dr hab. Joanna Jędrzejowicz

dr hab. Joanna Jędrzejowicz
Podstawy informatyki i komputeryzacji
Gdańska Wyższa Szkoła Humanistyczna
Literatura
B. Siemieniecki, W. Lewandowski – Internet w szkole, Wyd.
A. Marszałek 2001,
B. Siemieniecki (red.) – Technologie informacyjne w polskiej
edukacji, Wyd. A. Marszałek 2002,
S. Wrycza, J. Wojtkowiak (red.) - Nauczanie na odległość.
Wyzwania – tendencje - aplikacje, Wyd. Uniwersytetu
Gdańskiego, 2002,
A. Bremer, M. Sławik – Komputer bez tajemnic, Videograf
2000
Elementy sprzętowe systemu komputerowego
PAMIĘCI MASOWE
- dyski magnetyczne
- taśmy magnetyczne
- dyski optyczne
(CD-ROM, DVD)
- urządzenia
magneto-optyczne
URZĄDZENIA
WEJŚCIA
- klawiatury
- myszy
- skanery
- ekrany dotykowe
- dekodery mowy
JEDNOSTKA
CENTRALNA
- jedn. arytm.-logiczna
- jedn. sterująca
- rejestry
________________
PAMIĘĆ OPERACYJNA
(RAM)
URZĄDZANIA
KOMUNIKACYJNE
- modemy
- rutery
- koncentratory
- przełączniki
URZĄDZENIA
WYJŚCIA
- drukarki
- monitory
- plotery
- urządzenia audio
Na funkcje sprzętu komputerowego spoglądać można z trzech poziomów:
Poziom fizyczny urządzeń (tj. poziom komponentów elektrycznych i
elektronicznych). Wszystkie elementy sprzętu zbudowane są z prostych
komponentów, takich jak tranzystory, kondensatory czy oporniki. Wszystkie te
komponenty wymagają zasilania. Tranzystory mogą funkcjonować jak elektroniczne
przełączniki o dwu stanach odpowiadających binarnym cyfrom 0 lub 1.
Na poziomie logiki cyfrowej wykonywane są podstawowe operacje komputera,
a więc zapamiętywanie, manipulowanie i transmisja danych w postaci binarnej.
Elementy logiczne, o których mowa nazywane są bramkami. Bramka zbudowana
jest z tranzystorów i innych komponentów.
Na poziomie mikroprogramowania interpretowane i wykonywane są instrukcje
języka maszynowego. Poziom ten obejmuje prosty procesor “wewnętrzny”
sterowany własnymi instrukcjami zwanymi mikrokodem. Z instrukcji tych zbudowany
jest mikroprogram zaszyty we własnej pamięci typu ROM (Read Only Memory).
Program ten jest przykładem tzw.firmware.
Schemat architektury systemu komputerowego
JEDNOSTKA STERUJĄCA
Interpretuje kolejno zapisane w pamięci instrukcje.
Wydaje rozkazy wszystkim
elementom systemu
JEDNOSTKA
ARYTMETYCZNO
LOGICZNA (ALU)
WEJŚCIE
Dane oraz
instrukcje
Wykonuje operacje
arytmetyczne i logiczne
PAMIĘĆ OPERACYJNA
WYJŚCIE
Wyniki
przetwarzania
Zawiera dane, instrukcje
oraz wyniki
przetwarzania
PAMIĘĆ POMOCNICZA - wspomaga
pamięć operacyjną
dane, instrukcje
instrukcje
dane,
rozkazy sterowania
sterowania
rozkazy
We współczesnych komputerach zbudowanych w technologii VLSI
(Very Large Scale Integration) w jednej “kości” (chip) zintegrowane
są miliony tranzystorów składających się na jednostkę centralną komputera.
Układy takie mają kilka istotnych parametrów. Pośród nich szczególnie ważne
z punktu widzenia prędkości przetwarzania są:
- długość słowa, np. procesor 32 bitowy może przetwarzać 32 bity
równolegle
- pojemność magistrali danych,
- czas realizacji cyklu determinowany częstotliwością
pracy procesora,
Np. Przy częstotliwości 1 MHz w ciągu 1 sekundy wykonywanych jest do
miliona kroków elementarnych
J
e
d
n
o
s
t
k
im
i
a
r
y
p
o
j
e
m
n
oś
c
ip
a
m
i
ę
c
i
J
e
d
n
o
s
t
k
a
ij
e
ja
k
r
o
n
i
mL
i
c
z
b
a
b
i
t
ó
w
l
u
b
b
a
j
t
ó
w P
r
z
y
kł
a
d
B
a
j
t-B
8
b
i
t
ó
w
1
z
n
a
k
l
u
b
l
i
c
z
b
a
K
i
l
o
b
a
j
t-K
B
1
0
2
4
b
a
j
t
ó
w
R
o
z
d
z
i
ał1
n
i
n
i
e
j
s
z
e
g
o
s
k
r
y
p
t
u
l
i
c
z
y
1
6
2
K
B
M
e
g
a
b
a
j
t-M
B
1
0
4
8
5
7
6
b
a
j
t
ó
w
P
a
m
ię
ć
o
p
e
r
a
c
y
j
n
a
d
l
a
t
y
p
o
w
y
c
h
k
o
n
f
i
g
u
r
a
c
j
i
(
1
0
2
4
x
1
0
2
4
b
a
j
t
ó
w
)
k
o
m
p
u
t
e
r
ó
w
P
C
p
o
s
i
a
d
a
p
o
j
e
m
n
oś
ć
1
2
8
–
2
5
6
M
B
G
i
g
a
b
a
j
t-G
B
1
0
7
3
7
4
1
8
2
4
b
a
j
t
ó
w
P
a
m
ię
ć
m
a
s
o
w
a
n
a
t
w
a
r
d
y
m
d
y
s
k
u
d
l
a
t
y
p
o
w
y
c
h
(
1
0
2
4
x
1
0
2
4
x
1
0
2
4
b
a
j
t
ó
w
)k
o
n
f
i
g
u
r
a
c
j
iP
C
p
o
s
i
a
d
a
p
o
j
e
m
n
oś
ć
4
0
–
6
0
G
B
T
e
r
a
b
a
j
t-T
B
1
0
7
8
0
3
6
7
9
1
2
9
6
b
a
j
t
ó
w B
a
z
a
d
a
n
y
c
h
s
y
s
t
e
m
uś
w
i
a
d
c
z
e
ń
s
o
c
j
a
l
n
y
c
h
w
U
S
A
(
1
0
2
4
x
1
0
2
4
x
1
0
2
4
x
1
0
2
4 -5
T
B
b
a
j
t
ó
w
)
Układy pamięci wewnętrznej lokowane są, obok procesora, na
płycie głównej
komputera. Wyróżnia się cztery główne typy pamięci
wewnętrznych:
-rejestry;
-pamięć operacyjna RAM (pamięć o dostępie swobodnym);
-pamięć podręczna;
-pamięć operacyjna ROM (pamięć umożliwiająca tylko
odczyt).
Pamięci zewnętrzne (masowe) charakteryzują się następującymi cechami:
-możliwości zapisania i przechowywania dużych lub bardzo dużych
zbiorów danych;
-trwałość zapisu (przechowywanie informacji nie wymaga zasilania);
-znacznie niższe przepustowości niż w przypadku pamięci operacyjnej;
-znacznie niższy koszt przechowywania informacji niż w przypadku pamięci
operacyjnej;
-wykorzystanie różnorodnych technologii i mediów stwarzających szereg
alternatywnych rozwiązań.
Pośród pamięci masowych do szeroko stosowanych należą pamięci magnetyczne,
a wśród nich, w szczególności twarde dyski (hard drives), dyski elastyczne,
macierze dysków RAID (redundant arrays of inexpensive disks) oraz taśmy
magnetyczne. Obok mediów magnetycznych dostępne są również różne urządzenia
optyczne. Wśród nich wymienić należy dyski kompaktowe (CD-ROM), dyski DVD
oraz dyski kompaktowe jednokrotnego i wielokrotnego zapisu (WORM – write
once, read many oraz rewritable CD). Urządzenia do archiwizacji i długoterminowego przechowywania danych oparte na mediach optycznych.