Апаратні засоби сучасних персональних комп'ютерів призначення, структура 1 класифікація технічних засобів інформаційних систем

В інформатиці поняття «система» найчастіше викори­стовують стосовно набору технічних засобів і програм. Системою називають також апаратну частину комп'ютера. Доповнення поняття «система» словом «інформаційна» відображає мету її створення і функціонування.

Інформаційна система — взаємозв'язана сукупність за­собів, методів і персоналу, використовувана для збе­рігання, оброблення та видачі інформації з метою досяг­нення конкретного завдання.

Сучасне розуміння інформаційної системи (ІС) пе­редбачає використання комп'ютера як основного технічного засобу оброблення інформації. Комп'ютери, оснащені спеціалізованими програмними засобами, е технічною базою та інструментом ІС.

У роботі ІС, в її технологічному процесі можна виділити такі етапи:

1. Зародження даних — формування первинних повідо­млень, що фіксують результати певних операцій, власти­вості об'єктів і суб'єктів управління, параметри процесів, зміст нормативних та юридичних актів тощо.

2. Накопичення і систематизація даних — організація такого їх розміщення, яке забезпечувало б швидкий по­шук і відбір потрібних відомостей, методичне оновлення

даних, захист їх від спотворень, втрати, деформування цілісності та ін.

3. Оброблення даних — процеси, внаслідок яких на підставі раніше накопичених даних формуються нові види даних: узагальнюючі, аналітичні, рекомендаційні, про­гнозні. Похідні дані також можуть зазнавати подальшого оброблення, даючи відомості глибшої узагальненості та ін.

4. Відображення даних — подання їх у формі, при­датній для сприйняття людиною. Передусім — це виве­дення на друк, тобто виготовлення документів, зручних для сприйняття людиною. Широко використовують побу­дову графічних ілюстративних матеріалів (графіків, діа­грам) і формування звукових сигналів.

Повідомлення, що формуються на першому етапі, мо­жуть бути звичайним паперовим документом, повідомлен­ням «у машинному вигляді» або тим й іншим одночасно. В сучасних ІС повідомлення масового характеру здебільшого мають «машинний вигляд». Апаратура, що використо­вується при цьому, має збірну назву «засоби збирання да­них», або «засоби реєстрації первинної інформації».

Потреби другого і третього етапів задовольняються в су­часних ІС в основному засобами ОТ. Однак інформацію за деякими видами управлінських і комерційних функцій мо­жуть накопичувати та обробляти дешеві засоби оргтехніки (калькулятори, копіювальні апарати, засоби зв'язку). Засо­би, що забезпечують доступність інформації для людини, тобто засоби відображення даних, є компонентами ОТ.

Основні відомості про будову ЕОМ

Електронна обчислювальна машина — це пристрій, що виконує операції введення інформації, оброблення її за певною програмою, виведення одержаних результатів у формі, придатній для сприйняття людиною.

За кожну з названих операцій відповідають спеціальні блоки електронної обчислювальної машини (ЕОМ): при­стрій введення, центральний процесор (ЦІЇ), пристрій виве­дення. Всі ці блоки складаються з окремих дрібніших при­строїв. Зокрема, в ЦП можуть входити арифметико-логічний пристрій (АЛП), оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) у вигляді регістрів і внутрішньої кеш-пам'яті, керуючий пристрій (КП).

Пристрій введення, як правило, теж не є однією кон­структивною одиницею. Оскільки види інформації, що вводиться, різноманітні, джерел може бути кілька. Це сто­сується і пристрою виведення.

Арифметика-логічний пристрій — блок ЕОМ, де відбу­вається перетворення даних за командами програми:

арифметичні дії над числами, перетворення кодів, порівняння слів та ін.

Оперативний запам'ятовуючий пристрій («пам'ять») — блок ЕОМ, призначений для розміщення програм, а та­кож тимчасового зберігання деяких вхідних даних і проміжних результатів. ОЗП здатний записувати (зчитува­ти) елементи програм і даних у довільне місце пам'яті (з довільного місця пам'яті), має високу швидкодію. Довільне місце означає можливість звернутися до заданої адреси (до конкретної ділянки пам'яті) без перегляду по­передніх.

Запам'ятовуючі пристрої бувають трьох видів:

• двоспрямовані (допускають зчитування і запис да­них), до них належить ОЗП;

• напівпостійні, призначені для зберігання інформації, що рідко поновлюється (наприклад, відомості про конфігурацію ЕОМ);

• постійні, що допускають тільки зчитування інфор­мації (ПЗП).

Керуючий пристрій координує роботу всіх агрегатів. У певній послідовності він вибирає з ОЗП команду за ко­мандою. Кожна команда декодується; за потреби з указа­них в ній комірок ОЗП передаються в АЛП (або навпаки) елементи даних; АЛП настроюється на виконання дії, вказаної командою (в цій дії можуть брати участь також пристрої введення-виведення); дається команда на вико­нання цієї дії. Цей процес буде продовжуватися доти, до­ки не виникне одна з наступних ситуацій:

• вичерпано вхідні дані;

• з одного з вхідних пристроїв надійшла команда на припинення роботи;

• вимкнено живлення ЕОМ.

Якість ЕОМ характеризується багатьма показниками. Це — набір інструкцій (команд), які ЕОМ здатна розуміти і виконувати; швидкість роботи (швидкодія) ЦП;

кількість пристроїв введення-виведення (периферійних пристроїв), які можна приєднати до неї одночасно; спо­живання електроенергії та ін. Головним показником є швидкодія — кількість операцій, яку ЦП здатний викона­ти за одиницю часу. На практиці користувача більше цікавить продуктивність ЕОМ — показник її ефективної швидкодії, тобто здатності не просто швидко функціону­вати, а розв'язувати поставлені задачі.

Прагнення розробників і користувачів до підвищення продуктивності ЕОМ спричиняє принципове і конструк­тивне вдосконалення елементної бази, тобто створення нових, більш швидких, надійних і зручних у роботі про­цесорів, запам'ятовуючих пристроїв, принтерів і т.д. Про­те швидкість роботи елементів неможливо збільшувати безмежно (існують сучасні технологічні обмеження та об­меження, зумовлені фізичними законами). Тому розробники ЕОМ шукають вирішення цієї проблеми вдоскона­ленням схемних рішень, тобто архітектури ЕОМ.

Так з'явилися багатопроцесорні ЕОМ, в яких кілька процесорів працюють одночасно, а це означає, що продуктивність комп'ютера дорівнює сумі продуктивностей процесорів. Такий комп'ютер має багатопроцесорну архітектуру. У потужних комп'ютерах для складних інженерних роз­рахунків і САПР, а також для виконання робіт, пов'язаних ; з комп'ютерною графікою, часто встановлюють два або чо­тири процесори. В надпотужних ЕОМ (такі машини мо­жуть, наприклад, моделювати ядерні реакції зі швидкістю природного процесу, передбачати погоду в глобальному і масштабі) кількість процесорів досягає кількох десятків.

Швидкість роботи комп'ютера істотно залежить від швидкодії ОЗП. Тому постійно ведуться пошуки елементів для ОЗП, які потребували б якомога менше часу на операції читання-запису. Але разом із швидкодією різко зростає вартість елементів пам'яті, тому побудова ОЗП потрібної ємності на швидких елементах неприйнятна економічно. Проблема вирішується побудовою бага­торівневої пам 'яті. ОЗП складається з двох-трьох частин:

основна частина великої ємності будується на відносно повільних (більш дешевих) елементах, а додаткова (кеш-пам'ять) складається зі швидкодійних елементів. Дані, до яких АЛП звертається найчастіше, містяться в кеш-пам'яті; більший обсяг оперативної інформації збері­гається в основній пам'яті. Розподілом інформації між складовими частинами ОЗП керує спеціальний блок про­цесора. Ємність ОЗП і кеш-пам'яті належить до найваж­ливіших характеристик ЕОМ.

Раніше роботою пристроїв введення-виведення керу­вав ЦП, що займало в нього чимало часу. Архітектура су­часних ЕОМ передбачає передачу більшості функцій ке­рування периферійними пристроями спеціалізованим процесорам, що розвантажує ЦП і підвищує його продук­тивність.

Описаний принцип побудови ЕОМ носить назву архітектури фон Неймана — американського вченого Дж. фон Неймана (1903—1957), який її запропонував. Архітектуру ЕОМ визначають такі принципи:

1. Принцип програмного керування. Забезпечує автома­тизацію процесу обчислень на ЕОМ. Згідно з цим прин­ципом, запропонованим англійським математиком: Ч. Беббіджем (1792—1871) у 1833 р., для розв'язання кожної задачі складається програма, що визначає послідовність дій ЕОМ. Ефективність програмного керування є високою тоді, коли задача розв'язується за тією самою програмою багато разів (хоч і за різних початкових да­них). Якщо задача виконується один раз, то ефективність принципу буде низькою.

2. Принцип програми, що зберігається в пам'яті ЕОМ. Згідно з цим принципом, сформульованим Дж. фон Нейманом, команди програми подаються, як і дані, у вигляді чисел й обробляються так само, як і числа. Це прискорює процес їх виконання.