Файл: Лекции(ЯВУ)-Паскаль.doc

2. Техническое и программное обеспечение пэвм

2.1. Структура аппаратных средств пэвм

Персональная ЭВМ – это комплекс программных и аппаратных средств, предназначенных для автоматической обработки информации.

Рассмотрим структурную схему аппаратных средств ПЭВМ (см. рис 2.1), назначение устройств и принципы их функционирования.

Основная память

ПЗУ

Центральный

процессор

(ЦП)

Общая (системная) шина

Контроллер

НЖМД

ВЗУ

Манипулятор

«мышь»

Рис. 2.1

Главным устройством в структуре ЭВМ является центральный процессор, выполняющий команды программ, загруженных в оперативную память (оперативное запоминающие устройство ОЗУ) или хранимых в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ).

ОЗУ и ПЗУ составляют основную память ПК.

Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией между другими блоками машины.

ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) информации (программ и данных), позволяет оперативно читать хранящуюся в нем информацию, изменять информацию в ПЗУ нельзя.

ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в вычислительном процессе в текущий момент времени.

ОЗУ обеспечивает прямой доступ к любой ячейки памяти по адресу. Для этого все ячейки ОЗУ пронумерованы от 0 до N-1(см. рис. 2.2). Адрес ячейки – это её порядковый номер в ОЗУ. N – это объём ОЗУ в байтах. Наименьшей адресуемой ячейкой памяти является байт.

Рис. 2.2

Все ячейки ОЗУ равнодоступны во время работы ЭВМ.

При выключении ПК информация, хранимая в ОЗУ, стирается (уничтожается), а информация, хранимая в ПЗУ, сохраняется. Данные в ПЗУ записывают один раз во время изготовления этого устройства.

Взаимодействие между устройствами ПК осуществляется с помощью системы проводов и схем сопряжения, называемой общей или системной шиной.

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

1) между процессором и основной памятью;

2) между процессором и внешними устройствами;

3) между основной памятью и внешними устройствами (в режиме прямого доступа к памяти).

К внешним устройствам ПК относятся:

- внешние запоминающие устройства;

- устройства ввода данных;

- устройства вывода данных;

- средство связи и телекоммуникаций;

- устройства управления.

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) служат для долговременного хранения информации. Во внешней памяти хранится всё программное обеспечение ПК, файлы данных, базы данных.

Внешняя память включает в себя разнообразные виды запоминающих устройств. Практически во всех ПК присутствуют накопители на жестких магнитных дисках(НЖМД), гибких магнитных дисках (НГМД) и оптических, компакт-дисках. Информация на МД хранится в виде файлов.

Файлом называется именованная область внешней памяти, используемая для хранения программ и данных.

Устройства ввода передают данные в основную память ПК. К таким устройствам относятся клавиатура, устройства ввода изображения (сканеры, графические планшеты- диджитайзеры).

Стандартным устройством ввода является клавиатура.

Устройства вывода используются для передачи результатов выполнения программ пользователю ПК.

К устройствам вывода относятся видеомониторы, принтеры и графопостроители (плоттеры). Стандартным устройством вывода является видеомонитор.

Устройства связи и телекоммуникаций используются для подключения ПК к другим ЭВМ и сетям ЭВМ.

В качестве устройства правления работой компьютера используются клавиатура, манипулятор типа «мышь», трекбол, джойстик.

Несмотря на большое разнообразие существующих в настоящее время ЭВМ, в основу их функционирования заложены общие принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом в 1946 году.

Первый принцип фон Неймана – это принцип произвольного доступа к основной памяти ЭВМ.

ОЗУ представляет собой упорядоченную совокупность пронумерованных ячеек. Доступ к ячейке памяти осуществляется по её номеру, называемому адресом. Принцип произвольного доступа состоит в том, что процессору в любой момент времени доступна любая ячейка, как для чтения, так и для записи.

Второй принцип фон Неймана – это принцип хранимой программы.Программа решения задачи хранится в основной памяти вместе с обрабатываемыми ею данными.

Третий принцип фон Неймана – это принцип программного управления работой ЭВМ, состоит в том, что решение задач на ЭВМ реализуется программным способом, путем выполнения последовательности команд (машинной программы), хранимой в ОЗУ, которая написана в соответствии с заданным алгоритмом.

Алгоритм– это точно определенная последовательность действий, которые необходимо выполнить над исходной информацией, чтобы получить решение задачи.

Алгоритм, заданный в виде последовательности команд на языке вычислительной машины, называется машинной программой.

Команда машинной программы– это элементарная инструкция машины, выполняемая ей автоматически, без каких-либо дополнительных указаний и пояснений. Например, операция сложения двоичных чисел или операция пересылки данных внутри ЭВМ.

Программа– это упорядоченная последовательность машинных команд, загружаемая в оперативную память компьютера и используемая процессором.

Программа записывается в оперативную память в ячейки с последовательными номерами, и каждая команда программы последовательно выбирается процессором из памяти и выполняется.

Выполнение каждой команды-программы состоит из следующих этапов:

1) выборка команды из памяти в устройство обработки команд центрального процессора (ЦП);

2) выборка данных, необходимых для выполнения команды;

3) выполнение операции, предусмотренной данной командой;

4) запись результатов в память ЭВМ.

Действия 1)-4) выполняются для каждой команды. Когда выполнены все команды программы, процесс вычислений, предусмотренный этой программой, завершается. Схема работы ЭВМ представлена на рис. 2.3.

2.2. Программное обеспечение пэвм

Назначением ЭВМ является выполнение программ. Совокупность программ для персонального компьютера называется программным обеспечением (ПО). ПО ПЭВМ включает в себя три больших класса программ (рис.2.4):

• системное программное обеспечение – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера или сети ПЭВМ;

• инструментарий технологии программирования – набор программ и программных комплексов для разработки, отладки и сопровождения программ;

• пакеты прикладных программ – комплексы взаимосвязанных программ для решения задач в конкретной области применения ПЭВМ.

Системное ПО ПЭВМ делится на базовое ПО и сервисное ПО и имеет структуру, показанную на рис. 2.5.

Базовое ПО