Класифікація й технічна реалізація основних пристроїв ЕОМ

Інформатика, програмування

Всеросійського ЗАОЧНИЙ ФІНАНСОВО-ЕКОНОМІЧНИЙ ІНСТИТУТ

_______________________________________________________________________

КАФЕДРА автоматизованої обробки економічної

ІНФОРМАЦІЇ

Курсова робота < p>
НА ТЕМУ: КЛАСИФІКАЦІЯ І ТЕХНІЧНА РЕАЛІЗАЦІЯ ОСНОВНИХ ПРИСТРОЇВ ЕОМ

Виконавець:

спеціальність маркетинг

група 211

П.І.Б. студента Пилипенко

Єлизавета Анатоліївна

№ залікової книжки 98мад2019

Керівник:

П.І.Б.керівника

Суворова Валентина Іванівна

Москва 2000 г.

Зміст

Стор.

Вступ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 3.

1. Теоретична частина

а) Загальний вигляд обчислювальної системи ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .5.

б) Головна послідовність дій ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6.

в) Елементи організації основних блоків ЕОМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 6.

г) Архітектурна організація процесора ЕОМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 6.

д) Перевірка в декілька мільйонів кроків ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 7.

е) Організація пам'яті ЕОМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .8.

ж) Організація систем адресації і команд ЕОМ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 10.

з) Організація системи входу/виходу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11.

и) Система зовнішніх пристроїв ЕОМ (периферійне устаткування) ... ... ... ... 13.

2. Додаток ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 19.

3. Практична частина ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 22.

Список використаної літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .24.

Введення

ЕОМ, здатні вирішувати безліч різноманітних складних завдань, причому зблискавичною швидкістю, приводять непосвячених у трепет. Напевно, тому,я обрала для себе цю тему. Навіть аналіз електронних схем комп'ютера неможе до кінця пояснити його вражаючих можливостей. А між тим, йоговнутрішня структура і принципи роботи, самі по собі прості. У цій роботіпереді мною стоїть завдання розкрити простоту пристрої ЕОМ та його реалізацію.

У теоретичній частині будуть розглянуто шість питань:

1) Загальний вигляд обчислювальної системи.
2) Елементи організації основних блоків ЕОМ.
3) Структурна організація процесора ЕОМ.
3) Організація пам'яті ЕОМ.
4) Організація систем адресації і команд ЕОМ.
5) Організація системи введення/виводу ЕОМ.
6) Система зовнішніх пристроїв ЕОМ (периферійне устаткування).

У практичній частині буде розглянуто завдання з використанням пакетаелектронних таблиць (Excel).
Підрахунок залишків на кінець місяця за кожним видом палива та отримання підсумківза графами документа.

Вся моя робота виконана на ПС ЕОМ з використанням програм Microsoft
Word і Excel.
Сьогодні неможливо уявити наше життя без комп'ютерів і комп'ютернихсистем. У всіх сферах життя вони знайшли своє застосування. На заводахвикористовується праця програмованих ВМ, у літаках і підводних човнах; принавчання в садах, школах, вузах; вони знайшли своє застосування і вдома:програмувальні пральні машини, мікрохвильові печі тощо, з кожним днемколо їх застосування розширюється і вже неможливо уявити собі життя без
ЕОМ.
ЕОМ складається з декількох основних компонентів. Кожному з основнихкомпонентів обчислювальної системи відведені певні функції, яківиконуються певним способом. Два таких компонента вперше булиописані в 1833 році Чарльзом Бебіджем в проекті Аналітичної машини.
Бебідж ввів назву пристрою, названого «млином», в якомувиробляються дії над величинами, і поняття пристрою, що запам'ятовує,
«Склад», де зберігаються значення величин і результати виконуваних «млином»операцій. У наш час - це відповідно арифметико-логічнепристрій (АЛП) і оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗУ). АЛП єчастиною процесорного пристрою комп'ютера, що виконує інструкції, атак само управляє інформацією, яка надходить у машину від таких пристроїв, якклавіатура або світлове перо, і що виводиться з неї, наприклад, на друкуючийпристрій (принтер) або телевізійний екран (відео монітор). Всі компонентикомп'ютера в основному працюють за принципом послідовної обробкиданих. Чи йде мова про персональному комп'ютері або про потужнийсуперкомп'ютері, обидва вони вирішують завдання в нехитрій послідовноїманері, крок за кроком, в кожний момент часу, аналізуючи і виконуючи тількиодну інструкцію, після чого переходять до наступного. Навіть рішення простенькихзадачок - типу скласти два і два, або перейти від малих літер до прописним
- Вимагає сотень дрібних процедур. Але кожен такий крихітний крок здійснюєтьсяшвидше, ніж в «мить ока», і буквально за лічені секунди цінезліченні дрібні операції складаються у вирішення завдання, - будь то висновок наекран упорядкованого за алфавітом списку або зображення збитоголітального апарата, що напали на Землю інопланетян у захоплюючійвідеогрі. В одну мить можна побувати у великих музеях, - розглядаючикартини відомих художників, твори відомих скульпторів;бібліотеках - читаючи оригінали книг будь-якого письменника або поета і т.д. НЕвиходячи з дому використовуючи зв'язок Інтернет.
Будь-якій людині, яка працює з ЕОМ потрібно ознайомитися з історієюобчислювальних систем, їх пристроєм. Не просто з цікавості, а йтому, що це може стати в нагоді в подальшій роботі.

Теоретична частина

Загальний вигляд обчислювальної системи.

Схематичні зображення, представлені в програмі, допомагаютьзрозуміти внутрішній устрій і принципи дії типового персональногокомп'ютера, однак, по суті, ці елементи характерні для будь-якоїобчислювальної системи. Наприклад, клавіатура - найпоширенішепристрій для введення в машину даних і програм. Стандартний варіантклавіатури, що складається з 101 клавіші (у Додатку рис.1). Так звана
«Windows - клавіатура» має ще три спеціальні клавіші для зручностіроботи з «Windows», телевізійний дисплей і принтер, - стандартніпристрої виведення інформації. Більшість систем мають також пристрої,аналогічні накопичувача на магнітних дисках, в якому записуєтьсяінформація, призначена для тривалого зберігання, і розміщуєтьсядодаткове програмне забезпечення, що не уміщається в оперативнійпам'яті комп'ютера. Всі ці зовнішні пристрої (Додаток рис.1)підключаються до системного блоку комп'ютера, електронні компоненти,якого, показані у розгорнутому вигляді (Додаток рис.1 б).

Основна системна плата містить центральне процесорний пристрій
(ЦПУ) - мікропроцесор, що керує роботою всіх компонентів комп'ютера.
Кожна інструкція спочатку аналізується центральним (а іноді йдопоміжним) процесором, після чого виконується. Важливою частиноюсистемної плати є кварцовий генератор струмових імпульсів.
Своєрідні «годинник» системи, що координують і синхронізуючі роботубезлічі електричних кіл комп'ютера. При включенні машини піддією електричного струму кварцовий кристал, що має строгопевні розміри, починає вібрувати з постійною частотою,що досягає в ряді випадків мільйонів коливань у секунду. При кожномуколиванні кристал генерує імпульс напруги. Ці регулярноповторювані імпульси разом з іншими сигналами задають темп роботипристроїв і забезпечують синхронне спрацьовування різних електроннихелементів.

На системній платі є також порти для зв'язку з пристроями введення -виведення, а також мікросхеми двох типів внутрішньої пам'яті: постійногопам'яті (ПЗУ), який служить лише для зчитування даних, абооперативного пам'яті (ОЗУ), що використовується як длязчитування, так і для запису інформації. (Ця пам'ять називається такожзапам'ятовуючим пристроєм з довільною вибіркою, ЗУПВ, але на практиці частішевикористовується термін ОЗУ.) ПЗУ містить інструкції, які не підлягаютьзміни. ОЗУ зберігає програми і дані тільки до тез пір, поки невідключається харчування. Користувач може вільно стирати і записуватидані в ОЗП, але при відключенні живлення вся що зберігається там інформаціяпропадає.

Кожна мікросхема пам'яті містить інформацію у формі двійкових розрядів
(бітів), закодованих у вигляді електричних зарядів. Ці заряди зберігаютьсяу певних осередках, тобто розподілені в мікросхемі з певнихадресами. Адреса також виражається в двійковому вигляді. Центральний процесоргенерує послідовний адреса в пам'яті; інформація, знайдена за цимадресою (вона також закодована у вигляді імпульсів), надходить у процесор дляобробки. Коди адрес передаються по паралельних проводять лініях,утворюють в сукупності адресну шину. Інформація передається вцентральний процесор по паралельних лініях шини даних. Дешифраторадреси і спеціальний набір перемикачів (на них зафіксовані деяківажливі адреси) допомагають направляти електричні імпульси за призначенням.

Головна послідовність дій

При включенні комп'ютера електричні сигнали проходять через усюсистему, жорстко визначаючи послідовність дій. Кварцовийгенератор тактових імпульсів посилає сигнали в усі схеми комп'ютера зчастотою порядку декількох мільйонів імпульсів на секунду. Ці імпульсу (незалежні від інших керуючих сигналів машини) точно синхронізуютькожну дію. На першому ж такті сигнал скидання автоматично очищає всівнутрішні комірки ЦПУ для тимчасового зберігання даних (регістри) відвипадкових зарядів, що виникли при скачках напруги або залишилися відпопередньої роботи машини. При очищенні спеціального регістра ЦПУ,званого програмним лічильником, його вміст стає рівним нулю.

Тепер машина готова до процесу, що зветься початковій завантаженням,який протікає в декілька етапів. При наступному тактовий імпульс впрограмний лічильник заноситься адреса, підготовлений ще при конструюваннікомп'ютера. Адреса зазвичай встановлюється за допомогою набору ручнихперемикачів. Адреса - серія високих і низьких рівнів напруги

Програми початкового завантаження різні в різних машин. Іноді комп'ю-тервідразу ж звертається до зовнішньої пам'яті, накопичувача на магнітних дисках, івипливає, записаним там інструкцій. У розглянутій тут системікомп'ютер починає з перевірки внутрішніх компонентів схем.

Елементи організації основних блоків ЕОМ.

Загальна схема формальної ЕОМ та її центрального процесора наведена намалюнку (Додаток рис.2 і 3). На ній наведені основні компоненти:центральний процесор (ЦП), оперативна пам'ять (ОП), система введення/виводу
(КВ/В). Далі основні компоненти будуть розглянуті детальніше.

Архітектурна організація процесора ЕОМ.

Центральний процесор виконує програму початкової перевірки, здійснюючитисячі дрібних кроків; в даному випадку кожен крок полягає в обробцібайти даних. Цей байт може являти собою частину адреси, кодінструкції або елемент даних знайдених за певною адресою (скажімо,цифру або букву алфавіту). Байт - це набір сигналів високим або низькимрівнем напруги, які передаються або по адресній шині (жовтасмуга), або по шині даних (червона).

Центральний процесор включає в себе наступні блоки:

Блок ПЗУ - постійно запам'ятовуючий пристрій.

Блок оперативної пам'яті (ОП).

Пристрій керування (УУ), яке виробляє послідовністькеруючих сигналів, що ініціюють виконання відповідноїпослідовності мікрокоманд (що знаходяться в ПЗП), що реалізує поточнукоманду. Поряд з цим УУ координує функціонування всіх пристроїв ЕОМза допомогою посилки керуючих сигналів. Обмін даними ЦП (ОП, зберігання іобробка інформації, інтерфейс з користувачем, тестування, діагностиката ін До блоку УУ входить панель або консоль, динамічно відображає роботу
УУ (а значить і ЕОМ) і дозволяє оператору візуально її відстежувати івпливати (при необхідності) на подальших хід обробки; наприклад,діагностика помилок, збоїв та їх усунення.

Блок УР призначений для зберігання керуючою інформацією і содер -жащей регістри і лічильники, що беруть участь спільно з УУ в управлінні ви -числівником процесом: регістр стану ЦП, лічильники команд і тактів,регістр запитів переривання і ін УР також включає керуючі тригери,фіксують режими роботи ЦП.

Блок РП містить регістри сверхоператівной пам'яті (більш високогошвидкодії, ніж ОП) невеликого об'єму, що дозволяють підвищитишвидкодію і логічні можливості ЦП.

Блок АЛУ служить для виконання арифметичних і логічних операцій надданими, що надходять з ОП та зберігаються в РП, і працює під уп -равленіем УУ. ЦП може містити одне універсального призначення АЛУ абокілька спеціалізованих для окремих видів операцій. До блоку АЛПвходить регістр загального призначення (РОН), який включає в себе більш ніж 4суматора, в яких зберігається результат кожної арифметико-логічноїоперації.

Інтерфейсний блок (ІБ) забезпечує обмін інформацією ЦП з ОП та захистділянок ОП від несанкціонованого для поточної програми доступу, а такожзв'язок ЦП з периферійними пристроями та іншими зовнішніми по відношенню донього пристроями (ВУ), в якості яких можуть виступати іншіпроцесори і ЕОМ.

Блок контролю та діагностики (ВКД) призначений для виявлення збоїв івідмов вузлів ЦП, відновлення роботи поточної програми після збоїв талокалізації несправностей при відмовах.

Кеш-пам'ять - новий нетрадиційний тип внутрішньої пам'яті ЕОМ, часдоступу до якої, значно менше (не більше декількох десятківнаносекунд), ніж до ОП.

Зовнішні пристрої (ВУ).

Перевірка в кілька мільйонів кроків

Кроки машинного циклу, описані на попередніх сторінках, добреілюструють послідовності дискретних дій, які повторюютьсячасто при читанні черговий інструкції центральним процесором. Кожнедія відбувається за час порядку 30 нс (наносекунд; 1нс = 10-9 с). ОЗУ.
Ця процедура складається з мільйонів окремих кроків і в залежності відобсягу пам'яті комп'ютера займає до декількох секунд. Перевірка ОЗУ складназ двох причин. По-перше, кожна мікросхема ОЗУ звичайно містить 64 Кінформації (1К = 1024 біт), тобто 65 536 біт. По-друге, в цих крихітних,щільно упакованих мікросхемах інформація зберігається інакше, ніж в ПЗУ. Якпоказано на двох попередніх розворотах, восьми бітний елемент даних,прочитуються процесором з ПЗУ, міститься в одній мікросхемі. В ОЗУ 8 біт
(1 байт) даних записані в певній послідовності в 8 різнихмікросхемах. Така організація оперативної пам'яті дозволяє найбільшефективно користуватися адресним простором пам'яті і оптимальнопланувати схему системної плати.

Щоб переконатися, що ні одна мікросхема ощу не вийшла з ладу, ЦПУзвертається до них, задаючи адреси, визначає ті 8 мікросхем, кожна зяких повинна послати 1 біт по шині даних в центральний процесор.
Процесор звіряє прийнятий таким чином байт з тим, що записаний впам'ять. Ці байти повинні збігатися. Для перевірки всіх осередків однієїмікросхеми ЦП повинен повторити цей тест 65 536 разів (з різнимиадресами). Зрозуміло, в той же самий час перевіряються інші сіммікросхем ощу. Виявивши помилки, процесор запам'ятовує, що певніобласті ОЗУ несправні і ними не треба користуватися.

Організація пам'яті ЕОМ

Під пам'яттю ЕОМ розуміються запам'ятовуючі пристрої (ЗП). Вартістьпам'яті становить істотну частину загальної вартості ЕОМ. Пам'ять ЕОМ маєбагаторівневу організацію:
- внутрішня (сверхоператівная (СВОП), кеш-пам'ять, ПЗУ, ОП).
Кеш-пам'ять, внутрішня пам'ять ЕОМ. В даний час пам'ять цього типушироко використовується в міні-, загального призначення і супер-ЕОМ, а також в більшпотужних ПК. Кеш-пам'ять виконується на швидкодіючих ВІС та їїшвидкодію повинна відповідати швидкості роботи АЛП та УО. Кеш-пам'ятьвикористовується для поранення найбільш часто використовуваних програм і даних,здійснюючи свого роду сполучний буфер між швидкими пристроями ЦП ібільш повільної ОП та дозволяючи отримувати істотний тимчасової виграш.
Оперативна пам'ять (ОП) служить для зберігання інформації (програми, дані,проміжні та кінцеві результати), які безпосередньо забезпечують поточнийобчислювальний процес в АЛП та УО процесора. Інформація в ОП зберігаєтьсятільки за наявності харчування (мережа, батарея); тому щоб уникнути втратиінформації, що використовуються для найбільш важливих робіт ЕОМ різних класівзабезпечуються автономним блоком живлення (UPS), який автоматичновключається при відключенні основного харчування (переносні ПК). У процесіобро?? тки інформації здійснюється тісна взаємодія ЦА та ВП підуправлінням перше: з ОП в ЦП надходять команди і операнди, над якимипроводяться операції (визначені їх кодами в командах), а з ЦП в ОПзаписуються проміжні та кінцеві результати обробки. В данийчас обсяг ВП коливається в широкому діапазоні, від 640Кбайт (для простих
ПК), до декількох гігабайт у супер-ЕОМ; час звернення до пам'яті менш
0,2 мкс; в якості елементної використовується в основному напівпровідниковабаза (діапазони значень часу доступу в наносекундах: СВОП-5-15, кеш-10-
50, ПЗУ-30-200, ВП-50-150). Розвиток елементної бази постійно коригуєці показники у бік зменшення, при цьому швидкість зменшеннязбільшується.

Розглянемо структурну організацію ОП сучасних ЕОМ. Розрізняють:адресну, асоціативний і стековую пам'ять.

Адресна пам'ять - розміщення і пошук інформації в ній засновані наадресному принципі зберігання слів; адресою слова є номер його ячейкп.
При доступі до такого типу пам'яті команда повинна вказувати номер (адреса)осередку ОП прямо чи опосередковано через адресні регістри (база, зсув)

Асоціативна пам'ять - забезпечує пошук потрібної інформації за їїзмістом; при цьому пошук по асоціативному ознакою відбуваєтьсяпаралельно в часі для всіх осередків ОП. У багатьох випадках такий видпам'яті дозволяє істотно прискорити і спростити обробку іняормаціі, щодосягається за рахунок поєднання операції доступу з виконання низкилогічних операцій.

Стековая пам'ять - також є безадресної і її можна представити увигляді одновимірного масиву клітинок. У такому масиві сусідні осередки пов'язаніодин нд іншому послідовною передачею свлов: запис нового слова в ОПвиробляється в її верхню яченйку з номером 0, при цьому всі ранішезаписані слова (включаючи 0-клітинку) зсуваються на ячпейку вниз, тобтоотримують адреси на 1 більше колишніх (до операції запису). Счітивканіе втакого типу пам'яті проводиться тільки з її 0-осередку; при цьому, якщопроводиться зчитування з видаленням слова, то всі інші словазсуваються вгору на одне відділення. Стекові пам'ять реалізує LIFO - принципдоступу: Last Input - First Output.

Рис.1.

0k n-1

. . .

...

Ад-... ...

... ...рес

...

0 ...k ... n-1

Розглянемо вид пам'яті 2D-типу (Рис.1.) що є одним з понадпоширених через його швидкості та зручності реалізації.
Оперативна пам'ять такої організації забезпечує двох координатну вибіркукожного ЗЭ, у сукупності утворюють матрицю з 2m осередків по n бітів
(розрядів). Кожен ЗЭ характеризується використанням трійчастий сигналів
(вибірка при записі, вибірка при читанні і відсутність вибірки) і суміщеннямліній вхідних та виходндих сигналів; адресні та розрядні лінії носять загальнийназва ліній вибірки, які об'єднують всі ЗЭ матриці. Адресні лініївикористовуються для вибірки за вказаною адресою сукупності ЗЭ матриці,яким встановлюється режим читання/запису. Вибірка окремих разрпядовпроводиться розрядними лініями, за якими здійснюється читання/записінформації. Адреса (m-розрядний) вибирається j-осередку ОП (додаток мал.)надходить на схему формування адреси (СФА), при цьому під дієюсигналу запис/читання (WR) СФА видає сигнал налаштування j-ї лінії назапис/читання. Виділення k-розряду в j-слові проводиться другийкоординатної лінією; при записі/читанні за k-лінії за допомогою підсилювачазапису/читання надходить вхідний/вихідний сигнал, що змінює/зчитуєвміст ЗЭ с (j, k)-координатами. Лінії запису та читання можуть бутиоб'єднані в одну при використанні ЗЭ, допусткающіх підключення виходу зівходом запису; такий підхід широка використовується в сучасних ОП.

Сучасна ОП ємністю в 1Мбайт зрання 223 або 8.388.608 ЗЭ,розташованих у вигляді матриці, кожен з яких зрання бінарне (0 (1 (значення. Тому у ВП досить великого обсягу неминуче виникаютьпомилки, тому для підвищення надійності ОП ісполльзуется коригувальнийкод Хеммінга, що захищає її від появи помилок і продовжуючи середній часпояви одиночної, усунути помилки до 62 років.

Організація систем адресації і команд ЕОМ.

У даній частині роботи розглянемо питання адресації і системи команд ЕОМ
, Що поєднують роботу двох основних компонентів ЦП та ВП в єдине ціле.
Внутрішня пам'ять ЕОМ зазвичай є адресується, т.е.каждой що зберігається в нійодиниці інформації (байт, слово) ставиться у відповідність адреса (номеркомірки або регістру). Як адресуються одиниць інформації використовуються,як правило, байт, слова фіксованої і змінної довжини. Будучиуніверсальної щодо обробки дискретної інформації, ЕОМзабезпечує всі типи її обробки: прийом, власне обробку, зберігання івидачу в потрібному вигляді. Обробка інформації здійснюється програмно шляхомпокомандного виконання відповідного алгоритму обробки, описаногона мові системи команд конкретної ЕОМ. Команда являє собою машиннеслово, що містить код операції (КОП) і операнди (дані), код якимиповинна бути проведена операція із зазначеним кодом. Команда в явній абонеявної формі містить також адреси для результату виконання операції танаступної виконуваної команди. За характером виконуваних операцій Камандиутворюють наступні основні групи: арифметичні, десяткової арифметики,логічні, передача кодів, передачі управління, визначення режиму роботи
ЕОМ, введення/виводу і ін Команда, як правило, містить не самі операнди, аадреси регістрів або комірок пам'яті, що їх містять.

Як правило, система команд сучасних ЕОМ використовує кілька типівадресації, наприклад: пряма, відносна, непосредственнная,укорочена, стековая і т.д. (їх кількість може перевищувати 20),що вказуються за допомогою КОП (додавання, множення, передача керування іін) або явно спеціальним полем адресній частині команди.

Пряма - припускає ідентичність понять Аіс = АУК, (де Ais-адресакомірки або номер регістра, а АУК-інформація про адресу операнда в команді).

Відносна - характеризується співвідношенням Аіс = Аб + АУК, де Аб -вміст базового регістра.

Безпосередня - містить сам операнд, а не його адресу.

Укороченная - в команді задаються лише молодші розряди адрес,старші при цьому покладаються нульовими (використовується спільно з іншими).

Стековая - реалізує безадресне завдання операндів, особливо широкоіспольщуется у мікро-, міні-, і деяких супер-ЕОМ.

ЕОМ у сукупності з їх ВП з повною підставою можна віднести до найбільшскладних систем, створених сучасною цивілізацією. Їх складністьвизначається численністю різнофункціональних елементів, великимчислом зв'язків між ними і складністю алгоритмів функціонування іобробки інформації.

Організація системи входу/виходу.

У цій частині переходимо до розгляду - системи сполучення (СС),забезпечує інтерфейс (сукупність ліній та шин, керуючих сигналів,електронних схем і протоколів зв'язку призначену для забезпечення обмінуінформацією між пристроями) центральної частини із зовнішнім середовищем (зовнішня пам'ять, пристрої введення/виводу, віддалені термінали, та ін ЕОМ іт.д.). В якості зовнішнього середовища (периферії) ЕОМ можна виділити дві великігрупи пристроїв: зовнішні запам'ятовуючі пристрої (ВЗП; призначені длязберігання великих обсягів інформації) і пристрої введення/виводу (УВВ;введення/виведення інформації, її реєстрація і відображення, і т.д.). Наведу дваспособу організації введення/виводу ЕОМ (Рис.2 .).

Загальна шина (ОШ)

...

(а)

Де ВУ - зовнішні пристрої, обмінюються з ЦП та ВП, включаючи основнукеруючу інформацію, дозволяють використовувати одні й ті ж ВУ, різнимитипами і класами ЕОМ, що задовольняють певним стандартам. При цьомууніфіковані формати даних перетворюються в індивідуальні в блокахуправління ВУ (БУВУ). Уніфікованість поширюється на загальний інтерфейсобміну інформацією між ВУ і ЦП + ОП (рис.2), а також на формат та набіркоманд введення/виводу ЦП. Виконання загальних функцій покладається на спеціальніпристрої СС - контролери (Конт) прямого доступу до ОП та канали
(процесори) введення/виводу, а специфічні - на адаптери (БУВУ)конкретного типу ВУ.

У СВ/В сучасних ЕОМ використовуються два основних способи організаціїобміну інформацією між ОП і ВУ: програмно-керований і прямий доступ. Упершому випадку ЦП безпосередньо ре6алізует програму введення/виводу, вибираючидані з ОП та пересилаючи їх на ВУ, і навпаки. На період операціївведення/виводу основна програма процесорам не обробляється, що можеістотно знижувати загальну продуктивність ЕОМ. У разі прямого доступу
ЦП тільки ініціює операцію введення/виводу за допомогою загальних команд,запускають роботу каналу/контролера; після успішної ініціації операціївведення/виводу ЦП перемикається на виконання основної програми, аканал/контролер безпосередньо виконує операцію обміну паралельно зроботою ЦП. Таким чином, прямим доступом до ОП управляє канал/контролер,виконує наступні функції:
-завдання масиву даних і області ОП, що беруть участь в операції обміну;
-формування послідовних адрес комірок ОП, що використовуються воперації;
-підрахунку числа одиниць переданої інформації в період поточної операціїобміну;
-встановлення моме6нта завершення текущіе6 операфціі обміну інформацією;
-передача в ЦП з переривання сигналу про кінець поточної операції обміну.
Ініціюючи операцію введення/виводу, ЦП, разом з тим, виконує їїрізними способами, які залежать від схеми підключення СВ/В до ЦП і ОП.
Розглянемо дві типові організації СВ/В: (1) загальною шиною (ОШ), (2)каналами введення/виводу (КВ/В). У першому випадку всі модулі ЕОМ з'єднанізагальним інтерфейсом - загальною шиною (ОШ), у сукупності утворюючи НД: ЦП, ОП, ВУ
(через БУВУ та контролери для ВУ з блокової передачею даних). Однак притакої організації СВ/В процесор не повністю звільняється від управлінняпередачею даних та зв'язок ЦП - ВП блокується, знижуючи продуктивність
ЕОМ. Тому ця організація СВ/У широко застосовується лише для мікро-іміні-ЕОМ, що працюють з короткими словами, що мають невелику за кількістюпериферію, від якої не потрібен високий продуктивності.

...

(б)
По - друге випадку (Ріс.2б), обмін інформацією між ВП ВУ виробляєтьсячерез канали введення/виводу (КВ/В), що представляють собою спеціалізованіпроцесори введення/виводу, централізує апаратуру управліннявводом/виводом і забезпечують програмно-керований обмін інформацією.
Завдяки наявності в СВ/В каналів, які можуть реалізувати досить складніфункції, з'являється можливість повністю звільнити ЦП від операціївведення/виводу. КВ/У управляються канальними програмами, що знаходяться в ОП;тому ЦП лише ініціює операцію введення/виводу, вказує номери КВ/В і
ВУ, що беруть участь в операції обміну, і адреса початку канального програми дляініційованою операції обміну ОП з ВУ. Дана організація СВ/В використовуєтьсяв ЕОМ загального призначення і в супер-ЕОМ.

СИСТЕМА ЗОВНІШНІХ ПРИСТРОЇВ ЕОМ

(периферійне обладнання)

Якщо сучасний масовий ПК має досить обмежений набір ВУ (якправило: клавіатура, дисплей, пышь, НГМД, НМД типу Винчестер і принтер), томіні-та ЕОМ загального призначення мають досить велику периферію ВУрізних типів, призначення і кількості. Всю сукупність сучасних ВУможна класифікувати за двома основними групами (Рис.3): зовнішня пам'ять іпристрої введення/виводу, найбільш типові представники яких можуть бутиохарактеризовані наступним чином.

Зовнішні пристрої (ВУ) ЕОМ-периферія

- ІМЛ - засобиспілкування з ЕОМ
- НМД/НМБ - засоби виведення інформації
- НГМД - засоби введення інформації
- НОД - термінали
- НЦМД - АРМи
- ВД - кошти телеобробки
- масова пам'ять (МС)

Рис.3 Загальна класифікація зовнішніх пристроїв.

Перша група ВУ забезпечує розширення можливостей ЕОМ з обробкиінформації, надаючи в розпорядження користувача пристрою длятривалого зберігання великих обсягів інформації, доступ до якої можебути досить швидким. Всі ці пристрої утворюють зовнішню пам'ять (ВП)
ЕОМ, характеристики якої суттєво впливають на технологію обробкиінформації. Більш того, технічні характеристики ВП, її внутрішняорганізація і структура багато в чому визначають техніко-економічніпоказники ЕОМ. Структурно СП складається з зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв
(ВЗП) і боків управління (БУВУ); зв'язок з іншими компонентами ЕОМзабезпечується за допомогою СВ/В, розглянутої раніше. ВЗП забезпечують якоперативну роботу з ОП ЕОМ, так і тривале зберігання інформації.
- ІМЛ - накопичувачі на магнітних стрічках. Об'єм і швидкість обміну інформації в межах відповідно (1-500) Мбайт і (0,01-3) Мбайт/с. Магнітний накопичувач розміщується в змінних елементах різних конструкцій. Зазвичай

ІМЛ (у вигляді бобін) використовуються в міні-, супер-і загального призначення ЕОМ для архівного зберігання даних і програм, бо послідовний метод доступу до них робить недоцільним використання їх як ВП оперативного обміну. Поряд з традиційним оформленням магнітних стрічок у вигляді бобін використовуються картриджі, стриммерів (в ПК).
- НМД - накопичувачі на магнітних дисках. Загальні важливі риси притаманні їм: велика швидкість обміну інформації і можливість прямого доступу до неї, разом з тим дозволяє зберігати великі обсяги інформації. (до сотень гігабайт), тому НМД складають основу ВП комп'ютерів. По режиму експлуатації НМД діляться на стаціонарні й знімні. НМД стаціонарного типу мають, як правило, більші ємність та швидкість обміну, будучи ядром

ВП ЕОМ. В якості знімних використовуються дискети ємністю 50-200 Мбайт, що характерно для міні-та загального призначення ЕОМ. У ПК як ВП використовуються стаціонарні НМД типу Винчестер і накопичувачі на гнучких МД

(НГМД).
- НГМД - дискети розміру 5.25/3.5 дюйма, вони є змінними і слугують як для зберігання, так і для транспортування програм і даних.
- НМБ - накопичувачі на магнітних барабанах, використовуються значно рідше ніж НМД.
- МС - масова пам'ять, являє собою великий набір з'єднаних між собою маленьких бобін МЛ загальною ємністю близько сотень гігабайт. МС займає проміжне положення між ІМЛ і НМД; доступ до неї здійснюється за схемою: (запис ((читання ((MS ((ОП (MS ((НМД ((MS (ОП (.

НОД - один з видів масової пам'яті - накопичувач на оптичних дисках.
Нагадує собою звуковий компакт диск, але відрізняється надмірністюінформації. За режимом використання НОД поділяються на «тільки для читання» (CD-
ROM) і «з одноразовою записом» (CD-WORM), ємність яких вимірюється вгігабайтах. НОД становить інтерес для архівування інформації та вяк зручного засобу її транспортування. В останні роки впротивагу НМД великої ємності з'явилися НОД, що допускають звичайні способидоступу до інформації (запис/читання). Такі диски по ємності перевищуютьзвичайні НМД на 50-60% та дискети в 2500-3000 разів.

Принцип роботи дисковода нагадує принцип роботи звичайних дисководівдля гнучких дисків. Поверхня оптичного диску (CD-ROM) переміщаєтьсящодо лазерної головки постійною лінійною швидкістю, а кутовашвидкість змінюється в залежності від радіального положення головки. Лучлазера направляється на доріжку, фокусуючись при цьому за допомогою котушки. Лучпроникає крізь захисний шар пластику і потрапляє на що відображає шаралюмінію на поверхні диска. При потраплянні його на виступ, він відображаєтьсяна детекторі і проходить через призму, що відхиляють його насвітлочутливий діод. Якщо промінь потрапляє в ямку, він розсіюється і лишемала частина випромінювання відбивається назад і доходить до світлочутливогодіода. На діоді світлові імпульси перетворяться в електричні, яскравевипромінювання перетвориться в нулі слабке - в одиниці. Таким чином ямкисприймаються дисководом як логічні нулі, а гладка поверхня яклогічні одиниці
-
- НЦМД - накопичувачі на циліндричних магнітних доменах, характеризуються відсутністю механічних вузлів, високими надійністю і стійкістю до зовнішнього середовища, а також можливістю попередніх сортування та логічної обробки інформації на самому накопичувачі (використовуються у мікро-і міні - ЕОМ підвищеної надійності).
- ВД - віртуальні диски, які мають логічну організацію НГМД і займають область ОП, обсяг якої визначається при завантаженні драйвера ВД.

Основним призначенням ВД є імітація роботи з файловою організацією звичайного НГМ??, Але в значно більш швидкому режимі.
Другу групу ВУ складають:
- УВВ - такі, як: клавіатура, дисплей; по виду представляєтьсяінформації дисплеї діляться на алфавітно-цифрові (текстова інформація),квазіграфіческіе і графічні (використовують точкове завдання зображень ірастровий спосіб їхнього відображення, ділячись по кольоровості на монохромні (чорно -білі) і кольорові.
Засобом візуалізації місця розташування на екрані дисплея є курсор --переміщуваний по екрану спеціальний світиться символ. Клавіатураналаштовує поруч клавіш, що управляють двіженіет курсору; але набагато зручнішекористуватися спеціальним пристроєм - мишею.
Миша - коробочка (з вмотнірованним в неї кулькою), переміщуваного поповерхні столу, в результаті чого відповідно переміщується іпокажчик на екрані.
джостік - маніпулятор, що часто використовується в комп'ютерних іграх, дляуправління переміщенням покажчика або іншого пов'язаного з ним графічногооб'єкта.
Світлове перо - є важливим доповненням дисплея на електронно-променевихтрубках, дозволяючи у поєднанні з мишею не тільки управляти курсором, а ймалювати графічні об'єкти, знімати значення координат будь-яких точокекрану, а також вводити певну інформацію.

Засоби виведення інформації:

Принтери - матричні, «ромашка», струминні, термографічні, лазерні. До
ЕОМ підключаються через паралельний інтерфейс або послідовний RS-232C.
До найбільш вдалим принтерів можна віднести модель HP Laser Jet 6P фірми
Hewlett-Packard (США) і матричних моделей принтерів Epson (Японія) і т.д.
Плоттери - для виведення графічної інформації, в першу чергу наукового таінженерно-технічного характеру; лазерні плотери - для підготовкивисокоякісних технічних оригінал-макетів графічного характеру,використовуються в подальшому для тиражування, для виведення інформації намікрофіші і мікрофільми.
Пристрої виведення звукової інформації - синтезатори, музикльние плати,звукогенератори та ін
Засоби введення інформації: сканери, портативні термінали, реєстратори іт.д.
Розпізнавання мови - найважливіший напрям досліджень по створенню ЕОМнаступних поколінь.
Термінали - кінцевий пристрій (ОУ) користувача, що забезпечуєможливість обміну інформацією через з'єднання з віддаленою ЕОМ.
АРМи - проблемно-орієнтований комплекс апаратно-програмних засобів,що є ОУ користувача в складі деякого САПР.
Системи телеобробки - забезпечують об'єднання різних НД в мережу ідоступ локальних та віддалених користувачів до розподілених у мережіінформаційно-обчислювальних ресурсів і БД/БЗ.

ДОДАТОК

Рис.1 (а, б)

Рис.2

Рис.3

Практична частина.

Такого типу задачі вирішуються на заправних станціях, автобаза,підприємствах, фірмах, будівництві, скрізь, де використовуються автомашини,для контролю за витратою горючих і мастильних речовин.