ПОНЯТИЕ ОБ ИНФОРМАЦИОННОЙ (КОМПЬЮТЕРНОЙ) СИСТЕМЕ.

Компьютер – это многофункциональная электронная автоматическая машина для сбора, обработки и передачи информации. Информация (данные) представляется в компьютере с помощью дискретных физических сигналов (цифровых сигналов), а для их обработки используется программный способ задания алгоритмов. Работа компьютера имитирует (моделирует) информационную деятельность человека.

Архитектура ЭВМ – это описание совокупности устройств и блоков ЭВМ, а также связей между ними. Кроме того, архитектура – это описание принципа действия ЭВМ. Для выполнения любых действий компьютеру необходима программа. Программа – это совокупность команд, которые может выполнять вычислительная машина. Благодаря программе ЭВМ действует заранее предписанным ей образом, и процесс вычисления производится автоматически. Данные – информация, предназначенная для обработки в ЭВМ. Данными могут быть числа, текст, изображения, звуки.

АРХИТЕКТУРА ЭВМ ФОН НЕЙМАНА

 

В 1945 г. появилась знаменитая работа математика фон Неймана, в которой он сформулировал общие принципы работы универсальных вычислительных устройств. Эти принципы, названные впоследствии «принципами фон Неймана», послужили созданию классической архитектуре ЭВМ. Прежде всего, фон Нейман предложил принцип программного управления. Этот принцип позволяет полностью автоматизировать вычисления и создать на его основе ЭВМ. Принцип программного управления состоит в том, что программа должна размещаться в памяти ЭВМ и последовательно, в очередности следования команд, должна исполняться с помощью простых, однотипных действий. То есть программа должна объяснить вычислительной машине последовательность и характер действий, которые она должна выполнять.

Другим принципом, предложенным фон Нейманом, является принцип адресации. Этот принцип связан с работой памяти. Принцип адресации заключается в том, что каждой ячейке памяти ставится в соответствие номер, называемый адресом ячейки. В простейшем случае N ячейкам могут быть присвоены номера, например, от 0 до N-1. Число, хранящееся в ячейке, - это ее значение или содержимое.

Согласно идеям фон Немана вычислительная машина должна состоять из следующих основных устройств:

q Оперативная память. Это устройство называют оперативным запоминающим устройством или сокращенно ОЗУ. Оперативная память состоит из пронумерованных ячеек, в каждую из ячеек может быть записано двоичное число.

q Арифметико-логическое устройство. Это устройство может выполнять определенный набор команд, которые отвечают арифметическим и логическим операциям. Результат выполненной команды сохраняется в арифметико-логическом устройстве до прихода следующей команды.

q Устройство управления. Это устройство обеспечивает чтение и запись информации в ячейки памяти. Оно также формирует сигналы для управления работой арифметико-логическим устройством и работой внешних устройств.

q Внешние устройства. В роли таких устройств выступают, прежде всего, устройства ввода и вывода информации. В реальных ЭВМ таким устройствам отвечают клавиатура, монитор, принтер.

В процессе эволюции вычислительных машин арифметико-логическое устройство и устройство управления были объединены в одну микросхему, а архитектура компьютеров значительно усложнилась. Однако основные принципы построения ЭВМ, сформулированные фон Нейманом, остаются в силе.

Конструктивно любой компьютер состоит из четырех основных частей: устройства ввода информации, устройства передачи и обработки информации (центральный процессор), устройства сохранения и накопления информации (память), устройства ввода информации. Все устройства компьютера принято разделять по функциональным признакам на две составляющие: центральные устройства (системный блок) и периферийные (внешние) устройства. Компьютер – аппаратная составляющая компьютерной (информационной) системы. Основным принципом функционирования компьютера является программный. Суть его в том, что компьютер может автоматически, без участия человека, решить ту или иную информационную задачу, последовательно выполняя команды определенной программы.

Команда – это инструкция устройству управления ЭВМ. Другими словами, это объяснение вычислительной машине того, что она должна сделать на элементарном шаге выполнения программы. Программа – это записанный в определенном порядке набор команд, выполнение которых обеспечивает решение конкретной задачи. Взаимодействие между компьютером и человеком с помощью программ называется программным интерфейсом. Физические устройства, с помощью которых человек руководит программами и получает информацию от компьютера (клавиатура, мышь, монитор и т.д.), называются аппаратным интерфейсом.

Программное обеспечение – это набор всех программ, составленных для работы на конкретном компьютере, вместе с соответствующей документацией. Программное обеспечение составляет программные способы компьютерной системы.

Компьютерная (вычислительная) система – это объединение аппаратных (компьютер) и программных (программное обеспечение) способов. Обе части компьютерной системы не могут использоваться отдельно одна от другой. Они должны быть совместимы и обязательно согласованы между собой по параметрам и по структуре. Решить определенную информационную задачу на компьютере данного класса можно тогда и только тогда, когда есть соответствующее программное обеспечение.