5.Питання. Архітектура і конфігурація еом. Види програмного забезпечення.

Архітектура і конфігурація ЕОМ

Обчислювальна машина - це технічний пристрій, призначений для введення, збереження, обробки і виводу інформації.

Архітектумра ЕОМ -- це набір відомостей, необхідний та достатній для написання для даної обчислювальної машини коректних програм на машинній мові, таких, що не залежать від конкретного втілення цієї архітектурі. Електронні обчислювальні машини одної архітектури (тобто з однаковою програмною організацією), але реалізовані з використанням різних конструктивних рішень, називають сумісними, або сумісним сімейством ЕОМ.

Архітектура ЕОМ включає інформацію про:

1. набір машинних команд (набір інструкцій), тобто операцій, які може виконувати ця обчислювальна машина

2. доступні регістр процесора -- внутрішні комірки пам'яті процесора (пристрою, який виконує набір інструкцій), а саме: функціональне призначення, розрядність, кількість, особливості програмування таких регістрів.

3. розрядність та формати даних -- об'єктів, над якими виконуються операції

4. способи адресації пам'яті -- методи доступа до пам'яті ЕОМ

5. механізми управління та захисту пам'яті

6. особливості обробки виключних ситуацій та помилок в системі

7. організацію системи вводу-виводу

8. доступні програмісту апаратні засоби організації багатозадачної та багатопроцесорної обробки інформації

До архітектури належать:

o структура пам'яті ЕОМ;

o способи доступу до пам'яті і зовнішніх пристроїв;

o можливість зміни конфігурації комп'ютера;

o система команд;

o формати даних;

o організація інтерфейсу.

Будова сучасного комп'ютера

Сучасні комп'ютери мають блочно-модульну конструкцію: апаратну конфігурацію, необхідну для виконання певних робіт, можна складати з готових вузлів та блоків.

Комп'ютер складається з 3-х основних боків:

Блок вводу інформації

Блок виводу інформації

Блок обробки інформації

Блок обробки. Даним блоком називають системний блок. Системний блок являє собою основний вузол, у якому зібрані найбільш важливі компоненти. Основними компонентами є материнська плата - головна плата, до якої кріпляться різні пристрої:

центральний процесор - надшвидка мікросхема для обробки данних

шини — набір провідників для передачі даних та сигналів управління

оперативна пам'ять — набір мікросхем, призначених для зберігання даних під час їх безпосереднього опрацювання

постійна пам'ять — мікросхеми, призначенні для постійного зберігання інформації, у тому числі і при вимкненому живленні.

Різні переферійні пристрої

Також до складу системного блоку входить - Блок живлення.

Блок виводу інформації – це пристрої, за допомогою яких ми можемо отримати інформацію від компютера. До даних пристроїв відносяться:

Монітор - графічний вивід інформації

Принтер - друк інформації

Акустична система - вивід інформації в звуковому форматі

Блок вводу інформації

До данного блоку входить великий набір пристроїв вводу інформації в комп`ютер. На сьогодні основним пристроем вводу інформації е клавіатура.

До допоміжніхпристроіввідносятбся:

Мишка Мікрофон Сканер Оптичні і Flopy приводи CardReader

Основи вчення про архітектуру обчислювальних машин заклав видатний американський математик Джон фон Нейман. Він підключився до створення першої в світі лампової ЕОМ ENIAC у 1944 р., коли її конструкція була вже вибрана.

Фон Нейман не тільки висунув основоположні принципи логічного пристрою ЕОМ, але й запропонував її структуру, яка відтворювалася протягом перших двох поколінь ЕОМ.

Конфігурація це:

1. Загальний вигляд, зовнішній обрис.

2. Взаємне розміщення предметів; співрозташування, співрозміщення.

Широке поширення ЕОМ і різноманітність їх конфігурацій

Залежно від сфери використання ЕОМ суттєво відрізняються за конфігурацією. Різноманітність конфігурацій дуже велика (від найбільш простих іпоширених офісних комп'ютерів до багатопроцесорних Internet/Intranet- Серверів).

Найбільш поширені конфігурації РС (робочі станції)

РС на сьогоднішній день є найпоширенішою платформою всвіті. Це пояснюється наявністю великої кількості програмногозабезпечення та широкої технічною підтримкою.

Основні області застосування IBM PC сумісних комп'ютерів: офісний комп'ютер комп'ютер для бухгалтерського обліку (уточнення попереднього) комп'ютер для автоматизованого проектування сервер локальної мережі комп'ютер для зберігання і роботи з базами даних (варіант попереднього) комп'ютер в банківській справі комп'ютер для видавничої справи комп'ютер для художніх робіт та анімації комп'ютер для тривимірного моделювання та тривимірної анімації комп'ютер для роботи з аудіо комп'ютер для роботи з відео комп'ютер для керування виробничими процесами комп'ютери, що застосовуються в спеціалізованих галузях діяльності медицина, сільське господарство, тощо) домашній мультимедійний комп'ютер комп'ютергеймера (уточнення попереднього) .

Найбільш поширені конфігурації Macintosh

Macintosh є другим за популярністю (після PC) комп'ютером усвіті. Області його застосування не настільки численні.

В основному Mac використовується в деяких з тих областей, в якихвикористовується і PC, але в таких областях застосування Macintosh найбільшвиправдано і, часто, більш ефективно і продуктивно, ніж PC, тому що вцих областях Macintosh має перевагу (наприклад більш високоюпродуктивністю, більшою простотою в роботі) перед PC.

Основні області застосування інших комп'ютерів і робочих станцій: комп'ютери і робочі станції для роботи з аудіо (SGI, DEC Alpha) комп'ютери і робочі станції для роботи з відео (SGI, DEC Alpha) комп'ютери і робочі станції для художньої діяльності та плоскоїанімації (SGI, DEC Alpha) комп'ютери і робочі станції для тривимірного моделювання та тривимірноїанімації високої якості (SGI, DEC Alpha) сервери Internet/Intranet - мереж (DEC Alpha, SUN Enterprise, IBM RS)

Найбільш поширені конфігурації контролерів (промислових і непромислових)

Промислові контролери відрізняються від комп'ютерів і робочих станцій відсутністю зазвичай стандартних пристроїв введення-виведення, ПЗУ з керуючою програмою на платі або кристалі контролера і, як наслідок, дуже вузької спеціалізацією.

Основні області застосування промислових і непромислових контролерів контролери виробничих процесів (найбільш поширені) контролери для управління побутовими приладами та електронікою контролери для управління складними транспортними засобами (літаки,космічні супутники тощо) контролери для управління стандартними транспортними засобами (автомобіль)

Найчастіше контролери використовуються для управліннявиробничими процесами спільно з, наприклад, PC, або самостійно.

Види програмного забезпечення

Програмне забезпечення, програмні засоби, жарг. софтвер, софт (англ. software, на противагу hardware - апаратне забезпечення) - складова частина обчислювальної техніки, сукупність програм з даними і документації на них, що забезпечує її функціонування.

Сукупність програм для комп'ютера складає програмне забезпечення (ПЗ). За функціональною ознакою розрізняють системне і прикладне програмне забезпечення.

У першому наближенні всі програми, що працюють на комп'ютері, можна умовно розділити на три категорії:

прикладні програми, які безпосередньо забезпечують виконання необхідних користувачам робіт;

системні програми, що виконують різні допоміжні функції, наприклад:

• управління ресурсами комп'ютера;

• створення копій використовуваної інформації;

• перевірка працездатності пристроїв комп'ютера;

• видача довідкової інформації про комп'ютер тощо;

інструментальні програмні системи, що полегшують процес створення нових програм для комп'ютера.

При побудові класифікації ПЗ потрібно враховувати той факт, що стрімкий розвиток обчислювальної техніки і розширення сфери застосування комп'ютерів різко прискорили процес еволюції програмного забезпечення.

На сьогоднішній день можна сказати, що більш-менш точно склалися такі групи програмного забезпечення:

операційні системи та оболонки;

системи програмування (транслятори, бібліотеки підпрограм, відлагоджувачі тощо);

інструментальні системи;

інтегровані пакети програм;

динамічні електронні таблиці;

системи машинної графіки;

системи управління базами даних (СУБД);

прикладне програмне забезпечення.

Системне програмне забезпечення

Системне (базове) ПЗ - програмне забезпечення, що включає в себе операційні системи, мережеве ПЗ, сервісні програми, а також засоби розробки програм (транслятори, редактори зв'язків, відлагоджувачі тощо.).

Мережеве ПЗ призначено для управління загальними ресурсами у розподілених обчислювальних системах. До мережевого ПЗ відносять ОС, що підтримують роботу комп'ютерів в мережевих конфігураціях (так звані мережеві ОС), а також окремі мережеві програми (пакети), що використовуються спільно зі звичайними, не мережевими ОС.

Для розширення можливостей операційних систем та надання набору додаткових послуг використовуються сервісні програми. Їх можна розділити на наступні групи:

інтерфейсні системи;

оболонки операційних систем;

утиліти.

Інтерфейсні системи є природним продовженням операційної системи і модифікують як користувальницький, так і програмний інтерфейси, а також реалізують додаткові можливості з управління ресурсами комп'ютера.

Утиліти надають користувачам засоби обслуговування комп'ютера і його ПЗ.

Прикладне програмне забезпечення

Програми, за допомогою яких користувач може вирішувати свої інформаційні завдання, не вдаючись до програмування, називаються прикладними програмами.

До числа таких програм належать:

текстові та графічні редактори, за допомогою яких можна готувати різні тексти, створювати малюнки, будувати креслення; простіше кажучи, писати, креслити, малювати;

системи управління базами даних (СУБД), що дозволяють перетворити комп'ютер на довідник з будь-якої теми;

табличні процесори, що дозволяють організовувати дуже поширені на практиці табличні розрахунки;

комунікаційні (мережеві) програми, призначені для обміну інформацією з іншими комп'ютерами, об'єднаними з даним в комп'ютерну мережу.

Операційні системи

Операційна система (ОС) - система програм, призначена для керування пристроями комп'ютера, управління обробкою і зберіганням даних, забезпечення користувацького інтерфейсу.

Операційна система зазвичай зберігається у зовнішній пам'яті комп'ютера - на диску. У функції операційної системи входить:

1. здійснення діалогу з користувачем;

2. введення-виведення і керування даними;

3. планування й організація процесу обробки програм;

4. розподіл ресурсів (оперативної пам'яті та кеша, процесора, зовнішніх пристроїв);

5. запуск програм на виконання;

6. усілякі допоміжні операції обслуговування;

7. передача інформації між різними внутрішніми пристроями;

8. програмна підтримка роботи периферійних пристроїв (монітора, клавіатури, накопичувачів, принтера та ін.)

Системи програмування

Система програмування - це система для розробки нових програм на конкретній мові програмування.

Сучасні системи програмування зазвичай надають користувачам потужні та зручні засоби розробки програм.

Популярні системи програмування - TurboBasic, QuickBasic, TurboPascal, Turbo C.

Інструментальні програми

Інструментальні програмні засоби - це програми, які використовуються в ході розробки, коригування або розвитку інших прикладних або системних програм.

За своїм призначенням вони близькі до систем програмування. До інструментальних програм, наприклад, відносяться:

редактори;

засоби компонування програм;

програми налагодження, тобто програми, які допомагають знаходити і усувати помилки в програмі;

допоміжні програми, що реалізують часто використовувані системні дії;

графічні пакети програм тощо.

Загальні вимоги до програмних систем

Максимум зручностей користувача, спілкування мовою, близькому до природного, наочне представлення даних, можливість редагування, швидкість ознайомлення з роботою, легкість освоєння, відсутність жорстких обмежень на структуру та обсяг вихідних даних, доступність спілкування, можливість адаптації до вимог користувача, повнота і доступність програмної документації, Адаптованість ПЗ - пристосованість до функціонування в різних умовах, Гнучкість - можливість легко вводити зміни, доповнення та виправлення до ПЗ, Мобільність - переносимість на різні обчислювальні платформи та операційні середовища,Масштабованість, розширюваність і кодифікованості,Ефективність роботи

Принципи побудови програмного забезпечення

6.1. Модульність ПЗ - проведення декомпозиції алгоритмів і програм на модулі з метою виділення загальних типових функцій і компонентів.

6.2. Інтелектуальність ПЗ - наявність знань про предметну область і вміння використовувати їх при вирішенні завдань.

6.3. Чорний ящик - ПЗ повинно приховувати від користувачів складний механізм організації та взаємодії програм.

6.4. Умовчання - замовчування одного разу заданих параметрів, якщо вони мають сенс в інших аналогічних задачах.