Medical informatics

1. Москва - 20Москва - 201133
Доцент кафедры «Медицинская информатика и статистика»
ПРОНЬКИН Николай Николаевич
ТЕМА:
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И
РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРОВ
www.kafedra.1mgmu.com

2. 22
КомпьютерКомпьютер
(англ. computer —(англ. computer —
вычислитель) представляетвычислитель) представляет
собой программируемоесобой программируемое
электронное устройство,электронное устройство,
способное обрабатыватьспособное обрабатывать
данные и производитьданные и производить
вычисления, а такжевычисления, а также
выполнять другие задачивыполнять другие задачи
манипулирования символами.манипулирования символами.
Слайд 1

3. 33
ГЛАВНЫЕ УСТРОЙСТВАГЛАВНЫЕ УСТРОЙСТВА
КОМПЬЮТЕРАКОМПЬЮТЕРА
 память;память;
 процессорпроцессор;;
 устройство вводаустройство ввода ;;
 устройство выводаустройство вывода ..
Эти устройства соединеныЭти устройства соединены
каналами связи,каналами связи, по которымпо которым
передается информация.передается информация.
Слайд 2

4. 44
ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА
КОМПЬЮТЕРА
и СВЯЗИ МЕЖДУ НИМИ
Слайд 3

5. 55
ФУНКЦИИ ПАМЯТИ:
• приём информацииприём информации из другихиз других
устройств;устройств;
• запоминание информациизапоминание информации;;
• выдача информациивыдача информации по запросу впо запросу в
другие устройства.другие устройства.
Слайд 4

6. 66
ФУНКЦИИ ПРОЦЕССОРА :
• обработка данных пообработка данных по
заданной программезаданной программе путемпутем
выполнения арифметических ивыполнения арифметических и
логических операций;логических операций;
• программное управлениепрограммное управление
работой устройствработой устройств компьютеракомпьютера..
Слайд 5

7. 77
Та часть процессора, котораяТа часть процессора, которая
выполняет команды, называетсявыполняет команды, называется
арифметико-логическимарифметико-логическим
устройством (АЛУ), а другая егоустройством (АЛУ), а другая его
часть, выполняющая функциичасть, выполняющая функции
управления устройствами,управления устройствами,
называется устройствомназывается устройством
управления (УУ).управления (УУ).
Слайд 6

8. 88
В составе процессора имеетсяВ составе процессора имеется
ряд специализированныхряд специализированных
дополнительных ячеек памяти,дополнительных ячеек памяти,
называемыхназываемых регистрами.регистрами.
Регистр выполняет функциюРегистр выполняет функцию
кратковременного хранениякратковременного хранения
числа или команды.числа или команды.
Слайд 7

9. 99
Основным элементом регистраОсновным элементом регистра
является электронная схема,является электронная схема,
называемаяназываемая триггером,триггером, котораякоторая
способна хранить одну двоичнуюспособна хранить одну двоичную
цифру (разряд двоичного кода).цифру (разряд двоичного кода).
РегистрРегистр представляет собойпредставляет собой
совокупность триггеров,совокупность триггеров,
связанных друг с другомсвязанных друг с другом
определённым образом общейопределённым образом общей
системой управления.системой управления.
Слайд 8

10. 1010
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ
ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА
• принцип программного управления
(программа состоит из набора команд,
выполняемых автоматически процессором);
• принцип однородности памяти (программы
и данные хранятся в одной и той же памяти);
• принцип адресности (структурно память
состоит из перенумерованных ячеек;
процессору в произвольный момент времени
доступна любая ячейка).
Слайд 9

11. 1111
КомандаКоманда — это описание— это описание
элементарной операции, которуюэлементарной операции, которую
должен выполнить компьютер.должен выполнить компьютер.
В общем случае, команда содержитВ общем случае, команда содержит
следующую информацию:следующую информацию:
- код- код выполняемой операции;выполняемой операции;
- указания по определению- указания по определению операндовоперандов
(или их адресов);(или их адресов);
- указания по размещению получаемого- указания по размещению получаемого
результатарезультата..
Слайд 10

12. 1212
Команды хранятся в ячейках памятиКоманды хранятся в ячейках памяти
в двоичном коде.в двоичном коде.
 В современных компьютерахВ современных компьютерах
длина команд переменнаядлина команд переменная
(обычно от двух до четырех(обычно от двух до четырех
байтов),байтов), а способы указанияа способы указания
адресов переменных весьмаадресов переменных весьма
разнообразные.разнообразные.
Слайд 11

13. 1313
Выполнение команды можно проследить по
схеме:
Слайд 12

14. 1414
При рассмотренииПри рассмотрении
компьютерных устройств,компьютерных устройств,
принято различать ихпринято различать их
архитектуру и структуруархитектуру и структуру
Слайд 13

15. 1515
АрхитектуройАрхитектурой компьютера называетсякомпьютера называется
его описание на некотором общем уровне,его описание на некотором общем уровне,
включающее описание пользовательскихвключающее описание пользовательских
возможностей программирования,возможностей программирования,
системы команд, системы адресации,системы команд, системы адресации,
организации памяти и т.д.организации памяти и т.д.
СтруктураСтруктура компьютера — этокомпьютера — это
совокупность его функциональныхсовокупность его функциональных
элементов и связей между ними.элементов и связей между ними.
Слайд 14

16. 1616
Наиболее распространены следующиеНаиболее распространены следующие
архитектурные решенияархитектурные решения
1. Классическая архитектура1. Классическая архитектура (архитектура фон Неймана)(архитектура фон Неймана)
Устройства
ввода
Процессор
АЛУ УУ
Регистры
Устройства
вывода
Память
Команды Данные
Управление
Данные
Слайд 15

17. 1717
ЭтоЭто однопроцессорный компьютероднопроцессорный компьютер
 К этому типу архитектуры относится и архитектураК этому типу архитектуры относится и архитектура
ПК сПК с общей шиной (все функциональные блокиобщей шиной (все функциональные блоки
здесь связаны между собой общей шиной,здесь связаны между собой общей шиной,
называемой также системной магистральюназываемой также системной магистралью ).).
 ФизическиФизически магистральмагистраль представляет собойпредставляет собой
многопроводную линию с гнездами длямногопроводную линию с гнездами для
подключения электронных схем. Совокупностьподключения электронных схем. Совокупность
проводов магистрали разделяется на отдельныепроводов магистрали разделяется на отдельные
группы: шину адреса, шину данных и шинугруппы: шину адреса, шину данных и шину
управления.управления.
Слайд 16

18. 1818
Периферийные устройства (принтер и др.)Периферийные устройства (принтер и др.)
подключаются к аппаратуре компьютераподключаются к аппаратуре компьютера
через специальныечерез специальные контроллеры —контроллеры —
устройства управления периферийнымиустройства управления периферийными
устройствами.устройствами.
КонтроллерКонтроллер — устройство, которое— устройство, которое
связывает периферийное оборудованиесвязывает периферийное оборудование
или каналы связи с центральнымили каналы связи с центральным
процессором, освобождая процессор отпроцессором, освобождая процессор от
непосредственного управлениянепосредственного управления
функционированием данногофункционированием данного
оборудования.оборудования.
Слайд 17

19. 1919
2. Многопроцессорная архитектура2. Многопроцессорная архитектура
Слайд 18

20. 2020
3. Многомашинная вычислительная система3. Многомашинная вычислительная система
4. Архитектура с параллельными процессорами4. Архитектура с параллельными процессорами
Слайд 19

21. 2121
Центральный процессор
(CPU, от англ. Central Processing Unit)
− основной рабочий компонент
компьютера, который выполняет
арифметические и логические
операции, заданные программой,
управляет вычислительным
процессом и координирует работу
всех устройств компьютера
Слайд 20

22. 2222
Центральный процессор содержит:
• арифметико-логическое устройство;
• шины данных и шины адресов;
• регистры;
• счетчики команд;
• кэш — очень быстрая память малого
объема (от 8 до 512 Кбайт);
• математический сопроцессор чисел с
плавающей точкой.
Слайд 21

23. 2323
Микропроцессор Pentium 4.
Вид сверху (слева) и вид снизу (справа)
Современные процессоры выполняются в
виде микропроцессоров
Слайд 22

24. 2424
Два основных вида памяти -Два основных вида памяти -
внутренняя и внешняявнутренняя и внешняя
• оперативная память (ОЗУ),оперативная память (ОЗУ),
• кэш-память,кэш-память,
• специальная память.специальная память.
Внутренняя памятьВнутренняя память
Память компьютера построена из двоичныхПамять компьютера построена из двоичных
запоминающих элементов —запоминающих элементов — битовбитов, объединенных в, объединенных в
группы погруппы по 8 битов8 битов, которые называются, которые называются байтамибайтами..
(Единицы измерения памяти совпадают с единицами(Единицы измерения памяти совпадают с единицами
измерения информации). Все байтыизмерения информации). Все байты пронумерованыпронумерованы..
Номер байта называется егоНомер байта называется его адресомадресом..
Слайд 23

25. 2525
Оперативная памятьОперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random(ОЗУ, англ. RAM, Random
Access Memory — память с произвольнымAccess Memory — память с произвольным
доступом) — это быстрое запоминающеедоступом) — это быстрое запоминающее
устройство не очень большого объёма,устройство не очень большого объёма,
непосредственно связанное с процессором инепосредственно связанное с процессором и
предназначенное для записи, считывания ипредназначенное для записи, считывания и
хранения выполняемых программ и данных,хранения выполняемых программ и данных,
обрабатываемых этими программами.обрабатываемых этими программами.
 Оперативная память используется толькоОперативная память используется только длядля
временного хранения данных и программвременного хранения данных и программ, так, так
как,как, когда машина выключается, всё, чтокогда машина выключается, всё, что
находилось в ОЗУ, пропадает.находилось в ОЗУ, пропадает.
 Оперативная память -Оперативная память - SDRAMSDRAM,, DIMMDIMM..
Слайд 24

26. 2626
КэшКэш (англ. cache), или сверхоперативная(англ. cache), или сверхоперативная
память — очень быстрое ЗУ небольшогопамять — очень быстрое ЗУ небольшого
объёма, которое используется при обменеобъёма, которое используется при обмене
данными между микропроцессором иданными между микропроцессором и
оперативной памятью для компенсацииоперативной памятью для компенсации
разницы в скорости обработкиразницы в скорости обработки
информации процессором и несколькоинформации процессором и несколько
менее быстродействующей оперативнойменее быстродействующей оперативной
памятью.памятью.
Кэш-памятью управляет специальноеКэш-памятью управляет специальное
устройство —устройство — контроллерконтроллер
Слайд 25

27. 2727
Кэш-память реализуется наКэш-память реализуется на микросхемахмикросхемах
статической памяти SRAMстатической памяти SRAM (Static RAM),(Static RAM),
более быстродействующих, дорогих иболее быстродействующих, дорогих и
малоёмких, чем DRAM (SDRAM).малоёмких, чем DRAM (SDRAM).
Современные микропроцессоры имеютСовременные микропроцессоры имеют
встроенную кэш-памятьвстроенную кэш-память, так называемый, так называемый
кэш первого уровнякэш первого уровня размером 8, 16 илиразмером 8, 16 или
32 Кбайт. Кроме того, на системной плате32 Кбайт. Кроме того, на системной плате
компьютера может быть установленкомпьютера может быть установлен кэшкэш
второго уровнявторого уровня ёмкостью 256, 512 Кбайтёмкостью 256, 512 Кбайт
и выше.и выше.
Слайд 26

28. 2828
Специальная памятьСпециальная память
К устройствам специальной памятиК устройствам специальной памяти
относятся постоянная память (ROM),относятся постоянная память (ROM),
перепрограммируемая постоянная памятьперепрограммируемая постоянная память
(Flash Memory), память CMOS RAM,(Flash Memory), память CMOS RAM,
питаемая от батарейки, видеопамять ипитаемая от батарейки, видеопамять и
некоторые другие виды памяти.некоторые другие виды памяти.
Слайд 27

29. 2929
• накопители на жёстких магнитных дисках;
• накопители на гибких магнитных дисках;
• накопители на компакт-дисках;
• накопители на магнито-оптических
компакт-дисках;
• накопители на магнитной ленте (стримеры)
и др.
Внешняя память (ВЗУ)
В состав внешней памяти компьютера входят:
Слайд 28

30. 3030
АУДИОАДАПТЕРАУДИОАДАПТЕР
 АудиоадаптерАудиоадаптер (Sound Blaster или(Sound Blaster или
звуковая плата) это специальнаязвуковая плата) это специальная
электронная плата, котораяэлектронная плата, которая
позволяет записывать звук,позволяет записывать звук,
воспроизводить его и создаватьвоспроизводить его и создавать
программными средствами спрограммными средствами с
помощью микрофона, наушников,помощью микрофона, наушников,
динамиков, встроенного синтезаторадинамиков, встроенного синтезатора
и другого оборудованияи другого оборудования
Слайд 29

31. 3131
ВИДЕОАДАПТЕРВИДЕОАДАПТЕР
 ВидеоадаптерВидеоадаптер — это электронная— это электронная
плата, которая обрабатываетплата, которая обрабатывает
видеоданные (текст и графику) ивидеоданные (текст и графику) и
управляет работой дисплея.управляет работой дисплея.
Содержит видеопамять, регистрыСодержит видеопамять, регистры
ввода вывода и модуль BIOS.ввода вывода и модуль BIOS.
Посылает в дисплей сигналыПосылает в дисплей сигналы
управления яркостью лучей иуправления яркостью лучей и
сигналы развертки изображениясигналы развертки изображения
Слайд 30

32. 3232
КЛАВИАТУРАКЛАВИАТУРА
 Клавиатура компьютераКлавиатура компьютера ——
устройство для ввода информации вустройство для ввода информации в
компьютер и подачи управляющихкомпьютер и подачи управляющих
сигналов. Содержит стандартныйсигналов. Содержит стандартный
набор клавиш печатной машинки инабор клавиш печатной машинки и
некоторые дополнительныенекоторые дополнительные
клавиши — управляющие иклавиши — управляющие и
функциональные клавиши,функциональные клавиши,
клавиши управления курсором иклавиши управления курсором и
малую цифровую клавиатурумалую цифровую клавиатуру
Слайд 31

33. 3333
ВИДЕОСИСТЕМА КОМПЬЮТЕРАВИДЕОСИСТЕМА КОМПЬЮТЕРА
 1. монитор (называемый также дисплеем);1. монитор (называемый также дисплеем);
 2. видеоадаптер;2. видеоадаптер;
 3. программное обеспечение (драйверы3. программное обеспечение (драйверы
видеосистемы).видеосистемы).
Видеосистема компьютера состоит изВидеосистема компьютера состоит из трехтрех
компонент:компонент:
Слайд 32

34. 3434
МАНИПУЛЯТОРЫМАНИПУЛЯТОРЫ
 МышьМышь
 ДжойстикДжойстик
 ТрекболТрекбол
 ДигитайзерДигитайзер
МанипуляторыМанипуляторы — это специальные— это специальные
устройства, которые используютсяустройства, которые используются
для управления курсоромдля управления курсором
Слайд 33

35. 3535
ПРИНЦИППРИНЦИП
ОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРЫОТКРЫТОЙ АРХИТЕКТУРЫ
 Регламентируются иРегламентируются и
стандартизируются только описаниестандартизируются только описание
принципа действия компьютера и егопринципа действия компьютера и его
конфигурация (определеннаяконфигурация (определенная
совокупность аппаратных средств исовокупность аппаратных средств и
соединений между ними)соединений между ними)
 Компьютер легко расширяется иКомпьютер легко расширяется и
модернизируется за счёт наличиямодернизируется за счёт наличия
внутренних расширительных гнёздвнутренних расширительных гнёзд
Слайд 34

36. 3636
Общая структура персонального компьютераОбщая структура персонального компьютера
с подсоединеннымис подсоединенными
периферийными устройствамипериферийными устройствами
Слайд 35

37. 3737
Интерфейс — это средство
сопряжения двух устройств, в
котором все физические и
логические параметры согласуются
между собой.
Слайд 36

38. 3838
Устройство
Контроллер
или адаптер
Порт Шина
Схема подключения периферийных
устройств к шине
Слайд 37