THE WORLD OF EDUCATION

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » THE WORLD OF EDUCATION » Электронные учебники и лекции » Информатика


Информатика

Сообщений 1 страница 30 из 98

1

Лекции к курсу «Информатика»
каф. ИТПА НТУ «ХПИ»

Составитель Зулин Б.Д. (сайт http://www.bzhome.narod.ru/)

Введение

Электронный  вариант  материалов  лекций  предназначен  для  самостоятельной
подготовки студентов. Составлен в основном на основе материалов открытых источников
в  сети  интернет.  Для  более  детального  ознакомления  с  интересующими  направлениями
рекомендуется  использовать  литературу,  ссылки  на  которую  приведены  в  конце
публикации.

Содержание

1. Лекция «История компьютеров. Архитектура.  Компоненты и принцип их работы»
1.1. История компьютеров 
1.2. Классификация ЭВМ
1.2.1. Классификация по форме сигнала
1.2.1.1. Аналоговые вычислительные машины
1.2.1.2. Цифровые вычислительные машины 
1.2.1.3. Гибридные вычислительные машины 
1.2.2. Классификация по сферам применения
1.2.2.1. Персональные компьютеры
1.2.2.2. Ноутбуки
1.2.2.3. Карманные компьютеры 
1.2.2.4. Серверы
1.2.2.5. Мейнфреймы
1.3. Основные характеристики компьютеров
1.3.1.1. Общий коэффициент эффективности
1.3.1.2. Надежность
1.3.1.3. Разрядность
1.3.1.4. Архитектура набора команд
1.4. Архитектура персонального компьютера
1.4.1. Архитектура фон Неймана
1.4.2. Гарвардская архитектура
1.5. Компоненты  и принцип их работы
1.5.1. Корпус
1.5.2. Блок питания, ИБП (UPS) 
1.5.3. Материнская плата
1.5.3.1. Чипсет
1.5.3.2. BIOS
1.5.3.3. Интерфейсы
1.5.3.4. Разъемы дополнительных и внешних устройств
1.5.4. Процессор
1.5.4.1. Структура, основные модули и технологии
1.5.4.2. Многоядерность 
1.5.4.3. Охлаждение процессоров
1.5.5. Память
1.5.6. Видеокарта
1.5.7. Сетевое оборудование
1.5.7.1. Сетевая карта
1.5.7.2. Радио сетевая карта (Wi-Fi) 
1.5.7.3. Модем, ADSL модем
1.5.7.4. Спутниковая карта (DVB-карта) 
1.5.7.5. Bluetooth
1.5.7.6. Инфракрасные адаптеры (IrDA)
1.5.7.7. Концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы 
1.5.8. Звуковая карта, микрофон, акустические системы, наушники
1.5.9. Тюнеры, карты захвата видео
1.5.10. Накопители информации 
1.5.10.1. Накопители на жестких магнитных дисках
1.5.10.2. Дисковод, гибкие магнитные диски
1.5.10.3. Магнитооптические диски
1.5.10.4. Стримеры (хранилища на магнитных лентах)
1.5.10.5. Компакт диски, DVD, BRD
1.5.10.6. Flash-накопители, твердотельные SSD
1.5.10.7. Перспективные методы хранения – голограмма, многослойные диски,
накопители на углеродных на нотрубках
1.5.11. Устройства отображения. Мониторы и проекторы
1.5.11.1. Классификация мониторов .
1.5.11.2. Принцип действия
1.5.11.3. Интерфейсы
1.5.12. Устройства ввода и управления
1.5.12.1. Клавиатура .
1.5.12.2. Манипулятор мышь 
1.5.12.3. Трекбол
1.5.12.4. Тачпад (touchpad) 
1.5.12.5. Джойстик 
1.5.12.6. Световое перо
1.5.12.7. Графический планшет, дигитайзер 
1.5.13. Устройства получения изображения 
1.5.13.1. Сканеры 
1.5.13.2. Цифровой фотоаппарат 
1.5.13.3. Видео и веб-камеры
1.5.14. Принтеры
1.5.14.1. Матричные 
1.5.14.2. Лазерные
1.5.14.3. Струйные, в т.ч. широкоформатные (плоттеры)
1.5.14.4. Сублимационные
1.5.14.5. Барабанные, литерные, ромашковые и другие принтеры

СКАЧАТЬ ЛЕКЦИИ

увеличить

0

2

1. ЛЕКЦИЯ «ИСТОРИЯ КОМПЬЮТЕРОВ. АРХИТЕКТУРА. 
КОМПОНЕНТЫ И ПРИНЦИП ИХ РАБОТЫ»
1.1. ИСТОРИЯ КОМПЬЮТЕРОВ

Слово компьютер является производным от английских слов to compute, computer,
которые  переводятся  как  «вычислять»,  «вычислитель»  (английское  слово,  в  свою
очередь, происходит от латинского computo – «вычисляю»). Первоначально в английском
языке  это  слово  означало  человека,  производящего  арифметические  вычисления  с
привлечением или без привлечения механических устройств. В дальнейшем его значение
было  перенесено  на  сами  машины,  однако  современные  компьютеры  выполняют
множество задач, не связанных напрямую с математикой. [1]
Впервые  трактовка  слова  компьютер  появилась  в  1897  году  в  Оксфордском
английском  словаре.  Его  составители  тогда  понимали  компьютер  как  механическое
вычислительное  устройство.  В  1946  году  словарь  пополнился  дополнениями,
позволяющими разделить понятия цифрового, аналогового и электронного компьютеров.
См. также [2].
Докомпьютерная обработка данных:
  3000 лет до н. э. – в Древнем Вавилоне были изобретены первые счѐты – абак. 
  500 лет до н. э. – в Китае появился более «современный» вариант абака с косточками
на проволоке. 
Нулевое поколение механизмов обработки данных
  87  г.  до  н.  э.–  в  Греции  был  изготовлен  «антикитерский  механизм»  –  механическое
устройство  на  базе  зубчатых  передач,  представляющее  собой  специализированный
астрономический вычислитель. 
  1492  г.  –  Леонардо  да  Винчи  в  одном  из  своих  дневников  приводит  эскиз  13-
разрядного  суммирующего  устройства  с  десятизубцовыми  кольцами.  Хотя
работающее устройство на базе этих чертежей было построено только в XX веке, всѐ
же реальность проекта Леонардо да Винчи подтвердилась. 
  1623  г.  –  Вильгельм  Шиккард,  профессор  университета  Тюбингена,  разрабатывает
устройство на основе зубчатых колес («считающие часы») для сложения и вычитания
шестиразрядных  десятичных  чисел.  Было  ли  устройство  реализовано  при  жизни
изобретателя, достоверно неизвестно, но в 1960 году оно было воссоздано и проявило
себя вполне работоспособным. 
  1630 г. – Ричард Деламейн создаѐт круговую логарифмическую линейку. 
  1642 г. – Блез Паскаль представляет «Паскалин» – первое реально осуществлѐнное и
получившее  известность  механическое  цифровое  вычислительное  устройство.
Прототип  устройства  суммировал  и  вычитал  пятиразрядные  десятичные  числа.
Паскаль  изготовил  более  десяти  таких  вычислителей,  причѐм  последние  модели
оперировали числами с восемью десятичными разрядами. 
  1673  г.  –  известный  немецкий  философ  и  математик  Готфрид  Вильгельм  Лейбниц
построил  механический  калькулятор,  который  при  помощи  двоичной  системы
счисления выполнял умножение, деление, сложение и вычитание.

0

3

Примерно  в  это  же  время  Исаак  Ньютон  закладывает  основы  математического
анализа. 
  1723 г. – немецкий математик и астроном Христиан Людвиг Герстен на основе работ
Лейбница  создал  арифметическую  машину.  Машина  высчитывала  частное  и  число
последовательных операций сложения при умножении чисел. Кроме того, в ней была
предусмотрена возможность контроля за правильностью ввода данных. 
  1786  г.  –  немецкий  военный  инженер  Иоганн  Мюллер выдвигает  идею  «разностной
машины»  –  специализированного  калькулятора  для  табулирования  логарифмов,
вычисляемых  разностным  методом.  Калькулятор,  построенный  на  ступенчатых
валиках  Лейбница,  получился  достаточно  небольшим  (13  см  в  высоту  и  30  см  в
диаметре), но при этом мог выполнять все четыре арифметических действия над 14-
разрядными числами. 
  1801 г. – Жозеф Мари Жаккар строит ткацкий станок с программным  управлением,
программа работы которого задается с помощью комплекта перфокарт. 
  1820  г.  –  первый  промышленный  выпуск  арифмометров.  Первенство  принадлежит
французу Тома де Кальмару. 
  1822  г.  –  английский  математик  Чарльз  Бэббидж  изобрѐл,  но  не  смог  построить,
первую разностную  машину  (специализированный арифмометр для автоматического
построения математических таблиц). 
  1855 г. – братья Георг и Эдвард Шутц (англ. George & Edvard Scheutz) из Стокгольма
построили первую разностную машину на основе работ Чарльза Бэббиджа. 
  1876  г.  –  русским  математиком  П.  Л.  Чебышевым  создан  суммирующий  аппарат  с
непрерывной передачей десятков. В 1881 он же сконструировал к нему приставку для
умножения и деления (Арифмометр Чебышева). 
  1884—1887  гг.  –  Холлерит  разработал  электрическую  табулирующую  систему,
которая использовалась в переписях населения США (1890-м и 1900-м годах) и России
в 1897. 
  1912  г.  –  создана  машина  для  интегрирования  обыкновенных  дифференциальных
уравнений по проекту российского ученого А. Н. Крылова. 
  1927  г.  –  в  Массачусетском  технологическом  институте  (MIT)  был  изобретѐн
аналоговый компьютер. 
  1938  г.  –  немецкий  инженер  Конрад  Цузе  вскоре  после  окончания  в  1935  году
Берлинского политехнического института построил свою первую машину, названную
Z1.  (В  качестве  его  соавтора  упоминается  также  Гельмут  Шрейер  (нем.  Helmut
Schreyer)). Это полностью механическая программируемая цифровая машина. Модель
была пробной и в практической работе не использовалась. Еѐ восстановленная версия
хранится в Немецком техническом музее в Берлине. В том же году Цузе приступил к
созданию машины Z2. 
  1941  г.  –  Конрад  Цузе  создаѐт  первую  вычислительную  машину  Z3,  обладающую
всеми свойствами современного компьютера. 
  1942  г.  –  в  Университете  штата  Айова  (англ.  Iowa  State  University)  Джон  Атанасов
(англ. John Atanasoff) и его аспирант Клиффорд Берри (англ. Clifford Berry) создали (а
точнее – разработали и начали монтировать) первый в США электронный цифровой
компьютер (англ. Atanasoff-Berry Computer – ABC (компьютер)). Хотя эта машина так
и  не  была  завершена  (Атанасов  ушѐл  в  действующую  армию),  она,  как  пишут

0

4

историки, оказала большое влияние на Джона Мочли, создавшего двумя годами позже
ЭВМ Эниак. 
  В начале 1943 года успешные испытания прошла первая американская вычислительная
машина Марк I, предназначенная для выполнения сложных баллистических расчѐтов
американского ВМФ. 
  В  конце  1943  года  заработала  английская  вычислительная  машина  специального
назначения  Колосс.  Машина  работала  над  расшифровкой  секретных  кодов
фашистской Германии. 
  В 1944 г. Конрад Цузе разработал ещѐ более быстрый компьютер Z4. 
  Компьютер  Эниак1946  год  стал  годом  создания  первой  универсальной  электронной
цифровой вычислительной машины Эниак. 
  В Советском Союзе первая электронная вычислительная машина была создана в Киеве
группой Лебедева в 1950 году. 
  В 1958 г. Н.П.Брусенцов с группой единомышленников построили первую троичную
ЭВМ с позиционной симметричной троичной системой счисления «Сетунь».
Век развития современных компьютеров:
  1958-1959г. – Д. Килби и Р. Нойс создали уникальную цепь логических элементов на
поверхности  кремниевого  кристалла,  соединѐнного  алюминиевыми  контактами  –
первый прототип микропроцессора, интегральную микросхему. [3]
  1960г. – АТ разработали первый модем. 
  1963г.  –  Дуглас  Энгельбарт  получил  патент  на  изобретѐнный  им  манипулятор  –
«мышь». 
  1968г. – Основание фирмы Intel Робертом Нойсем и Гордоном Мурем. 
  1969г. – Intel представляет первую микросхему оперативной памяти объѐмом 1 Кб.
В этом же году фирма Xerox создаѐт технологию лазерного копирования изображений,
которая  через  много  лет  ляжет  в  основу  технологии  печати  лазерных  принтеров.
Первые «ксероксы». 
  1971г.  –  ПО  заказу  японского  производителя  микрокалькуляторов  Busicom  команда
разработчиков  Intel  под  руководством  Теда  Хоффа  создаѐт  первый  4-разрядный
микропроцессор  Intel-4004.  Скорость  процессора  –  60  тысяч  операций  в  секунду.  В
этом же году команда и исследователей лаборатории IBM в Сан-Хосе создает первый
8-дюймовый «флоппи-диск». 
  1972г.  –  Новый  микропроцессор  от  Intel  –  8-разрядный  Intel-8008.  Xerox  создаѐт
первый микрокомпьютер Dynabook, размером чуть больше записной книжки. 
  1973г.  –  В  научно-исследовательском  центре  Xerox  создан  прототип  первого
персонального  компьютера.  Первый  герой,  появившийся  на  экране,  –  Коржик,
персонаж  детского  телесериала  «Улица  Сезам».  В  этом  же  году  Scelbi  Computer
Consulting  Company  выпускает  на  рынок  первый  готовый  персональный  компьютер,
укомплектованный процессором Intel-8008 и с 1 Кб оперативной памяти. В этом же
году IBM представляет жѐсткий диск IBM 3340. Ёмкость диска составляла 16 Кб, он
содержал 30 магнитных цилиндров по 30 дорожек в каждом. Из-за этого и был назван
«винчестером» (30/30‖ – марка знаменитой винтовки). И в этом же году Боб Мэткэлф
изобретает систему связи компьютеров, получившую название Ethernet.

0

5

1974г.  –  Новый  процессор  от  Intel  –  8-разрядный  Intel-8080.  Скорость  640  тысяч
операций  в  секунду.  В  скором  времени  на  рынке  появляется  недорогой  компьютер
Altair  на  основе  этого  процессора,  работающий  под  управлением  операционной
системы CP/M. В этом же году первый процессор вы-пускает главный конкурент Intel
в 70-х годах – фирма Zilog. 
  1975г.  –  IBM  выпускает  первый  лэптоп.  Первой  музыкальной  композицией,
воспроизведѐнной с помощью компьютера, слала мелодия песни The Beatles «Fool On
The Hill». 
  1976г.  –  Фирма  Advanced  Micro  Devices  (AMD)  получает  право  на  копирование
инструкций и микрокода процессоров Intel. Начало «войны процессоров». В этом же
году  Стив  Возняк  и  Стив  Джобс  собирают  в  собственной  гаражной  мастерской
компьютер серии Apple. А 1 апреля того же года на свет появляется компания Apple
Computer.  Компьютер  Apple  I  поступает  в  широкую  продажу  с  весьма  сакрамен-
тальной цифрой на ценнике – 666.66$. 
  1977г.  –  В  продажу  поступают  массовые  компьютеры  Commodore  и  Apple  II.
Который  снабжѐн  оперативной  памятью  в  4  Кб,  постоянной  памятью  16  Кб,
клавиатурой  и  дисплеем.  Цена  за  всѐ  удовольствие  -  1300$.  Apple  II  обзаводится
модной добавкой – дисководом флоппи-дисков. 
  1978г.  –  Intel  представляет  новый  микропроцессор  –  16  разрядный  Intel-8086,
работающий с частотой 4,77 МГц (330 тысяч операций в секунду). Основана компания
Hayes  –  будущий  лидер  в  производстве  модемов.  Commodore  выпустила  на  рынок
первые модели матричных принтеров. 
  1979г. – Появление процессора Intel-8088, а также первых видеоигр и компьютерных
приставок для них. Японская фирма NEC выпускает первый микропроцессор в этой
стране. Hayes выпускает первый модем со скоростью 300 бод, предназначенный для
нового компьютера Apple. 
  1980г. – Компьютер Atari становится самым популярным компьютером года. Seagate
Technologies  представляет  первый  винчестер  для  персональных  компьютеров  –
жѐсткий диск диаметров 5.25 дюймов. 
  Широкое  распространение  получили  персональные  компьютеры  модели  IBM  PC,
созданные  в  1981  году  группой  инженеров  фирмы  IBM  под  руководством  Уильяма
Лоуи  (William  C.  Lowe).  Компьютер  IBM  PC  имел  процессор  Intel  8088  с  тактовой
частотой  4.77  МHz,  16  Kb  памяти  с  возможностью  расширения  до  256  Kb,  опера-
ционную систему DOS 1.0. Операционная система DOS 1.0 была создана компанией
Microsoft.  В  течение  всего  одного  месяца  компания  IBM  сумела  продать  241  683
компьютера IBM PC. По договоренности с руководителями Microsoft компания IBM
отчисляла создателям программы определенную сумму за каждую копию операцион-
ной системы, устанавливавшуюся на IBM PC. Благодаря популярности персонального
компьютера  IBM  PC  руководители  Microsoft  Билл  Гейтс  и  Пол  Аллен  вскоре  стали
миллиардерами,  а  Microsoft  заняла  лидирующее  положение  на  рынке  программных
продуктов. В IBM PC был применен принцип открытой архитектуры, позволивший
вносить  усовершенствования  и  дополнения  в  существующие  конструкции  ПК.  Этот
принцип означает применение в конструкции при сборке компьютера готовых блоков
и устройств, а также стандартизацию способов соединения компьютерных устройств.
Принцип открытой архитектуры способствовал широкому распространению IBM PC-
совместимых микрокомпьютеров-клонов. Их сборкой из готовых блоков и устройств

0

6

занялось большое число фирм во всем мире. Пользователи, в свою очередь, получили
возможность самостоятельно модернизировать свои микрокомпьютеры и оснащать их
дополнительными устройствами сотен производителей.
  1981г.  –  Появляется  компьютер  Apple  III.  Intel  представляет  первый  сопроцессор.
Основана фирма Creative Technology (Сингапур) – создатель первой звуковой карты.
Появляется в продаже первый массовый жѐсткий диск ѐмкостью 5 Мб и стоимостью
1700$. 
  1982г.  –  На  рынке  появляется  новая  модель  от  IBM  –  знаменитая  IBM  PC  AT  –  и
первые  клоны  IBM  PC.  IBM  представляет  процессор  16-разрядный  80286.  Рабочая
частота 6 МГц. (1,5 млн. операций в секунду). Hercules представляет первую чѐрно-
белую видеокарту – Hercules Graphics Adapter (HGA). 
  1983г. – Commodore выпускает первый портативный компьютер с цветным дисплеем
(5 цветов). Вес компьютера 10кг, цена 1600$. IBM представляет компьютер IBM PC
XT, укомплектованный 10 Мб жѐстким диском, дисководом на 360 Кб и 128 (позднее
768)  Кб  оперативной  памяти.  Цена  компьютера  составляла  5000$.  Выпущен
миллионный компьютер Apple II. Появляются первые модули памяти SIMM. Philips и
Sony представляют миру технологию CD-ROM. 
  1984г.  –  Apple  выпускает  Apple  Macintosh  –  первый  компьютер  с  графическим
интерфейсом, управляемый мышью и модем на 1200 бод. Hewlett-Packard выпускает
первый лазерный принтер серии LaserJet с разрешением до 300 dpi. Philips выпускает
первый  дисковод  CD-ROM.  IBM  представляет  первые  мониторы  и  видеоадаптеры
EGA (16 цветов, разрешение - 630х350 точек на дюйм), а также профессиональные 14-
дюймовые мониторы, поддерживающие 256 цветов и разрешение в 640х480 точек. 
  1985г.  –  Новый  процессор  от  Intel  –  32  разрядный  80386DX  (со  встроенным
сопроцессором). Рабочая частота 16 МГц, скорость около 5 млн. операций в секунду.
Первый модем от U.S. Robotics – Courier 2400 бод. 
  1986г.  –  На  компьютере  Amiga  демонстрируется  первый  анимационный  ролик  со
звуковыми эффектами. Рождение технологии мультимедиа. Рождение стандарта SCSI
(Small Computer System Interface). 
  1987г. – Intel представляет новый вариант процессора 80386DX с рабочей частотой 20
МГц. Шведским национальным институтом контроля и измерений утверждается пер-
вый стандарт допусти-мых значений излучения мониторов. U.S. Robotics представляет
модем Courier HST 9600 
  1988г.  –  Compaq  выпускает  первый  компьютер  с  оперативной  памятью  640  Кб  –
стандартная память для всех последующих поколений DOS. Hewlett-Packard выпускает
первый струйный принтер серии DeskJet. Стив Джобс и основанная им компания NexT
выпускает  первую  рабочую  станцию,  оснащѐнную  новым  процессором  Motorola,
фантастическим для того времени объѐмом памяти (8 Мб), 17-дюймовым монитором и
жѐстким диском на 256 Мб. Цена компьютера – 6500$. 
  1989г.  –  Creative  Labs  представляет  Sound  Blaster  1.0,  8-битную  монофоническую
звуковую  карту.  Рождение  стандарта  SuperVGA  (разрешение  800х600  точек  с
поддержкой 16 тысяч цветов). 
  1990г. – Рождение сети Интернет. Intel представляет новый процессор - 32-разрядный
80486SX.  Скорость  27  миллионов  операций  в  секунду.  IBM  представляет  новый

0

7

стандарт  видеоплат  –  XGA  –  в  качестве  замены  традиционному  VGA  (разрешение
1024х768 точек с поддержкой 65 тысяч цветов). 
  1991г. – Apple представляет первый монохромный ручной сканер. AMD представляет
усовершенствованные «клоны» процессоров Intel – 386DX с тактовой частотой 40 МГц
и  486SX  с  частотой  20  МГц.  Первая  стерео  музыкальная  карта  –  8-битный  Sound
Blaster Pro. 
  1992г. – NEC выпускает первый привод CD-ROM с удвоенной скорости. 
  1993г. – Intel представляет новый стандарт шины и слота для подключения дополни-
тельных  плат  –  PCI.  Первый  процессор  нового  поколения  процессоров  Intel  –  32-
разрядный Pentium. Рабочая частота от 60 МГ, быстродействие – от 100 млн. операций
в  секунду.  Microsoft  и  Intel  совместно  с  крупнейшими  производителями  ПК
вырабатывают  технологию  Plug&Play  (включи  и  работай),  допускающую  автома-
тическое распознавание компьютером новых устройств, а также их конфигурацию. 
  1994г. – Iomega представляет диски и дисководы ZIP и JAZ  – альтернативу сущест-
вующим  дискетам  1.44  Мб.  US  Robotics  выпускает  первый  модем  со  скоростью
28800 бод. 
  1995г.  –  Анонсирован  стандарт  новых  носителей  на  лазерных  дисках  –  DVD.  AMD
выпускает последний процессор поколения 486 – AMD 486DX-120. Intel представляет
процессор  Pentium  Pro,  предназначенный  для  мощных  рабочих  станций.  Компания
3dfx выпускает набор микросхем Voodoo, который лѐг в основу первых ускорителей
трѐхмерной  графики  для  домашних  ПК.  Первые  очки  и  шлемы  «виртуальной
реальности» для домашних ПК. 
  1996г. – Рождение шины USB. Intel выпускает процессор Pentium MMX с поддержкой
новых  инструкций  для  работы  с  мультимедиа.  Начало  производства  массовых
жидкокристаллических мониторов для домашних ПК. 
  1997г. – Появление процессоров Pentium II, и альтернативных процессоров AMD K6.
Первые  приводы  DVD.  Выпуск  первых  звуковых  плат  формата  PCI.  Новый  графи-
ческий порт AGP. 
  1998г.  –  Apple  выпускает  новый  компьютер  iMac,  отличающийся  не  только  своей
мощью, но и потрясающим дизайном. Выпуск процессоров Celeron с урезанной кэш-
памятью  второго  уровня.  «Трѐхмерная  революция»:  на  рынке  появляется  десяток
новых моделей трѐхмерных ускорителей, интегрированных в обычные видеокарты. В
течение года прекращѐн выпуск видеокарт без 3D-ускорителей. 
  1999г. – Выпуск новых процессоров Pentium III. 
  2000  г.  –  Корпорация  Intel  представляет  процессор  Pentium  4,  разработанный
специально  для  поддержки  потоковой  передачи  звука  и  изображения  в  Интернете,
обработки изображений, создания видеоматериалов, обработки речи, трехмерных игр,
мультимедийных приложений и работы в многозадачных средах.
  2001 г. – Компания Apple выпускает персональный музыкальный проигрыватель iPod,
знаменующий собой поворотный пункт в революции цифровой музыки. AMD выпус-
кает  процессоры  Athlon  XP  и  Athlon  МP  –x86-совместимый  процессор  архитектуры
K7, ставший результатом развития семейства процессоров AMD Athlon.
  2003 г. – Корпорация Intel представляет технологию Intel Centrino для мобильных ПК,
обеспечивающую рекордную производительность и встроенные возможности беспро-
водной  связи  для  мобильных  пользователей.  Вытеснение  процессоров  Athlon  XP  в
10 нижнюю ценовую категорию процессорами архитектуры K8. AMD выпустила первые
64-битные  процессоры,  полностью  совместимые  с  процессорами  x86,  известные  под
названием Opteron и предназначавшиеся для серверов и рабочих станций. А в сентябре
компания AMD выпустила аналогичные процессоры, известные как Athlon 64, и для
персональных компьютеров.
  2004 г. – компанией AMD представлены новые бюджетные процессоры Sempron, часть
которых представляла собой переименованные Athlon XP.
  2005 г. – AMD выпущены двухъядерные процессоры Athlon 64 X2, которые считались
лучшими для сборки игровой или высокопроизводительной системы.
  2006 г. – Корпорация Intel выпускает процессор Intel Core™2 Duo, имеющий суще-
ственно  увеличенную  производительность  и  энергоэкономичность.  Процессоры  Intel
Core 2 для настольных ПК имеют производительность на 40 процентов выше и энерго-
экономичность  более  чем  на  40  процентов  больше,  чем  у  лучших  процессоров  Intel
предыдущего поколения. Покупка фирмой AMD разработчика графических чипов ATI
  2007 г. – Корпорация Intel выпускает Intel Atom – x86-совместимый процессор, разра-
ботанный Intel. Ранее был известен под кодовыми именами Silverthorne и Diamondville.
Микропроцессоры Silverthorne и Diamondville были разработаны для изготовления при
помощи технологии КМОП 45 нм, и предназначены для применения в ультрамобиль-
ных компьютерах, коммуникаторах и других портативных устройствах, для которых
важна малая потребляемая мощность.
  2008  г.  –  Выход  Intel  Core  i7  –  семейства  процессоров  x86-64  от  Intel.  Это  первое
семейство,  использующее  микроархитектуру  Intel  Nehalem.  Также  является
преемником семейства Intel Core 2. Все три модели процессоров будут 4-х ядерные.

0

8

Классификация по форме сигнала
Электронные вычислительные машины (ЭВМ) являются преобразователями инфор-
мации. Исходная информация, поступающая на вход ЭВМ и представленная в виде элект-
рических сигналов, обрабатывается в ней в соответствии с алгоритмом решения задачи и
преобразуется в совокупность результатов на выходе. В соответствии с формой электри-
ческих  сигналов  представления  информации  в  машинах  они  делятся  на  два  основных
класса: аналоговые или машины непрерывного действия и дискретные – цифровые маши-
ны. Кроме указанных классов ЭВМ, были сделаны попытки создания гибридных вычисли-
тельных машин, использующих как аналоговый, так и дискретный способ представления
информации одновременно.
1.2.1.1. Аналоговые вычислительные машины
Аналоговые  вычислительные  машины  (АВМ)  оперируют  с  математическими  пере-
менными, которые представлены в виде непрерывно изменяющихся физических величин.
В  основу  АВМ  положено  моделирование,  сущность  которого  состоит  в  замене  иссле-
дуемого физического процесса электрической моделью, имеющей такие же свойства. Это
позволяет  существенно  упростить  процесс  исследования,  сделать  его  более  удобным  и
экономичным.  Среди  существующих  методов  моделирования  наиболее  широко  приме-
няются физическое и математическое моделирование.

Аналоговые машины обладают рядом преимуществ, к числу которых можно отнести
мгновенность  получаемого  решения  задачи,  простота  и  наглядность  процессов  модели-
рования. Однако они имеют сравнительно невысокую точность получаемого решения и
малую универсальность. 
Аналоговые вычислительные машины нашли применение при решении обыкновен-
ных дифференциальных  уравнений, дифференциальных  уравнений в частных производ-
ных, для решения алгебраических и трансцедентных уравнений, в качестве специализи-
рованных  устройств  управления  технологическими  процессами,  управления  приводом
поворотных устройств антенн и т.д.
1.2.1.2. Цифровые вычислительные машины 
В  цифровых  вычислительных  машинах  (ЦВМ)  вся  информация  представляется  в
виде  дискретных  значений.  Для  дискретных  сообщений  характерно  наличие  фикси-
рованного  набора  элементов,  из  которых  в  некоторые  моменты  времени  формируются
различные  последовательности.  Элементы,  из  которых  состоит  дискретное  сообщение,
называются буквами или символами. При этом под буквами понимаются любые знаки –
обычные буквы, цифры, знаки препинания, математические и прочие знаки, используемые
для  представления  дискретных  сообщений.  Любой  символ  в  ЦВМ  реализуется  комби-
нацией состояний отдельных элементов, каждый из которых обладает двумя устойчивыми
состояниями.  К  преимуществам  ЦВМ  следует  отнести  их  универсальность,  высокую
точность  получаемых  решений,  возможность  решать  математические  задачи  любой
сложности и выполнять сложные логические операции.

0

9

1.2.2.1. Персональные компьютеры
  (ПК),  пер   –  компьютер  (вычислительная
машина),  предназначенный  для  личного  использования,  цена,  размеры  и  возможности
которого  удовлетворяют  запросам  большого  количества  людей.  Созданный  как
вычислительная машина, компьютер, тем не менее, всѐ чаще используется как инструмент
доступа в компьютерные сети. В активное употребление термин был введѐн в конце 1970-
х  годов  компанией  Apple  Computer  для  своего  компьютера  Apple  II  и  впоследствии
перенесѐн  на  компьютеры  IBM  PC.  Некоторое  время  персональным  компьютером
называли  любую  машину,  использующую  процессоры  Intel  и  работающую  под
управлением  операционных  систем  DOS,  OS/2  и  первых  версий  Microsoft  Windows.  С
появлением  других  процессоров,  поддерживающих  работу  перечисленных  программ,
таких,  как  AMD,  Cyrix  (ныне  VIA),  название  стало  иметь  более  широкую  трактовку.
Курьѐзным фактом стало отрицание принадлежности к классу персональных компьютеров
вычислительных  машин  Amiga  и  Macintosh,  долгое  время  использовавших
альтернативную компьютерную архитектуру.
В  Советском  Союзе  вычислительные  машины,  предназначенные  для  личного
использования,  носили  официальное  название  персональных  электронных  вычислитель-
ных машин (ПЭВМ). В терминологии, принятой в российских стандартах, это словосоче-
тание  и  сегодня  указывается  вместо  используемого  де-факто  названия  персональный
компьютер. ПК появились в результате эволюции миникомпьютеров при переходе элементной
базы  машин  с  малой  и  средней  степенью  интеграции  на  большие  и  сверхбольшие
интегральные  схемы.  ПК,  благодаря  своей  низкой  стоимости,  очень  быстро  завоевали
хорошие позиции на компьютерном рынке и создали предпосылки для разработки новых
программных средств, ориентированных на конечного пользователя. Это, прежде всего –
«дружественные  пользовательские  интерфейсы»,  а  также  проблемно-ориентированные
среды  и  инструментальные  средства  для  автоматизации  разработки  прикладных
программ.  Миникомпьютеры  стали  прародителями  и  другого  направления  развития современных  систем  –  32-разрядных  машин. 
Создание  RISC-процессоров  и  микросхем памяти  емкостью  более  1  Мбит  привело  к  окончательному  оформлению  настольных 
систем  высокой  производительности,  которые  сегодня  известны  как  рабочие  станции.
Первоначальная  ориентация  рабочих  станций  на  профессиональных  пользователей
привела к тому, что рабочие станции – это хорошо сбалансированные системы, в которых
высокое быстродействие сочетается с большим объемом оперативной и внешней памяти,
высокопроизводительными  внутренними  магистралями,  высококачественной  и
быстродействующей  графической  подсистемой  и  разнообразными  устройствами  ввода-
вывода. Это свойство выгодно отличает рабочие станции среднего и высокого класса от
ПК и сегодня.

0

10

Широкому  распространению  персональных  компьютеров  и  рабочих  станций
способствовал ряд факторов, к числу которых следует отнести:
  наряду  с  использованием  текстовых  процессоров,  пользователь  ПК  может  теперь
работать сразу с несколькими прикладными пакетами, включая электронные таблицы,
базы данных и высококачественную графику;
  использование  графических  пользовательских  интерфейсов  существенно  увеличило
требования  пользователей  к  объему  оперативной  памяти,  чтобы  использовать  все
преимущества системы MS Windows.
  слишком  высокая  стоимость  мейнфреймов  помогла  сместить  многие  разработки  в
область распределенных систем и систем клиент-сервер, реализованных на базе ПК и
рабочих станций;
  широкое  распространение  систем  мультимедиа  прямо  зависит  от  возможности
использования высокопроизводительных ПК и рабочих станций с адекватными аудио
и графическими средствами, а также с объемами оперативной и внешней памяти. 
1.2.2.2. Ноутбуки
Ноутбук (англ. notebook – блокнот, блокнотный ПК) – портативный персональный
компьютер, в корпусе которого объединены типичные компоненты ПК, включая дисплей,
клавиатуру  и  устройство  указания  (обычно  сенсорная  панель  или  тачпад),  а  также
аккумуляторные  батареи.  Ноутбуки  отличаются  небольшими  размерами  и  весом,  время
автономной работы ноутбуков изменяется в пределах от 1 до 6-8 часов.
Лэптоп (лептоп) (англ. laptop  – lap = колени сидящего человека)  –  более широкий
термин, он применяется как к ноутбукам, так и к планшетным ПК. К ноутбукам обычно
относят  лэптопы,  выполненные  в  раскладном  форм-факторе.  Ноутбук  переносят  в
сложенном  виде,  это  позволяет  защитить  экран,  клавиатуру  и  тачпад  при
транспортировке

0

11

1.2.2.3. Карманные компьютеры
Карманный  персональный  компьютер  (КПК)  –  это  портативное  вычислительное
устройство, которое обладает широкими функциональными возможностями. Английское
название Personal Digital Assistant (PDA) на русский
язык  можно  перевести  как  «личный  цифровой
секретарь».  КПК  часто  называют  наладонником
(англ.  handheld)  из-за  небольших  размеров.
Изначально  КПК  предназначались  для  исполь-
зования в качестве электронных органайзеров.
В  английском  языке  словосочетание
«карманный  ПК»  (Pocket  PC)  не  является  обозна-
чением всего класса устройств, а является торговой
маркой фирмы Microsoft, то есть относится лишь к
одной  из  разновидностей  КПК.  Английское
словосочетание  Palm  PC  (наладонный  компьютер)
также  ассоциируется  с  конкретной  торговой
маркой. Для обозначения всего класса устройств в
английском языке используется «PDA».
Оригинальный термин был впервые применѐн
7  января  1992  года  Джоном  Скалли  (John  Sculley)
на  выставке  Consumer  Electronics  Show  в  Лас-
Вегасе, применительно к Apple Newton.
Следующее  место  в  классификационной  структуре  компьютеров  занимают  X-
терминалы. Типовой X-терминал включает следующие элементы: 
  экран высокого разрешения; 
  недорогой микропроцессор;
  отдельный  графический  процессор  в  дополнение  к  основному  процессору,
поддерживающий  двухпроцессорную  архитектуру,  которая  обеспечивает  более
быстрое формирование изображений на экране; базовые  системные  программы,  на  которых  работает  система  X-Windows  и
выполняются сетевые протоколы;
  переменный  объем  локальной  памяти  (от  2  до  8  Мбайт)  для  дисплея,  сетевого
интерфейса, поддерживающего локальные сетевые протоколы и Internet.
Минимальный  объем  требуемой  для  работы  памяти  X-терминала  составляет  1
Мбайт.  В  зависимости  от  функциональных  возможностей  изделия  оперативная  память
расширяется  до  32  Мбайт.  X-терминал  обычно  оснащается  стандартной  системой  X-
Windows,  и  может  отображать  на  одном  и  том  же  экране  множество  приложений
одновременно.

0

12

1.2.2.4. Серверы
Серверы применяются в многопользовательских коммерческих и бизнес системах, в
системах  управления  базами  данных  и  обработки  транзакций,  в  крупных  издательских
системах, в распределенных системах разработки программного обеспечения и обработки
изображений.  В  корпоративных  и  глобальных  сетях  серверы  нашли  применение  для
надежного  хранения  баз  данных  и  защиты  их  от  несанкционированного  доступа,  для
управления  процессом  обмена  данными  между  пользователями  и  организации  модели
вычислений «клиент-сервер».
Существует  несколько  типов  серверов,  ориентированных  на  разные  применения:
файл-сервер,  вычислительный  сервер,  сервер  базы  данных,  сервер  приложений,  принт-
сервер. Другими словами, тип сервера определяется видом ресурса, которым он владеет:
файловая система, база данных, принтеры или прикладные пакеты программ.
Производительность  процессора  для  серверов  с  интенсивным  вводом-выводом
некритична, а имеет значение для серверов с сервисами баз данных и веб-служб. Серверы
должны быть оснащены достаточно мощными блоками питания для возможности  уста-
новки  дополнительных  плат  расширения  и  дисковых  накопителей.  Желательно
применение устройства бесперебойного питания. Серверы более требовательны к объему
оперативной памяти, чем персональные компьютеры, но не требовательны к видеокарте.
Распределение данных по нескольким жестким дискам значительно повышает производи-
тельность, для этого используются параллельная запись в RAID-массивы.

0

13

Для  файл-серверов  общего  доступа,  с  которыми  одновременно  могут  работать
несколько  десятков  или  сотен  пользователей,  простой  однопроцессорной  платформы
может оказаться недостаточно. В этом случае используются мощные многопроцессорные
серверы  с  возможностями  наращивания  оперативной  памяти,  дискового  пространства,
быстрыми интерфейсами дискового обмена и несколькими сетевыми интерфейсами. Эти
серверы используют операционную систему UNIX, сетевые протоколы TCP/IP и NFS. На
базе  многопроцессорных  UNIX-серверов  обычно  строятся  также  серверы  баз  данных
крупных корпоративных систем, так как на них ложится основная нагрузка по обработке
информационных запросов. Подобного рода серверы получили название суперсерверов.
Современные суперсерверы характеризуются: 
  -наличием нескольких центральных процессоров;
  -многоуровневой шинной архитектурой, в которой высокоскоростная системная шина
связывает  между  собой  несколько  процессоров,  оперативную  память,  а  также
множество стандартных шин ввода-вывода;
  -поддержкой режима симметричной многопроцессорной обработки, которая позволяет
распределять  задания  по  нескольким  центральным  процессорам  или  режима
асимметричной  многопроцессорной  обработки,  которая  допускает  выделение
процессоров для выполнения конкретных задач.
Суперсерверы  работают  под  управлением  операционных  систем  с  поддержкой 
многопотоковой мультипроцессорной и многозадачной обработки данных. Суперсерверы
должны  обладать  свойством  масштабируемости  дискового  пространства  и
вычислительной  мощности,  иметь  средства  надежного  хранения  данных  и  защиты  от
несанкционированного доступа. 
1.2.2.5. Мейнфреймы
Мейнфрейм – это синоним понятия  «большая  универсальная ЭВМ». Мейнфреймы
являются мощными вычислительными системами общего назначения, обеспечивающими
непрерывный круглосуточный режим эксплуатации.

0

14

1.3. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОМПЬЮТЕРОВ
1.3.1.1. Общий коэффициент эффективности
Одной  из  важнейших  характеристик  компьютеров  является  отношение  его  общей
стоимости  к  производительности,  называемое  общим  коэффициентом  эффективности.
Под общей стоимостью компьютера подразумевается суммарная стоимость самой ЭВМ и
затрат на ее эксплуатацию за определенный период времени.
1.3.1.2. Надежность
Надежность является одной из важнейших характеристик компьютеров. Решению
задачи обеспечения надежности технических средств ЭВМ должно уделяться внимание на
всех  этапах,  начиная  от  момента  проектирования  и  заканчивая  эксплуатацией.  Особен-
ность  работы  компьютера  такова,  что  результат  длительных  вычислений  может  быть
разрушен искажением одного информационного или управляющего сигнала. Такие иска-
жения сигналов вызываются в основном тремя причинами: выходом из строя элемента;
флюктуацией  во  времени  параметров  элементов  и  напряжений  питания;  помехами,
которые  бывают  внешними –  возникают  от  внешних источников, или  внутренними – за
счет взаимного влияния цепей. При выходе из строя элемента возникает так называемый
сбой  (отказ),  вызывающий  постоянную  ошибку.  Устранение  отказа  возможно  только
путем замены интегральной схемы, содержащей вышедший из строя элемент. Флюктуа-
ции  параметров  приводят  к  перемежающимся  отказам  или  систематическим  сбоям,
происходящим  в  течение  всего  времени,  когда  наблюдаются  отклонения  значений
параметров  от  допустимых.  В  результате  действия  помех  возникают  случайные
одиночные сбои, которые в дальнейшем могут и не проявляться.
К  основным  понятиям  теории  надежности  относятся  надежность  и  отказ.  Надеж-
ность –  свойство  компьютера  сохранять  работоспособность  в  течение  определенного
промежутка  времени  в  заданных  условиях  эксплуатации.  Отказ –  событие,  состоящее  в
полной  или  частичной  утрате  работоспособности  ЭВМ.  Основной  количественной
характеристикой  надежности  является  функция  надежности.  Функция  надежности
характеризует вероятность безотказной работы ЭВМ,  то есть вероятность того, что при
заданных режимах и условиях эксплуатации в течение заданного времени работы системы
отказ в ней не возникает.
Не  менее  важными  характеристиками  компьютеров  являются:  число  разрядов  в
машинном слове, архитектура системы команд процессора, скорость выполнения основ-
ных типов команд, максимальная скорость передачи информации между процессором и
оперативной памятью, скорость обмена данными между устройствами внешней памяти с
одной стороны и оперативной памятью с другой, емкость оперативной памяти, наличие и
емкость кэш-памяти и т.д.

0

15

1.3.1.3. Разрядность
Разрядность слов, с которыми оперирует компьютер, зависит от  типа процессора,
применяемого в машине, и самым существенным образом влияет на точность вычислений
и диапазон представимых чисел в ЭВМ. Большинство современных компьютеров осна-
щены  процессорами,  имеющими  32-х  или  64-х  битную  архитектуру,  что  обеспечивает
чрезвычайно широкий диапазон представления чисел и одновременно высокую точность
вычислений.
1.3.1.4. Архитектура набора команд
На  современном  этапе  развития  вычислительной  техники  компьютерной  промыш-
ленностью  используется  две  основных  архитектуры  набора  команд:  CISC  (Complete
Instruction  Set  Computer)  –  расширенный  набор  команд  и  RISC  (Reduced  Instruction  Set
Computer) – сокращенный набор команд.
Повышение  производительности  процессора  достигается  совмещением  операций,
при котором аппаратура в любой момент времени выполняет одновременно более одной
базовой  операции.  Этот  общий  метод  включает  два  понятия:  параллелизм  и  конвейе-
ризацию. При параллелизме совмещение операций достигается путем воспроизведения в
нескольких  копиях  аппаратной  структуры.  Высокая  производительность  достигается  за
счет одновременной работы всех элементов структур, осуществляющих решение различ-
ных частей задачи.
Конвейерная обработка основана на разделении подлежащей исполнению команды
на более мелкие части, называемые ступенями, и выделении для каждой из них отдель-
ного  блока  аппаратуры.  Так  обработку  любой  машинной  команды  можно  разделить  на
несколько  этапов  (ступеней),  организовав  передачу  данных  от  одного  этапа  к  следую-
щему.  При  этом  конвейерную  обработку  можно  использовать  для  совмещения  этапов
выполнения разных команд. Производительность при этом возрастает благодаря тому, что
одновременно  на  различных  ступенях  конвейера  выполняются  несколько  команд.  Кон-
вейерная  обработка  такого  рода  широко  применяется  во  всех  современных  быстро-
действующих процессорах.
Повышение скорости обмена информацией между обрабатывающим ядром системы
(процессором), оперативной памятью и периферийными устройствами достигается за счет
использования  современных  технологий  при  создании  интерфейсов  и  новых
архитектурных решений аппаратных платформ.

0

16

1.4. АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА
1.4.1. Архитектура фон Неймана
Архитектура фон Неймана – широко известный принцип совместного хранения про-
грамм  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 (нем. von
Neumann),  подразумевают  физическое  отделение  процессорного  модуля  от  устройств
хранения программ и данных. 
Наличие жѐстко заданного набора исполняемых команд и программ было характер-
ной 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 расчѐтов, но невозможно применить для обра-
ботки 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 всѐ-таки выполнялось, однако требовало огромного объѐма
ручной  работы  по  подготовке  новой  документации,  перекоммутации  и  перестройки
блоков и устройств и т. п.
Всѐ изменила идея хранения компьютерных программ в общей памяти. Ко времени
еѐ  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 лѐгкой задачу изменения самих программ.
В  1946  году  группа  учѐных  во  главе  с  Джоном  фон  Нейманом  (Г.Голдстайн,  А.
Беркс)  опубликовали  статью  «Предварительное  рассмотрение  логической  конструкции
Электронно-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  десятеричном  виде),  выдвигалась  идея  использования
программами общей памяти. 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».
1.  Принцип программного управления – Программа состоит из набора команд,
которые выполняются процессором друг за другом в определенной
последовательности. 
2.  Принцип однородности памяти – Как программы, так и данные хранятся в одной
и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления - чаще всего
двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над
данными. 
3.  Принцип адресуемости памяти – Структурно основная память состоит из
пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна
любая ячейка.

0

17

1.4.2. Гарвардская архитектура
Гарвардская архитектура была разработана Говардом Эйкеном в конце 1930-х годов
в  Гарвардском  университете  с  целью  увеличить  скорость  выполнения  вычислительных
операций и оптимизировать работу памяти. Типичные операции (сложение и умножение)
требуют  от  любого  вычислительного  устройства  нескольких  действий:  выборку  двух
операндов, выбор инструкции и еѐ выполнение, и, наконец, сохранение результата. Идея,
реализованная Эйкеном, заключалась в физическом разделении линий передачи команд и
данных. В первом компьютере Эйкена Марк I, для хранения инструкций использовалась
перфорированная лента, а для работы с данными  – электромеханические регистры. Это
позволяло одновременно пересылать и обрабатывать команды и данные, благодаря чему
значительно повышалось общее быстродействие.

0

18

1.5. КОМПОНЕНТЫ ПК  И ПРИНЦИП ИХ РАБОТЫ
1.5.1. Корпус
Корпус  персонального  компьютера  используется  для  размещения  и  объединения
основных  компонентов.  Корпуса  могут  иметь  дизайн  вертикального  (Tower:  Minitower,
miditower,  middletower,  bigtower)  и  горизонтального  (Desktop,  Slim)  расположения.
Корпуса могут иметь различные размеры, что определяется размером материнской платы
и количеством компонентов. Обычно корпуса оснащаются принудительной вентиляцией,
но  некоторые  модели  для  уменьшения  шума  или  для  увеличения  теплоотвода  могут
использовать  пассивное  (промышленные  блоки)  и  водяное  охлаждение.  Обычно 
вытяжные вентиляторы располагаются в блоке питания и на задней, реже  – на верхней
стенке блока. Нагнетающий вентилятор может располагаться под передней панелью для
подачи потока воздуха на HDD и платы. Съемная стенка может иметь отверстия тубус для
подвода воздуха к процессору. Корпус обычно исполняется из металла (алюминий, жесть)
с  пластиковой  декорацией.  Металлические  стенки  защищают  компоненты  от
механических  воздействий,  загрязнений  и  радиопомех.  Для  создания  уникального  по
дизайну или для демонстрации работы, корпус может быть выполнен из пластика (в т.ч.
прозрачного акрила с разноцветной подсветкой) и даже дерева. 
Передняя  панель  содержит  кнопки  включения  (Power),  перезагрузки  (Reset),
индикаторы работы, разъемы для подключения микрофона, наушников,  USB-устройств.
Со  стороны  передней  панели  могут  встраиваться  внешние  регуляторы  звуковых  карт,
системы охлаждения, дополнительные индикаторы, дисководы гибких (FDD) и компакт-
дисков (CD/DVD/BRD), а также устройства чтения/записи карт памяти (card-reader).
Качественно  выполненный  корпус  внутри  имеет  сглаженные  торцы  поверхностей,
что  уменьшает  травмирование  при  сборке  и  исключает  повреждение  кабелей  острыми
краями.  Внутри  корпус  разделен  на  секции  для  размещения  компонентов.  В  корпус
крепится  материнская  плата,  в  нее –  процессор,  память,  платы  расширения.  Часть
разъемов материнской платы доступны на задней панели корпуса, индикаторы, кнопки и
разъемы  передней  панели  подключаются  гибкими  кабелями.  Обычно  в  верхней  части
располагается  блок  питания.  Для  крепления  накопителей  предусмотрена  специальная
стойка.

0

19

1.5.2. Блок питания, ИБП (UPS)
Блок питания (БП) – устройство, предназначенное для формирования напряжения,
необходимого  системе,  из  напряжения  электрической  сети.  Компьютерный  блок  пита-
ния –  блок  питания,  предназначенный  для  снабжения  узлов  компьютера  электрической
энергией. В его задачу входит преобразование сетевого напряжения до заданных значе-
ний, их стабилизация и защита от незначительных помех питающего напряжения. Также,
будучи снабжѐн вентилятором, он участвует в охлаждении системного блока.
Основным  параметром  компьютерного  блока  питания  является  максимальная
мощность,  потребляемая  из  сети.  В  настоящее  время  существуют  блоки  питания  с
заявленной производителем мощностью от 200 до 1600 Вт.
Компьютерный  блок  питания  для  сегодняшней  платформы  PC  обеспечивает
выходные  напряжения  ±5,  ±12,  +3,3В  Вольт.  В  большинстве  случаев  используется
импульсный блок питания. Хотя абсолютное большинство чипов использует не более 5
Вольт, введение линии 12 Вольт дает использовать большую мощность (импульсный блок
питания  без  12  Вольт  не  может  выдавать  более  210  Ватт),  которая  нужна  для  питания
жѐстких дисков, оптических приводов, вентиляторов, а в последнее время и материнских
плат, процессоров, видеоадаптеров, звуковых карт.
В блоках питания стандарта AT выключатель питания находится в силовой цепи и
обычно выводится на переднюю панель корпуса отдельным проводом, питание дежурного
режима (как, впрочем, и напряжение +3,3 V) отсутствует. Как следствие, автоматическое
включение и выключение компьютера невозможно.

0

20

Основные отличия блоков ATX от AT:
  наличие  контакта  Standby  Voltage  (фиолетовый),  который  позволяет  запитывать
устройства  напряжением  +5В  (максимум  до  10мА). Именно  это  позволяет  включать
компьютер клавиатурой, из сети (Wake Up on Lan), а также от других периферийных
устройств; 
  наличие  запускающего  контакта  Power  Switch  On  (зелѐный),  который  позволяет
запускать блок питания.
Для  различия  подаваемого  напряжения  кабели  компьютерного  блока  питания
маркируются цветами:
  Черный: Земля (0)
  Красный: +5В
  Белый: –5В
  Оранжевый: +3,3В
  Жѐлтый: +12В
  Синий: –12В
  Фиолетовый: +5В Standby Voltage (max 10mA) – напряжение присутствует даже при
отключенном блоке питания
  Серый: PWR_OK – Уровень логической единицы
  Зелѐный: Power Switch On (Вход управления – при замыкании с GND БП включается,
при размыкании – отключается)

0

21

Источники  бесперебойного  питания  (ИБП,  UPS  –  Uninterruptible  Power  Supply)
обеспечивают  кратковременное  продолжение  работы  при  сбое  или  полном  отключении
питания  в  сети.  Могут  быть  встроенные  (в  сервера)  и  внешние.  ИБП  различаются
мощностью, ѐмкостью, наличием интерфейсов подключения к ЭВМ и управления. ИБП
могут  содержать  дополнительные  фильтры  питания  и  линий  передачи  данных
(телефонной линии, локальной сети).
резервный  –  используется  для  питания  персональных  компьютеров  или  рабочих
станций  локальных  вычислительных  сетей.  Большинство  недорогих  маломощных  ИБП,
предлагаемые  на  отечественном  рынке,  построены  по  резервной  схеме.  При  выходе
электропитания  за  нормированные  значения  напряжения  или  его  отсутствии,  автомати-
чески  переключает  подключѐнную  нагрузку  к  питанию  от  аккумуляторов  (с  помощью
простого  инвертора).  При  появлении  нормального  напряжения  снова  переключает
нагрузку на питание от сети. Недостатком данного вида ИБП является несинусоидальный
выход и относительно долгое время переключения на питание от батарей. За счет КПД
около  99%  практически  бесшумны  и  с  минимальными  тепловыделениями.  Не  могут
корректировать ни напряжение, ни частоту (VFD по классификации МЭК) 
интерактивный – то же самое, но кроме того на входе присутствует ступенчатый
стабилизатор напряжения, позволяя получить регулируемое выходное напряжение. (VI по
классификации  МЭК)  Инверторы  некоторых  моделей  интерактивных  ИБП  выдают
напряжение синусоидальной формы, вместо прямоугольной или трапецеидальной, как у
предыдущего  варианта.  Время  переключения  меньше,  чем  в  предыдущем  варианте  т.к.
осуществляется  синхронизация  инвертора  с  входным  напряжением.  КПД  ниже,  чем  у
резервных. 
он-лайн – используется для питания файловых серверов и рабочих станций локаль-
ных  вычислительных  сетей,  а  также  любого  другого  оборудования,  предъявляющего
повышенные требования к качеству сетевого электропитания. Принцип работы состоит в
двойном  преобразовании  (double  conversion)  рода  тока.  Сначала  входное  переменное
напряжение  преобразуется  в  постоянное,  затем  обратно  в  переменное  напряжение  с
помощью  обратного  преобразователя  (инвертора).  Время  переключения  тождественно
нулю. ИБП двойного преобразования имеют невысокий КПД (от 80% до 94%), из-за чего
отличаются  повышенным  тепловыделением  и  уровнем  шума.  В  отличие  от  двух
предыдущих схем, способны корректировать не только напряжение, но и частоту. (VFI по
классификации МЭК)
Многие ИБП оснащаются модулем, который способен передать компьютеру инфор-
мацию о своѐм состоянии (например, уровень заряда батарей, параметры электрического
тока  на  выходе)  и  о  состоянии  питания  на  входе  (напряжение,  частоту),  при  этом
поставляющееся  программное  обеспечение,  проанализировав  ситуацию,  позволяет
безопасно выключить компьютер, завершив работу всех программ.
Характеристики ИБП:
  выходная мощность, измеряемая в вольт-амперах (VA) или ваттах (W); 
  выходное напряжение, (измеряется в вольтах, V); 
  время  переключения,  то  есть  время  перехода  ИБП  на  питание  от  аккумуляторов
(измеряется в миллисекундах, ms);
время  автономной  работы,  определяется  ѐмкостью  батарей  и  мощностью
подключѐнного  к  ИБП  оборудования  (измеряется  в  минутах,  мин.),  у  большинства
офисных ИБП оно равняется 4-15 минутам; 
  ширина  диапазона  входного  (сетевого)  напряжения,  при  котором  ИБП  в  состоянии
стабилизировать  питание  без  перехода  на  аккумуляторные  батареи  (измеряется  в
вольтах, V); 
  срок  службы  аккумуляторных  батарей  (измеряется  годами,  обычно  свинцовые
аккумуляторные батареи катастрофически теряют свою ѐмкость уже через 3 года).

0

22

1.5.3. Материнская плата
  (англ.  motherboard,  MB,  также  используется  название  англ.
mainboard – главная плата; системная плата; сленг. мама, мать, материнка) – это сложная
многослойная  печатная  плата,  на  которой  устанавливаются  основные  компоненты
персонального компьютера (центральный процессор, контроллер ОЗУ и собственно ОЗУ,
загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Как правило, мате-
ринская  плата  содержит  разъѐмы  (слоты)  для  подключения  дополнительных  контрол-
леров,  для  подключения  которых  обычно  используются  шины  USB,  PCI  и  PCI-Express.
Системная  плата  построена  на  микросхемах  (чипсете),  обеспечивающих  связь  всех
компонентов  компьютера.  Благодаря  наличию  аккумулятора  и  встроенного  таймера,
системная плата хранит текущее время и дату. Материнская плата крепится в корпус, а
затем подключаются кабели питания, шлейфы накопителей, вставляются дочерние платы.
Одна  из  сторон  материнской  платы  содержит  панель  разъѐмов,  доступные  после
установки платы в корпус на задней панели. На материнской плате кроме задней панели,
могут  присутствовать  разъѐмы  для  подключения  передней  панели  (индикаторы,  кнопки
включения, гнѐзда USB, наушников, микрофона и т.д.).

0

23

1.5.3.1. Чипсет
Набор  системной  логики  (англ.  chipset)  –  набор  микросхем,  обеспечивающих
подключение ЦПУ к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Обычно, современ-
ные наборы системной логики строятся на базе двух СБИС: северного и южного моста. 
Северный  мост  (англ.  Northbridge),  системный  контроллер,  обеспечивает
подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графи-
ческий  контроллер. Для  подключения  ЦПУ к  системному  контроллеру  могут  использо-
ваться  шины  FSB,  Hyper-Transport  или  SCI.  Так  как  к  системному  контроллеру
подключается  ОЗУ,  то  он  содержит  в  себе  контроллер  памяти.  Таким  образом,  от  типа
применѐнного  системного  контроллера  зависит  максимальный  объѐм  ОЗУ,  а  также
пропускная  способность  шины  памяти  персонального  компьютера.  В  настоящее  время
имеется  тенденция  встраивания  контроллера  ОЗУ  непосредственно  в  СБИС  ЦПУ,  что
меняет  роль  системного  контроллера.  В  качестве  шины  для  подключения  графического
контроллера  на  современных  материнских  платах  используется  PCI  Express.  Ранее  эту
нишу занимали шины AGP и PCI.

0

24

Южный  мост  (англ.  Southbridge),  периферийный  контроллер,  содержит  контрол-
леры периферийных устройств (контроллер НЖМД, контроллер Ethernet, аудио-контрол-
лер),  контроллеры  шин  для  подключения  периферийных  устройств  (шины  PCI,  PCI-
Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не тре-
бующие  высокой  пропускной  способности  (шина  LPC  используется  для  подключения
загрузочного  ПЗУ;  также  шина  LPC  используется  для  подключения  мультиконтроллера
(англ.  Super  I/O)  –  СБИС,  обеспечивающей  поддержку  «устаревших»  низкопроизводи-
тельных интерфейсов передачи данных: последовательного и параллельного интерфейсов,
контроллера клавиатуры и мыши). 
Как  правило,  северный  и  южный  мосты  реализуются  в  виде  отдельных  СБИС,
однако существуют и одночиповые решения. Именно набор системной логики определяет
все ключевые особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться
к ней. Также материнские платы могут классифицироваться по форм-фактору – стандарту,
определяющему  размеры  материнской  платы  для  персонального  компьютера,  места  ее
крепления  к  корпусу;  расположение  на  ней  интерфейсов  шин,  портов  ввода/вывода,
сокета центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также
тип разъема для подключения блока питания.
1.5.3.2. BIOS
BIOS  (англ.  Basic  Input-Output  System –  базовая  система  ввода-вывода,  БСВВ) –
небольшая  программа,  находящаяся  на  ПЗУ  и  отвечающая  за  самые  базовые  функции
интерфейса  и  настройки  оборудования,  на  котором  она  установлена.  Наиболее  широко
среди  пользователей  компьютеров  известна  BIOS  материнской  платы,  но  BIOS  присут-
ствуют  почти  у  всех  компонентов  компьютера:  у  видеоадаптеров,  сетевых  адаптеров,
модемов, дисковых контроллеров, принтеров.
Обозначение подобного базового ПО термином «BIOS» присуще для персональных
компьютеров  на  базе  процессоров  с  архитектурой  x86.  Для  компьютеров  на  базе
процессоров  других  типов  для  обозначения  ПО,  выполняющего  подобные  функции,
используются другие термины: например базовое ПО машин с процессором архитектуры
SPARC называется PROM.
Главная функция BIOS материнской платы – инициализация устройств, подключѐн-
ных к материнской плате, сразу после включения питания компьютера. BIOS проверяет
работоспособность устройств (т. н. самотестирование, англ. POST – Power-On Self Test),
задаѐт  низкоуровневые  параметры  их  работы  (например,  частоту  шины  центрального
микропроцессора),  и  после  этого  ищет  загрузчик  операционной  системы  (англ.  Boot
Loader)  на  доступных  носителях  информации  и  передаѐт  управление  операционной
системе. Операционная система по ходу работы может изменять большинство настроек,
изначально заданых в BIOS. Многие старые персональные компьютеры, которые не имели
полноценной  операционной  системы,  либо  еѐ  загрузка  не  была  необходимой  пользо-
вателю,  вызывали  встроенный  интерпретатор  языка  Бейсик.  В  некоторых  реализациях
BIOS  позволяет  производить  загрузку  операционной  системы  через  интерфейсы,
изначально для этого не предназначенные, в том числе USB и IEEE 1394. Также возможна
загрузка по сети (применяется, например, в т. н. «тонких клиентах»).
Также  BIOS  содержит  минимальный  набор  сервисных  функций  (например,  для
вывода  сообщений  на  экран  или  приѐма  символов  с  клавиатуры),  что  и  обусловливает
расшифровку еѐ названия: Basic Input-Output System – Базовая система ввода-вывода.

0

25

В  некоторых  BIOS’ах  реализуется  дополнительная  функциональность  (например,
воспроизведение  аудио-CD  или  DVD-дисков),  поддержка  встроенной  рабочей  среды
(например, интерпретатор языка Basic) и др.
В  зависимости  от  версии  BIOS  и  модели  материнской  платы,  функции  настройки
BIOS могут меняться, а также в разных версиях одни и те же функции могут иметь разные
названия. Справочную информацию по настройке можно найти в инструкции к материн-
ской  плате  или  в  сети  Интернет.  Настройка  BIOS  производится  через  специальный
интерфейс.  Настройка  BIOS  должна  проводиться  обученным  персоналом.  Неверное
вмешательство может нарушить работу компьютера.
Спецификация Plug&Play (―подключай и работай‖) была разработана фирмой Intel,
при непосредственном  участиии фирм  IBM  и  Microsoft,  в  1993  году  [5].  Она позволяет
выполнять  автоматическое  конфигурирование  компьютера  при  подключении  к  нему
дополнительного периферийного оборудования или его замены на новое. Спецификация
Plug&Play  специально разработана  для  распознавания и  согласования  всех изменений  в
конфигурации компьютера без вмешательства пользователя. Суть работы спецификации
заключается в том, чтобы компьютер мог самостоятельно распознать установленное в нем
оборудование  и  соответствующим  образом  выделить  для  него  необходимые  ресурсы.
Пользователю  нет  необходимости  задумываться  об  адресах  ввода/вывода,  каналах
прямого доступа к памяти, линиях запроса на прерывание и т.п. Практическая реализация
спецификации  связана  не  только  со  схемотехническими  решениями,  но,  и  в  равной
степени, с программным обеспечением.

0

26

Это возможно, если в реализации спецификации
принимают участие следующие три компонента:
  Аппаратные средства, поддерживающие Plug&Play;
  BIOS;
  Операционная система.
Под аппаратными средствами, поддерживающими спецификацию Plug&Play следует
понимать  как  системные  платы,  так  и  платы  адаптеров,  устанавливаемые  в  слоты
расширения.  В  BIOS,  поддерживающей  эту  спецификацию,  дополнительно  включено
полтора  десятка  функций,  используемых  в  дальнейшем  операционной  системой.  В
процессе  работы  аппаратные  средства  информируют  BIOS  и  операционную  систему  о
том,  что  это  за  устройства,  и  какие  ресурсы  им  необходимы  для  нормальной  работы.
Операционная  система  выполняет  загрузку  соответствующих  драйверов  и,  при
необходимоти, позволяет вручную настроить их параметры.
Впервые  спецификация  Plug&Play  была  включена,  как  составляющая  часть  в
операционные системы Windows 95 и Windows NT.
Автоматическое  конфигурирование  системы  осуществляется  во  время  выполнения
расширенных  POST  процедур.  BIOS  идентифицирует  устройства,  определяет  в  каких
слотах  они  установлены  и,  по-возможности,  выделяет  им  ресурсы  компьютера.  Этот
процесс осуществляется в несколько этапов.
Сначала  отключаются  все  самонастраиваемые  устройства  как  на  системной  плате,
так  и  в  адаптерах.  Затем  осуществляется  поиск  всех  ISA,  а  далее  PCI  –устройств  типа
Plug&Play  и  создается  исходная  карта  распределения  их  ресурсов:  портов,  прерываний,
каналов  прямого  доступа  памяти  и  собственно  памяти.  Следующий  этап  связан  с
активизацией  устройств  ввода/вывода  и  конфигурацией  устройств  начальной  загрузки
операционной  системы.  Этим  устройствам  передается  информация  о  выделенным  им
ресурсам, что переводит их в рабочее состояние. На заключительном этапе запускается
внесистемный загрузчик BIOS и осуществляется загрузка операционной системы.
Основная  задача  операционной  системы,  поддерживающей  спецификацию
Plug&Play  –  выдать  сообщения  о  конфликтах,  которые  не  были  устранены  BIOS.  Так,
например, те  устройства, которые BIOS не смогла распознать или самонастроить могут
быть сконфигурированы вручную с помощью операционной системы.

0

27

1.5.3.3. Интерфейсы
Под компьютерным интерфейсом понимают совокупность аппаратных и программ-
ных  средств,  обеспечивающих  непосредственное  взаимодействие  между  составными
частями  вычислительной  системы  на  основе  информационной,  электрической  и
конструктивной  совместимости.  Основные  функции  интерфейса  заключаются  в
непосредственной  организации  этой  совместимости  на  базе  интерфейсных  БИС,
дискретных элементов и физических элементов связи [5].
Под информационной совместимостью подразумевают унифицированный набор и
структуру  шин,  принятую  разрядность  и  формат  кодов  данных,  адреса  или  команд,  а
также совместимость временных соотношений между управляющими сигналами.
Под электрической совместимостью подразумевают согласованность статических и
динамических характеристик электрических сигналов, генерируемых составными частями
системы.
Конструктивная  совместимость  подразумевает  согласованность  конструктивных
элементов интерфейсов, а именно: типоразмеров печатных плат, каркасов, типов разъемов
и карт их распайки.
В  зависимости  от  назначения  все  интерфейсы  подразделяются  на  системные  и
измерительные. Системные интерфейсы предназначены для организации взаимодействия
между  составными  частями  персонального  компьютера  или  сервера.  Физически  они
расположены  на  системных  платах  компьютеров  и  не  допускают  изменения  их
конфигурации  на  аппаратном  уровне.  На  базе  измерительных  интерфейсов  строят
автоматизированные модульные измерительные системы и робототехнические комплексы
(автоматизированные  технологические  линии)  на  производстве.  Измерительные
интерфейсы допускают их замены или переналадки в процессе эксплуатации.

0

28

1.5.3.4. Разъемы дополнительных и внешних устройств
Слоты –  это  разъемы,  в  которые  вставляются  платы  расширения  –  адаптеры  и
другие  устройства  ПК,  например,  память.  (Адаптеры  (контроллеры)  –  устройства,
подключаемые  к  материнской  плате  и  внешним  портам  ПК,  обеспечивают  управление
работой этих устройств. Все адаптеры связаны с процессором и памятью ПК посредством
системной магистрали и территориально расположены в системном блоке.)
Параллельные  порты  обеспечивают  передачу  информации  параллельным  кодом,
например,  побайтно,  по  восьми  проводам.  Это  наиболее  быстродействующий  способ
передачи. К параллельному порту подключается, например, принтер. Эти порты обозна-
чаются LPT1, LPT2 и LPT3 (LinePrinTer – линии принтера).
Последовательные  порты  служат  для  подключения  линий,  передающих
информацию на большие расстояния последовательным кодом, по одному проводу. Это
коммуникационные  порты  СОМ1,  СОМ2,  (СОМmunication  рогt).  К  последовательным
портам  относятся  современные  порты  скоростной  передачи  данных  –  USB  (Universal
Serial Bus) – универсальная шина передачи данных для внутренних и внешних устройств,

0

29

позволяющая  адресовать  128  устройств.  Используется  для  подключения  периферийных
устройств (клавиатуры, мыши, принтеры, сканеры, цифровые фотоаппараты и т.п.). Для
более требовательных к скорости передачи информации внешних устройств применяется
шина  IEEE1394  (FireWire).  С  помощью  этой шины  подключаются  внешние  накопители
(жесткие  диски  и  стримеры),  а  также  цифровые  видеокамеры  и  другое  оборудование
передачи потокового видео.
1.5.4. Процессор
Процессор  (CPU,  ЦПУ)  –  программно-управляемое  электронное  цифровое
устройство,  предназначенное  для  обработки  информации,  представленной  в  цифровом
виде и построенное на одной или нескольких больших интегральных микросхемах (БИС). 
Процессор выполняет следующие функции:
  загрузку команды в соответствующий регистр;
  дешифрацию кода операции и загрузку операндов, участвующих в операции;
  выполнение  операции  и  размещение  результата  в  операционном  устройстве  или  в
памяти компьютера;
  воспринимает  и  обрабатывает  запросы  прерывания,  поступающие  как  из  устройств
машины, так и из внешней среды;
  в  случае  необходимости  инициирует  работу  внешних  запоминающих  устройств  и
устройств ввода-вывода.
Большинство  современных  процессоров  для  персональных  компьютеров  в  общем
основаны  на  той  или  иной  версии  циклического  процесса  последовательной  обработки
информации, изобретѐнного Джоном фон Нейманом. 
Важнейшие этапы этого процесса приведены ниже. В различных архитектурах и для
различных  команд  могут  потребоваться  дополнительные  этапы.  Например,  для
арифметических  команд  могут  потребоваться  дополнительные  обращения  к  памяти,  во
время которых производится считывание операндов и запись результатов. Отличительной

0

30

особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в
одной и той же памяти.
Этапы цикла выполнения:
1.  Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счѐтчика команд, на шину
адреса, и отдаѐт памяти команду чтения; 
2.  Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и
команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину
данных, и сообщает о готовности; 
3.  Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду
(машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет еѐ; 
4.  Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на
единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число,
хранящееся в счѐтчике команд; в результате там образуется адрес следующей
команды; 
5.  Снова выполняется п. 1. 
Данный цикл выполняется неизменно, и именно он называется процессом (откуда и
произошло название устройства).
Во время процесса процессор считывает последовательность команд, содержащихся
в  памяти,  и  исполняет  их.  Такая  последовательность  команд  называется  программой  и
представляет  алгоритм  полезной  работы  процессора.  Очерѐдность  считывания  команд
изменяется  в  случае,  если  процессор  считывает  команду  перехода  –  тогда  адрес  сле-
дующей команды может оказаться другим. Другим примером изменения процесса может
служить  случай  получения  команды  останова  или  переключение  в  режим  обработки
аппаратного прерывания.
Команды  центрального  процессора  являются  самым  нижним  уровнем  управления
компьютером,  поэтому  выполнение  каждой  команды  неизбежно  и  безусловно.  Не
производится никакой проверки на допустимость выполняемых действий, в частности, не
проверяется  возможная  потеря  ценных  данных.  Чтобы  компьютер  выполнял  только
допустимые действия, команды должны быть соответствующим образом организованы в
виде необходимой программы.
Скорость  перехода  от  одного  этапа  цикла  к  другому  определяется  тактовым
генератором.  Тактовый  генератор  вырабатывает  импульсы,  служащие  ритмом  для
центрального процессора. Частота тактовых импульсов называется тактовой частотой.
Выполнение  любой  команды  в  процессоре  разделено  на  мелкие  этапы –  микро-
операции (микрокоманды), во время которых выполняются определенные элементарные
действия. Конкретный состав микроопераций определяется системой команд и логической
структурой  компьютера.  Последовательность  микроопераций,  реализующих  некоторую
команду,  образует  микропрограмму  команды,  которая  является  основой  при  проекти-
ровании управляющих автоматов процессора. 
Разрядность процессора (8, 16, 32, 64 двоичных разрядов) определяет разрядность
обрабатываемых двоичных чисел.
Производительность  процессоров  определяется  как  количество  операций  над
числами  за  секунду.  Каждая  операция  выполняется  за  несколько  тактов.  Время
выполнения одного такта определяется тактовой частотой процессора (табл. 1.1).  Кроме
того,  производительность  зависит  от  структуры  процессора,  позволяющей
распараллеливать вычисления и совмещать их во времени. Рассмотрим историю развития

0


Вы здесь » THE WORLD OF EDUCATION » Электронные учебники и лекции » Информатика