Архитектура компьютерных систем. Введение

1.

ОП.02 АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ
ЗАНЯТИЕ №
Введение

2.

09.02.03 Программирование в компьютерных системах
ОП.02 АРХИТЕКТУРА КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ
09.02.07 Информационные системы и программирование
ОП.02 АРХИТЕКТУРА АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ
Объем учебной дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Объем в часах
Объем образовательной программы учебной дисциплины
134
Теоретическое обучение
46
Практические занятия
46
Самостоятельная работа
42
Промежуточная аттестация в форме дифференцированного зачета

3.

Умения
Знания
получать информацию о параметрах
компьютерной системы;
подключать дополнительное
оборудование и настраивать связь
между элементами компьютерной
системы;
производить инсталляцию и
настройку программного
обеспечения компьютерных систем
• базовые понятия и основные
принципы построения архитектур
вычислительных систем;
• типы вычислительных систем и их
архитектурные особенности;
• организацию и принцип работы
основных логических блоков
компьютерных систем;
• процессы обработки информации на
всех уровнях компьютерных
архитектур;
• основные компоненты программного
обеспечения компьютерных систем;
• основные принципы управления
ресурсами и организации доступа к
этим ресурсам

4.

Процесс эволюции систем для счета происходил в
следующей хронологии:
•палочки непера;
•логарифмические таблицы и линейки;
•перфокарты;
•механические вычислительные машины;
•программные машины.

5.

Вычисли́тельная маши́на, счётная маши́на —
электромеханическое или электронное устройство,
предназначенное для автоматического
выполнения математических операций.
Механические вычислительные устройства — устройства для автоматизации вычислений,
которые состоят из механических компонентов, таких как рычаги и шестерни
Арифмометр
Арифмометр «Феликс» — самый распространённый
в СССР. Выпускался в 1929—1978 гг.
В механических приборах алгоритмы запускались при помощи шестерней и рычагов, и
требовали ручного ввода информации.

6.

Электроника –
Аналоговая электроника – это электроника, которая охватывает средства для
преобразования и обработки сигналов, представленных в аналоговой форме.
Цифровая электроника - это электроника, которая охватывает средства для
преобразования и обработки информации, представленной в цифровом
(дискретном) виде.
Различные электронные компоненты
электронный калькулятор

7.

8.

Электронная вычислительная машина (ЭВМ) - набор
электронных устройств, выполняющий различного рода
информационные операции.
При этом ЭВМ, как правило, является цифровым устройством, то есть
использует цифровой формат сигналов и данных.

9.

Компью́тер (англ. computer — «вычислитель») — устройство или
система, способная выполнять заданную, чётко определённую,
изменяемую последовательность операций. Это чаще всего
операции численных расчётов и манипулирования данными, однако
сюда относятся и операции ввода-вывода.
Описание последовательности операций называется программой.
Понятие компьютер следует отличать от понятия Электронно-вычислительная
машина (ЭВМ); последняя является одним из способов реализации компьютера. ЭВМ
подразумевает использование электронных компонентов в качестве её
функциональных узлов, однако компьютер может быть устроен и на других принципах
— он может быть механическим, биологическим, оптическим, квантовым и т. п., работая
за счёт перемещения механических частей, движения электронов, фотонов или
эффектов других физических явлений.
С другой стороны, термин «компьютер» предполагает возможность изменения
выполняемой программы (перепрограммирования), что возможно не для всех видов
ЭВМ.

10.

Физическая реализация ЭВМ

11.

1940-е — начало 1950-х: первое поколение:
ЭВМ EDSAC, 1949 г.

12.

Электронная лампа – это прибор, работа
которого осуществляется за счет изменения
потока электронов, двигающихся в вакууме от
катода к аноду.

13.

Память на ферритовых кольцах. Каждое
колечко — один бит

14.

Harvard Mark I

15.

1950-е — начало 1960-х: второе
поколение:
Следующим крупным шагом в истории компьютерной техники стало
изобретение транзистора в 1947 году. Они стали заменой хрупким и энергоёмким
лампам. Благодаря транзисторам и печатным платам было достигнуто значительное
уменьшение размеров и объёмов потребляемой энергии, а также повышение
надёжности.
Транзисторы, в качестве миниатюрной и более эффективной замены электровакуумным
лампам, совершили революцию в вычислительной технике

16.

Транзи́стор (англ. transistor), полупроводнико́вый трио́д —
радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя
выводами[1], способный от небольшого входного сигнала управлять значительным
током в выходной цепи, что позволяет использовать его для усиления, генерирования,
коммутации и преобразования электрических сигналов.
В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего
большинства электронных устройств и интегральных микросхем.

17.

1960-е: третье поколение
Интегральные схемы содержат сотни миллионов транзисторов
Бурный рост использования компьютеров начался с «третьего
поколения» вычислительных машин. Начало этому
положило изобретение интегральной схемы.
1970-е: четвёртое поколение
В 1969 году сотрудник компании Intel Тэд Хофф предлагает
создать центральный процессор на одном кристалле. То есть,
вместо множества интегральных микросхем создать одну
главную интегральную микросхему, которая должна будет
выполнять все арифметические, логические операции и
операции управления, записанные в машинном коде. Такое
устройство получило название микропроцессор.
Микропроцессор заменил множество интегральных схем.

18.

Структура ЭВМ
1. Любую ЭВМ образуют три основные компоненты: процессор, память и устройства
ввода-вывода.
2. Информация, с которой работает ЭВМ делится на два типа: набор команд по
обработке (программы); данные подлежащие обработке.
3. И команды, и данные вводятся в память (ОЗУ) – принцип хранимой программы.
4. Руководит обработкой процессор, устройство управления (УУ) которого выбирает
команды из ОЗУ и организует их выполнение, арифметико-логическое устройство
(АЛУ) проводит арифметические и логические операции над данными.

19.

20.

21.

22.

Задание на самостоятельную
подготовку:
Изучить материал занятия и быть готовым к ответу
на следующие вопросы:
1.
2.
История развития и элементная база ЭВМ.
Основные устройства и принципы организации ЭВМ
предложенные Дж. фон Не́йманом.

23.

Новожилов, О. П. Архитектура компьютерных систем в 2
ч. Часть 1 : учебное пособие для среднего
профессионального образования / О. П. Новожилов. —
Москва : Издательство Юрайт, 2022. — 276 с. —
(Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-102994. — Текст : электронный // Образовательная платформа
Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/495226 (дата
обращения: 01.09.2022).
Новожилов, О. П. Архитектура компьютерных систем в 2
ч. Часть 2 : учебное пособие для среднего
профессионального образования / О. П. Новожилов. —
Москва : Издательство Юрайт, 2022. — 246 с. —
(Профессиональное образование). — ISBN 978-5-534-103014. — Текст : электронный // Образовательная платформа
Юрайт [сайт]. — URL: https://urait.ru/bcode/495227 (дата
обращения: 01.09.2022).