|
Курс лекций
по
"Вычислительные машины, системы и сети"
Темы с 1
по 5
1. Логические части компьютера
Во-первых,
если вы собираетесь обрабатывать некую информацию, должен быть
способ ее ввода в компьютер. Так что у всех компьютеров есть
устройство (или несколько) ввода информации.
Во-вторых,
обработка информации совершенно бессмысленна, если невозможно
отыскать ее результаты. Так что у всех компьютеров есть еще одно
устройство (или несколько) вывода обработанной информации.
В-третьих,
должно быть само устройство обработки информации.
В-четвертых, мгновенная побитная обработка информации
невозможна. Информация должна оставаться в компьютере, по
крайней мере, до тех пор, пока он с ней работает. Отсюда ясно,
что у любого компьютера должно быть устройство (возможно, не
одно) хранения информации.
Есть и
другая причина необходимости устройства хранения информации.
Компьютер должен знать, что делать. Значит, где-то должны
храниться инструкции, задающие порядок обработки информации.
И, наконец,
должно быть некое устройство управления остальными
компонентами. Без него получится только "почти" компьютер. У
него есть все, что нужно для работы, но нет "головы", им
управляющей.
У каждого
компьютера есть средства ввода и вывода информации, место ее
хранения до обработки, устройство обработки и устройство,
управляющее работой всех компонентов.
2. Устройства
ввода информации
Вероятно,
наиболее часто используемое устройство ввода — клавиатура PC. Вы
также вводите информацию, загружая программу с жесткого диска
или CD-ROM. У большинства PC есть дисковод гибкого диска
(флоппи) у некоторых — накопители на ленте или дисководы съемных
картриджей (типа накопителей ZIP). При переносе информации с
компьютера на компьютер на гибких дисках, ленте, картридже ZIP
или CD-ROM соответствующее устройство, вводящее эту информацию в
компьютер, и является еще одной формой устройства ввода. Вы
могли решить, что гибкий диск, CD-ROM или ZIP-диск являются
только хранилищами информации. Но мы говорим не об этом, а о
функциональных устройствах ввода компьютера (не об их физической
реализации). Физическая реализация часто может служить и
нескольким задачам. Взять, к примеру, дисковод. Если вы принесли
информацию с другого компьютера на дискетах, дисковод будет
работать как устройство ввода. Физическая реализация может
служить и устройством хранения информации, и устройством вывода,
в зависимости от того, что вы с ней делаете. Жесткий диск, кроме
того, может выполнять функции устройства ввода, но только если
его снять с одного компьютера и перенести на другой. Поскольку
такая миграция случается не часто, мы обычно считаем его
устройством только хранения информации, а не устройством ввода
или вывода.
Другие типы
используемых сегодня устройств ввода включают сканеры,
видеокамеры, микрофоны и кассетные видеомагнитофоны. Это весьма
существенные источники информации для создания презентаций с
помощью PC.
Подключите
PC к другому компьютеру, и вы сможете использовать это
соединение как средство получения еще большего объема
информации. Таким соединением может быть локальная сеть, сеанс
связи с мэйнфреймом, подключение PC через модем к электронной
доске объявлений, информационной службе или провайдеру
Internet.
3. Устройства
обработки информации
Большая
часть обработки информации выполняется так называемым
арифметико-логическим устройством (ALU), которое является
частью чипа специальной интегральной схемы, именуемой
центральным процессором (CPU).
В
первоначальном IBM PC чип CPU был изготовлен Intel Corporation и
назван ею 8088. Название центральный процессор предполагает
наличие и других процессоров PC. Они и в самом деле существуют.
Типичный PC содержит около полудюжины (а зачастую и больше)
отдельных микропроцессоров, выполняющих каждый свою работу.
Центральный
процессор столь важен, что часто весь PC называют по имени CPU.
Например, говоря, что у вас Pentium или 486-я машина, вы именно
так и поступаете. Это разговорное сокращение понятно и вполне
приемлемо, поскольку CPU предопределяет нюансы конструкции
остальных частей PC.
Чип CPU -
этот физический компонент выполняет в PC большую часть всей
обработки информации.
4. Устройства хранения информации
Есть
несколько причин, по которым компьютер должен быть способен
хранить информацию. Одна из них — необходимость хранения
информации в процессе ее обработки. Другая состоит в том, что
команды, определяющие последовательность этой обработки, должны
храниться внутри компьютера, ее выполняющего.
Устройства
хранения информации могут выполнять функцию переноса информации
к другому компьютеру или от другого компьютера. При этом такие
устройства, конечно же, должны хранить эту информацию во время
ее переноса к удаленному компьютеру или от него; это хранение,
однако, не является существенной функцией хранения информации
компьютера, скорее, оно обеспечивает достаточно устойчивую
среду переноса данных.
Поскольку
оба типа информации (обрабатываемые данные и команды обработки)
являются просто числами, оба они могут храниться в одном и том
же устройстве хранения информации. Именно так и делается в PC.
Можно
указать другой способ разделения устройств хранения информации в
PC — на три группы:
Первая —
устройства, в которых информация не изменяется никогда
Вторая —
хранилища, "забывающие" информацию при выключении или
перезагрузке компьютера
Третья —
устройства длительного хранения информации, допускающие ее
обновление.
К первой
группе относятся некоторые высокоскоростные устройства с
неизменяемым содержимым. В PC это несколько чипов
энергонезависимой электронной памяти. Каждый персональный
компьютер должен содержать хотя бы один такой чип с постоянно и
мгновенно доступной информацией о том, как начать работу при
первом включении.
Вторую
группу составляют устройства, содержащие только временную
информацию PC. Всякий раз при выключении или перезапуске
компьютера они "забывают" все, что в них содержалось. В PC
довольно много таких перезаписываемых чипов электронной памяти.
Поскольку возможен прямой доступ к любому биту хранящейся в них
информации, они называются чипами оперативной памяти, или
оперативными запоминающими устройствами, ОЗУ, или RAM (Random-Access
Memory).
К третьей
группе относятся дисководы (или магнитофоны) различных типов.
Их положительное свойство состоит в том, что все эти устройства
могут воспринимать новую информацию и хранить ее даже при
отключенном питании PC.
5. Устройства управления
Компьютеры
обрабатывают информацию, при этом что-то должно руководить
работой компонентов компьютера. Устройства ввода должны получить
задание на доставку обрабатываемой информации и инструкций по ее
обработке. И то и другое размещено там, где хранится информация.
Компонент
компьютера, отвечающий за это, называется устройством
управления. Большая его часть размещена прямо на чипе CPU,
вместе с процессором (и с кэш-памятью). Другие компоненты
устройства управления находятся на чипах других интегральных
схем PC (включая те, что принято называть чипсетами и чипами
встроенных контроллеров).
Без
устройства управления PC будет не более, чем забавным
калькулятором. В конце концов, у любого калькулятора есть
средства ввода информации: клавиши цифр (0—9) и клавиши
операций (+, —, х и -=-). У него есть средство вывода
информации — числовой дисплей. У него есть устройство хранения
информации, достаточно большое, по крайней мере, чтобы можно
было хранить числа, используемые в текущих расчетах. И,
очевидно, его вычислительная мощность достаточна для таких
расчетов.
|
