Персональный компьютер и его архитектура

         - основная память

         - процессор

         - периферийные устройства

Все блоки связаны между собой системной магистралью (системной шиной) (см. рисунок 1).

 

                 

 

Рисунок 1 – Общая схема ЭВМ

 

Процесс взаимодействия процессора и памяти сводится в основном к двум операциям: запись информации в память и чтение информации из памяти. При записи процессор по шинам адреса передает биты, кодирующие адрес; по другим - шинам управления, передает управляющий сигнал - "запись" и по еще одной группе шиной данных передает записываемую информацию [3]. При чтении также по шине адреса передается соответствующий адрес оперативной памяти и с шины данных

 

считывается требуемая информация.

Число одновременно передаваемых по шине адреса и шине данных разрядов (битов) называется разрядностью соответствующей шины и является важной характеристикой ЭВМ. Разрядность шины данных определяет максимальное общее количество доступной памяти.

 Процессор и основная память находятся на большой плате, которая называется материнской. Для подключения к ней периферийных устройств (дисководов, манипуляторов типа мыши, принтеров и т.д.) служат специальные платы - контроллеры. Они вставляются в разъемы (слоты) на материнской плате, а к их концу (порту), выходящему наружу компьютера, подключается дополнительное устройство. Таким образом, периферийные устройства подключаются к системной магистрали не непосредственно, а через специальные устройства - контроллеры.

 

2.2 Процессор

 

Основа вычислительной машины - процессор. В нем расположены арифметико-логическое устройство - АЛУ, устройство управления - УУ и регистры для временного хранения информации. АЛУ осуществляет непосредственную обработку данных: сложение двух чисел, умножение одного числа на другое, перенос информации из одного места в другое и т.д. Данные процессор считывает из ОЗУ (оперативной памяти) компьютера, туда же он пересылает результат действия над этими данными [4].

Устройство управления координирует взаимодействие различных частей ЭВМ. Важнейшими характеристиками процессора являются:

а) разрядность. Обычно команда выполняется не по одному биту, а одновременно группами по 8, 16, 32, 64 бита. Число одновременно обрабатываемых битов и называется разрядностью процессора. Чем больше разрядность процессора, тем больше информации он может обработать в единицу времени, тем выше его эффективность;

б) тактовая частота процессора характеризует быстродействие компьютера. Режим работы процессора задается микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты. Это своеобразный метроном внутри компьютера. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Ясно, что если метроном "стучит быстрее", то и процессор работает быстрее;

в) адресное пространство. Каждый конкретный процессор может работать не более чем с определенным количеством оперативной памяти. Максимальное количество памяти, которое процессор может обслужить, называется адресным пространством процессора и является важной характеристикой компьютера. Определяется адресное пространство разрядностью адресной шины.

 

2.3 Основная память

 

Основная память - это устройство для хранения информации. Она состоит из оперативного (ОЗУ) и постоянного запоминающего устройств (ПЗУ). ПЗУ содержит постоянную информацию, сохраняемую даже при отключенном питании, которая служит для тестирования памяти и оборудования компьютера, начальной загрузки ПК при включении [2]. Запись на специальную кассету ПЗУ происходит на заводе фирмы-изготовителя ПК и несет черты его индивидуальности. Объем ПЗУ относительно невелик - от 64 до 256 Кб. ПЗУ — энергонезависимая память. В ПЗУ находятся:

- программа управления работой самого процессора;

- программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью;

- программы запуска и остановки ЭВМ;

- программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включении компьютера правильность работы его блоков;

- информация о том, где на диске находится операционная система.

 ОЗУ служит для оперативного  хранения программ и данных, сохраняемых  только на период работы ПК. Она энергозависима, при отключении  питания информация теряется. Объем  ОП колеблется в пределах от 64 Кб до 64 Мб и выше, как правило, ОП имеет модульную структуру  и может расширяться за счет  добавления новых микросхем.

 

2.4 Системная шина

 

Основной обязанностью системной шины является передача информации между процессором и остальными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется не только передача информации, но и адресация устройств, а также обмен специальными служебными сигналами. Таким образом, упрощенно системную шину (магистраль) можно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных по их назначению (данные, адреса, управление). Основной характеристикой этих линий является их разрядность - разрядность адресной шины, шины данных.

Шина адреса предназначена для передачи по ней адреса того устройства (или той ячейки памяти), к которому обращается процессор. Адрес на нее выдает всегда только процессор

По шине данных передается вся информация. При операции записи на нее выставляет процессор, а считывает то устройство (например, память или принтер), адрес которого выставлен на шине адреса. При операции чтения информацию выставляет устройство, адрес которого выставлен на шине адреса, а считывает процессор [3]. На шине управления устанавливаются управляющие сигналы, такие, например, как сигналы чтения, записи, готовности. Кроме того, каждое внешнее устройство, которому нужно обратиться к процессору, имеет на этой шине собственную линию.

 

 

         3 Решение задач

3.1 Задача 1

 

Найти среднее геометрическое двух заданных чисел.

 

3.2 Задача 2

 

Даны натуральное число n и действительное число a. Вычислить

 

 

3.3 Задача 3

 

Используя оператор цикла с предусловием (постусловием), вычислить сумму ряда с точностью e. Не применять логарифмирование для вычисления степени, а также непосредственное вычисление степенной функции и факториала (там, где это возможно). Вывести на экран сумму ряда и числа слагаемых, использованных для вычисления.

 
 

3.4 Задача 4

 

Протабулировать функцию с параметрами на указанном интервале с шагом h. Найти и вывести на экран также минимальное, максимальное значения и среднее арифметическое значение функции на этом интервале.

 

 

 

 

3.5 Задача 5

 

Дана действительная матрица размера nxm. Найти сумму наибольших значений элементов её строк.

 

3.6 Текст программы

 

Рrogram zadachi;                                   {имя программы}       

Procedure z_1;

var l,a,b,c:real;                                      {описание переменных}

begin                                                     {начало основного блока}

writeln ('Vvedite a,b');

readln (a,b);                                         {ввод чисел а,b}

l:= sqrt (a*b);                    {вычисление среднего геометрического трёх чисел}

writeln('Srednee geometricheskoe ab=',l:5:2);

readln;                                                     {задержка курсора на экране}

end;

 

Procedure z_2;

var i,n:integer;

c,a:real;

begin

writeln('Vvedite deistvitelnoe chislo a i natyralnoe n');

 readln(a,n);                                               {ввод переменных}

 c:=1;

for i:=1 to n do

 c:= c*(1+(i/a*a));                                     {вычисление искомой величины}

 writeln(c:5:2);

 readln;                                                    {задержка курсора на экране}

 end;

 

Procedure z_3;

Var eps,n,c:integer;

       e,y,u,sum,ds:real;

begin

writeln('Vvedite poriadok tochnosti (1e- )[1-10]');

readln(eps);                                        {ввод начальных данных с клавиатуры}

e:=1/exp(eps*ln(10));

sum:=0;n:=1;u:=0;

writeln('n':2,'slagaemoe':13,'summa':13);

repeat

n:=n+1;

if n/2=c then y:=exp(ln(1)*(n+1))*exp(ln(2)*(-n))/ln(n+1) else

             y:=-exp(ln(1)*(n+1))*exp(ln(2)*(-n))/ln(n+1);         {проверка условия}

sum:=sum+y;

ds:=abs(y-u);

u:=y;

writeln(n:2,y:15:11,sum:15:11);

until ds<e;

writeln('tochnost 1e-',eps);

readln;                                                   {задержка курсора на экране}

end;

 

Procedure z_4;

  var g1,g2,h,x,s,f,min,max,a: real;

        n:integer;                                            {описание переменных}

 begin

 writeln('Vvedite g1, g2, a, h');

 readln(g1,g2,a,h);                                       {ввод переменных}

 x:=g1; n:=0; s:=0;

 if x*x*x<a*a*a then f:=ln(abs(sin(x)))/(x-a*a*a);

if x*x*x>a then f:=ln(abs(x*x*x-a));

 if x*x*x=a then f:=x*x*x;

max:=f; min:=f;

 while x<=g2 do

 begin

 if x*x*x<a*a*a then f:=ln(abs(sin(x)))/(x-a*a*a);

 if x*x*x>a then f:=ln(abs(x*x*x-a));

 if x*x*x=a then f:=x*x*x;

 writeln('x=',x:5:2,' f=',f:5:2);

 s:=s+f;

 if f<min then min:=f;

         if f>max then max:=f;

x:=x+h;

inc(n);

end;

writeln('Srednee=',s/n:5:2);

writeln('Max=',max:5:2);

         writeln('Min=',min:5:2);

        readln;                                                          {задержка курсора на экране}

end;

 

Procedure z_5;

const n=3;m=3;

var A:array[1..n,1..m] of real;                        {данный массив}

     i,j:integer;

     s,max:real;

begin                                                               {начало основного блока}

writeln('Vvedite znachenia matrici');

for i:=1 to n do

for j:=1 to m do

readln (A[i,j]);

s:=0;

for i:=1 to n do

begin

max:=A[i,1];

for j:=1 to m do

if A[i,j]>max then max:=A[i,j];

s:=s+max;

end;

writeln('Symma ravna',s:5:2);                           {вывод данных на экран }

readln;                                                            {задержка курсора на экране}

end;

begin

z1;

z2;

z3;

z4;

z5;

end.                                                                  {конец программы}

 

В результате запуска программы и ввода необходимых данных, на экране появится результат, изображённый на рисунках 2, 3, 4, 5, 6.

 

                       

 

Рисунок 2 – Результат программы 1

 

 

 

 

Рисунок 3 – Результат программы 2

 

 

Рисунок 4 – Результат программы 3

 

                                          

 

Рисунок 5 – Результат программы 4

 

 

 

Рисунок 6 – Результат программы 5

 

          Блок – схема программы представлена на рисунках 7, 8, 9, 10, 11.

 

 

Рисунок 7 – Блок – схема программы 1

Рисунок 8 – Блок – схема программы 2

 

                  

 

Рисунок 9 – Блок – схема программы 3

                 

Рисунок 10 – Блок – схема программы 4

 

 

Продолжение рисунка 10

           

 

 

Рисунок 11 – Блок – схема программы 5

 

Заключение

 

Компьютер - это программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами, т.е. компьютер - это комплекс программно-управляемых  электронный устройств [2]. По историческим меркам компьютерные технологии обработки информации ещё очень молоды и находятся в самом начале своего развития. Ещё ни одно государство на Земле не создало информационного общества. Ещё много потоков информации, которые не вовлечены в сферу действия компьютеров. Компьютерные технологии сегодня преобразуют или вытесняют старые, докомпьютерные технологии обработки информации [4].

Текущий этап завершится построением в индустриально развитых странах, глобальных всемирных сетей для хранения и обмена информацией, доступных каждой организации и каждому члену общества. Надо только помнить, что компьютерам следует поручать то, что они могут делать лучше человека, и не употреблять во вред человеку, обществу.

В данной работе был рассмотрен персональный компьютер, его классификация и архитектура. Также было решено пять задач в Turbo Paskal, были составлены блок-схемы ко всем программам и сделаны скрин-шоты. Курсовая работа выполнена в полном объеме.