ПЭВМ, могут использовать сопроцессоры: десятичной арифметики, матричные и т.п.

По степени территориальной разобщенности вычислительных модулей ВС делятся на системы совмещенного (сосредоточенного) и распределенного (разобщенного) типов. Обычно такое деление касается только ММС. Многопроцессорные системы относятся к системам совмещенного типа. Более того, учитывая успехи микроэлектроники, это совмещение может быть очень глубоким. При появлении новых сверхбольших интегральных схем (СБИС) появляется возможность иметь в одном кристалле несколько параллельно работающих процессоров.

Совмещенные и распределенные ММС сильно различаются оперативностью взаимодействия в зависимости от удаленности ЭВМ. Время передачи информации между соседними ЭВМ, соединенными простым кабелем, может быть много меньше времени передачи данных по каналам связи. Как правило, все выпускаемые в мире ЭВМ имеют средства прямого взаимодействия и средства подключения к сетям ЭВМ. Для ПЭВМ такими средствами являются нуль-модемы, модемы и сетевые карты как элементы техники связи.

По методам управления элементами ВС различают централизованные, децентрализованные и со смешанным управлением. Помимо параллельных вычислений, производимых элементами системы, необходимо выделять ресурсы на обеспечение управления этими вычислениями. В централизованных за это отвечает главная, или диспетчерская, ЭВМ (процессор). Ее задачей являются распределение нагрузки между элементами, выделение ресурсов, контроль состояния ресурсов, координация взаимодействия. Централизованный орган управления в системе может быть жестко фиксирован или эти функции могут передаваться другой ЭВМ (процессору), что способствует повышению надежности системы. Централизованные системы имеют более простые ОС. В децентрализованных функции управления распределены между ее элементами. Каждая ЭВМ (процессор) системы сохраняет известную автономию, а необходимое взаимодействие между элементами устанавливается по специальным наборам сигналов. С развитием ВС и, в частности, сетей ЭВМ интерес к децентрализованным системам постоянно растет. В системах со смешанным управлением совмещаются процедуры централизованного и децентрализованного управления. Перераспределение функций осуществляется в ходе вычислительного процесса исходя из сложившейся ситуации.

По принципу закрепления вычислительных функций за отдельными ЭВМ (процессорами) различают системы с жестким и плавающим закреплением функций. В зависимости от типа ВС следует решать задачи статического или динамического размещения программных модулей и массивов данных, обеспечивая необходимую гибкость системы и надежность ее функционирования.

По режиму работы ВС различают системы, работающие в оперативном и неоперативном временных режимах. Первые, как правило, используют режим реального масштаба времени. Этот режим характеризуется жесткими ограничениями на время решения задач в системе и предполагает высокую степень автоматизации процедур ввода-вывода и обработки данных. Наибольший интерес у исследователей всех рангов (проектировщиков, аналитиков и пользователей) вызывают структурные признаки ВС. От того, насколько структура ВС соответствует структуре решаемых на этой системе задач, зависит эффективность применения ЭВМ в целом. Структурные признаки, в свою очередь, отличаются многообразием: топология управляющих и информационных связей между элементами системы, способность системы к перестройке и перераспределению функций, иерархия уровней взаимодействия элементов. В наибольшей степени структурные характеристики определяются архитектурой системы [5, С.6-12].

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 Постановка задачи

2.1.1 Цель решения задачи

Цель решения данной задачи состоит в расчете платежей по кредиту клиента банка.

2.1.2 Условие задачи

Ежемесячное погашение кредита осуществляется равными (аннуитетными) платежами. Данные для выполнения расчетов представлены на рис.1

Для решения задачи необходимо следующее:

1. Построить таблицы по данным, приведенным на рис.1

2. Произвести расчет платежа по кредиту клиента банка (рис.1)

3. Результаты округлить до целого, используя функцию ОКРУГЛ().

4 По данным таблицы (рис.1.) построить гистограмму с отражением платежей по кредиту по месяцам.

Компьютер — это электронное устройство для программной обработки информации. Прообразом первого компьютера принято считать аналитическую машину, разработанную Чарльзом Бэббиджем в 1834 г.

Структура компьютера — модель, которая определяет состав, порядок и принципы взаимодействия элементов компьютера. Состав компьютера называют конфигурацией.

Архитектура компьютера описывает его организацию и принципы функционирования его структурных элементов. Она включает в себя основные устройства компьютера и структуру связей между ними.

В основу архитектуры современных компьютеров положен магистрально-модульный принцип, т.е. компьютер — это набор блоков (модулей), взаимодействующих с общим каналом для обмена данными — системной шиной (магистралью).

Персональный компьютер (ПК) — это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. По способу эксплуатации различают настольные (desktop), портативные (laptop и notebook) и карманные (palmtop) модели ПК.

Базовая конфигурация — минимальный состав компьютера, достаточный для начала работы с компьютером. В базовую конфигурацию обычно входят системный блок, монитор (дисплей) и клавиатура.

Внутреннее устройство компьютера

Системный (базовый) блок — это основной узел компьютерной системы; он содержит наиболее важные компоненты, осуществляющие обработку данных. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, — внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода, обмена и длительного хранения данных, называют периферийными.

Монитор (дисплей) компьютера предназначен для отображения информации, передаваемой в виде сигналов от видеоконтроллера (видеокарты).

Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации в виде алфавитно-цифровых символьных данных.

Системный блок содержит материнскую плату, накопители на магнитных и лазерных дисках, блок питания с вентилятором. В системном блоке также могут быть установлены звуковая карта, видеокарта и др.

Материнская (системная) плата — это сложная многослойная печатная плата, на которой располагаются все необходимые компоненты для работы компьютера. Она обеспечивает обмен информацией между устройствами с помощью различных шин. На ней расположены разъемы (слоты) для подключения разных устройств: процессора, модулей памяти, адаптеров и контроллеров, соединенных системной шиной. Материнская плата осуществляет основные функции по объединению этих компонентов компьютера в согласованно работающее устройство.

Процессор (центральный процессор, ЦП) выполняет все действия по обработке информации и управляет работой компьютера. Производительность процессора зависит от его частоты и разрядности. Тактовая частота — количество операций, которые процессор производит за секунду. Она измеряется в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц): 1 МГц означает выполнение 10 6 (миллион) операций за секунду, 1 ГГц — 10 9 (миллиард) операций за секунду. Разрядность — длина двоичного кода, который процессор может обработать или передать целиком одновременно. Современные ПК обычно оснащены 32– или 64–разрядными процессорами; существуют процессоры с разрядностью 128 бит. Современные процессоры — многоядерные, они содержат несколько (до 32) процессорных ядер в одном корпусе. Однако частота процессора намного важнее количества ядер. Так что одноядерный процессор с 3,6 ГГц лучше 4 ядерного процессора с 1,5 ГГц.

Основная память компьютера состоит из оперативной памяти (ОП, ОЗУ, оперативного запоминающего устройства) и постоянной памяти (ПП, ПЗУ, постоянного запоминающего устройства). Оперативная память — это набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен (после его выключения содержимое ОЗУ теряется). В ней сохраняются команды и промежуточные результаты, с которыми компьютер работает в данный момент. Постоянная память — это микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе когда компьютер выключен. Она сохраняет постоянную информацию, которая записывается лишь один раз в заводских условиях и не может быть изменена пользователем. Самой важной характеристикой памяти является ее объем. Современным программам, например, требуется оперативная память объемом 128, 256 Мбайт и больше.

Обмен данными между отдельными элементами компьютера осуществляется через системную шину (магистраль). Шина — это кабель, состоящий из множества проводников. Обычно шина управляется специальной программой — драйвером.

Внешние устройства (клавиатура, монитор, дисководы, мышь и др.) подсоединяются к системной шине через адаптеры и контроллеры, которые обеспечивают функционирование этих устройств.

Звуковая карта (звуковая плата) — это плата, которая позволяет работать на компьютере со звуком.

Видеокарта (графическая плата, видеоадаптер) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Периферийные устройства

Периферийные устройства (внешние устройства) — устройства для ввода или вывода информации: принтеры, клавиатуры, мыши, сканеры и т. д. Подсоединение их к компьютеру производится через специальные разъемы — порты ввода/вывода. По способу передачи информации различают последовательные (информация передается последовательно) и параллельные (несколько битов информации передается одновременно) порты. В настоящее время они вытесняются шиной USB и беспроводными технологиями передачи информации.

Устройства ввода информации

Клавиатура. Сегодня существует огромное количество различных клавиатур: мультимедийные и веб–клавиатуры, эргономичные и игровые, беспроводные и гибкие, виртуальные лазерные и др. По методу подключения к системному блоку различают проводные (все чаще подключаемые с помощью USB) и беспроводные клавиатуры.

Мышь — устройство управления манипуляторного типа. По сути, это датчик координат, определяющих положение указателя на экране. Перемещение мыши по плоской поверхности синхронизировано с перемещением графического объекта (указателя мыши) на экране монитора. Комбинация монитора и мыши обеспечивает наиболее современный тип интерфейса пользователя — графический. С помощью мыши пользователь изменяет свойства графических объектов и приводит в действие элементы управления компьютером.

Существуют мыши мало распространенного механического (шарикового) типа и современные — оптического типа, а также беспроводные мыши. В шариковой мыши ее движение передается в компьютер благодаря встроенному металлическому шарику, покрытому резиной, который вращается при перемещении мыши. В оптической — датчик улавливает свет, излучаемый встроенным диодом и отражаемый от поверхности стола. В лазерных мышах вместо диода установлен лазер, благодаря чему свет почти не рассеивается и достигается большая точность. Беспроводные мыши используют радиосвязь или инфракрасный порт.

Сенсорная панель (тачпад) — сенсорная пластина, реагирующая на движение пальца пользователя по поверхности. Удар пальцем по поверхности тачпада воспринимается как нажатие кнопки.

Трекпойнт — специальная гибкая клавиша на клавиатуре, прогиб которой в нужном направлении перемещает курсор на экране дисплея.

Графический планшет — используется для рисования, а также для ввода рукописного текста с помощью специальной ручки.

Джойстик — рукоять с кнопкой. При вращении рукояти перемещается курсор на экране.

Сканер — устройство для переноса печатного текста и графических изображений (схем, рисунков, графиков, фотографий и др.) с бумаги в компьютер. Считывающая головка сканера равномерно движется над изображением, а специальное устройство преобразует его в цифровые коды.

Цифровая фотокамера — устройство для ввода фотоснимков в память компьютера.

Звуковая карта и микрофон — устройство для ввода звуковой информации.

Устройства вывода информации

Монитор. Основным компонентом мониторов обычно является матрица жидкокристаллических (ЖК) элементов, реже — электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Перспективными моделями считаются плазменные, проекционные и OLED–мониторы (в основе которых — органические светоизлучающие диоды).

Монитор подключается к компьютеру через устройство сопряжения — видеоадаптер. Основные параметры мониторов:

размер экрана — длина его диагонали; измеряется в дюймах* (например, 15″, 17″, 19″, 21″, 22″ и т. д.);
разрешение (разрешающая способность) — число пикселей** по вертикали и горизонтали. Чем больше разрешение, тем выше качество изображения. Для размера экрана 17″ ЖК–монитора оптимальным считается разрешение 1280 х 1024 пикселей;
время отклика пикселей, или инерционность — измеряется в миллисекундах (лучшие мониторы имеют значение этого параметра около 2 мс);
угол обзора — параметр, показывающий, на какой угол может отклониться взгляд человека без потери им видимости изображения на мониторе. Принтер — устройство вывода информации на бумагу. Существует множество видов принтеров; чаще всего используют два вида:
струйные — изображение формируется из капель чернил (тонера), которые выбрасывает печатающая головка принтера;
лазерные — изображение создается лазерным лучом на светочувствительном барабане внутри принтера. Там, где луч подсвечивает поверхность барабана, возникает электрический заряд, который притягивает сухие частицы краски–тонера. Когда барабан касается бумаги, тонер переводится на нее, затем нагревается, плавится и фиксируется на бумаге.

Плоттер (графопостроитель) — устройство печати сложных графических изображений — чертежей, схем, графиков, карт, диаграмм;

Акустические колонки и наушники — устройство для прослушивания звука.

Читайте также: