Elementele de bază ale stocării datelor într-un computer. Stocarea datelor în memoria computerului. Scopul principal al dispozitivelor periferice

Stocarea datelor în memoria computerului.

Numele parametrului	Sens
Subiect articol:	Stocarea datelor în memoria computerului.
Rubrica (categoria tematica)	Tot felul de lucruri diferite

Există dispozitive de stocare a informațiilor implementate sub formă de circuite electronice și dispozitive de stocare a informațiilor, cu ajutorul cărora datele sunt înregistrate pe un anumit suport, precum magnetic sau optic (anterior, se foloseau chiar și suporturi de hârtie - carduri perforate și benzi perforate) . Dispozitivele care sunt circuite electronice, se caracterizează prin timp scurt de acces la date, dar nu permit stocarea unor cantități mari de informații. Dimpotrivă, dispozitivele de stocare a informațiilor fac posibilă stocarea unor cantități mari de informații, dar timpul necesar pentru a le scrie și a le citi este mai lung.

Metode de stocare a biților în calculatoarele moderne. Stocarea unui bit într-o mașină necesită un dispozitiv care poate fi în două stări, cum ar fi un întrerupător (pornit sau oprit), un releu (deschis sau închis) sau un steag pe un catarg (ridicat sau coborât). Una dintre stări este folosită pentru a desemna 0, a doua pentru a desemna 1.

Trigger– Acesta este un circuit care are o valoare de ieșire de 0 sau 1, iar această valoare rămâne neschimbată până când un impuls de moment care emană dintr-un alt circuit face ca circuitul să treacă la o altă valoare. Astfel, declanșatorul poate fi într-una din două stări, dintre care una corespunde stocării unui zero binar, cealaltă stocării unuia binar.

Un mod modern de stocare a biților într-un mod similar este condensator, care constă din două plăci mici de metal situate paralele una cu cealaltă la o anumită distanță. Dacă conectați o sursă de tensiune la plăci: un pol pozitiv la o placă, un pol negativ la cealaltă, sarcinile de la sursă se vor transfera pe plăci. Acum, dacă îndepărtați sursa de tensiune, încărcările vor rămâne pe plăci. Dacă conectați plăcile, atunci va exista curent electric, iar taxele vor fi neutralizate. Astfel, condensatorul poate fi în una din două stări (încărcat și descărcat), dintre care una trebuie luată ca 0, cealaltă ca 1. Tehnologii moderne fac posibilă crearea a milioane de condensatoare mici combinate într-un singur circuit pe o singură placă (microcircuit, cip). Prin urmare, un condensator a devenit o modalitate obișnuită de a stoca biți în mașini.

Declanșatoarele și condensatoarele sunt exemple de sisteme de stocare cu diferite grade de robustețe. Declanșatorul pierde datele introduse după ce alimentarea este oprită. Încărcările condensatorului sunt atât de slabe încât tind să se disipeze de la sine, chiar și atunci când mașina este pornită. Rezultă că încărcarea condensatorului trebuie reîncărcată în mod constant utilizând așa-numitul circuit de regenerare. Din cauza acestei instabilități, memoria computerului construită în acest fel este adesea numită memorie dinamică.

Stocarea datelor în memoria computerului. - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Stocarea datelor în memoria computerului 2017-2018”.

Memoria computerului este formată din elemente binare de stocare - biți (English Binary Digit - binary digit). Calculatoarele convenționale folosesc celule formate din patru octeți secvențiali (cuvinte), dar calculatoarele timpurii folosesc celule de unul sau doi octeți (jumătate de cuvinte), iar unele supercalculatoare folosesc celule de opt octeți.

În fiecare celulă de memorie poate fi scris un singur număr sau o singură comandă. Codul binar este stocat în celulă până când i se scrie unul nou. cod binar sau până când mașina este scoasă de sub tensiune. Împărțirea memoriei în cuvinte pentru calculatoarele cu patru octeți este prezentată în Fig. 2.16.

procesor pe 64 de biți

procesor pe 32 de biți

pe 16 biți

CPU

Jumătate de cuvânt

Cuvânt dublu

Orez. 2.16. Împărțirea memoriei în cuvinte pe un computer

Calculatoarele moderne folosesc adresarea pe 32 de biți, ceea ce înseamnă că pot exista un total de 2 32 de adrese independente. Astfel, este posibilă adresarea directă a unui câmp de memorie de dimensiunea 2 32 = 4.294.967.296 octeți (4,3 GB).

Se face distincție între dispozitivele de stocare a informațiilor, implementate sub formă de circuite electronice, și dispozitivele de stocare a informațiilor, cu ajutorul cărora datele sunt înregistrate pe un anumit suport (Fig. 2.17), de exemplu, magnetic sau optic (anterior, suport de hârtie). au fost folosite - cărți perforate și benzi perforate).

Memoria externă este localizată pe magnetic sau discuri optice. Scrierea și citirea informațiilor atunci când lucrați cu memorie externă este mai lentă decât atunci când lucrați cu YAM, dar memoria externă are un volum mare și conținutul acesteia nu se modifică atunci când computerul este oprit.

Memoria nevolatilă este reprezentată de un cip de memorie în care sunt înregistrate informații despre tipul de hardware al computerului.

Circuite electronice Dispozitive de stocare a informaţiilor

Magnetic Operațional Magnetic

dispozitiv de stocare (RAM, RAM) sau memorie cu acces aleatoriu

Memorie numai pentru citire (ROM)

unități de bandă

Flexibil Rigid

discuri magnetice magnetice discuri

(dischete) (hard disk)

Discuri optice Magneto-optice Discuri

Simplu cu capacitate de înregistrare (CD).

Orez. 2.17. Clasificarea unităților și dispozitivelor

stocarea informațiilor

tera și setările sale. Setările PC-ului pot fi modificate la cererea utilizatorului, astfel încât memoria nevolatilă vă permite nu numai să citiți datele din acesta, ci și să le scrieți. În esență, folosește un cip RAM obișnuit, dar fabricat folosind o tehnologie CMOS specială care asigură un consum redus de energie la operarea acestui dispozitiv, motiv pentru care memoria nevolatilă este adesea numită memorie CMOS. Toate microcircuitele pentru laptop-uri sunt fabricate folosind tehnologia CMOS pentru a asigura funcționarea pe termen lung a bateriilor lor. Cipul de memorie nevolatilă este conectat la o baterie, care salvează datele înregistrate în cip atunci când PC-ul este oprit din rețea.

Dispozitivele care sunt circuite electronice au un timp scurt de acces la date, dar nu permit stocarea unor cantități mari de informații. Dispozitivele de stocare a informațiilor, dimpotrivă, fac posibilă stocarea unor cantități mari de informații, dar timpul necesar pentru a le scrie și citi este lung, deci munca eficienta pe computer este posibilă numai prin utilizarea în comun a dispozitivelor de stocare a informațiilor și a dispozitivelor de stocare implementate sub formă de circuite electronice.

Cip BIOS (sistem de bază de intrare/ieșire - sistem de bază intrare/ieșire). Acesta este un software încorporat în computer care este accesibil fără acces la disc; un set de programe concepute pentru a testa automat dispozitivele după pornirea computerului și încărcarea sistemului de operare în RAM.

Rolul BIOS-ului este dublu: pe de o parte, este un element integral al hardware-ului (Hardware), iar pe de altă parte, este un modul important al oricărui sistem de operare (Software). BIOS-ul conține codul necesar pentru a controla tastatura, placa video, unitățile, porturile și alte dispozitive.

De obicei, BIOS-ul se află într-un cip de memorie read-only (ROM) situat pe placa de bază a computerului (de aceea acest cip este adesea numit BIOS ROM). Această tehnologie permite ca BIOS-ul să fie întotdeauna disponibil, în ciuda deteriorării, de exemplu, a sistemului de disc și permite computerului să pornească singur. Deoarece RAM (memoria cu acces aleatoriu) este accesată mult mai rapid decât ROM-ul, producătorii de computere proiectează sisteme astfel încât atunci când computerul este pornit, BIOS-ul să fie copiat din ROM în RAM.

Memoria numai pentru citire este concepută pentru a stoca informații permanente care sunt scrise în cipul de memorie doar pentru citire de către producătorul computerului. BIOS-ul include un program de autotestare a computerului atunci când este pornit, drivere pentru unele dispozitive (monitor, unități de disc informații etc.), precum și un program pentru încărcarea sistemului de operare de pe dispozitivele de disc. În prezent, aproape toate plăcile de bază sunt echipate cu un microcircuit pentru stocarea permanentă a codului inițial de pornire executabil al computerului FLASH BIOS, care poate fi rescris în orice moment în cipul ROM folosind un program special.

Dispozitiv de stocare extern (ESD). Acest dispozitiv este împărțit în memorie cu acces aleatoriu, memorie numai pentru citire și memorie cache.

Memoria externă este concepută pentru stocarea pe termen lung a programelor și datelor, iar integritatea conținutului său nu depinde de faptul că computerul este pornit sau oprit. Dispozitive suplimentare memorie externă sunt:

FDD (Floppy Disk Drive) - unitate de dischetă discuri magnetice, capacitate - 1,44 MB;
CD-ROM și R/W - unitate CD laser, capacitate - 800 MB;
DVD-ROM și R/W - unitate DVD laser, capacitate - până la 16 GB;
HDD (Hard Disk Drive) - dispozitiv de stocare magnetic dur discuri, capacitate - mai mult de 100 GB;
FLASH - dispozitiv de stocare pe cipuri de memorie, capacitate - până la 8 GB.

Memoria computerului trebuie să fie formată dintr-un anumit număr de celule numerotate, fiecare dintre acestea putând conține fie date procesate, fie instrucțiuni de program. Toate celulele de memorie trebuie să fie accesibile în mod egal altor dispozitive computerizate.

Memorie cu acces aleatoriu(RAM, English Random Access Memory, RAM) - destinat înregistrării, citirii și stocării temporare a programelor (sistem și aplicație), date inițiale, rezultate intermediare și finale.

Când opriți computerul, informațiile din RAM sunt șterse. Calculatoarele moderne au de obicei între 128 MB și 2 GB de memorie. Capacitatea de memorie este o caracteristică importantă a unui computer; afectează viteza computerului și performanța programelor. Programele de aplicații moderne necesită adesea mai mult de 4 MB de memorie pentru a rula, altfel programul pur și simplu nu va funcționa. O parte din RAM numită „memorie video” conține date corespunzătoare imaginii curente de pe ecran.

Structural, elementele RAM sunt realizate sub formă de cipuri de tip DIP (Dual In-line Package - double-row pinout) sau sub formă de module de memorie de tip SIP (Single In-line Package - single-row pinout).

Un computer personal conține patru tipuri de RAM: module SIMM, utilizate în computerele mai vechi cu procesoare 386, 486 și Pentium; DIMM-uri mai avansate utilizate în calculatoare de la Pentium II și Celeron până la Pentium III și Athlon; Mai mult module moderne DDR DIMM și MMM, care sunt utilizate cu procesoare și plăci de bază noi. Memoria cu acces aleatoriu este construită pe cipuri de memorie cu acces aleatoriu la orice celulă. RAM Poate fi fie static (pe flip-flop) și se numește SRAM (Static RAM), fie dinamic (bazat pe celule condensatoare) - DRAM (Dynamic RAM).

În RAM statică, un declanșator static este folosit ca dispozitiv electronic, care este capabil să mențină starea 0 sau 1 la nesfârșit (când computerul este pornit). RAM dinamică este construită pe condensatori implementați în interiorul unui cristal de siliciu. Dispozitivele electronice dinamice (condensatori) se auto-descarcă în timp și informația înregistrată se pierde, prin urmare dispozitivele electronice dinamice necesită restabilirea periodică a încărcăturii - regenerare. În timpul regenerării, înregistrării informații noi ar trebui interzisă.

Comparativ cu RAM statică, RAM dinamică are o capacitate specifică mai mare și un cost mai mic, dar un consum mai mare de energie și o performanță mai scăzută. Dispozitivele de memorie cu acces aleatoriu au o structură modulară. Capacitatea RAM este mărită prin instalarea de module suplimentare. Timpul de acces la modulele DRAM este de 60-70 ns.

Calculatoarele moderne au memorie RAM cuprinsă între 512-1024 MB. Procesorul computerului poate funcționa numai cu date care se află în RAM. Datele de pe disc sunt citite în RAM pentru procesare. Principalii producători de memorie sunt IBM, Seagate, Maxtor, Western, Digital, Fujitsi și Kingston. Ponderea vânzărilor de memorie DIMM este în scădere semnificativă, lăsând loc modulelor de memorie DDR DIMM (256 și 512 MB) sau RIMM (128 și 256 MB).

Memorie numai pentru citire(ROM, engleză Real Only Memory - ROM - read-only memory) - memorie nevolatilă, folosită pentru a stoca date care nu trebuie schimbate niciodată.

Modulele și casetele ROM au o capacitate, de regulă, care nu depășește câteva sute de kilobytes. Din punct de vedere structural, memoria principală este formată din milioane de celule de memorie individuale cu o capacitate de 1 octet fiecare. Capacitatea totală a memoriei principale a computerelor moderne variază de obicei între 1 și 32 MB.

Memorie reprogramabilă numai pentru citire(Memorie FLASH) - memorie nevolatilă care permite ca conținutul său să fie rescris de mai multe ori de pe o dischetă.

Înregistrează memoria cache - memorie de mare viteză, care este un buffer între RAM și microprocesor, permițându-vă să creșteți viteza operațiunilor. Este recomandabil să-l creați pe un computer personal cu frecvența ceasului oscilator master 40 MHz sau mai mult. Registrele memoriei cache sunt inaccesibile utilizatorului, de unde și numele cache. Pe baza principiului înregistrării rezultatelor, există două tipuri de memorie cache:

Scriere înapoi - rezultatele operațiunilor sunt înregistrate în memoria cache înainte de a fi scrise în RAM și apoi

trollerul de memorie cache rescrie independent aceste date în RAM;

Write-through - rezultatele operațiunilor sunt scrise simultan în paralel atât în memoria cache, cât și în RAM.

Pentru a accelera operațiunile memoriei principale, se folosește un cache de registru în interiorul microprocesorului (cache de nivel 1) sau în afara microprocesorului de pe placa de bază (cache de nivel 2). Pentru a accelera operațiunile cu memoria de disc, memoria cache este organizată pe celule de memorie electronică.

Microprocesoarele Pentium și Pentium Pro au memorie cache separat pentru date și separat pentru instrucțiuni, iar în timp ce Pentium are o capacitate mică a acestei memorie - 8 KB fiecare, atunci Pentium Pro ajunge la 256-512 KB. Trebuie avut în vedere faptul că toți MP-ii pot folosi memorie cache suplimentară situată pe placa de bază în afara MP-ului, a cărei capacitate poate ajunge la câțiva megaocteți.

Scopul principal al folosirii memoriei cache este de a compensa diferența de viteză de procesare a informațiilor de către procesor (registrele sale sunt cele mai rapide) și RAM ceva mai lentă. Memoria cache nu este accesibilă utilizatorului și este utilizată automat de computer. Rețineți că având o memorie cache de 256 KB crește performanța computerului cu aproximativ 20%.

Memoria principală Calculatorul este împărțit în două zone logice: memorie direct adresabilă, care ocupă primii 1024 KB de celule cu adrese de la 0 la 1024 KB - 1 și memorie extinsă, accesul la celulele căruia este posibil folosind programe speciale de driver.

Memorie standard(Conventional Memory Area - CMA) se numește memorie direct adresabilă în intervalul de la 0 la 640 KB. Este apelată memoria direct adresabilă în intervalul de adrese de la 640 la 1024 KB memorie de top(UMA - Zona de memorie superioară). Memoria superioară este rezervată pentru memoria monitorului (memoria video) și stocarea numai pentru citire. Cu toate acestea, de obicei, există zone libere rămase în el - „ferestre”, care pot fi utilizate cu ajutorul managerului de memorie ca RAM de uz general.

memorie extinsa - memorie cu adrese de 1024 KB și mai mult. Accesul direct la această memorie este posibil numai în modul protejat al microprocesorului. ÎN modul real Există două moduri de a accesa această memorie, dar numai atunci când utilizați drivere: conform specificațiilor XMS (Extended Memory Specification) și EMS (Expanded Memory Specification).

Accesul la memoria extinsă conform specificației XMS este organizat folosind drivere XMM (Extended Memory Manager). Această memorie este adesea numită memorie suplimentară, având în vedere că la primele modele de computere personale această memorie era amplasată pe carduri suplimentare separate. Specificația EMS este o specificație mai veche care implementează accesul prin maparea câmpurilor de memorie extinsă la o anumită zonă a memoriei superioare. În acest caz, nu informațiile prelucrate sunt stocate, ci doar adresele care oferă acces la aceste informații. Se numește memoria organizată conform specificației EMS afisat.

Memoria extinsă poate fi utilizată în primul rând pentru a stoca date și unele programe de sistem de operare. Memoria extinsă este adesea folosită pentru a organiza discuri virtuale (electronice).

Memorie video(VRAM) este un tip de memorie cu acces aleatoriu în care sunt stocate imaginile codificate. Această memorie este organizată în așa fel încât conținutul său să fie disponibil pentru două dispozitive simultan - procesor și monitor, astfel încât imaginea de pe ecran se modifică simultan cu actualizarea datelor video din memorie.

ControloriiŞi adaptoare sunt seturi de circuite electronice care sunt furnizate dispozitivelor computerizate în scopul compatibilității interfețelor acestora. Controlerele, în plus, controlează direct dispozitivele periferice la cererea microprocesorului.

Porturile dispozitivului sunt circuite electronice care conțin unul sau mai multe registre de intrare/ieșire și care vă permit să conectați dispozitive periferice ale computerului la magistralele externe ale microprocesorului.

Placa de sistem informatic (placa de baza). Placa de baza- placa principala PC (Fig. 2.18), pe care sunt amplasate:

procesor (cipul care realizează majoritatea operațiunilor de calcul);
set de microprocesoare (chipset) - un set de cipuri care controlează funcționarea dispozitivelor interne ale unui computer;
trei magistrale (seturi de conductori prin care semnalele sunt schimbate între dispozitive interne calculator);
memorie cu acces aleatoriu (RAM) - un set de cipuri concepute pentru stocarea temporară a datelor;
ROM este un cip conceput pentru stocarea de date pe termen lung;
conectori (fante) pentru conectare dispozitive suplimentare;
instrumente de monitorizare a stării placa de baza.

Zonele conectorilor externi Sloturi pentru carduri

expansiune periferică încorporată

Orez. 2.18. Placa de baza a computerului

Sincronizarea și overclockarea plăcii de bază. Ceasul principal al plăcii de bază generează impulsuri de referință de ceas extrem de stabile care sunt utilizate pentru a sincroniza procesorul, memoria și magistralele I/O. Deoarece viteza acestor subsisteme variază semnificativ, fiecare dintre ele poate fi sincronizat cu propria frecvență. În chipset-urile asincrone, frecvențele sunt relativ independente, ceea ce deschide posibilitatea optimizării performanței și overclockării. Cea mai comună țintă pentru overclocking este procesorul central. Este destul de evident că performanța unui anumit procesor depinde de frecvența ceasului de bază și de frecvența magistralei sistemului. Prima componentă determină rata de procesare, iar a doua determină viteza de livrare a instrucțiunilor și a datelor. Viteza maximă admisă de ceas este determinată de întârzierile dintre diferitele semnale și de disiparea de putere a procesorului.

Cache - memorie de capacitate mică, dar cu viteză extrem de mare (timpul de acces al MPP, adică timpul necesar pentru căutarea, scrierea sau citirea informațiilor din această memorie, se măsoară în nanosecunde). Este destinat stocării, înregistrării și eliberării pe termen scurt a informațiilor în următoarele cicluri de funcționare ale mașinii direct implicate în calcule.

CPU. Aceasta este partea centrală a oricărui computer modern, controlând alte dispozitive. Conține o unitate aritmetic-logică, un dispozitiv de control și registre pentru stocarea temporară a informațiilor. Procesorul citește datele din memoria RAM (random access memory) a computerului și trimite acolo rezultatul acțiunii sale asupra acestor date. Procesorul poate efectua următoarele operații asupra numerelor binare: operații aritmetice, logice, de comparare, operații de memorie și operații de transfer de control.

Procesorul efectuează toate acțiunile numai conform programului, adică o anumită secvență de comenzi. Majoritatea erorilor computerului în timpul funcționării sunt asociate tocmai cu greșelile programatorului, care nu a reușit să prevadă toate situațiile posibile.

Procesorul îndeplinește următoarele funcții:

prelucrarea datelor conform unui program dat prin efectuarea de operații aritmetice și logice;
control software al funcționării dispozitivelor de calculator.

Viteza unui procesor este determinată de frecvența acestuia. Cu cât este mai mare, cu atât procesorul este mai rapid. Procesoarele moderne operează la frecvențe de peste 3 GHz (Tabelul 2.3).

Fiecare procesor specific poate funcționa doar cu o anumită cantitate de RAM. Este apelată cantitatea maximă de memorie pe care o poate gestiona un procesor

Tabelul 2.3. Producătorii de procesoare

variază spațiu de adresă procesorși este o caracteristică importantă a unui computer. Spațiul de adrese este determinat de lățimea de biți a magistralei de adrese.

Informatică este un set de dispozitive concepute pentru prelucrarea automată sau automată a datelor în informații.

Sistem informatic- acesta este un set specific de dispozitive interconectate. Dispozitivul central al majorității sistemelor de calcul este un computer electronic (calculator) sau computer.

Calculator este un dispozitiv format din componente electronice și electromecanice care realizează operațiuni de introducere, stocare și prelucrare a datelor conform unui program specific în scopul obținerii de informații, a căror ieșire se realizează într-o formă adecvată percepției umane.

Arhitectura computerului. Prin arhitectura computerului trebuie să înțelegem setul de caracteristici de care are nevoie utilizatorul. Acestea sunt, în primul rând, principalele dispozitive și blocuri ale computerului, precum și structura conexiunilor dintre acestea și controlul software-ului.

Principii generale ale construcției calculatoarelor care se referă la arhitectură:

structura memoriei calculatorului;
metode de accesare a memoriei și a dispozitivelor externe”;
capacitatea de a schimba configurația;
sistem de comandă;
formate de date;
organizarea interfeței.

Pe baza acestui fapt, se poate stabili că Arhitectură- acesta este cel mai mult principii generale construirea de calculatoare care implementează controlul software al funcționării și interacțiunii principalelor sale unități funcționale.

Principiile clasice ale arhitecturii calculatoarelor au fost propuse în lucrarea lui J. von Neumann. G. Goldsteig și A. Burks în 1946 și sunt cunoscuți ca „principii von Neumann”. Aceste principii declară următoarele prevederi arhitecturale:

Utilizare sistem binar prezentarea datelor. Avantajele sistemului binar pentru implementarea tehnică au fost comoditatea și simplitatea efectuării operațiilor aritmetice și logice. Calculatoarele au început să prelucreze tipuri de informații non-numerice - text, grafică, sunet și altele. Codare binară date încă se ridică la baza de informatii orice calculator modern.
Principiul programului stocat. Neumann a fost primul care a realizat că un program poate fi stocat și sub formă de zerouri și unu și în aceeași memorie cu numerele procesate. Absența unei diferențe fundamentale între program și date a făcut posibil ca computerul să formeze un program pentru el însuși în conformitate cu rezultatele calculelor. Von Neumann nu numai că a prezentat principiile fundamentale ale structurii logice a unui computer, dar a propus și structura acestuia, care a fost reprodusă în timpul primelor două generații de calculatoare.
Principiul executării secvenţiale a operaţiilor. Din punct de vedere structural, memoria este formată din celule numerotate. Orice celulă este disponibilă procesorului în orice moment. Prin urmare, rezultă că este posibil să denumim zonele de memorie astfel. astfel încât valorile stocate în ele să poată fi accesate sau modificate ulterior în timpul execuției programului folosind numele atribuite.
Principiul accesului aleatoriu la celulele RAM. Programele și datele sunt stocate în aceeași memorie. Prin urmare, computerul nu distinge ceea ce este stocat într-o anumită celulă de memorie - un număr, text sau comandă. Puteți efectua aceleași acțiuni asupra comenzilor ca și asupra datelor.

Fig. 3. Dispozitiv de control (CU). Unitate logică aritmetică (ALU). Memoria (RAM) stochează informații (date) și programe, include memoria cu acces aleatoriu (RAM) și dispozitivele de stocare externe (ESD).

Arhitectura computerelor moderne. Structura reală a unui computer este mult mai complexă decât diagrama discutată mai sus (Fig. 3). Calculatoarele moderne, în special microcalculatoarele (personale), se îndepărtează din ce în ce mai mult de arhitectura tradițională von Neumann, conduse de dorința dezvoltatorilor și a utilizatorilor de a îmbunătăți calitatea și performanța computerelor (Fig. 4).

Calitatea unui computer este caracterizată de mulți indicatori. Acesta este un set de comenzi pe care un computer este capabil să le înțeleagă și să le execute, viteza de funcționare (performanța) procesorului central, numărul dispozitive periferice, conectat la computer în același timp și multe altele. În același timp, principalul indicator care caracterizează un computer este viteza acestuia.

Performanţă- acesta este numărul de operații pe care procesorul este capabil să le efectueze pe unitatea de timp. În practică, utilizatorul este mai interesat performanța computerului- un indicator al performanței sale eficiente, adică capacitatea nu doar de a funcționa rapid, ci și de a rezolva rapid sarcini specifice.

Drept urmare, toți aceștia și alți factori contribuie la îmbunătățirea fundamentală și constructivă a bazei de elemente de calculator, adică la crearea de procesoare noi, mai rapide, mai fiabile și mai ușor de utilizat, dispozitive de stocare, dispozitive de intrare-ieșire, etc. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că viteza de funcționare a elementelor nu poate fi mărită la nesfârșit (există limitări și restricții tehnologice moderne datorate legilor fizice). Prin urmare, dezvoltatorii echipamente informatice Ei caută o soluție la această problemă prin îmbunătățirea arhitecturii computerului.

Așa au apărut calculatoarele cu arhitectură multiprocesor (sau multiprocesor), în care funcționează simultan mai multe procesoare, ceea ce înseamnă că performanța unui astfel de computer este egală cu suma performanțelor procesoarelor.

ÎN calculatoare puternice Proiectate pentru calcule inginerești complexe și sisteme de proiectare asistată de computer (CAD), sunt adesea instalate două sau patru procesoare. În calculatoarele super-puternice (astfel de mașini pot, de exemplu, să simuleze reacții nucleare în timp real, să prezică vremea la scară globală, să simuleze scene la scară completă pentru cinema și animație), numărul de procesoare ajunge la câteva zeci.

Orez. 4. Structura generală a unui microcalculator modern

Toate blocurile arhitecturale majore constau din dispozitive individuale mai mici care îndeplinesc funcții strict definite.

În special, procesorul central include o unitate aritmetică-logică ( ALU). dispozitiv de stocare intern sub formă de registre de procesor și memorie cache internă, dispozitiv de control (UU).

Dispozitivul de intrare, de regulă, nu este, de asemenea, o singură unitate structurală. Deoarece tipurile de informații de intrare sunt variate, pot exista mai multe surse de introducere a datelor. Același lucru este valabil și pentru dispozitivele de ieșire.

CPU- Aceasta este unitatea centrală de calcul într-un computer de orice tip. Efectuează calcule pe un program stocat în RAM și oferă controlul general al computerului.

Procesorul, cel puțin, conține:

Unitate logică aritmetică (ALU), conceput pentru a efectua operații aritmetice și logice;

Dispozitiv de control (CU), conceput pentru a efectua controlul general al procesului de calcul conform programului și coordonării tuturor dispozitivelor informatice. Unitatea de control selectează comandă după comandă din RAM într-o anumită secvență. Apoi: fiecare comandă este decodificată și, după cum este necesar, elementele de date din celulele RAM specificate în comandă sunt transferate în ALU. ALU este configurat pentru a efectua acțiunea specificată de comanda curentă (dispozitivele I/O pot participa și ele la această acțiune); este dată o comandă pentru a efectua această acțiune. Acest proces va continua până atunci. până când apare una dintre următoarele situații: datele de intrare au fost epuizate, a fost primită o comandă de oprire a funcționării de la unul dintre dispozitive, alimentarea computerului a fost oprită.

Dispozitiv de stocare (memorie) este o unitate arhitecturală de calculator concepută pentru stocarea temporară (memorie cu acces aleatoriu) și pe termen lung (memorie numai în citire) a programelor, a datelor de intrare și rezultate, precum și a rezultatelor intermediare pe dispozitive de stocare externe (ESD).

Memorie cu acces aleatoriu (RAM)- servește pentru primirea, stocarea și emiterea de informații. Conține programe și date disponibile pentru utilizare de către microprocesor, precum și rezultate intermediare și finale ale calculelor. Procesul de execuție a programului se reduce la transformare starea initiala memorie în finală (finală). RAM este un dispozitiv volatil, ceea ce înseamnă că informațiile se pierd atunci când alimentarea este oprită. Viteza computerului dvs. depinde în mod semnificativ de viteza RAM. Prin urmare, căutăm constant elemente pentru RAM care să petreacă mai puțin timp operațiunilor de citire-scriere. Problema este rezolvată prin construirea memoriei pe mai multe niveluri.

RAM constă din două sau trei părți: partea principală a capacității mai mari este construită pe elemente relativ lente (mai ieftine), iar cea suplimentară (așa-numita memorie cache) constă din elemente de mare viteză. Datele accesate cel mai frecvent de procesor se află în memoria cache, în timp ce mai multe informații operaționale sunt stocate în memoria principală.

Memorie numai pentru citire (ROM). Un dispozitiv nevolatil conceput pentru stocarea pe termen lung a informațiilor de serviciu și primare. Prezentat sub formă de microcircuite amplasate pe placa de bază (sistem).

Externdispozitiv de stocare (VRAM). Dispozitive nevolatile care furnizează stocare sigurăși emiterea de informații. Acestea stochează programe și date utilizate frecvent (vezi dispozitive, stocare). Cu toate acestea, viteza schimbului de date între memoria numai în citire și procesor central, în marea majoritate a cazurilor, semnificativ mai puțin decât cel al memoriei RAM.

Dispozitive de intrare (UVD) și dispozitive de ieșire (UV), aparțin categoriei de dispozitive periferice. Anterior, funcționarea dispozitivelor I/O era controlată de procesorul central, ceea ce dura mult timp. Arhitectura computerelor moderne prevede prezența canalelor de acces direct la RAM pentru schimbul de date cu dispozitivele de intrare/ieșire fără participarea procesorului central, precum și transferul majorității funcțiilor pentru controlul dispozitivelor periferice către procesoare specializate, care ușurează procesor central și crește performanța acestuia.

Sistem de întrerupere. Prin întrerupere este o situație care necesită o anumită acțiune din partea microprocesorului atunci când are loc un anumit eveniment. Un sistem de întreruperi este înțeles ca un complex software și hardware care asigură executarea și procesarea întreruperilor.

Procesorul trebuie să răspundă rapid la diferite evenimente care au loc în computer ca urmare a acțiunilor operatorului sau fără știrea acestuia. Exemple de acest fel includ apăsarea tastelor de pe tastatură, încercarea de a împărți la zero (în timpul execuției programului), pană de curent (alte defecțiuni hardware), apeluri programate către nucleul sistemului de operare și multe altele. Răspunsul necesar la întreruperi este furnizat de sistemul de întreruperi.

Manevrarea întreruperii se reduce la suspendarea executării secvenței curente de comenzi, în locul căreia începe să fie interpretată o altă secvență, corespunzătoare acest tipîntrerupe și a apelat gestionatorul de întreruperi. Odată implementat, execuția programului poate continua dacă este posibil sau adecvat, în funcție de tipul de întrerupere.

Sistem de porturi I/O asigură o conexiune directă a adaptorului dispozitivului periferic la magistrala de sistem, adică este, de fapt, punctul de conectare a dispozitivului periferic la sistemul informatic. Fiecare port I/O are propria sa adresă și mai multe porturi I/O pot fi alocate unui dispozitiv periferic. Combinația de porturi I/O formează un sistem de porturi I/O. Mai simplu spus, un port I/O poate fi considerat un registru în care sunt scrise informații pentru a fi transferate către un dispozitiv periferic sau din care sunt citite informațiile primite de la un dispozitiv periferic.

Din punctul de vedere al utilizatorului, port- aceasta este o interfață (conector) pentru conectarea unui dispozitiv (tastatură, mouse, afișaj, imprimantă, căști etc.) la un computer. De obicei porturi I/O sunt situate pe panoul din spate al carcasei modulului de sistem, unele dintre ele pot fi amplasate și pe panoul frontal.

Adaptor, controler. Conceptul de „adaptor dispozitiv periferic” poate fi considerat sinonim cu termenul „controller”, cu toate acestea, acesta din urmă este mai des folosit pentru dispozitivele care implementează mai multe funcții complexe pentru gestionarea dispozitivelor periferice (Fig. 5).

Orez. 5. Controler video. Controlează afișarea imaginilor

Controlerele avansate ale dispozitivelor periferice includ microprocesoare și memorie specializate. Același lucru este valabil și pentru dispozitivele periferice cu algoritmi de operare complexi care necesită unități de control sofisticate. Din punctul de vedere al utilizatorului, (adaptorul sau controlerul) este o placă cu un set de cipuri și porturi I/O, sarcina sa este de a controla dispozitivul conectat la acesta. Acesta ar putea fi un afișaj, o imprimantă, dispozitive audio etc.

Adaptor de interfață este un mijloc de interfață a părții centrale a unui computer cu dispozitive periferice în care toți parametrii fizici și logici îndeplinesc parametri predeterminați (un protocol specific) și sunt utilizați pe scară largă în alte dispozitive.

Orez. 6. Adaptor de interfață

Arhitectura sistemului de calcul modern. Reținând principiile de construire a arhitecturii computerului conform Neumann, arhitectura modernă a fost îmbogățită cu principii suplimentare, iar astăzi arhitectura computerului este determinată de următoarele principii:

Principiu controlul programului . Oferă automatizarea procesului de calcul pe un computer Conform acestui principiu, pentru a rezolva fiecare problemă, este compilat un program care determină succesiunea acțiunilor computerului. Eficiența controlului programului va fi mai mare atunci când problema este rezolvată de același program de mai multe ori (deși cu date inițiale diferite).
Principiul unui program stocat în memorie. Conform acestui principiu, comenzile programului sunt furnizate, ca și datele, sub formă de numere și procesate în același mod ca și numerele, iar programul în sine este încărcat în RAM înainte de execuție, ceea ce accelerează procesul de execuție a acestuia.
Principiul accesului aleatoriu la memorie. În conformitate cu acest principiu, elementele de programe și date pot fi scrise într-o locație arbitrară din RAM, ceea ce vă permite să accesați orice adresă dată (o anumită locație de memorie) fără a le vizualiza pe cele anterioare.
Principiul separării funcțiilor. Procesorul controlează toate operațiunile nivel superior, în timp ce o interpretare specifică a acestuia comenzi generale Pentru dispozitivele individuale, sunt implementate dispozitive speciale de control - controlere. Procesorul poate procesa informații numai dacă a suferit deja o prelucrare primară. Această funcție este preluată de controlerele dispozitivului de intrare. Ele aduc datele de intrare la un singur standard. Datele sunt apoi trimise către RAM, unde sunt aranjate în celule și furnizate cu legăturile (adresele) necesare utilizării lor. Ieșirea de informații are loc și prin mijlocirea dispozitivelor de control a ieșirii, care produc din nou date reformatate în standardul dorit. În principiu, toate dispozitivele computerizate au propriile lor controlere (unități, monitor, imprimantă, plotter, streamer etc.) Pe baza acesteia, se poate formula unul dintre principiile importante de funcționare a computerului.

Subsisteme funcționale. În timpul funcționării sale, computerul efectuează:

Introducerea de informații din exterior;
Depozitare temporară;
conversie;
Ieșire într-o formă accesibilă percepției umane.

Procesul de primire a datelor de către un computer se numește pe scurt „ intrare", și emiterea acestuia către utilizator - "concluzie". Aceste procese sunt atât de importante încât au fost propuse un număr mare de dispozitive diferite pentru implementarea lor. În plus, nu trebuie să uităm că „input” și „output” sunt două părți ale aceluiași proces de schimb de informații, iar fără una dintre ele cealaltă nu poate exista. Prin urmare, atunci când se vorbește nu despre conversia datelor, ci despre transferul lor pe un computer pentru calcule și obținerea rezultatelor finale, se folosește termenul „input-output”.

În timpul procesului de intrare, datele sunt reduse la un format care poate fi perceput de un computer, iar în timpul ieșirii - la o formă familiară oamenilor.

În fiecare dintre etapele enumerate ale procesului, este implementat un subsistem funcțional separat:

subsistem de introducere a datelor;
subsistem de stocare a datelor;
subsistemul de conversie a datelor;
subsistemul de ieșire a informațiilor.

Toate subsistemele sunt interconectate prin canale de schimb grupate în fluxuri. Pe lângă date și comenzi, ele transportă semnale de temporizator și furnizează tensiune tuturor blocurilor de computer. Aceste fluxuri au o expresie constructivă sub formă de fire și conectori numite magistrale (vezi mai jos).

Subsistem dispozitiv de intrare. Informațiile sunt introduse în computer folosind dispozitive specializate, atât standard (vezi mai jos), cât și non-standard (opțional).

Introducerea informațiilor în computer personal realizat în trei etape:

percepția informațiilor din exterior;
aducerea datelor într-un format specific, ușor de înțeles de un computer;
transfer de date pe o magistrală de calculator;

Subsistem dispozitiv de ieșire. Subsistemul de ieșire a informațiilor permite utilizatorului computerului să obțină rezultate de lucru într-o formă familiară. Dispozitivele de ieșire a informațiilor sunt aceleași. ca și dispozitivele de intrare, acestea pot fi standard (vezi mai jos) și non-standard (opțional).

Ieșirea informațiilor este, de asemenea, realizată în trei etape, iar ordinea lor este inversă celei din procesul de intrare:

percepția informațiilor transmise prin canale de magistrală;
aducerea de informații într-un format specific dispozitivului de ieșire;
emiterea rezultatelor muncii. dispozitive de ieșire a informațiilor.

Subsistemul de conversie. Conversia datelor în informații într-un computer se face de către procesor. Procesorul, cel puțin, conține un dispozitiv de control ( UU) și unitate aritmetică-logică ( ALU). Dispozitivul de control este în esență „masterul” computerului și îndeplinește următoarele funcții:

stabilește o prioritate pentru sarcinile îndeplinite de sistem;
generează semnale de control pentru a distribui operațiunile și fluxurile de date atât în interiorul, cât și în exteriorul unității logice aritmetice;
controlează transferul de informații pe magistrala de adrese și magistrala de date;
primește și procesează semnale de serviciu care circulă de-a lungul magistralei de control a sistemului.

Subsistemul de stocare. Pentru a lucra eficient cu datele, procesorul trebuie să aibă acces rapid și liber la acestea. Funcțiile de stocare intermediară sunt îndeplinite de subsistemul de stocare a informațiilor. După ce a intrat în computer din subsistemul de intrare, informațiile reduse la un anumit standard intern se află în celulele RAM, după care, după cum este necesar. prelucrate de procesor.

Memoria unui computer personal este implementată pe elemente electronice și, după cum am menționat mai sus, este volatilă. Această metodă de stocare a informațiilor este foarte vulnerabilă. La sfârșitul sesiunii de lucru, conținutul RAM este scris pe disc. Acum, o întrerupere bruscă a curentului nu este periculoasă pentru date, deoarece informațiile înregistrate pe disc vor restaura totul în memorie. ce s-a întâmplat înainte.

Au fost create multe dispozitive mai fiabile pentru stocarea de date pe termen lung și fiabilă; unități magnetice și magneto-optice, unități de bandă magnetică și altele.

Pentru dispozitivele de stocare externe ( VZU) există două avantaje principale față de RAM:

stocarea informațiilor nu necesită alimentare cu energie;
Volumul de informații poate fi extrem de mare.

Pe baza acestor principii se poate afirma că calculator modern - Asta dispozitiv tehnic, care, după introducerea în memorie a datelor inițiale sub formă de coduri digitale și a unui program de prelucrare a acestora, exprimat tot în coduri digitale, este capabil să efectueze automat procesul de calcul specificat de program și să producă rezultate gata făcute pentru rezolvarea problemei. problema într-o formă potrivită pentru percepția umană.

Metode clasificări computerizate. Gama de tipuri de computere astăzi este uriașă: mașinile diferă în funcție de scop, putere, dimensiune, bază de elemente etc. Prin urmare, calculatoarele sunt clasificate după diferite criterii. Trebuie remarcat faptul că orice clasificare este oarecum condiționată, deoarece dezvoltarea științei și tehnologiei informatice este atât de rapidă încât. De exemplu, computerele de astăzi nu sunt inferioare ca putere față de minicalculatoarele de acum cinci ani și chiar față de supercalculatoarele din trecutul recent. În plus, repartizarea calculatoarelor la o anumită clasă este destul de arbitrară din cauza diviziunii neclare a grupurilor și datorită introducerii în practică a asamblarii personalizate a calculatoarelor, unde gama de componente și modele specifice sunt adaptate la cerințele clienților. Să ne uităm la criteriile comune pentru clasificarea computerelor.

Clasificarea după scop

calculatoare electronice mari (BEVM);
minicalculator;
microcalculator:
calculatoare personale.

Calculatoare mainframe(PrincipalCadru) . Sunt folosite pentru a deservi zone mari ale economiei naționale. Acestea sunt caracterizate de procesoare paralele puternice (al căror număr ajunge până la 100), viteză integrată de până la zeci de miliarde de operații pe secundă și mod de operare multi-utilizator.

Pe baza computerelor mainframe pe care le creează centru de calcul, care conține mai multe departamente sau grupuri (Tabelul 1). Structura unui centru de calcul bazat pe un computer mainframe poate fi după cum urmează:

CPU- unitatea principală a BEVM. în care se calculează prelucrarea datelor și rezultatele. Este alcătuit din mai multe unități de sistem într-o cameră separată, unde temperatura și umiditatea sunt menținute constante.
Grup programarea sistemului - se angajează în dezvoltarea, depanarea și implementarea software-ului necesar funcționării sistemului informatic. Programele de sistem asigură interacțiunea programelor cu echipamentele, adică interfața hardware-software a sistemului informatic.
Grupul de programare a aplicațiilor- se ocupa de crearea de programe pentru a efectua actiuni specifice cu date, adica furnizarea interfata utilizator sistem de calcul.
Grupul de pregătire a datelor- intocmeste datele care vor fi prelucrate la programe de aplicație create de programatorii de aplicații. În special, aceasta este tastarea textului, scanarea imaginilor, completarea bazelor de date.
Grup de suport tehnic- este logodit întreținere tehnicăîntregul sistem informatic, repararea și depanarea echipamentelor, conectarea dispozitivelor noi.
Grup de suport informațional- oferă informatii tehnice toate diviziile centrului de calcul, creează și stochează arhive ale programelor dezvoltate (biblioteci de programe) și date acumulate (bănci de date).
Departamentul de emitere a datelor- primește date de la procesorul central și le transformă într-un formular convenabil pentru client (imprimare).

Calculatoarele mainframe se caracterizează prin cost ridicat echipamente și întreținere, deci munca este organizată într-un ciclu continuu.

Minicalculator. Această categorie este similară cu calculatoare mainframe, dar de dimensiuni mai mici. Folosit în întreprinderi mari, instituții științifice și organizații. Adesea folosit pentru a controla procesele de producție. Acestea sunt caracterizate printr-o arhitectură multiprocesor, conexiune de până la 200 de terminale, dispozitive de stocare pe disc care pot fi extinse la sute de gigaocteți și periferice extinse. Pentru a organiza munca cu minicalculatoare, aveți nevoie de un centru de calcul, dar mai mic decât pentru calculatoarele mari.

Microcalculator. Microcalculatorul este un sistem de calcul care folosește un microprocesor ca dispozitiv de control și aritmetic. Microcalculatoarele mai avansate pot folosi mai multe microprocesoare. Performanța acestui sistem este determinată nu numai de caracteristicile procesorului utilizat, ci și de capacitatea memoriei RAM disponibile, tipurile de dispozitive periferice, calitatea soluțiilor de proiectare, extindere etc. Acum au devenit instrumente pentru rezolvarea problemelor complexe. . Microprocesoarele au devenit mai puternice, iar dispozitivele periferice mai eficiente, deci microcalculatoarele momentul prezentînlocuiesc mini-calculatoarele și diferența dintre ele scade treptat. Acest curs de formare este conceput pentru computere din această categorie specială.

Microcalculatoarele pot fi împărțite în profesionale și casnice. Datorita reducerii pretului hardware, linia dintre ele se estompează treptat. Din 1999, a fost introdus un standard internațional de certificare - specificația PC99:

computer personal de masă (PC Consumer) - sisteme relativ ieftine care îndeplinesc cerințele utilizatorului;
computer personal de afaceri (Office PC) - au un minim de instrumente de grafică și reproducere a sunetului;
computer personal portabil (Mobile PC) - caracterizat prin prezența instrumentelor de comunicare cu acces la distanță (comunicații cu computer);
stație de lucru (Workstation) - caracterizată prin cerințe crescute pentru dispozitivele de stocare și procesare;
computer personal de divertisment (Entertainment PC) - pune accent principal pe multimedia cu ajutorul instrumentelor dezvoltate de grafică și reproducere a sunetului.

Clasificarea microcalculatoarelor după scop sau nivel de specializare.

microcalculatoare multi-utilizator(Serverele) sunt microcalculatoare care funcționează în modul de partajare a timpului, permițând mai multor utilizatori să lucreze simultan. Acestea sunt realizate într-un rack de dimensiuni mici sau într-o versiune desktop și, în majoritatea cazurilor, sunt un subset al unei rețele de calculatoare.
specializate sau posturi de lucru(AWS) - sunt un microcalculator echipat cu toate instrumentele necesare pentru a efectua un anumit tip de lucru. Există inginerie, grafică, proiectare asistată de calculator, publicare (sisteme de publicare pe desktop) și altele.
microcalculatoare încorporate- sunt sisteme de calcul create pentru a rezolva probleme specifice. Folosit pentru a controla (de exemplu, o mașină sau un set de mașini-unelte, echipament științific, o unitate de luptă etc.) și pentru a procesa măsurători. Din punct de vedere structural, ele sunt realizate sub forma uneia sau mai multor plăci și nu oferă o gamă largă de funcții de calcul, precum și interacțiunea standard cu utilizatorul.

Clasificare după mărime. Pe lângă scopul propus, în funcție de utilizarea lor constructivă, microcalculatoarele sunt împărțite în staționare și portabile.

Microcalculatoare staționare. Instalat pe o masă, dulap sau ca un mic suport pe podea.
Microcalculatoare portabile. Au o greutate și dimensiuni relativ mici, sunt transportate de o singură persoană și, de regulă, nu au alimentare autonomă;
Microcalculatoare portabile autoalimentate. Împărțit în mai multe categorii:
genunchi(Laptop), realizat sub forma unui diplomat;
Buzunar(Buzunar) care încape în buzunar.

Cele mai comune sunt microcalculatoarele desktop, care permit modificări ușoare de configurare. Cele portabile sunt ușor de utilizat și au facilități de comunicare cu computerul. Modelele de buzunar pot fi numite notebook-uri „inteligente” vă permit să stocați date operaționale și să obțineți acces rapid la acestea.

Clasificarea compatibilităţii. Există multe tipuri de computere care sunt asamblate din piese fabricate de diferiți producători. Este important să se asigure compatibilitatea computerului, care are mai multe niveluri:

compatibilitate hardware (IBM PC și platforme Apple Macintosh);
compatibilitate la nivel de sistem de operare;
compatibilitate software;
compatibilitate la nivel de date.

Întrebări pentru autocontrol

Cum se numește tehnologia informatică?
1. Cum se numește un sistem de calcul?
2. Ce este un computer?
3. Ce este arhitectura computerului?
4. Enumerați principiile arhitecturii computerelor după Neumann?
5. Ce este viteza?
6. Ce este performanța computerului?
7. Ce este un procesor?
8. Ce este o unitate logică aritmetică?
9. Ce este un dispozitiv de control?
10. Ce este un dispozitiv de stocare?
11. Ce este RAM?
12. Ce este un dispozitiv de stocare extern?
13. Ce este o întrerupere?
14. Ce este un sistem de întrerupere?
15. Ce este gestionarea întreruperilor și gestionarea întreruperilor?
16. Ce este un port I/O?
17. Ce sunt adaptorul și controlerul?
18. Ce este un adaptor de interfață?
19. Ce funcții îndeplinește un computer în timpul funcționării sale?
20. Enumerați subsistemele funcționale ale unui computer.
21. Ce funcții îndeplinește subsistemul de introducere a datelor?
22. Ce funcții îndeplinește subsistemul de ieșire a datelor?
23. Ce funcții îndeplinește subsistemul de conversie a datelor?
24. Ce este un microcomputer?
25. Ce este un server?
26. Ce este ARM?
27. Enumerați tipurile de compatibilitate ale sistemelor informatice?

Chiar și pentru studii statistice unice la scară mică, eforturile depuse în timp util și descriere completă tablourile utilizate, variabilele incluse în acestea și toate etapele analizei statistice. Pregătirea timpurie și atentă a documentației elimină multe neînțelegeri. Studiile statistice mari sunt efectuate colectiv, compoziția participanților la muncă se modifică parțial în timpul implementării acesteia, prelucrarea materialelor colectate este extinsă în timp și se desfășoară iterativ, atunci când datele sunt accesate din nou și din nou pentru a testa ipotezele. care apar în timpul analizei. În multe studii (de exemplu, medicale) există adesea o actualizare constantă a datelor cu informații noi. În aceste condiții, documentarea atentă și temeinică devine esențială ca o condiție critică pentru asigurarea continuității în implementarea studiului. Să ne oprim pe scurt asupra aspectelor individuale ale acestui proces.

Certificare de cercetare, matrice, variabile, metode de analiză. Pentru fiecare dintre obiectele de mai sus, este de dorit să aveți următoarele în computer: 1) un nume scurt care trebuie să apară în toate ieșirile; 2) numele complet, folosit în principal în rapoarte, dar uneori și în rezultatele căutării când nume scurt nu este suficient pentru o înțelegere clară a sensului lor; 3) o descriere, care pentru cercetare dezvăluie pe scurt conținutul lucrării și indică relația dintre matrice; pentru tablouri, precizează condițiile de colectare sau formare a acestora; pentru variabile, oferă o modalitate de a le obține, măsura sau înregistra; pentru metoda de analiză – link-uri către surse unde poate fi găsită o descriere exactă a metodei. Descrierile sunt folosite în principal la formare

rapoarte și uneori ca un comentariu auxiliar pentru a facilita înțelegerea problemelor individuale; și numai pentru variabile 4) o indicație a limitelor de modificare sau a valorilor acceptate, care trebuie utilizate pentru control la introducerea datelor, precum și la construirea tabelelor de ieșire.

Dacă, în timpul analizei, sunt izolate tablouri individuale sau sunt introduse noi variabile auxiliare, atunci acestea trebuie descrise la fel de detaliat ca și tablourile și variabilele principale.

Automatizarea documentației de cercetare descrisă mai sus se realizează atunci când nivel modern dezvoltarea de software matematic folosind mijloace destul de simple, dar vă permite să rezolvați probleme foarte importante: controlează variabilele în timpul introducerii; asigură „lizibilitatea offline” a tuturor tabelelor de ieșire; crește probabilitatea de a detecta inexactități și erori în descrieri; facilitează întocmirea rapoartelor.

În plus, este de dorit să se păstreze înregistrări pe un computer sau folosind dulapuri speciale: ce tipuri de analize (programe) au fost aplicate și la ce subbaryuri; care a fost măsura identificată a dependenței dintre semne, succesul prognozei, caracterul adecvat al cartografierii obiectelor într-un spațiu de dimensiune inferioară etc.; adresele în care ieșirile corespunzătoare sunt stocate pe un computer sau pe rafturi, precum și menținerea comentariilor de text polivalente atât asupra logicii și progresului analizei, cât și asupra tipăririlor individuale.

10.1.2. Introducerea și stocarea datelor.

Pentru introducere, de obicei sunt folosite fie cărți perforate, fie un afișaj care afișează un șablon în care sunt introduse valori codificate, fie un afișaj care afișează o listă de valori posibile pentru variabilă - așa-numitul „meniu”. Ultimele două metode vă permit să detectați imediat erorile brute de introducere. Utilizarea „meniului” necesită mai mult timp de introducere. „Meniul” ar trebui configurat automat pe baza descrierii variabilelor. Stocarea datelor trebuie organizată astfel încât să poată fi editate și actualizate cu ușurință.

10.1.3. Vizualizați datele.

Este esențial ca datele colectate într-un studiu statistic să fie revizuite și editate cu atenție înainte ca tehnicile statistice de bază să i se aplice. Erori

în date poate duce la rezultate neașteptate, uneori interpretabile, alteori nu, dar întotdeauna greșite.

Vizualizarea datelor servește următoarelor scopuri:

1) detectarea erorilor grosolane în dicționarul de cercetare, precum și a erorilor făcute în timpul codării, perforarii și introducerii datelor într-un computer;

2) o indicație a posibilelor valori aberante sau anormale, adică observații care se evidențiază puternic prin amploarea lor, care pot să nu fie reprezentative pentru populația studiată (pentru mai multe detalii, vezi § 11.5);

3) obținerea primei idei brute a distribuțiilor unidimensionale și, parțial, bidimensionale.

Vom indica câteva tehnici care facilitează revizuirea datelor sau, așa cum se spune uneori, screening-ul.

Imprimarea datelor introduse într-un computer în formă tabelară după obiect, uneori cu sortare preliminară după valoarea unui atribut. În același timp, prezența unor erori grave în specificarea formatului datelor, corectitudinea și lizibilitatea numelui studiului și a numelor variabilelor, caracterul complet al materialului introdus și absența datelor inutile, precum și dacă valorile numerice ale variabilelor sau codurile acestora sunt în intervalul prescris sunt verificate. Vizualizarea variabilelor aranjate pe coloane vă permite de obicei să evidențiați imediat erorile grosolane. Dacă se dorește, coloanele pot fi vizualizate și pe ecranul de afișare. Cu toate acestea, o imprimare pe hârtie bine concepută este, de asemenea, un document de referință convenabil pentru alte probleme care pot apărea în etapele ulterioare de analiză.

Construirea distribuțiilor unidimensionale. Dacă computerul construiește o histogramă (vezi § 10.3), atunci este convenabil să-i umpleți coloana cu numere de observație. Ca ultimă soluție, dacă sunt prea multe observații, atunci indicați separat numărul de observații care depășesc cuantilele.

De asemenea, este convenabil să folosiți indicarea numerelor de observație atunci când construiți imprimări bidimensionale. Dacă mai multe observații se încadrează într-un singur punct, pe grafic este plasat un semn special, iar numerele observațiilor sunt tipărite mai jos. Imprimările bidimensionale de format mare sunt foarte convenabile pentru formarea de ipoteze preliminare semnificative despre relația dintre variabile. Problemele matematice ale construirii distribuțiilor empirice sunt discutate în § 10.3.

Procesorul central are acces la datele aflate în RAM. Lucrarea computerului cu programele utilizatorului începe după ce datele sunt citite din memoria externă în RAM.

RAM funcționează sincron cu procesorul central și are timp de acces redus. RAM stochează date numai când este pornită. O întrerupere de curent are ca rezultat pierderea ireversibilă a datelor, astfel încât utilizatorul lucrează cu suprafețe mari date pentru o lungă perioadă de timp, se recomandă salvarea periodică a rezultatelor intermediare pe medii externe.

RAM

Funcții de memorie

1) primirea de informații de la alte dispozitive;

2) amintirea informațiilor;

3) transferul de informații la cerere către alte dispozitive ale mașinii.

Periferice

Funcțiile dispozitivelor periferice includ intrarea și ieșirea informațiilor.

Fiecare dispozitiv are un set de caracteristici care vă permit să selectați configurația dispozitivului care este cea mai potrivită pentru rezolvarea unei anumite sarcini folosind un computer.

Scopul principal al dispozitivelor periferice

Asigurați-vă că programele și datele sunt furnizate PC-ului din mediu pentru procesare, precum și ieșirea rezultatelor PC-ului într-o formă adecvată pentru percepția umană sau pentru transferul pe un alt computer, sau într-o altă formă necesară.

Periferice pot fi împărțite în mai multe grupuri în funcție de scopul funcțional:

1. Dispozitive I/O– sunt destinate introducerii de informații într-un PC, emiterii lor în formatul cerut de operator sau schimbului de informații cu alte PC-uri. Acest tip de PU poate fi clasificat ca unități externe, modemuri.

2. Dispozitive de ieșire– conceput pentru a afișa informații în formatul cerut de operator. Acest tip de dispozitive periferice include: imprimantă, monitor, sistem audio.

3. Dispozitive de intrare– Dispozitivele de intrare sunt dispozitive prin care informațiile pot fi introduse într-un computer. Scopul lor principal este de a implementa un impact asupra mașinii. Acest tip de dispozitive periferice include: tastatură, scaner, tableta grafica etc.

4. Puncte de control suplimentare– cum ar fi un manipulator de mouse, care oferă doar control convenabil interfata grafica sisteme de operare PC și nu are funcții distincte intrare sau ieșire de informații; Camere WEB care facilitează transmiterea de informații video și audio pe Internet sau între alte PC-uri. Acestea din urmă, însă, pot fi clasificate și ca dispozitive intrare, datorită posibilității de a salva fotografii, informații video și audio pe medii magnetice sau magneto-optice.

Cod binar

Informația are întotdeauna forma unui mesaj, iar mesajul este codificat prin unul sau altul set de semne, simboluri, numere. CU punct tehnic Din punctul nostru de vedere, cel mai convenabil și eficient este să folosiți codul binar, adică un set de caractere, un alfabet format dintr-o pereche de numere (0,1). Deoarece codul binar este folosit pentru a stoca informații în computere, se mai numește și cod mașină.

Cifrele 0 și 1 care formează mulțimea (0,1) sunt de obicei numite cifre binare deoarece sunt folosite ca alfabet în așa-numitul sistem de numere binar. Sistemul numeric este un set de reguli și tehnici de denumire și scriere a numerelor, precum și de obținere a semnificației numerelor din simbolurile care le reprezintă. Numărul de cifre din alfabetul unui sistem de numere se reflectă de obicei în numele acestuia: binar, ternar, octal, zecimal, hexazecimal etc. În general, se pot considera sisteme de numere cu orice număr de cifre din alfabet. În prezent, sistemul de numere zecimal arab, general acceptat, al cărui alfabet este format din zece cifre (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9). Cu toate acestea, sistemul zecimal este prea complex pentru a fi utilizat într-un computer, deoarece pentru a-l utiliza este necesar să selectați metode tehnice pentru reprezentarea a zece cifre diferite. Din punctul de vedere al implementării tehnice a unui computer, este mult mai ușor să lucrezi cu doar două cifre ale sistemului binar (0,1).

Dispozitivul elementar al memoriei computerului care este folosit pentru a reprezenta o cifră binară se numește cifră binară sau bit.

Capacitatea internă de biți a unui procesor determină câți biți poate procesa simultan atunci când efectuează operații aritmetice.

Capacitatea de biți externi a procesorului determină câți biți poate primi sau transmite simultan către dispozitive externe.

Literatură

1. A.V. Mogilev, N.I. Park, E.K. Henner. Informatica. M., 2000.

2. A. Da. Saveliev. Fundamentele informaticii. M., 2001.

3. Articole din revista Compas pentru anul 2007

4. Informatica: curs de bază, ediția a II-a. Editura „Peter”, 2005