Способ взаимодействия человек-машина

Совокупность средств, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными программами и устройствами

· Интерфейс командной строки: инструкции компьютеру даются путём ввода с клавиатуры текстовых строк (команд).

· Графический интерфейс пользователя: программные функции представляются графическими элементами экрана, WIMP

· SILK-интерфейс (от speech — речь, image — образ, language — язык, knowledge — знание): взаимодействие с компьютером посредством речи.

· Жестовый интерфейс: сенсорный экран, руль, джойстик и т. д.

· Нейрокомпьютерный интерфейс: отвечает за обмен между нейронами и электронным устройством при помощи специальных имплантированных электродов.

 

 

14Основные функциональные характеристики ЭВМ:

· Производительность, быстродействие, тактовая частота
Производительность и змеряется в миллионах операций в секунду: МИПС (MIPS) – для операций над числами с ФЗ, Мфлопс (MFLOPS) для операций над числами с ПЗ. Реже производительность измеряют в Кфлопс (для медленных ЭВМ – в тысячах) или Гфлопс (в миллиардах для чисел с ПЗ).
Оценки производительности являются приблизительными, ориентируются на конкретные виды операций (пример, смеси Гибсона)
Для универсальных ЭВМ вместо производительности используются более объективные оценки – тактовую частоту. Зная тактовую частоту, можно довольно точно определить время выполнения любой машинной операции, т.к. известно число тактов каждой операции.
Пример: Тактовый генератор с частотой 100 МГц обеспечивает выполнение 20 млн. коротких машинных операций в секунду.

· Разрядность МП и кодовых шин интерфейса
Разрядность - это максимальное число двоичных разрядов, над которыми одновременно можно выполнять машинную операцию арифметики или передачи данных; чем больше разрядность, тем больше производительность ЭВМ. Разрядность МП обычно определяют по разрядности его регистров и шины данных, но иногда по разрядности шины адреса. Существуют реализации ЭВМ с разрядностью 8, 16, 32, 64.

· Типы системного и локальных интерфейсов
Разные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами ЭВМ, позволяют подключать разное число ВУ.

· Тип и ёмкость ОП
Ёмкость ОП обычно измеряют в Мбайтах. Закон квадратного корня: увеличение ёмкости ОП вдвое повышает эффективную производительность ЭВМ примерно в 1,41 раза. Разные типы памяти (SDRAM, DDR DRAM, DR DRAM и т.д.) обеспечивают разные функциональные возможности.

· Наличие, виды и ёмкость кэш-памяти
Кэш-память – это вспомогательная, недоступная для пользователя быстрая память, автоматически используемая в ЭВМ как буфер для ускорения операций с данными, хранящимися в медленных ЗУ. Наличие кэш-памяти увеличивает производительность ЭВМ примерно на 20%.
Для ускорения операции с ОП есть регистровая кэш-память внутри МП (первого уровня) или вне МП на его плате (второго уровня). Для ускорения операций с дисковой памятью также организуется кэш-память.

· Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ

· Возможность работы в многозадачном режиме

· Надёжность

 

 

15 Типы микропроцессоров.

Как известно, микропроцессоры бывают трех типов:

- однокристальные микропроцессоры,

- однокристальные микро-ЭВМ (All-In-Once - все в одном),

- секционные микропроцессоры (bit-slise - частичное расслоение).

1) Однокристальные микропроцессоры характерны тем, что:

- система команд фиксирована;

- содержат основные элементы кристалла: АЛУ, дешифратор команд, узел микропрограммного управления, узел управления обменом;

- не позволяют наращивать разрядность обрабатываемых слов каскадированием;

- шины данных, адреса, управления - мультиплексируемы.

2) Однокристальные микро-ЭВМ (ОМЭВМ) отличаются тем, что:

- кроме микропроцессора, кристалл включает в себя обрамление: ГТИ, контроллер прерываний, порты, таймер, ОЗУ, буфер команд;

- их применение очень просто (например, контроллер KBD в РС):

- вследствие низкой тактовой частоты, производительность ОМЭВМ невелика, но они и не предназначаются для высокоскоростных операций.

3) Секционные микропроцессоры характерны тем, что:

- допускают наращивание разрядности объединением одноименных линий нескольких чипов одинакового назначения;

- дезинтегрированы на отдельные компоненты АЛУ и ИМС обрамления;

- позволяют наращивать разрядность шин данных, адреса, АЛУ и объем подключаемой оперативной памяти:

- могут работать в разных системах команд, в соответствии с прошивкой микропрограмм.

 

 

16Архитектура типичной небольшой вычислительной системы на основе микроЭВМ показана на рис. 2.1 Такая микроЭВМ содержит все 5 основных блоков цифровой машины: устройство ввода информации, управляющее устройство (УУ), арифметико-логическое устройство (АЛУ) (входящие в состав микропроцессора), запоминающие устройства (ЗУ) и устройство вывода информации.

Рис. 2.1. Архитектура типового микропроцессора.

Микропроцессор координирует работу всех устройств цифровой системы с помощью шины управления (ШУ). Помимо ШУ имеется 16-разрядная адресная шина (ША), которая служит для выбора определенной ячейки памяти, порта ввода или порта вывода. По 8-разрядной информационной шине или шине данных (ШД) осуществляется двунаправленная пересылка данных к микропроцессору и от микропроцессора. Важно отметить, что МП может посылать информацию в память микроЭВМ или к одному из портов вывода, а также получать информацию из памяти или от одного из портов ввода.

 

 

17. Операти́вная па́мять (англ. Random Access Memory, RAM, память с произвольным доступом; ОЗУ ( оперативное запоминающее устройство ); комп. жарг. память, оперативка) — энергозависимая часть системыкомпьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором.

Обмен данными между процессором и оперативной памятью производится:

1. непосредственно;

2. через сверхбыструю память 0-го уровня — регистры в АЛУ, либо при наличии аппаратного кэша процессора — через кэш.

Содержащиеся в современной полупроводниковой оперативной памяти данные доступны и сохраняются только тогда, когда на модули памяти подаётся напряжение. Выключение питания оперативной памяти, даже кратковременное, приводит к искажению либо полному разрушению хранимой информации.

Энергосберегающие режимы работы материнской платы компьютера позволяют переводить его в режим сна, что значительно сокращает уровень потребления компьютером электроэнергии. В режиме гибернации питание ОЗУ отключается. В этом случае для сохранения содержимого ОЗУ операционная система (ОС) перед отключением питания записывает содержимое ОЗУ на устройство постоянного хранения данных (как правило, жёсткий диск). Например, в ОС Windows XP содержимое памяти сохраняется в файл hiberfil.sys, в ОС семейства Unix — на специальный swap-раздел жёсткого диска.

В общем случае, ОЗУ содержит программы и данные ОС и запущенные прикладные программы пользователя и данные этих программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер под управлением ОС.

Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти.

ОЗУ может изготавливаться как отдельный внешний модуль или располагаться на одном кристалле с процессором, например, в однокристальных ЭВМ или однокристальных микроконтроллерах.

 

 

18ПЗУ (ROM – Read Only Memory) предназначено для хранения неиз-

меняемой (постоянной) программной и справочной информации; позволяет опе-

ративно только считывать информацию, хранящуюся в нем.

По типу исполнения[править | править вики-текст]

· Массив данных совмещён с устройством выборки (считывающим устройством), в этом случае массив данных часто в разговоре называется «прошивка»:

· микросхема ПЗУ;

· Один из внутренних ресурсов однокристальной микро ЭВМ (микроконтроллера), как правило FlashROM.

· Массив данных существует самостоятельно и не самостоятельное для????????:

· Компакт-диск;

· перфокарта;

· перфолента;

· Штрих-коды;

· монтажные «1» и монтажные «0».

По разновидностям микросхем ПЗУ[править | править вики-текст]

· По технологии изготовления кристалла:

· ROM — (англ. read-only memory, постоянное запоминающее устройство), масочное ПЗУ, изготавливается фабричным методом. В дальнейшем нет возможности изменить записанные данные.

· PROM — (англ. programmable read-only memory, программируемое ПЗУ (ППЗУ)) — ПЗУ, однократно «прошиваемое» пользователем.

· EPROM — (англ. erasable programmable read-only memory, перепрограммируемое/репрограммируемое ПЗУ (ПППЗУ / РПЗУ)). Например, содержимое микросхемы К573РФ1 стиралось при помощи ультрафиолетовой лампы. Для прохождения ультрафиолетовых лучей к кристаллу в корпусе микросхемы было предусмотрено окошко с кварцевым стеклом.

· EEPROM — (англ. electrically erasable programmable read-only memory, электрически стираемое перепрограммируемое ПЗУ). Память такого типа может стираться и заполняться данными несколько десятков тысяч раз. Используется в твердотельных накопителях. Одной из разновидностей EEPROM является флеш-память (англ. flash memory).

· ПЗУ на магнитных доменах, например К1602РЦ5, имело сложное устройство выборки и хранило довольно большой объём данных в виде намагниченных областей кристалла, при этом не имея движущихся частей (см. Компьютерная память). Обеспечивалось неограниченное количество циклов перезаписи.

· NVRAM, non-volatile memory — «неразрушающаяся» память, строго говоря, не является ПЗУ. Это ОЗУ небольшого объёма, конструктивно совмещённое с батарейкой. В СССР такие устройства часто назывались «Dallas» по имени фирмы, выпустившей их на рынок. В NVRAM современных ЭВМ батарейка уже конструктивно не связана с ОЗУ и может быть заменена.

· По виду доступа:

· С параллельным доступом (parallel mode или random access): такое ПЗУ может быть доступно в системе в адресном пространстве ОЗУ. Например, К573РФ5;

· С последовательным доступом: такие ПЗУ часто используются для однократной загрузки констант или прошивки в процессор или ПЛИС, используются для хранения настроек каналов телевизора, и др. Например, 93С46, AT17LV512A.

· По способу программирования микросхем (записи в них прошивки):

· Непрограммируемые ПЗУ;

· ПЗУ, программируемые только с помощью специального устройства — программатора ПЗУ (как однократно, так и многократно прошиваемые). Использование программатора необходимо, в частности, для подачи нестандартных и относительно высоких напряжений (до +/- 27 В) на специальные выводы.

· Внутрисхемно (пере)программируемые ПЗУ (ISP, in-system programming) — такие микросхемы имеют внутри генератор всех необходимых высоких напряжений, и могут быть перепрошиты без программатора и даже без выпайки из печатной платы, программным способом.

 

 

19Логическое строение оперативной памяти имеет несколько разделов.
1) Основная память
2) Верхняя память
3) Область верхних адресов
4) Дополнительная память
5) Расширенная память

Подобная система разделения памяти на зоны (области) применяется, еще начиная с моделей PC/XT, когда объем оперативной памяти составлял 1 Мб. Данное рабочее пространство было поделено на области, причем в одну из них помещались программы DOS, в другую – все остальные. По началу это деление шло пополам – 512 Кб на каждую область. Затем было решено, что для обслуживания системы будет достаточно и 384 Кб. Таким образом, для всего остального уже оставалось 640 Кб. На сегодняшний день объем оперативной памяти превышает сотни мегабайт, однако вышеописанное деление осталось и даже усложнилось.
Помимо оперативной памяти существует также адресное пространство, то есть набор адресов, который может формировать процессор. Все дело в том, что у каждой ячейки есть свой адрес. Для того чтобы считать либо записать на нее информацию необходимо обратиться по данному адресу. Существуют физические и виртуальные (логические) адреса. Физические – это реальные адреса соответствующих реальных ячеек памяти. Программы же работают с символьными именами, которые затем транслятор преобразовывает в виртуальные адреса. Далее аппаратным способом виртуальные адреса вновь преобразовываются в физические. Логические адреса прописаны в шестнадцатиричной системе и состоят из двух частей. Вся оперативная память разделена на сегменты, поэтому и в виртуальных адресах есть два сегмента: 1-я часть – начало сегмента, 2-я часть – смещение от начала. Это выглядит так: сегмент:смещение (D000:7FFF). Если сложить обе части, то получится D7FFF – линейный адрес. Объем адресуемой памяти зависит от разрядности адресной шины процессора.