Принципы работы современных компьютеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Принципы работы современных компьютеров

1.1 Фон-неймановский принцип архитектуры компьютеров

1.2 Основные принципы внутреннего устройства персональных компьютеров

1.3 Основные принципы взаимодействия с внешними устройствами персональных компьютеров

2. Практическая часть

2.1 Общая характеристика задачи

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Войти в XXI век образованным человеком можно только хорошо владея информационными технологиями. Ведь деятельность людей все в большей степени зависит от информированности, способности эффективно использовать информацию. Для свободной ориентации в информационных потоках современный специалист любого профиля должен уметь получать, обрабатывать и использовать информацию с помощью компьютеров, телекоммуникаций и других средств связи.

Компьютеры заняли прочное место в нашей повседневной жизни. Мы не можем себе представить экономическую деятельность, инженерно- технические и научно-исследовательские расчеты, производственно- технические процессы без использования персонального компьютера (далее ПК). В этом и заключается актуальность данной темы курсовой работы.

Компьютер представляет собой устройство, способное исполнять четко определенную последовательность операций, предписанную программой. ПК достаточно простые машины, облегчающие решение часто повторяющихся, рутинных экономических и других задач. В последнее время компьютер часто рассматривается не как некоторое устройство, позволяющее организовать конкретную практическую деятельность на более высоком профессиональном уровне, а как один из путей повышения эффективности профессиональной деятельности за счет более полного и широкого применения возможности различных систем и программ.

Большинство пользователей при работе с ПК не задумывается о его принципах построения и структурном устройстве. В данной работе я раскрою общие принципы построения компьютеров. Это и является основной задачей данной работы.

Теоретической базой для написания контрольной работы послужили учебные пособия и сайты сети Интернет.

1. Принципы работы современных компьютеров

1.1 Фон-неймановский принцип архитектуры компьютеров

неймановский персональный компьютер

Архитектура фон Неймана - широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. Вычислительные системы такого рода часто обозначают термином «машина фон Неймана», однако соответствие этих понятий не всегда однозначно. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных.

Наличие заданного набора исполняемых команд и программ было характерной чертой первых компьютерных систем. Сегодня подобный дизайн применяют с целью упрощения конструкции вычислительного устройства. Так, настольные калькуляторы, в принципе, являются устройствами с фиксированным набором выполняемых программ. Их можно использовать для математических расчётов, но невозможно применить для обработки текста и компьютерных игр, для просмотра графических изображений или видео. Изменение встроенной программы для такого рода устройств требует практически полной их переделки, и в большинстве случаев невозможно. Впрочем, перепрограммирование ранних компьютерных систем всё-таки выполнялось, однако требовало огромного объёма ручной работы по подготовке новой документации, перекоммутации и перестройки блоков и устройств и т. п.

Всё изменила идея хранения компьютерных программ в общей памяти. Ко времени её появления использование архитектур, основанных на наборах исполняемых инструкций, и представление вычислительного процесса как процесса выполнения инструкций, записанных в программе, чрезвычайно увеличило гибкость вычислительных систем в плане обработки данных. Один и тот же подход к рассмотрению данных и инструкций сделал лёгкой задачу изменения самих программ.

В 1946 г. трое учёных Артур Бёркс, Герман Голдстайн и Джон фон- опубликовали статью «Предварительное рассмотрение логического конструирования электронного вычислительного устройства». В статье обосновывалось использование двоичной системы для представления данных в ЭВМ (преимущественно для технической реализации, простота выполнения арифметических и логических операций- до этого машины хранили данные в десятичном виде), выдвигалась идея использования общей памяти для программы и данных. Имя фон Неймана было достаточно широко известно в науке того времени, что отодвинуло на второй план его соавторов, и данные идеи получили название «принципы фон Неймана»:

· принцип однородности памяти- программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными;

· принцип адресуемости памяти - структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек. Процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к хранящимся в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен;

· принцип последовательного программного управления - предполагает, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности;

· принцип жесткости архитектуры - неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.

Так же в некоторых источниках указывается принцип двоичного кодирования, но существовали машины, работающие с троичным и с десятичным кодом.

1.2 Основные принципы внутреннего устройства персональных компьютеров

Устройства, подключаемые к компьютеру, и расположенные внутри системного блока, называются внутренними, а снаружи - внешними. Внешние устройства, предназначенные для ввода, вывода и хранения данных, также называют периферийными.

Персональные компьютеры были построены на основе принципа открытой архитектуры, что означает:

· блочный принцип построения - легко заменять блоки для ремонта и улучшения - говорят "апгрейда";

· возможность наращивания аппаратных ресурсов - можно прилаживать к компьютеру дополнительные блоки, чтобы расширять его возможности;

· наличие информационной шины или информационной магистрали - набор проводников с разъемами, к которому подключены все составные части компьютера и, по которой передаются данные и программы (универсальная конструкция).

Внешние и внутренние устройства подключаются к шине компьютера через разъемы. Эти разъемы различны, так что пользователь не может перепутать и подключить что-то не туда. Единственный разъем- USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) - предназначен для подключения большого количества устройств (флэшка, мышь, клавиатура и т.д.) и выведен на переднюю панель корпуса компьютера. USB-разъемов обычно несколько.

Для персонального компьютера существует понятие базовой конфигурации. Это минимально необходимый состав компьютерной системы, при котором она будет не только корректно, но и надежно работать. В базовую конфигурацию включают четыре устройства:

· системный блок - представляет собой металлический корпус, внутри которого размещаются самые важные рабочие блоки компьютера;

· монитор - основное устройство для вывода данных. Монитор отображает цифровую, символьную и графическую информацию, получаемую из компьютера;

· клавиатура - устройство для ввода данных. Клавиатура имеет более 100 клавиш для ввода букв, символов и управляющих команд. Алфавитно-цифровые клавиши расположены "как на печатной машинке" соответствующего алфавита;

· мышь - устройство ввода, предназначенное для управления операционной системой и программами. Перемещение мыши по плоской поверхности стола синхронизовано с перемещением графического объекта (указателя) на экране монитора. Кнопки (и колесико) мыши используются для ввода команд.

В состав системного блока входят следующие основные (внутренние) устройства:

1. Материнская или системная плата - основная плата компьютера, на которой смонтированы электронные блоки, микросхемы, системная шина и разъемы.

2. Процессор - основной элемент компьютера, выполняющий все вычисления и обработку информации. При работе компьютера он сильно нагревается, поэтому его необходимо охлаждать. Обычно система охлаждения представляет собой радиатор (пластину из алюминиевого сплава), обдуваемую потоком воздуха от специально предназначенного для этой цели вентилятора ("кулера"). Кулер устанавливается сверху корпуса процессора и полностью закрывает его. От этого и других вентиляторов и происходит шум, которым сопровождается работа компьютера.

3. Оперативно-запоминающее устройство - модули с микросхемами, которые используются для временного хранения данных и программ при работе компьютера. Оперативная память - самый близкий и быстрый по скорости передачи данных "партнер" процессора. Большую часть времени процессор обменивается данными с оперативной памятью, поэтому ее значение для эффективной работы компьютера нельзя переоценить. Важнейшими характеристиками оперативной памяти являются: ее тип, объем и конструктивное исполнение.

4. Базовая система ввода/вывода - это набор микросхем, расположенных на материнской плате, которые обеспечивают следующие функции: тестирование оборудования после включения питания компьютера, первоначальная загрузка компьютера, управление основными устройствами ввода и вывода информации (например, клавиатура включается сразу, как только подано питание, и с ее помощью можно управлять загрузкой компьютера).

5. Накопитель на жестком магнитном диске ("винчестер")- устройство для длительного хранения данных и программ. Своего рода библиотека компьютера, где хранятся все программы и данные. Жесткий диск отличается большой емкостью (сотни и даже тысячи Гбайт). Считывание и запись информации на вращающийся намагничивающийся диск осуществляется с помощью магнитных головок, которые перемещаются вдоль заранее размеченных дорожек.

6. Дисковые накопители: дисководы гибких дисков (в последнее время используются мало, так как вытеснены более емкими флэш-дисками), дисководы CD-ROM и DVD- они представляют собой устройства для чтения программ и данных, поставляемых на лазерных носителях (компакт-дисках). При наличии в компьютере звуковой карты и специального программного обеспечения могут также воспроизводить музыкальные и видеодиски.

7. Видеокарта - обеспечивает физическую связь между системным блоком и монитором, а также ряд других функций. "Готовит" изображение для показа на мониторе.

8. Звуковая плата - внутреннее устройство, предназначенное для обработки звуковой информации и сопряжения с внешними устройствами ввода/вывода звука (микрофоном, наушниками, звуковыми колонками, усилителем, радиоприемником, видеокамерой и др.). В последнее время звуковая карта часто встраивается в материнскую плату. Таким компьютерам отдельная звуковая плата не нужна. А звуковые колонки (и микрофон) подключаются непосредственно к материнской плате.

9. Блок питания - он обеспечивает стабилизированным электрическим напряжением все перечисленные блоки компьютера. Блок питания вместе с главным вентилятором обычно входит в состав корпуса системного блока и поставляется вместе с ним. От мощности блока питания зависит количество модулей оборудования, которые могут быть установлены в компьютерной системе.

1.3 Основные принципы взаимодействия с внешними устройствами персональных компьютеров

Внешних устройств для ПК производится очень много (и типов, и моделей). Ниже представлены основные внешние устройства, которые не входят в базовую конфигурацию компьютера:

· Флэш-диск - это современное, компактное (выполненное в форме брелока) устройство для хранения данных, построенное на основе микросхем полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. Допускает "горячее" (т.е. во время работы компьютера) подключение в разъем USB, после чего распознается операционной системой, как жесткий диск. К компьютеру может быть подключено сразу несколько таких дисков. С каждым годом объем памяти флэш-дисков увеличивается, а сами они становятся дешевле;

· Сканер - устройство для ввода в компьютер изображений с бумажных документов (текстов, чертежей, фотографий и т.д.). Наибольшее распространение получили планшетные (плоские) сканеры форматов А4 и А3. Следует подчеркнуть, что отсканированный текстовый документ, как и любой другой, попадает в компьютер в виде графического изображения. Чтобы компьютер "воспринимал" его и позволял обрабатывать как текст (то есть в текстовых редакторах), нужна его обработка в специальной программе распознавания символов;

· Принтер - устройство, подключаемое к компьютеру и предназначенное для печати информации на твердый носитель, обычно на бумагу. Самые распространенные типы принтеров - это струйные, лазерные и матричные;

· Плоттер (или графопостроитель) - устройство для вывода чертежей, схем, рисунков, географических карт на бумагу большого формата. Плоттеры обладают высокой точностью и качеством черчения. Их используют в проектных институтах, конструкторских бюро, научных и учебных учреждениях и т.п. В своем большинстве это дорогие и специальные устройства;

· Сетевая плата - позволяет связывать компьютеры друг с другом в компьютерную сеть, а также подключаться к глобальной сети Интернет;

· Для использования в компьютерных играх (так называемых симуляторах) разработаны специальные устройства ввода - манипуляторы: джойстики, геймпады и штурвально-педальные устройства. Устройства этого типа подключаются к специальному разъему, имеющемуся на звуковой плате, или к разъему USB;

· Веб-камеры - позволяют вводить изображение пользователя, сидящего за компьютером, и окружающей его обстановки в компьютер. Охранные системы позволяют не только вводить изображения с нескольких камер, но и архивировать их на магнитные ленты или лазерные диски. Можно использовать для переговоров по Интернету в режиме видеотелефона;

· Графический планшет - эти устройства предназначены для ввода художественной графики. Принцип действия заключается в фиксации перемещения специального пера относительно планшета (тонкой пластины из чувствительного к давлению материала). Устройства удобны для художников и дизайнеров, поскольку позволяют им создавать экранные изображения привычными приемами, наработанными для традиционных инструментов (карандаш, перо, кисть;

· Модем - устройство, предназначенное для обмена информацией между удаленными компьютерами по каналам связи (например, по телефонной линии). Цифровые данные, поступающие в модем из компьютера, преобразуются в нем путем модуляции (по амплитуде, частоте, фазе) в соответствии с избранным стандартом (протоколом) и направляются в телефонную линию. Модем-приемник, понимающий данный протокол, осуществляет обратное преобразование (демодуляцию) и пересылает восстановленные цифровые данные в свой компьютер. Таким способом обеспечивается удаленная связь между компьютерами и обмен данными между ними. Скорость передачи данных, однако, может быть невысока, так как определяется не свойствами компьютера, а свойствами внешней (телефонной) линии.

2. Практическая часть

2.1 Общая характеристика задачи

Предприятие ООО «Окна+», занимающееся установкой пластиковых окон, получило заказ на монтаж окон различных моделей в строящемся доме. В соответствии с заключенным договором клиенту была предоставлена скидка в размере 8,5%.

Для решения задачи необходимо следующее:

1. Построить таблицы по данным, приведенным на рис. 1 и 2.

2. Рассчитать общую стоимость стеклопакетов с учетом монтажа и стоимости подоконников (рис. 1).

3. Организовать межтабличные связи, используя функции ВПР или ПРОСМОТР для автоматического формирования стоимости стеклопакетов на каждом этаже и в целом здании.

4. Сформировать и заполнить таблицу с данными по расчету стоимости стеклопакетов на каждом этаже и в здании с учетом скидки в 10% (рис.3).

5. Результаты расчетов доходов от установки стеклопакетов по этажам представить в графическом виде и выполнить анализ результатов.

Стоимость стеклопакетов и выполняемых работ

Количество стеклопакетов, устанавливаемых в доме

Доход предприятия от выполнения работ. Скидка-8,5%

Цель решения задачи: на основании исходных данных необходимо рассчитать общую стоимость стеклопакетов с учетом монтажа и стоимости подоконников, сформировать и заполнить таблицу с данными по расчету стоимости стеклопакетов на каждом этаже и в здании с учетом скидки в 10%, результаты расчетов доходов от установки стеклопакетов по этажам представить в графическом виде и выполнить анализ результатов

Место решения задачи: бухгалтерия фирмы ООО «Окна+»

Описание алгоритма решения задачи с использованием MS Excel:

1. Запускаем табличный процессор MS Excel.

2. Создаем книгу с именем «Окна+».

3. Лист 1 переименовываем в лист с названием «Общая стоимость», создаем таблицу «Стоимость стеклопакетов и выполняемых работ» и заполняем ее исходными данными.

4. Разрабатываем структуру шаблона выходного документа «Стоимость стеклопакетов и выполняемых работ».

5. Выполняем расчет общей стоимости стеклопакетов с учетом монтажа и стоимости подоконников в ячейку G3 вводим формулу =D3+E3+F3. Подведя указатель мыши к нижнему правому углу ячейки G3, нажав левую кнопку мыши и удерживая ее, копируем функцию до ячейки G6. Получаем следующие выходные данные:

6. Организуем межтабличные связи для автоматического формирования стоимости стеклопакетов на каждом этаже и в целом здании:

7. Сформируем и заполним таблицу с данными по расчету стоимости стеклопакетов на каждом этаже и в здании с учетом скидки в 10%:

8. Доходы предприятия от выполнения работ представлены на графике:

Исходя из графика, можно сделать вывод, что самый высокий доход от выполненных работ получен за установленные окна на втором и третьем этажах. Общая их стоимость составляет 2 354 058 рублей.

Заключение

Итак, в данной курсовой работе раскрыто устройство современного компьютера, его основные составляющие части. В результате этого выяснилось, что всё устройство ПК подразделяется на основные 4 составляющие: устройства ввода информации, устройства хранения информации, устройства обработки информации и устройства вывода информации.

Все рассмотренные выше устройства делают компьютер более универсальным и позволяют применять в различных сферах нашей жизни: в работе, учёбе, отдыхе - в зависимости от его комплектации.

Гибкость архитектуры современных ПК позволяет организациям и компаниям различных типов достаточно быстро и без больших финансовых затрат приспосабливаться к любым изменениям, сохраняя вложения в предыдущие технологии. Модель системы на базе ПК обеспечивает оптимальное сочетание производительности, стоимости и гибкости в рамках организаций разных типов.

Прогресс компьютерных технологий идет семимильными шагами. Новая ситуация требует новой модели взаимодействия человека с компьютером - модели упреждающих вычислений. Эта модель предполагает, что компьютеры будут предугадывать наши потребности и даже заранее реагировать на них в наших интересах. С некоторыми компьютерами мы будем продолжать взаимодействовать непосредственно, но большинство будут встроены в окружающую нас физическую среду, где они будут собирать и обрабатывать информацию без какого-либо вмешательства человека. Реализация модели упреждающих вычислений повлечет за собой новый цикл повышения продуктивности и качества нашей жизни.

Список использованной литературы

1. Алексей Садовский. Архитектура AMD KL: собираем все слухи воедино [Электронный ресурс]- Режим доступа http://www.ferra.ru/online/processors;

2. Роганов Е.А. Практическая информатика [Электронный ресурс]- Режим доступа http://www.intuit.ru/department/se/pinform/1/7.html (18.11.2012);

3. Владимир Парамонов. Intel разрабатывает программируемый процессор [Электронный ресурс] - Режим доступа http://hard.compulenta.ru

4. Hewlett-Packard и Microsoft разрабатывают новую архитектуру ПК [Электронный ресурс] - Режим доступа http://www.morepc.ru/news/cat.

5. Знакомьтесь: nFORCE - новая вычислительная платформа от NVIDIA. [Электронный ресурс]- Режим доступа http://new.tradeline.ru/news_all/news_hardware/index.khtml?pagenum=329 (18.11.2012);

6. Принципы работы компьютера [Электронный ресурс] - Режим доступа http://bodybilding.rxfly.net/index.php?option=com_content&view=article&id=64:2010-11-05-20-43-57&catid=32:2010-09-29-17-46-47&Itemid=20 (18.11.2012);

7. Основные принципы работы компьютера [Электронный ресурс]- Режим доступа http://inf1.info/computertotal (18.11.2012).

Размещено на Allbest.ru