informacinĖs technologijos · 2011-12-19 · www, ftp). sveikatos apsauga pasauliniame...

INFORMACINĖS TECHNOLOGIJOS

A. MaršalkaVU, Fizikos fakultetas, BFSK

2011.12.19 12:36 IT TECHNOLOGIJOS 2

Žmogaus evoliucija

http://www.tdd.lt/~tract/new_site/kompiuteriu_istorija.html


http://www.cna.ff.vu.lt/

Medikams


Informacinės technologijos šiandieniame gyvenime. Skaičiavimo sistemos. Kompiuterių tipai ir klasifikacija. Kompiuterių

architektūra ir sudėtinės dalys. Mikroprocesoriai. Informacijos vaizdavimas kompiuterio atmintinėje, jos adresavimas. Informacijos įvedimo įrenginiai: klaviatūra, pelytė ir kiti. Informacijos išvedimas ir vizualizavimas: vaizduokliai, jų tipai ir veikimo principai; spausdintuvai. Informacijos kaupikliai: lankstieji ir standieji magnetiniai diskai, optiniai diskai.

Kompiuterio programinė įranga. Operacinės sistemos ir jų paskirtis. Taikomosios programos.

Kompiuteriniai tinklai. Internetas. Interneto paslaugos (elektroninis paštas, www, ftp). Sveikatos apsauga pasauliniame voratinklyje, universalios ir specializuotos (medicina) informacijos paieškos sistemos.

Informacinės sistemos medicinoje: bendras supratimas, pagrindiniaikomponentai (duomenų bazės, rubrikatoriai, registrai) ir resursai(programinė ir techninė įranga, žmogiškieji resursai…).

Medicininės aparatūros jungimo prie kompiuterio, medicininės įrangos valdymo ir informacijos nuskaitymo iš jos principai.

Kompiuterio įtaka vartotojui ir aplinkai. Sauga kompiuterizuotoje darbovietoje.

Elektromagnetinės spinduliuotės prevencija ir kompiuterizuotos darbo vietos ergonomika.


http://www.tdd.lt/~tract/new_site/kompiuteriu_istorija.html


John Nepier pirmas panaudojo dešimtainį tašką spausdintamedarbe, išrado logaritmus ir kelias aritmetines mašinas skaičiamssudauginti. Iš šių mašinų geriausiai žinoma "žaidimo kauliukai" (bones) padedantys automatizuoti daugybos veiksmus, tačiau, gal būt, šachmatų skaičiuotuvas buvo įdomiausias, bet ir mažiausiaižinomas jo išradimas.

1622 m. William Ougthredišrado "slankiojančiąliniuotę" - slide rule, kuriosveikimo principas buvopagrįstas Neperiologaritmais (todėl ji geriaužinoma kaip logaritminėliniuotė).


1642 m. Blezas Paskalis sukūrėsumavimo mašiną automatiškaiperkėlinėjančią perteklinės skiltiesskaičių iš vienos pozicijos į kitą. Mašina susidėjo iš kelių apskritų skalių, kuriosbuvo sukamos krumpliaračiųmechanizmu. Sumavimas buvovykdomas krumpliaračiams besisukant, kurie, savo ruožtu, suko skales suskaičiais. Bendras rezultatas buvorodomas langeliuose virš "klaviatūros". Kol keli modeliai buvo pagaminti, Paskalio mašina (dažnai vadinama"Paskalina") anais laikais dažniausiaibuvo aptinkama jų savininkųgyvenamuose rūmuose negu darbopatalpose.


1674 m. taikant pakopinius cilindriniuskrumpliaračius Gottfried'as Leibniz'as sukūrė irpagamino kalkuliatorių (skaičiuotuvą) "Stepped Regckoner" galintį atlikti dauginimo veiksmus, kuriame skaičiai periodiškai ir automatiškaibuvo perkeliami į akumuliatorių.


FK1

Lietuva ?

• Jevna Jakobson (Nesvyžius), 1770

Skaidrė 9

FK1 VILNIAUS PEDAGOGINIS UNIVERSITETASJUOZAS BANIONISMATEMATINË MINTISLIETUVOJE(ISTORINË APÞVALGA IKI 1832 M.)VILNIUS, 2001F, 2009.09.08


Lietuva

XVIII a. antroje pusėje (ne vėliau 1770 m.) Nesvyžiaus mieste buvo sukurta skaičiavimo mašina. Užrašas, esantis ant šios mašinos, skamba taip: “Mašina sukurta žydo Jevno Jakobsono, laikrodžių meistro ir mechaniko Nesvyžiaus mieste Lietuvoje, Minsko vaivadijoje.”

Dabar ši mašina yra mokslinių įrenginių kolekcijoje M.V. Lomonosovomuziejuje Sankt-Peterburge.

FK2

Skaidrė 10

FK2 VILNIAUS PEDAGOGINIS UNIVERSITETASJUOZAS BANIONISMATEMATINË MINTISLIETUVOJE(ISTORINË APÞVALGA IKI 1832 M.)VILNIUS, 2001F, 2009.09.08


1961 m. "Fairchild Camera and Instrument“ kompanijasukūrė rezistorinės -tranzistorinės logikosproduktą: trigerį sunustatymu irnumetimu, beiintegruotą grandinęviename kristale


•1967 m., praėjus septyneriems metamspo "Fairchild Corp." pateiktos pirmoskomercinės integrinės schemos, prasidėjotrečioji kompiuterių karta, kurioje buvopritaikyta būtent ši technologija.•"Fairchild Corp." sukonstravo pirmąmetalas-oksidas-puslaidininkis integrinęschemą, skirtą duomenų apdorojimui. Tai buvo 8 bitų aritmetinis procesorius irakumuliatorius. Šiuose procesoriuoseinžinieriai panaudojo pnp ir npn tipotranzistorius.•Naudojant integrines schemas "Medtronics" pagamino pirmąjį vidinįširdies stimuliatorių.


1971 m. atsirado

•Neseniai įkurta "Intel

du ypatingigaminiai - pirmas komercinismikroprocesorius ir pirmas

Corparation" kompanijai"Busicom" pagamino integrinęmikroschemą i4004, kuri tapo"procesoriaus viename kristale" (processor on a chip) šeimynospradininke. •Ted Hoff vykdydamas Japonijoskompanijos "Busicom" užsakymą -sukurti kalkuliatoriaus

lanksčių diskų (diskelių) kaupiklis.

mikroschemą, pagamino i4004 schemą. Hoff'as priėjo išvados, kadtam tikslui bus lengviau pagaminti"kompiuterio mikroschemą" neguspecialiai kuri kalkuliatoriausmikroschemą. 4004 procesoriusbuvo sudarytas iš 2250 tranzistoriųir galėjo atlikti iki 60000 operacijųper sekundę.


Skaitmenys

• Europietiški - 0123456789• Arabų-indų - ٠١٢٣٤٥٦٧٨٩• Rytų arabų-indų-(Persija, Urdu)٠١٢٣۴۵۶٧٨٩• Devanagari (Hindi) - ०१२३४५६७८९• Tamilų - ௧௨௩௪௫௬௭௮௯


Skaičiavimo sistemos

•Skaičius užrašome skaitmenų pavidalu.•Skaitmenys – sutartiniai skaičių ženklai•Seniausi žinomi – egiptiečių (~3000 pme),•Babiloniečių (~2000 pme , 60-tainė sistema)

Skaičiavimo sistema – tai skaičių vaizdavimo būdas skaitmenimis.


Skaičiavimo sistemos

- nepozicinę skaičiavimo sistemą,- pozicinę skaičiavimo sistemą.

0, 1 – du simboliai – dvejetainė sistema0, 1, 2, 3,…,7 – septyni simboliai – aštuntainė sistema0, 1, 2, 3,…,9 - dešimt simbolių – dešimtainė sistema0, 1, 2, 3,…,9, A, B, C, D, E, F – šešiolika simbolių –šešioliktainė sistema

777= 7*102 + 7* 101 + 7* 100

Visos žinomos skaičiavimo sistemos skirstomos į 2 grupes:


Nepozicinė skaičiavimo sistema - pradėta vartoti anksčiausiai.

Remiantis archeologiniais radiniais, penkiatainėnepozicinė sistema jau buvo vartojama prieš 20.000 metų — rastas kaulas, subraižytas skaičių grupėmis po penkis.

Skaitmens (žymės) vieta šioje sistemoje neturi reikšmės, nes nuo to, kurioje vietoje yra šis daiktas, jo skaitinė reikšmė nekinta arba kitimas labai ribotas.


Nepozicinė skaičiavimo sistemaSkaitmens vieta šioje sistemoje neturi reikšmės, nes nuo to, kurioje vietoje jis yra, skaitinėreikšmė nekinta arba kitimas labai ribotas.

Graikijoje VI apme atsirado antikinė numeracija

1 2 3 4 5 10 100 1000 10000I II III IIII Γ ∆ Η X M

Mes geriau žinome romėniškus (etruskų) skaitmenis (V apme):1 2 3 4 5 10 50 100 500 1000

I II III IV V X L C D M

Skaitmens vieta dalinai reikšminga: jei mažesnis skaitmuo eina prieš didesnį, jis atimamas, jei po - pridedamas.


Pozicinėje skaičiavimo sistemoje skaičiaus vertėpriklauso nuo skaitmens padėties skaičiuje. Pvz. turime skaičių 777. Matome, kad skaičių sudaro trys septynetai, tačiau kiekvieno iš jų vertė yra skirtinga: pirmas septynetas yra 10 kartų didesnis už antrą ir 100 kartų didesnis už trečią septynetą. Šį skaičių galima išskleisti taip:

777= 7*102 + 7* 101 + 7* 100

Arabiškieji akaitmenys – iš Indijos V a.


Dvejetainiai, aštuntainiai, …skaičiai•Taigi, pozicinėse skaičiavimo sistemose kiekvienas skaitmuo skaičiuje turi tam tikrąsvorį. Todėl bet kokį sveikąjį skaičių A galime užrašyti:•A = am-1am-2…a2a1a0 = am-1*pm-1+am-2*pm-2 +…+a2*p2+a1*p1+a0*p0;•Čia p – skaičiavimo sistemos pagrindas.•Todėl, 184710 = 1*103+8*102+4*101+7*100


Skaičiavimo sistemos: dėsningumai

• Imkime dešimtainį skaičių 125:

• 125= a2a1a0 = a2*102+a1*101 +a0*100;• Čia 10 – skaičiavimo sistemos pagrindas.• Taigi, 1847 = 1*103+8*102+4*101+7*100

Taisyklė: koeficientų ai vertės nuo 0 iki p-1


Skaičiavimo sistemaDešimtainisskaičius

Dvejetainė Aštuntainė Šešioliktainė

0 0 0 0

1 1 1 1

2 10 2 2

3 11 3 3

4 100 4 4

5 101 5 5

6 110 6 6

7 111 7 7

8 1000 10 8

9 1001 11

10 1010 12

9

A

11 1011 13 B

12 1100 14 C

13 1101 15 D

14 1110 16 E

15 1111 17 F

16 10000 20 10


Dvejetainiai, aštuntainiai, …skaičiai• Dar kartą pažiūrėkime į išraišką:• A = am-1*pm-1+am-2*pm-2 +…+a2*p2+a1*p1+a0*p0;• Jeigu šį skaičių padalinsime iš p (skaičiavimo sistemos

pagrindo), gausime sveikąją dalį am-1*pm-2+am-2*pm-3

+…+a2*p1+a1*p0 ir liekaną a0.• Gautąją sveikąją dalį vėl padalinę iš p, gausime sveikąją

dalį am-1*pm-3+am-2*pm-4 +…+a2*p0 ir liekaną a1.

tos Vadinasi, norėdami rasti skaičiaus A užrašą kurioje nors

skaičiavimo sistemoje, turime nuosekliai dalyti A išsistemos pagrindo ir fiksuoti gautąsias liekanas.


Dvejetainiai, aštuonetainiai, šešioliktainiai sveikieji skaičiai

• 10810 = ?2 = ?8 = ?16

• 108 • 54 0• 27 0• 13 1• 6 1• 3 0 • 1 1• 1

10810 = 11011002


Dvejetainiai, aštuonetainiai, šešioliktainiai sveikieji skaičiai

• 108 8• 4 13 8• 5 1•• 10810 = 154 8•• 10810 = 1 101 100 2•

• 1 5 4

• 10810=110 1100 2=6C16•

• 6 C

1001 = 91010 = A1011 = B1100 = C1101 = D1110 = E1111 = F


Iš vienos skaičiavimo sistemos perėjimas įkitą skaičiavimo sistemą

11101= 1* 24 + 1* 23 +1* 22 + 0* 21 + 1* 20 = 16 + 8 + 4 + 0 + 1 = 29

0 + 0=0 0 + 1=1 1 + 1=10 (dešimtainėje sistemoje tai 2).

Dvejetainė sistema ypač patogi dėl skaičiavimo paprastumo:


Informacijos kiekio vienetai

Informacijos kiekiui matuoti vartojami specialūs matavimovienetai.

Mažiausias jų yra bitas. Vienas bitas išreiškia dvejetainio signalovieną skiltį arba vieną iš dviejų būsenų – 0 arba 1. Panaudodamivieną bitą galime atsakyti į užduotą klausimą taip (1) ar ne (0).

Terminas “bitas” yra dviejų angliškų žodžių “binary digit”(reiškiančių dvejetainis skaičius) sutrumpinimas.


Informacijos kiekio vienetaiDidesnis informacijos kiekio vienetas yra baitas, kurį sudaro8 bitai arba 8 dvejetainiai skaičiai. Mažiausias svoriu baitas –00000000, o didžiausias 11111111. Todėl vienu baitu galimaišreikšti net 256 kombinacijas (28 = 256).

Didesnis informacijos kiekio vienetas yra kilobaitas (KB), kurį sudaro 1024 baitai. Sekantis vienetas yra megabaitas(MB), kurį sudaro 1024 kilobaitai arba 1048576 baitai(apytikriai sakoma 1 mln. baitų). Dar didesnis vienetas –gigabaitas (GB) – apytikriai 1milijardas baitų.


Kompiuteris

• Kompiuteris - (angl. Compute – ( ap)skaičiuoti), lot. Computo – skaičiuoti) –tai duomenų apdorojimo įrenginys, galintis pateikti rezultatus.


Architektūros atributai

• instrukcijų (komandų) sistema,• bitų skaičius įvairiems duomenų tipams (pvz.,

skaičiams, simboliams) pateikti,• įvesties/išvesties mechanizmas,• atminties adresavimo būdai.Sandaros atributai – tai tokios kompiuterio techninės įrangos {hardware} detalės, kurios programuotojui lyg ir nematomos

• valdymo signalai,• sąsajos (interfeisai) tarp kompiuterio ir periferiniųįrenginių,

• taikomos atminties technologija.


Kompiuterio struktūra ir funkcijos

• Struktūra – būdas, kuriuo sąveikauja komponentės.

• Funkcija – tam tikros komponentės, kaip sistemos dalies, veikimas (funkcionavimas).

Sistemą nagrinėti galima dviem būdais:• nuo žemiausio hierarchijos lygio į aukštesnius,

kol sistema bus visiškai išnagrinėta,• pradėjus nuo aukščiausio hierarchijos lygio

sistemą skaidant į struktūrinius dėmenis.


Kompiuterio funkcijos

• Duomenų apdorojimas.• Duomenų saugojimas.• Keitimasis duomenimis.• Valdymas (procesų ir funkcijų).


Kompiuterio funkcijos


Galimos kompiuterio operacijos


Kompiuterio struktūra


Pirmiji kompiuterių karta. Elektroninės lempos.1943 m. prasidėjo ENIAC mašinos kūrimas. Sukurtoji mašina priminė monstrą – svėrė 30 tonų, užėmė 1600 m2 patalpą.

Buvo sudarytas iš elektroninių lempų. Joje buvo apie 18000vakuuminių elektroninių lempų.Ji išeikvodavo apie 140 kW elektros galios, tačiau veikė žymiai sparčiau už bet kokįelektromechaninį kompiuterį – galėjo atlikti 5000sudėties operacijų per sekundę.


Noimano (skaičiavimo) mašina1946-52 m. Noimanas kartu su savo kolegomis Prinstonopažangiųjų studijų institute (Princeton Institute for AdvancedStudies) sukūrė naują kompiuterį IAS. Jis tapo visų vėlesniųbendrosios paskirties kompiuterių prototipu. Noimanopasiūlyta struktūra gali būti apibūdinta taip [1]:

Pirma: Kadangi įrenginys (kompiuteris) visų pirmą yra skaičiuotuvas, jis turi gebėti atlikti dažniausiai pasitaikančias elementarias aritmetines operacijas, t.y. sudėties, atimties, daugybos ir dalybos: +, –, *, /. Todėl jame būtų specializuoti šias operacijas atliekantys organai.

Specifinis būdas, kuriuo jis bus įgyvendintas gali varijuoti, tačiau bet kuriuo atveju deklaruotina kompiuterio pirmoji specifinė dalis – CA (central aritmetic).


Noimano (skaičiavimo) mašina

Antra: Kompiuterio veikimo logiką, t. y. tikslų jo operacijųnuoseklumą, efektyviausiai gali valdyti centrinis valdymo organas. Jeigu įrenginio (kompiuterio) veikimas pasižymės lankstumu, t. y. kompiuteris atitiks visas įmanomas paskirtis, tuomet reikės atskirti specifiškas instrukcijas, numatytas specialioms užduotims spręsti, nuo bendrųjų valdymo organų, kurie šias instrukcijas gauna ir vykdo nesigilindami, kas jos išesmės yra. Minėtos instrukcijos turi būti tam tikru būdu įsimenamos, o valdymo organai yra įrenginio (kompiuterio) tam tikros veikiančios dalys. Taigi centriniu valdymu {CentralControl – CC} vadinsime tik šias pastarąsias funkcijas atliekančius organus, ir jie sudaro antrąją specifinę dalį –centrinį valdymą – CV.


Noimano (skaičiavimo) mašinaTrečia: Kiekvienas įrenginys, atliekantis ilgas ir sudėtingas operacijųsekas (ypač skaičiavimus), turi turėti pakankamai atminties…a) Instrukcijoms, kurios valdo uždavinį, būtina daug informacinės medžiagos, ypač tada, kai kodas yra labai išsamus (detalus, o taip dažniausiai ir būna daugelyje uždavinių). Ši medžiaga turi būti įsimenama…atminties būtinumas lemia trečiąją įrenginio specifinę dalį – atmintinę – A {Memory – M}.

Trys specifinės dalys – CA, CV ir A atitinka asociatyvųjį žmogaus nervųsistemos neuroną. Dar liko neaptarti sensorinių arba jautriųjų ir motorinių, arba varomųjų neuronų ekvivalentai. T. y. įrenginio (kompiuterio) įvestiesir išvesties organai…

Turi būti užtikrinti įrenginio įvesties ir išvesties (sensoriniai ir motoriniai) kontaktai su tam tikra specifine išorine aplinka. Ši aplinka gali būti vadinama įrenginio išorine įrašymo terpe – R {Recording medium –R}…


Noimano (skaičiavimo) mašina

Ketvirta: Įrenginys turi turėti organus, transformuojančius informaciją iš R terpės į jo specifines CA, CV ir A dalis. Šie organai formuoja jo įvestį {input},ketvirtąją specifinę dalį – Į {input – I}. Atrodo natūralu, kad geriausia visas transformacijas daryti iš R (taikant Į) į A ir niekada tiesiogiai į CA ar CV …Penkta: įrenginys turi turėti organus, transformuojančius informaciją iš jo specifinių CA, CV ir A dalių į R. Šie organai formuoja jo išvestį. Tai penktoji specifinė dalis – I {Output –O}. Ir vėl turėtų būti natūralu, kad geriausia visas transformacijas daryti iš A (taikant I) į R, ir niekada tiesiogiai iš CA ar CV.


Noimano (skaičiavimo) mašina1946 m. Noimanas kartu su savo kolegomis Prinstono pažangiųjų studijų institute (PrincetonInstitute for Advanced Studies) ėmėsi kurti naują kompiuterį IAS. Šis kompiuteris buvo baigtas tik 1952 m. ir yra visų vėlesnių bendrosios paskirties kompiuterių prototipas.

Pagrindiniai IAS apibendrintos struktūros kompiuterio komponentai :• Pagrindinė atmintis, sauganti ir duomenis, ir instrukcijas;• Aritmetinis ir loginis įrenginys (ALĮ), galintis operuoti dvejetainiais skaičiais.• Valdymo įrenginys, interpretuojantis atmintyje esančias instrukcijas ir kontroliuojantis jųvykdymą.• Įvesties ir išvesties (Į/I) įrenginys, kurio veikimą taip pat kontroliuoja valdymo įrenginys.


Antroji kompiuterių karta. Tranzistoriai.

Tranzistoriai sukurti 1947m., tačiau tik 6-ojo dešimtmečio pabaigoje pagaminti pirmieji tranzistoriniai kompiuteriai

Tranzistoriai mažesni, pigesni ir išskiria mažiau už vakuumines lempas šilumos, bet tuo pat metu gali vykdyti tas pačias funkcijas.


Trečioji kompiuterių karta. Integrinės schemos

1958 m. išrasta integrinė mikroschema padarė revoliucinį perversmą visoje elektronikoje. Ji apibūdina trečiosios kartos kompiuterius.

Pirmuosiuose antrosios kartos kompiuteriuose buvo apie 1000 tranzistorių. Vėliau jųpadaugėjo iki šimtų tūkstančių ir kėlė dar daugiau problemų gaminant naujausius ir pajėgiausius kompiuterius.

Puslaidininkinė atmintis

Mikroprocesoriai


Antroji kompiuterių karta. TranzistoriaiKarta Apytikrės

datosTechnologija Sparta (operacijų per

sekundę)

1-oji 1946–1957 vakuuminės lempos 40 000

2-oji 1958–1964 tranzistoriai 200 000

3-oji 1965–1971 mažos ir vidutinės integracijosmikroschemos

1 000 000

4-oji 1972–1977 didelės integracijos mikroschemos 10 000 000

5-oji 1978– labai didelės integracijosmikroschemos

100 000 000


Kompiuterio komponentės

Visų šiuolaikinių kompiuterių projektavimas pagrįstas koncepcijomis, kurias Noimanas „Prinstono pažangiųjų studijų“institute sukūrė dar 1945-aisiais metais. Tad šis projektavimas ir vadinamas Noimano architektūra. Ji remiasi trimis esminėmis koncepcijomis:

• Duomenys ir instrukcijos saugomos vienoje bendroje atmintyje, įkurią galima įrašinėti ir iš kurios galima skaityti.• Šios atminties turinys yra adresuojamas pagal tam tikrąišsidėstymą, visiškai neatsižvelgiant į saugomų duomenų tipą.• Programų vykdymas vyksta nuosekliąja tvarka pereinant nuo vienos instrukcijos prie kitos (kol ši tvarka bus sąmoningai modifikuota).



Tam kad dvejetainiai duomenys būtų įsimenami, saugomi, kad su jais būtų atliekami aritmetiniai ir loginiai veiksmai, paprastai reikia labai nedaug pagrindinių loginiųkomponentų, kurie gali būti derinami įvairiais būdais. Jeigu, bus vykdomi specifiniai skaičiavimai, loginiųkomponentų kombinacija projektuojama būtent taip, kad galėtų vykti tik šie veiksmai. Įvairių komponentųtarpusavio sujungimo procesą galime įsivaizduoti kaip tam tikrą programavimo formą. Galutinė ,,programa“ atrodys kaip specifiška techninė įranga (hardware), todėl vadinama pastoviąja (technine) programa (hardwired program).

Jeigu visos programos būtų realizuojamos panašiu būdu, techninė įranga būtų skirta tik vienam uždaviniui.



Panagrinėkime šio būdo alternatyvą. Įsivaizduokime, kad konstruojama bendrosios paskirties kompiuterio konfigūracija aritmetinėms ir loginėms funkcijoms. Tokia techninė įranga galės įvairiai apdoroti duomenis pagal gaunamus valdymo signalus. Kai techninė įranga fiksuota, sukonstruota pagal specialųužsakymą, sistema gauna tik duomenis (juos apdoroja) ir teikia rezultatus. Kai aparatūra yra bendrosios paskirties, sistema gauna duomenis, valdymo signalus (duomenis apdoroja) ir tik tada pateikia rezultatus. Taigi užuot techninę įrangą permontavus kiekvienai naujai programai programuotojui tereikia parengti naują valdymo signalųrinkinį.


Programų vykdymas (kompiuterio komponentės)


Kompiuterio komponenčių sąryšiai

• Aukščiausiąjį hierarchijos struktūros lygmenįkompiuteryje sudaro CPĮ, atmintis ir Į/I komponentės.

• Kad kompiuteris galėtų vykdyti pagrindines funkcijas šios komponentės tam tikru būdu turėtų būti sujungtos tarpusavyje, bei valdoma jų veikla.


Kompiuterio funkcionavimas


Išrankos ir vykdymo ciklai

• CPĮ - Atmintis. Duomenys gali būti siunčiami išCPĮ į atmintį arba iš atminties į CPĮ.

• CPĮ - Į/I. Duomenys gali būti siunčiami į išorinęaplinką arba iš jos, juos transliuojant tarp CPĮ ir Į/I modulio.

• Duomenų apdorojimas. CPĮ su duomenimis gali vykdyti tam tikras aritmetines ir logines operacijas.

• Valdymas. Tam tikra instrukcija gali nurodyti, kad vykdomoji seka pakeičiama (pvz., JUMP# instrukcija).


Magistralių schema


Magistralės struktūra

• Duomenų magistralėVyksta keitimasis duomenimis tarp kompiuterio modulių.

Tipiškoje magistralėje būna 8, 16, 32 ar 64 laidininkai.

• Adresų magistralėNurodo duomenų magistralėje esančios informacijos

šaltinį ir paskirties įrenginį.

• Valdymo magistralėKontroliuoja kreiptis į duomenų ir adresų linijas ir šių

linijų naudojimą.


Valdymo magistralėValdymo magistrale siunčiami šie signalai:Rašyti į atmintįSkaityti iš atmintiesRašyti į įvesties-išvesties prietaisąSkaityti į įvesties-išvesties prietaisąSiuntimo patvirtinimasTaktavimasPakartotinė paleistis


Kompiuterio atmintis• Vidinė atmintis• Išorinė atmintis

ROM – Read only memory (pastovioji atmintis, į kuriąinformacija įrašoma vieną kartą ir išlieka visą laiką.DRAM – Dynamic random access memory (laisvosios kreipties atmintis).SRAM - Static RAM CACH – spartinančioji atmintis (ji paspartina procesoriaus darbą)vRAM – vaizdo atmintis.


Kompiuterio atmintisIšdėstymas Procesoriaus registrai. Vidinė (pagrindinė, darbinė).

Išorinė.

Sparta Kreipimosi laikas. Ciklo laikas. Transliavimo (siuntimo) sparta.

Talpa Žodis. Tam tikras žodžių skaičius. Baitas.

Fizinis tipas Puslaidininkinė. Magnetinių ir optinių paviršių.

Siuntimo vienetai Žodis. Blokas.

Fizinės charakteristikos

Priklausanti nuo elektros energijos arba nepriklausanti. Trinama (operatyvinė) arba netrinama pastovioji

Kreipimosi metodas

Nuoseklusis, tiesioginis, laisvasis, asociatyvus kreipimasis


Kompiuterio atminties hierarchija


Kompiuterio atmintisTarp trijų pagrindinių atminties charakteristikų (kainos ,

talpos ir kreipties trukmės) turi būti sąryšis:Kuo mažesnė kreipties trukmė, tuo didesnė bito kaina.Kuo didesnė talpa, tuo mažesnė bito kaina.Kuo didesnė talpa, tuo ilgesnė kreipties trukmė

Kuo žemesnė hierarchijos pakopa, tuo:• Vieno bito kaina mažėja• Didėja talpa• Didėja kreipties trukmė• Mažėja procesoriaus kreipčių į atmintį dažnis.


Puslaidininkinės atminties tipai

DRAM – Dynamic random access memory (laisvosios kreipties atmintis).ROM – Read only memory (pastovioji atmintis, į kuriąinformacija įrašoma vieną kartą ir išlieka visą laiką.PROM - Programable ROM (programuojama pastovioji atmintis) EPROM – Erasable programmable read only memory-(trinamoji pastovioji programuojama atmintis) Flash atmintisEEPROM – Electrically Erasable programmable readonly memory-(elektra trinama pastovioji programuojama atmintis)


Kompiuterio atmintis

Operatyvioji atmintis (RAM) naudojama kintamai informacijai saugoti, jos turinys kinta atliekant operacijas ir veiksmus procesoriuje.Įjungus ar išjungus PK, visa RAM esanti informacija išsitrinamaĮ RAM talpinamos esamu laiku vykdomos programos, bei jų apdorojami duomenys: OS, tvarkyklės, vykdomosios taikomosios programos.


Kompiuterio puslaidininkinės atminties (vidinės) sandara


Klaidų korekcija atminties sistemoje


Spartinančioji atmintis


Kompiuterio atmintis (išorinė)

Ji naudojama ilgalaikiam informacijos saugojimui, kuri yra žymiai lėtesnė už RAM, tačiau talpesnė. Šiuo metu dažniausiai naudojami šie duomenų kaupikliaiKieti magnetiniai diskaiLankstūs diskeliaiOptiniai diskai (CD, CD-RW, DVD-R, DVD-RW)Magnetinės juostosFlash kortos


Kompiuterio išorinė atmintisTiesioginės kreipties (direct access)Nuosekliosios kreipties (sequential access)

Charakterizuojama:Kreipties trukme (access time)Duomenų perdavimo sparta (tranfer speed, data tranfer rate)Informacijos saugojimo savitoji kaina


Standusis diskas (Hard Disk)Pagrindinis AK išorinis atminties įtaisas – stacionarus

standusis diskas, kuriame saugoma kompiuteriui valdyti ir skaičiavimams atlikti reikalinga programinėįranga bei įvairūs duomenys. Diskai charakterizuojami šiais kriterijais:

TALPAINFORMACIJOS IŠRINKIMO TRUKME.


Kodėl būtent „Winchester“?• Viešai priimta manyti, jog įrenginys buvo taip pavadintas, nes netoli

IBM laboratorijos, kurioje ir buvo sukurtas kaupiklis, sodybą buvopasistatęs „Winchester“ tipo šautuvo išradėjas. Taip pat manoma, jog pavadinimas susijęs su Winchesterio vietove Anglijoje, kur yra kita IBM laboratorija.

• Teisingas atsakymas, kodėl būtent „Winchester“, yra kitoks. San Chosė (JAV) laboratorija yra gana tolokai (apie 16 km) nuo „Winchester House“ sodybos. Kietasis diskas pavadinimą gavo todėl, jog dvi jo 30 Mb plokštelės (30-30) projekto vadovui Kenui Haughtonui priminė „Winchester“ tipošautuvų naudojamą žymėjimą 30-30, kur pirmasis skaičius reiškėkalibrą, o antrasis – šovinio masę.

• Tačiau tokia informacija taip pat ganėtinai abejotina – teigiama, kadpatys pirmieji diskiniai kaupikliai negalėjo būti tokie dideli ir kad 30-30 reiškė ne kiekvienos iš plokštelių talpą, o vienos plokštelėsinformacijos įrašymo takelių ir sektorių viename takelyje kiekį.


Standusis diskas (Hard Disk)


Standusis disko mechanizmas


TakelisCilindrasPaviršiusSektoriusKlasteris


Standusis diskas (Hard Disk)

• sukimosi sparta:lankstieji diskeliai 300…360 min-1

Standieji diskai 3600 min-1

5400 min-1

7200 min-1

Sev:15000 min-1

Esant dideliems sukimosi greičiams, kyla balansavimo, giroskopinio efekto ir galvučių aerodinamikos problemų.


Diskinių kaupiklių komponentės


• Disko takelio ilgis siekia 10 km., o takelių tankumas yra apie 16 000 į colį(TPI Track Per Inch - takeliai į colį). Palyginimui galima paimti lankstų diskelį(floppy disc) kuris turi 69 takelius į colį.


• Informacijos išdėstymą galima aprašyti dviemterminais : takeliais ir sesijomis. Kompaktinis diskaspadalintas į individualius takelius (track) .

• Kiekvieną kartą rašant į kompaktinį diską sukuriama naujasesija. Sesija yra fizinis disko padalinimo būdas, taip pat kaip ir takelis. Kiekvienos sesijos pradžioje į diskąįrašomas lead-in (įvadas), o pabaigoje lead-out (išvadas) . Diskai kuriuose yra tik viena sesija vadinamivienasesijiniais (singlesession). Kiekviena sesija gali turėtikeletą takelių, o kiekvienas kompaktinis diskas keletąsesijų. Tokie kompaktai vadinami daugiasesijiniai ( multi-session ). Norint įrašyti daugiasesijinį diską reikia, kad CD kaupiklis palaikytų tokį režimą.

• Dauguma senesnės laidos CD kaupiklių ir kompaktiniųdiskų grotuvai gali skaityti tik vienasesijinius diskus. Todėlrekomenduojama be būtino reikalo nekurti daugiasesijiniųdiskų.


• Pirmieji CD kaupikliai duomenis skaitydavo 150 Kb/s sparta ir diskelio sukimosi greitis buvo keičiamas nuo 500 iki 225 aps/min. Toks disko sukimo būdas sutrumpintaižymimas CLV (Constant Linear Velocity - pastovuslinijinis greitis) Tokie kaupikliai tiko dirbti tuometinėmisprogramomis bei atlikti palyginti nesudėtingus darbus. Tobulėjant kompiuteriams ir programinei įrangai duomenisperkelti reikėjo vis greičiau ir greičiau. Buvo pradėtigaminti CD kaupikliai, kurie diską suko du kartus greičiau. (1000-450 aps/min). Jie buvo žymimi 2X. Netrukus pasirodė4X, 6X, 8X, 10X ir 12X įtaisai. Visuose šiuose kaupikliuosediskai buvo sukami tuo pačiu būdu, tik vis greičiau. 12X spartos kaupiklyje disko sukimosi greitis galvutei esantties vidiniu takeliu yra 6000 aps/min. Esant tokiam greičiuilabai kaista įtaiso variklis, atsiranda sunkiai pašalinamosvibracijos ir kyla vėjas, kuris sunkina disko sukimo irskaitymo galvutės valdymą, tampa sunku patikimaiperskaityti duomenis. Tai kritinis greitis, kuriam viršytireikia gaminti brangesnius įtaisus. Todėl šiuolaikiniuosekaupikliuose atsisakoma CLV duomenų skaitymo būdo.


CD kaupikliuose, kurių sparta viršija 16X yra naudojami du disko sukimobūdai. Jei naudojamas CAV (Constant Angular Velocity -pastovus kampinis greitis) būdas, tai disko sukimo greitis yrapastovus skaitymo galvutei esant ties bet kuria disko vieta. PCAV (Partial CAV) būdas yra toks : kol skaitymo galvutė yra nutolusi nuo centro ne daugiau kaip per 2/3 disko spindulio, diskas sukamas CAV būdu, o jai nutolus daugiau - CLV būdu.CAV tipo CD kaupikliai didžiausia sparta skaito tik diskelio išoriniametakelyje įrašytus duomenis. Vidiniame takelyje įrašytus duomenis jieskaito 2,2 karto lėčiau. Pavyzdžiui 24X pažymėtas kaupiklis diską sukapastoviu 5500 aps/min greičiu ir išoriniame takelyje esančius duomenisskaito 3600 Kb/s sparta, tačiau vidiniame - tik 1600 Kb/s sparta, kaip CLV metodu valdomas 11X tipo CD kaupiklis. PCAV 24X tipo kaupiklyje, kai jis dirba CAV režimu, diskas sukamaspastoviu 6000 aps/min greičiu. Perėjus į CLV režimą (diskelio išorėje), greitis sumažėja iki 5500 aps/min. Atrodo, to paties tipo PCAV tipokaupikliai turėtų būti spartesni už CAV kaupiklius, nes didžiausiąduomenų skaitymo spartą jie pasiekia skaitymo galvutei nutolus nuocentro tik per 2/3 diskelio spindulio, o jai judant link diskelio krašto, duomenų skaitymo sparta nekinta. Tačiau tai ne visada pasitvirtina nesdiską sukant CLV būdu ir galvutei peršokus "paimti" duomenų į kitądisko vietą, reikia papildomo laiko disko sukimo greičiui pakeisti. Tai užtrunka tuo ilgiau, kuo greičiau sukasi diskelis.


CDROM disko fiziniai parametrai

Diametras (mm) 120

Disko storis (mm) 1,2Informacinio sluoksnio storis (mm) 1,2Takelio plotis (µm) 1,6Minimalus pito ilgis (µm) 0,83

Maksimalus pito ilgis (µm) 3,1Pito plotis (µm) 0,4Pito gylis (µm) 0,1Tarpeliai tarp pitų (µm) 1Tarpai tarp takelių (µm) 1,6Naudojamo lazerio bangos ilgis (nm) 780

Vieno sluoksnio talpa (Gb) 0,65


Klaidų detekcija ir korekcijaVisi CD formatai iš 33 bitų paketo naudoja 9 bitus takelio kontrolei ir klaidųdetekcijai bei korekcijai. Yra dvi skirtingos klaidų atsiradimo priežastys. Pirmasis klaidų tipas gali būtigautas disko gaminimo procese : maži oro burbulėliai ar mikroskopiniainešvarumai gali interferuoti su lazerio spinduliu. Kitos klaidos gali atsirasti nuopirštų anstpaudų, įbrėžimų ar nešvarumų. Raudonoji Knyga (RedBook - CD standato aprašymas) leidžia iki 250 klaidų per sekundę. Visos šios klaidostaisomos specialia klaidų korekcijos sistema.Visų klaidų detekcijai ir korekcijai yra naudojama papildoma informacija irspecialiūs matematiniai algoritmai. Tai padeda atrasti klaidas ir atstatyti tikrasduomenų vertes. Klaidų detekcijos ir korekcijos schemos yra vadinamos EDC (error detection code), ECC (error correction code), ir EDAC (error detection and correction code). CD Klaidų korekcijos kodo pagrindas Reed Solomon Code. Audio CD grotuvai ir CD kaupikliai naudoja vidinę klaidų korekcijos schemąpavadinta CIRC (Cross Interleaved Reed Solomon Code). Toks dekoderis yraintegruotas kaupiklių mikroschemose. Ši klaidų korekcija yra pati galingiausia, jiduoda geriausius rezultatus, ji iš 109 klaidų palieka tik vieną (audio CD). Kompiuterių kaupikliams bet kokios klaidos yra neleistinos, todėl dar naudojamalygiagreti klaidų korekcija. Ji pavadinta sluoksnine ECC ir yra įrašoma kartu suvartotojo sektorių duomenimis. Sluoksninė ECC gali būti dekoduojama tiekaparatinėje tiek ir programinėje dalyje.


CD-R fragmento pjūvis


DVD disko fiziniai parametraiCD-ROM

Diametras (mm) 120 Disko storis (mm) 1,2Inform sluoksnio storis (mm) 0,6Takelio plotis (um) 0,74

Minimalus pito ilgis (µm) 0,40

Lazerio bangos ilgis (nm) 640Sluoksnių skaičius 1,2,4

Vieno sluoksnio talpis (Gb) 4,7

1,6 µm

0,83 µm


SS/SL disko struktūra


DS/SL DVD disko struktūra


DS/DL DVD disko struktūra


Viensluoksnio (SL) ir dvisluoksnio (DL) diskųstruktūrų palyginimas


Blu-ray Disc arba kitaip BD (mėlynas spindulys / diskas) – tai optinisdiskas, skirtas informacijos įrašymui ir saugojimui, dažniausiai aukštosraiškos vaizdui.Blu-ray standartas buvo sukurtas įmonių, kuriančių buitinę elektroniką irkompiuterius, grupės, kurios svarbiausias vaidmuo atiteko įmonei Sony. Ši kūrėjų grupė pateko į asociaciją Blu-ray (BDA). Palyginus supagrindiniais konkurentais HD DVD, vienoje Blu-ray disko pusėje telpadaugiau informacijos – 25, vietoj 15 GB, tačiau jis yra brangesnis.Blu-ray pavadinimas kilo naudojamo trumpesnio bangos ilgio. 405 nm mėlynos spalvos (techniškai – mėlynai violetinio) lazerioleidžia įrašyti irnuskaityti kur kas daugiau duomenų, nei DVD, kuris turi tuos pačiusfizinius duomenis, tačiau įrašymui ir nuskaitymui naudoja ilgesnėsbangos lazerį – raudoną (650 nm).


Literatūra• 1. C-Cube Microsystems: Digital Video Disc Technology

interneto puslapis• http://www.c-cube.com/technology/dvd• 2. Programinio paketo ToGo (Mitsumi) techninis aprašymas• Autorius Dr. Bernd Steinbrink.• 3. Imation korporacijos interneto puslapis• http://www.imation.com/technology/• 4. Creative interneto puslapis• http://www.creative.com• 5. CD Cellars interneto puslapis• http://www.cdcellars.com/webdvd/index.htmll


Literatūra (tęsinys)

• 6. Toshiba interneto puslapiai• http://www.toshiba.com/tacp/PressRelease/dvd11.htmll• http://www.toshiba.com/tacp/PressRelease/dvd22.htmll• 7. PC Magazine interneto puslapiai• http://www.pcmag.com/features/cdrom/_open.html• http://www.pcmag.com/features/cdrom/dvdside.html• 8. Optical Video Disc Association interneto puslapis• http://www.ovda.org/• 9. Kompiuterija Nr. 2(6) 1998.02 • 10. A. P. Tkačenko, Buitinė radioelektroninė technika, 1995,

Minskas• 11. N.Egarmin, Computer Weekly, Nr.7, 1998.

informacinĖs technologijos · 2011-12-19 · www, ftp). sveikatos apsauga pasauliniame...

Documents