Презентация по информатике на тему "Основополагающие принципы устройства ЭВМ" (10 класс)

• 1 слайд

  Глава 2. Компьютер и его ПО
  § 7. Основополагающие принципы устройства ЭВМ
  

• 2 слайд

  Принципы Неймана-Лебедева
  Фундаментальные идеи (принципы) компьютерных наук независимо друг от друга сформулировали Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев.
  
  Принцип – основное, исходное положение какой-нибудь теории, учения, науки и пр.
  

• 3 слайд

  Основоположники ЭВМ
  Джон фон Нейман (1903-1957) –американский учёный, сделавший важный вклад в развитие математики и физики. В 1946 г., анализируя сильные и слабые стороны ЭНИАКа, совместно с коллегами пришёл к идее нового типа организации ЭВМ.
  Сергей Алексеевич Лебедев (1902-1974) – главный конструктор первой отечественной вычислительной машины МЭСМ, автор проектов компьютеров серии БЭСМ (Большая Электронная Счётная Машина), и принципиальных положений компьютера «Эльбрус».
  

• 4 слайд

  Принципы Неймана-Лебедева
  Сформулированные в середине прошлого века, базовые принципы построения ЭВМ не утратили свою актуальность и в наши дни.
  состав основных компонентов вычислительной машины
  принцип двоичного кодирования
  принцип однородности памяти
  принцип адресности памяти
  принцип иерархической организации памяти
  принцип программного управления
  1
  2
  3
  4
  5
  6
  

• 5 слайд

  Функциональная схема
  Устройство, способное производить автоматические вычисления, должно иметь набор компонентов: блок обработки данных, блок управления, блок памяти, блоки ввода/вывода информации.
  

• 6 слайд

  Состав компонентов
  Процессор – информационный центр. Управляет всеми процессами и пропускает через себя все информационные потоки.
  Составные блоки процессора:
  
  арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет обработку данных
  устройство управления (УУ) обеспечивает выполнение программы и организует согласованное взаимодействие всех узлов компьютера
  

• 7 слайд

  Состав компонентов
  

• 8 слайд

  Принцип двоичного кодирования
  Вся информация, предназначенная для обработки на компьютере (числа, тексты, звуки, графика, видео), а также программы её обработки, представляются в виде двоичного кода.
  Выбор двоичной системы счисления обусловлен:
  простотой выполнения арифметических операций в двоичной системе счисления
  «согласованностью» с булевой логикой
  простотой технической реализации
  

• 9 слайд

  Принцип однородности памяти
  Команды программ и данные хранятся в одной и той же памяти. Команды и данные отличаются только по способу использования. Это утверждение называют принципом однородности памяти.
  Ячейка
  Сегмент
  Сегмент
  Сегмент
  Сегмент
  Память
  Принцип однородности памяти
  

• 10 слайд

  Принцип адресности памяти
  Команды и данные размещаются в единой памяти, состоящей из ячеек, имеющих свои номера (адреса). Это принцип адресности памяти.
  

• 11 слайд

  Принцип иерархичности памяти
  Можно выделить два основных требования, предъявляемых к памяти компьютера:
  объём памяти должен быть как можно больше
  время доступа к памяти должно быть как можно меньше
  В современных компьютерах используются устройства памяти нескольких уровней, различающиеся по своим основным характеристикам: времени доступа, сложности, объёму и стоимости.
  
  

• 12 слайд

  Принцип иерархичности памяти
  Трудности физической реализации запоминающего устройства высокого быстродействия и большого объёма требуют иерархической организации памяти.
  Медленно
  …
  Быстро
  Время доступа
  Дорого
  …
  Дешево
  
  Цена за байт
  
  Мало
  …
  Много
  Объем памяти
  Уровни иерархии взаимосвязаны: все данные на одном уровне могут быть также найдены на более низком уровне.
  

• 13 слайд

  Принцип программного управления
  Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности команд. Команды представляют собой закодированные управляющие слова, в которых указывается:
  какое выполнить действие
  из каких ячеек считать операнды (данные, участвующие в операции)
  в какую ячейку записать результат операции
  Принцип программного управления определяет общий механизм автоматического выполнения программы.
  

• 14 слайд

  Принцип программного управления
  да
  нет
  Чтение и расшифровка команды
  Формирование адреса очередной команды
  Выполнение команды
  Программа завершена?
  Передать управление операционной системе
  

• 15 слайд

  Архитектура компьютера
  Архитектура – это общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействие его основных узлов.
  

• 16 слайд

  Архитектура компьютера
  Магистраль (шина) - устройство для обмена данными между устройствами компьютера.
  Шина адреса
  Шина управления
  Шина данных
  Процессор (АЛУ, УУ)
  Память
  (ОЗУ, ПЗУ)
  Устройства ввода
  Устройства вывода
  Внешняя
  память
  к
  к
  к
  По шине управления передаются сигналы, управляющие обменом информацией между устройствами и синхронизирующие этот обмен.
  Контроллер – специальный микропроцессор для управления внешними устройствами.
  

• 17 слайд

  Архитектура компьютера
  Данные между внешними устройствами по магистрали передаются напрямую
  Существенное снижение нагрузки на центральный процессор
  Повышение эффективности работы всей вычислительной системы
  Современные компьютеры обладают магистрально-модульной архитектурой, главное достоинство которой заключается в возможности легко изменить конфигурацию.
  

• 18 слайд

  Направления развития
  Электронная техника подошла к предельным значениям своих тех-нических характеристик, которые определяются физическими законами
  Поиск неэлектронных средств хранения и обработки данных. Создание квантовых и биологических компьютеров
  НАНОТЕХНОЛОГИИ
  

• 19 слайд

  Самое главное
  Независимо друг от друга Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев сформулировали основополагающие принципы построения компьютеров:
  состав основных компонентов вычислительной машины;
  принцип двоичного кодирования;
  принцип однородности памяти;
  принцип адресности памяти;
  принцип иерархической организации памяти;
  принцип программного управления.
  

• 20 слайд

  Самое главное
  Архитектура – это общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействие его основных функциональных узлов. Архитектура первых компьютеров предполагала взаимодействие всех устройств через процессор и наличие неизменного набора внешних устройств.
  Современные компьютеры обладают открытой магистрально-модульной архитектурой – устройства взаимодействуют через шину, что способствует оптимизации процессов внутреннего обмена информацией.
  Современная архитектура позволяет легко изменить конфигурацию компьютера путём подключения к шине новых или замены старых внешних устройств.