ЭВМ - средство обработки информации

 

Основным средством обработки информации в настоящее время является ЭВМ. ЭВМ -это взаимодействующая совокупность (рис.4.1) аппаратных средств (hardware) и программных средств (software).

 

Рис.4.1. Структура ЭВМ

Ядром ЭВМ является процессор^Ì, который определяет выполняемую на данном шаге операцию, осуществляет необходимые пересылки и размещение результата. Его блок, называемый арифметико-логическим устройством (АЛУ)^Ì, выполняет арифметические и логические операции и обрабатывает отдельные управляющие сигналы. Вид выполняемых операций задает устройство управления (УУ), формирующее соответствующие управляющие сигналы. В его функции входит определение операции для данного шага, местонахождения информации и ее пересылка, размещение результата. Данные, необходимые при работе АЛУ, хранятся в памяти, откуда они выбираются по мере необходимости либо засылаются. Алгоритм обработки информации, который определяет вид выполняемой операции в АЛУ, также находится в памяти ЭВМ, где он хранится в виде программы.

Память^Ì — устройство, предназначенное для хранения исходной, промежуточной и конечной информации, а также программ по ее обработке.

В ЭВМ различают два вида памяти — оперативную (ОП) и внешнюю.

Оперативная память непосредственно взаимодействует с процессором, в нее помещается та часть данных и программ, которые необходимы процессору в текущий момент времени. ОП является более быстродействующей и дорогой, хранит гораздо меньший объем информации по сравнению с внешней памятью.

Внешняя память хранит всю информацию, которая может когда-нибудь понадобиться. По мере необходимости порции такой информации пересылаются в ОП. В отличие от ОП, информация во внешней памяти при выключении ЭВМ сохраняется, а в оперативной — стирается. Внешнюю память ЭВМ образуют магнитные ленты, магнитные диски, оптические диски. В настоящее время на ряду с жестким (твердым ) диском, который в персональных ЭВМ часто называют винчестером используются гибкие диски. Жесткий диск, в отличии от гибкого диска, изготовлен из металла а не из пластика, поэтому не гнется и для упрощения и удешевления не вынимается из дисковода. Оптические или видеодиски характеризуются высокой плотностью записи и поэтому обеспечивают хранение большого объема информации.

Устройства ввода вывода^Ì (часто обозначаемые как I/O) - это все то, что используется компьютером для получения данных и выдачи результатов. Так ввод данных чаще всего выполняется с помощью клавиатуры, результаты выводятся на экран монитора или распечатываются с помощью принтера. Всякий раз когда компьютер получает или выдает данные он делает это с помощью устройств, которые называются периферийными устройствами. Среди всех устройств ввода- вывода имеется одно, которое может быть выделено в самостоятельную компоненту компьютера - это дисковая память. Жесткие, гибкие, оптические диски - наиболее удобное место хранения информации.

Для того чтобы аппаратные средства начали функционировать, взаимодействовать, необходимы некоторые указания, директивы о том, что и как нужно выполнять, в какой последовательности, какие действия совершать в непредвиденных (аварийных) ситуациях. Такие указания содержатся в программном обеспечении ЭВМ, которое в виде специальных кодов хранится в ее памяти.

Таким образом, для жизнедеятельности ЭВМ необходимы как аппаратные так и программные средства (рис.4.1).

Программные средства^Ì — это комплекс программ, которые обеспечивают функционирование ЭВМ. Существует синоним этого определения — программное обеспечение (ПО).

Различают системное ПО, которое является необходимым дополнением к техническим средствам, обеспечивая их правильное функционирование, и прикладные программы, ориентированные на решение конкретных задач пользователя с использованием средств системного ПО.

В свою очередь, системное ПО каждой ЭВМ условно можно разделить на две составляющие — операционная система (ОС)^Ì и пакеты системных программ. Некоторые из системных программ, необходимых ЭВМ встроены в машину, а именно в ту часть компьютера, которая называется постоянным запоминающим устройством (ПЗУ). Программы ПЗУ доступны только для чтения (в отличии от оперативной памяти).Эти системные программы осуществляют контроль, оказание помощи и необходимые услуги прикладным программам, эти программы называются базовой системой ввода- вывода (BIOS).

Понятие “программа”^Ì является достаточно широким и имеет ряд определений. Предпочтительность того или иного определения зависит от контекста по отношению к конкретному программному средству, определяется функциями, которые на него возложены. Например:

Программа - это последовательность инструкций, команд (операторов), которые выполняет ЭВМ для решения поставленной задачи или программа — правило преобразования сообщения из одной символической формы представления в другую.

Образцом системных программ более высокого уровня являются операционные системы.

Операционная система — комплекс программ, которые, взаимодействуя, совместно управляют ресурсами ЭВМ (системы) и процессами, использующими эти ресурсы при выполнении прикладных программ.

Основные функции ОС:

- тестирование (проверка правильности функционирования) аппаратных средств;

- загрузка необходимых программных средств в оперативную память;

- расшифровка и исполнение команд, поступающих от пользователя (с клавиатуры) или из оперативной памяти;

- управление работой всех устройств и блоков ЭВМ;

- распределение ресурсов памяти;

- предоставление возможности работы на одной ЭВМ нескольким пользователям;

- защита ПО от умышленного либо неумышленного постороннего воздействия;

- обслуживание прерываний в работе аппаратных средств.

Функции ОС по отношению к ЭВМ достаточно хорошо отражены в распространенном выражении: “ЭВМ функционирует под управлением операционной системы”. При этом с конкретной ЭВМ связывается понятие конкретных ОС (одна и та же ЭВМ может функционировать под управлением нескольких ОС, но в конкретный момент времени — только одной из них).

ОС определяет качество функционирования ЭВМ, режимы работы ЭВМ, возможности пользователя при решении тех или иных задач. Каждая операционная система имеет свое название, присвоенное ей на фирме-разработчике. Так, для персональных компьютеров наиболее распространены следующие: MS-DOS, UNIX, OS/2, WINDOWS-95, WINDOWS-98, WINDOWS-NT и другие.

Разные ОС предъявляют различные требования к техническим характеристикам аппаратных средств. При выборе конкретной ОС, кроме этих требований, необходимо учитывать:

- желаемый режим работы — монопольный, рассчитанный на обслуживание одной задачи; с мультидоступом, рассчитанный на одновременное решение нескольких задач; реального времени, поддерживающий во времени обработку реально работающих процессов; необходимость работы в локальной или глобальной сети;

- цель использования ЭВМ — разработка программного обеспечения, создание дополнительных сервисных возможностей, создание прикладных программ, поддержка работы ЭВМ в данной предметной области и т.д.

Системные программы расширяют возможности ОС, обеспечивают работу ЭВМ в различных режимах. Например, одни ЭВМ работают в режиме поиска информации, другие — в режиме обработки конкретных данных. Каждая из этих ЭВМ будет иметь, скорее всего, собственный комплект системных программ.

Прикладные программы предназначены для обслуживания нужд конкретных пользователей — операторов, инженеров, конструкторов, руководителей. Поэтому они часто называются пользовательскими.