Контрольная работа по "Информатике"

Министерство  образования и  науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Читинский  государственный  университет»

(ЧитГУ) 
 

Заочное отделение

Кафедра менеджмента 
 
 

Контрольная работа  
 

по дисциплине: Информатика 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: ст.гр. МНз-10

Гайдамака Андрей Николаевич

Проверил: Яковлева Лидия Леонидовна  
 
 
 
 
 
 

Чита 2011 

Задание 1 (вопрос № 8)

Функционально-структурная  характеристика  ЭВМ (суть работы ЭВМ, состав ЭВМ, структурная схема, принципы работы ЭВМ) 

ЭВМ (электронная вычислительная машина) - машина для проведения вычислений, а также приёма, переработки, хранения и выдачи информации по заранее определённому алгоритму (компьютерной программе). Комплекс технических и программных средств, предназначенные  для автоматизации подготовки и решения задач пользователей. Пользователем понимают человека, в интересах которого проводится обработка данных на ЭВМ.

В качестве пользователя могут выступать, программисты работ, программисты, операторы. Выбирая ЭВМ для решения своих задач пользователь интересуется функциональными возможностями технических и программных модулей  при этом пользователь интересуется не конкретной технической реализацией отдельных модулей, а более общими вопросами возможности организации вычисления. ЭВМ представляет собой совокупность устройств выполненных на больших интегральных схемах каждая из которых имеет своё функциональное назначение. Комплект интегральных схем из которых состоит ЭВМ называется микропроцессорном комплектом. В состав микропроцессорных компонентов входят: системный таймер, микропроцессор, сопроцессоры, контролёр прерываний, контролёр прямого доступа к памяти. Контролёры устройств ввода/вывода. 

Архитектура ЭВМ - это многоуровневая иерархия аппаратно- программных средств из которых состоит ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное построение и применение. Конкретная реализация уровней определяет особенности структурного  построения ЭВМ. Детализацией архитектурного и структурного построения ЭВМ занимаются различные категории специалистов вычислительной техники. Инженеры схемотехники проектируют отдельные технические устройства и разрабатывают методы их сопряжения друг с другом. Системные программисты создают программы управления технического средства информационного взаимодействия между уровнями или программой вычислительного процесса. Программисты прикладники разрабатывают пакеты программ более высокого уровня, которые обеспечивают взаимодействия пользователей с ЭВМ и необходимый сервис при решении ими своих задач.

Одно  из важнейших характеристик ЭВМ  является её быстродействие, в которой характеризуется числом команд, выполняемых ЭВМ за 1 сек.

Реальное  или эффективное быстродействие, обеспечиваемое ЭВМ значительно ниже оно может сильно отличаться в зависимости от класса решаемых задач. К сравнению по быстродействию достоверных оценок, поэтому вместо характеристики быстродействия часто используют связанную с ней характеристику производительности - объём работ осуществляемых ЭВМ в единицу времени.

Ёмкость заполняющих устройств: ёмкость в памяти измеряется количеством структурных единиц информации, которая может одновременно размещаться в памяти. Структурной наименьшей единицей информации является бит - одна двоичная цифра. Обычно ёмкость памяти оценивается в более крупных единицах измерения - байт. Надёжность - это способность ЭВМ при определённых условиях выполнять требуемые функции в течение заданного периода времени.

Высокая надёжность закладывается в процессе её производства переход на новую элементную базу сверх большие интегральные схемы (СБИС - сверх большие  интегральные схемы резко сокращает число используемых интегральных схем, а значит, использует число их соединений друг с другом).

Точность  – это возможность различать  почти равные значения, точность

получение результатов обработки в основном определяется разрядностью ЭВМ, а так же используемыми структурными единицами. Представление информации (байтом, словом, двойным словом).

Достоверность - свойство информации быть правильно воспитанной. Достоверность характеризуется вероятностью получения безошибочных результатов. Заданный уровень достоверности обеспечивается аппаратурно-программными средствами контроля самой ЭВМ.

Классификация средств ЭВТ.                       

Традиционную  ЭВТ разделяют на аналоговую и цифровую. В ЭВМ обрабатываемая информация представляет соответствующими знаниями аналоговых  величин: тока, напряжения, угла поворота какого-то механизма и т.п. Обеспечивает приемлемое быстродействие за не очень высокую точность вычисления (0,001-0,01). Используются в основном в проектных и научно-исследовательских учреждениях в составе различных стендов для обработки сложных образцов техники. По своему назначению их можно рассматривать, как специализированные вычислительные машины. Цифровые вычислительные машины - в них информация кодируется двоичными кодами цифр, они являются самой массовой  вычислительной

техники.

В настоящее  время выпускается в основном 4 класса ПК.

1. Большие ЭВМ (main frain) они представляют собой многопользовательские машины с центральной обработкой, с большими возможностями для работы с базами данных  и с различными формами удалённого доступа.

2.Машины RS6000 - очень мощные по производительности, предназначенные для построения рабочих станций для работы с графикой, Unix с сервером кластерных комплексов.

3.Средние ЭВМ - предназначенные в первую очередь работать в финансовых

структурах (ЭВМ типа AS\400-бизнес ПК 64-разрядный). Они используются в качестве серверов локальных сетей и сетей корпорации, успешно конструируют с многопроцессорными серверами других фирм.

4.Компьютеры на платформе микросхем фирмы Intel.  

                

Общие принципы построения современных ЭВМ.               

1.Основным  принципом построения всех современных  ЭВМ является программное управление. В основе его лежит представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычисления. (Алгоритм - конечный набор предписаний, определяющий решение задачи по средством  конечного количества операций.)

2.”Программа (для ЭВМ) - упорядоченная последовательность команд подлежащей  обработки”  стандарт ISO 2381/-84. Следует заметить, что строгого однозначного определения алгоритма равно, как однозначных методов преобразования алгоритмов в программу вычислений не существует.

3.Принцип программного управления может быть осуществлён различными способами: стандартом для построения практически всех ЭВМ стал способом, описанный Фон-Нейманом в 1945г. построений ещё первых образцов ЭВМ. Суть его заключается в следующем: все вычисления  предписанные алгоритмом решения задач  должны бать представлены в виде программы, состоящие из последовательности управляющих слов команд. Каждая команда содержит указание на конкретную выполняемую операцию места нахождения (адреса) операндов и ряд служебных признаков.

Операнды  - это переменные значения, которых участвуют в операциях

преобразования  данных, списков (массив) всех переменных (входных данных

промежуточных значений и результатов вычислений) является ещё одним

неотъемлемым  вычислением другой программы. Для  доступа к программам, командам и операциям используют их адреса. В качестве адресов выступают номера ячеек памяти ЭВМ предназначенных для хранения объектов. Информация (командная и данные: числовые, текстовая, графическая и т.п.) копируется двоичными цифрами 0 и 1, поэтому различные типы информации, размещенные в памяти ЭВМ практически не различимы, идентификация их возможна только при выполнении программ согласно её

логике  по контексту. Последовательность битов в формате имеющая определённый смысл называется - полем. Например: каждой команде программы различают поле кода, операция поля адресов, операндов приблизительно к числовой информации выделяют знаковые разряды поля значащих разрядов чисел старшие и младшие разряды. Последовательность, состоящая из определённого принятого для данной ЭВМ числа байтов называется словом.

    

 

    

 
 
 

Внутренняя  структура вычислительной машины.              

В современных  ЭВМ объединены в общее устройство и называются центральным процессором. Процессор или микропроцессор является основным устройством ЭВМ. Он предназначен для выполнения вычислений по хранящейся в Запоминающем устройстве программы и обеспечения общего управления ЭВМ. Быстродействие ЭВМ в значительной мере определяется скорость работы процессора. Для её увеличения процессор использует собственную память небольшого объёма именуемую местной или сверхоперативной, что в некоторых случаях исключает необходимость обращения к запоминающему устройству ЭВМ. Вычислительный процесс должен быть предварительно представлен для ЭВМ в виде программы,

последовательности  инструкций (команд) записанных в порядке  выполнения. ЭВМ выбирает определённую команду расшифровывает её, определяет какие действия и над какими операциями следует выполнить. Эту функцию осуществляет устройство управления, оно же помещает выбранные из ЗУ (запоминающее устройство) операнды в АЛУ (арифметико-логическое устройство), где они обрабатываются. Само АЛУ работает под управлением УУ. Обрабатываемые данные и выполняемые программы должны находиться в ЗУ - памяти ЭВМ, куда вводятся ч/3 устройство ввода. Ёмкость памяти измеряется в величинах кратких байту. Память представляет собой сложную структуру, построенную по иерархическому принципу и включает в себя ЗУ различных типов, функционально она делится на 2 части: внутреннюю и внешнюю. Внутренняя или основная память - это ЗУ напрямую связанная с процессором и предназначенная для хранения выполняемых программ и данных непосредственно участвующих вычислению. Обращение к внутренней памяти ЭВМ осуществляется с высоким быстродействием, но она имеет ограниченный объём определяемой системы адресации машин. В свою очередь делится на оперативную ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) и постоянную ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) память. Оперативная память по объёму составляющая большую часть внутренней памяти и служит для приёма хранения и выдачи информации. При включении питания ЭВМ содержимое оперативной памяти в большинстве случаев теряется. Постоянная память обеспечивает хранение и выдачу информации в отличие от содержимого оперативной памяти содержимое постоянной памяти заполняется при изготовлении ЭВМ и не может быть изменено в обычных условиях эксплуатации. В постоянной памяти хранятся часто используемые (универсальные) программы. Пример: некоторые программы операционной системы, программы тестирования оборудования ЭВМ и другие, при выключении ПК содержимое постоянной памяти сохраняется. Внешняя память предназначена для размещения больших объёмов информации (диски и ленты), которые к тому же являются переносимыми. Ёмкость этой памяти практически не имеет ограничений, а для обращения к ней требуется больше времени, чем ко внутренней. В ЗУ конструктивно отделены от центральных устройств ЭВМ процессора и внутренней памяти имеют собственное управление и выполняет запросы процессора без его непосредственного вмешательства. В качестве ВЗУ используют накопители на магнитных и оптических дисках, а так же накопители на магнитных лентах. ВЗУ (внешнее запоминающее устройство) по принципам функционирования разделяются на устройство прямого доступа ( накопители на оптических и магнитных дисках) и устройство последовательно доступа (накопители на магнитных лентах). Устройство прямого доступа обладает большим быстродействием поэтому они являются основными внешними запоминающими устройствами постоянно используемыми в процессе функционирования ЭВМ. Устройство последовательного действия используется для резервирования информации.

Устройство  ввода/вывода (УВВ) служит для ввода  информации ЭВМ и вывода из неё, а так же для обеспечения общения пользователя с машиной. Процессор ввода/вывода протекает с использованием внутренней памяти ЭВМ иногда устройство ввода/вывода называют периферийными к ним в частности относят дисплеи (мониторы), клавиатура, манипуляторы типа мышь, алфавитно - цифровые печатающие устройство (принтер), графонакопители, сканеры и т.д. Для управления внешними устройствами в том числе и ВЗУ и согласование с их системным интерфейсом служат групповые устройства управления внешними устройствами, адаптеры или контролёры. Системный интерфейс - это конструктивная часть ЭВМ предназначенная для взаимодействия её устройств и обмена информации между ними. В больших средних и супер ЭВМ в качестве системного интерфейса используются сложные устройства имеющие встроенные процессоры ввода/вывода именуемые началами такие устройства обеспечивают высокую скорость обмена данными между компонентами

ЭВМ является использованием в качестве системного интерфейса системных шин. Различают ЭВМ с многошинной  структурой и с общей шиной.

В первом случае, для обмена информации между устройствами используются отдельные группы шин. Во втором случае все устройства ЭВМ объединяются с помощью одной группы шин в которую входят подмножества шин для передачи данных, адреса и управляющих сигналов, при такой организации системы шин обмен информации между процессором памятью и периферийными устройствами выполняется с по единому правилу, что упрощает взаимодействие устройств машин. Пульт управления служит для управления оператором  ЭВМ или системным

программистом системных операций в ходе управления вычислительного процесса, кроме того при техническом обслуживании ЭВМ за пультом управления работает инженерно технический персонал. Пульт управления конструктивно часто выполняется вместе с центральным процессором. 
 
 
 
 

Общие принципы построения функциональной и  структурной организации  ЭВМ.

Функциональную  организацию ЭВМ образуют коды, система  команд, алгоритмы  выполнения машинных операций технология выполнения различных процедур и взаимодействия аппаратного и программного обеспечения, способы использования  устройств при организации их совместной работы. Функционирование ЭВМ может быть реализовано по-разному: аппаратно-программно, аппаратными или программными средствами.