Классификация, структура и основные характеристики микропроцессоров ПК. 2

 

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО

Всероссийский заочный финансово-экономический  институт 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине «Информатика»

на тему «Классификация, структура и основные характеристики микропроцессоров ПК» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2009

     Оглавление 

     Введение  …………………………………………………………..3

     Теоретическая часть

     Введение……………………………………………………………4

     Основные  понятия…………………………………………………5

     Классификация ПК………………...………………………………6

     Подробная характеристика микропроцессоров …………..……10

     Заключение………………………………………………………..16

     Практическая  часть………………………………………….…17

     Список  литературы……………………………………………….27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение

     Актуальность  этой темы состоит в том, что микропроцессор компьютера является основой современной  компьютерной техники. Компьютерная техника  лежит в основе современного прогресса. Она обеспечивает работу современных станков, контроль технологических процессов на производстве, связь на всех уровнях (от межгосударственного до бытового). С помощью нее проводятся сложные и трудоемкие расчеты, что значительно ускоряет процессы конструирования, разработки, фундаментальные исследования, то есть задает темпы прогресса. И в зависимости от того, как будет в будущем меняться мощность этой маленькой детали, будет зависеть производительность всей компьютерной техники в целом. Полученные в ходе написания работы знания могут пригодиться и в обыденной жизни, например при приобретении персонального компьютера.

     Для раскрытия темы в курсовой работе  рассмотрен ряд вопросов: структура микропроцессор, его характеристики, а так же классификация микропроцессоров персонального компьютера.

     В практической части работы с использованием табличного процессора Microsoft Excel решена задача о бухгалтерии предприятия ООО «Александра». Полученные в ходе выполнения задачи практические знания, во-первых, подготовят для работы  с ПК конкретно в области деятельности будущей профессии, во-вторых, закрепят навыки работы с приложением Microsoft Excel, а так же помогут заполнить пробелы в знаниях по приложению Excel.

     Для выполнения данной курсовой работы использовался ПК с системой Microsoft Windows XP Professional, версия 2002, Service Pack 2, AMD Sempron(tm ) 2500+ 1.75 Ггц, 256 МБ ОЗУ, MО 2003 Excel,Word.  
 

Теоретическая часть

Введение 

Объектом изучения в данной курсовой работе является ПК, а предметом изучения – микропроцессоры.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Основные  понятия

1. Персональные компьютеры представляют наиболее многочисленный и разнообразный по составу класс ЭВМ. Они используются для решения различных задач не только профессиональными программистами, но и специалистами других областей знаний и деятельности. К ПК (или ПЭВМ) относится ЭВМ, управляемая одним пользователем и предоставляющая пользователю в каждом сеансе работы все свои ресурсы. [3,С.60]
2. Микропроцессор (МП) - это программно-управляемое электронное цифровое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки, выполненное на одной или нескольких интегральных схемах с высокой степенью интеграции электронных элементов. [3, С.157-158]
3. Тактовая частота - частота синхронизирующих импульсов синхронной электронной схемы, то есть количество синхронизирующих тактов, поступающих извне на вход схемы за секунду. Это самый важный показатель, определяющий скорость работы процессора. Тактовая частота, измеряемая в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц). [4, С.412]
4. Быстродействие микропроцессора – это число элементарных операций,                          выполняемых  микропроцессором  в  единицу времени (операции/секунда). [5, С. 139]

 
 
 
 
 
 
 
 

Классификация ПК 

  Персональный компьютер (ПК) — компьютер, предназначенный для личного использования, цена, размеры и возможности которого удовлетворяют запросам большого количества людей. Созданный как вычислительная машина, компьютер, тем не менее, всё чаще используется как инструмент доступа в компьютерные сети.

   Как правило, один экземпляр персонального компьютера используется только одним, или, в крайнем случае, несколькими пользователями (например, в семье). В соответствии со своим назначением, он обеспечивает работу наиболее часто используемых приложений, таких как текстовые процессоры, веб-браузеры, почтовые программы, мессенджеры, мультимедийные программы, компьютерные игры, графические редакторы, среды разработки программного обеспечения и т. п. Для упрощения взаимодействия с людьми подобные программы оснащаются удобным графическим интерфейсом.

 ПК  классифицируются по следующим  признакам: 

1. По  размеру:

  1) Стационарные ПК

Первые компьютеры не предназначались для переноски. Они состояли из отдельных частей, в частности, системного блока, монитора, клавиатуры, соединённых проводами. Главной частью компьютера был системный блок, в котором находились практически все основные устройства. Известны два вида компоновки системного блока – Desktop и Tower.

Desktop - это стационарный компьютер, предназначенный, чтобы располагаться целиком на столе дома или в офисе. Системный блок такого компьютера обычно делается широким, на него можно установить монитор. 
 
 

Tower

Системный блок Tower делается высоким, может располагаться под столом. В настоящее время из-за уменьшения массы и размеров системных блоков Tower их также стали располагать на столе, а термин Desktop (настольный компьютер) практически превратился в синоним стационарного компьютера.

2) Переносные ПК

Ноутбуки

Компактные компьютеры, содержащие все необходимые компоненты (в том числе монитор) в одном небольшом корпусе и, как правило, складывающемся в виде книжки. Приспособлены для работы в дороге, на небольшом свободном пространстве. Для достижения малых размеров в них применяются специальные технологии: специально разработанные специализированные микросхемы (ASIC), ОЗУ и жёсткие диски уменьшенных габаритов, компактная клавиатура, не содержащая цифрового поля, внешние блоки питания, минимум гнезд расширения.

 Как правило, содержат развитые средства подключения к проводным и беспроводным сетям, встроенное мультимедийное оборудование (динамики, часто микрофон и веб-камеру). В последнее время вычислительная мощность ноутбуков не сильно уступает стационарным ПК, а иногда и превосходит их. Очень компактные модели не содержат CD/DVD-накопителя.

Планшетные ПК

Аналогичны ноутбукам, но содержат чувствительный к нажатию экран и не содержат механической клавиатуры. Ввод текста и управление осуществляются через экранный интерфейс, часто доработаный специально для удобного управления пальцами. Некоторые модели могут распознавать рукописный текст, написанный на экране.

Чаще всего корпус не раскрывается, как у ноутбуков, а экран расположен на внешней стороне верхней поверхности. Бывают и комбинированные модели, у которых корпус может поворачиваться на оси и раскрываться, предоставляя доступ к расположенной внутри клавиатуре.

Вычислительная мощь уступает настольным ПК, так как для длительной работы без внешнего источника питания приходится использовать энергосберегающие процессоры, накопители и экран.

Карманные ПК (PDA)

Сверхпортативные устройства, умещающиеся в кармане. Управление ими, как правило, происходит с помощью небольшого по размерам и разрешению экрана, чувствительного к нажатию пальца или специального пера (стилуса), а клавиатура и мышь отсутствуют. Некоторые модели, впрочем, содержат миниатюрную фиксированную или выдвигающуюся из корпуса клавиатуру.

Разрешение экрана невелико, как правило 320×240 (экран может использоваться и боком, тогда разрешение становится 240×320), в некоторых моделях — 640×480 (т. н. VGA-разрешение).

В таких устройствах используются сверхэкономичные процессоры и      флэш-накопители небольшого объёма, поэтому их вычислительная мощь несопоставима с настольными ПК.

2. по  типу используемых МП:

1) построенные на  процессорах с  расширенной системой  команд – 

CISC-процессорах (Complete Instruction Set Computer)

В эту  группу входят ПК с Intel-совместной архитектурой.

2) основанные на  процессорах с  сокращенным набором команд  -

RISC-процессорах (Reduce Instruction Set Computer)

В  эту группу входят ПК Macintosh  на МП Power PC (более ранние модели Macintosh выпускались на базе МП Motorola 680*0), компьютеры SUN с процессорами SPARC-архитектуры, компьютеры DEC с МП Alpha и другие менее распространенные ПК.

3. классификация  ПК по поколениям МП для  Intel-совместных ПК: 8086/8088, 80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium 4. В каждом поколении имеются различные модификации моделей МП, различающиеся структурой, техническими характеристиками и ценой.

4.  классификация  по назначению устанавливает  4 группы ПК:

• массовые ПК, к категории которых также относятся рабочие станции клиентов вычислительных сетей;
• специализированные ПК, ориентированные на работу в конкретных предметных областях, например в области медицины, дизайна и т.д.;
• мультимедийные ПК;
• компьютеры, выполняющие функции серверов в вычислительных сетях.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Подробная характеристика микропроцессоров

Микропроцессор представляет собой сверхбольшую интегральную схему, предназначенную для выполнения всех арифметико-логических операций, заданных программой, управления вычислительным процессом и координации работы всех устройств компьютера.

     По  числу больших интегральных схем в микропроцессорном комплекте различают микропроцессоры однокристальные, многокристальные и многокристальные секционные.

     Однокристальные микропроцессоры получаются при  реализации всех аппаратных средств  процессора в виде одной большой интегральной схемы (БИС) или сверхбольшой интегральной схемы (СБИС). По мере увеличения степени интеграции элементов в кристалле и числа выводов корпуса параметры однокристальных микропроцессоров улучшаются. Однако возможности однокристальных микропроцессоров ограничены аппаратными ресурсами кристалла и корпуса. Для получения многокристального микропроцессора необходимо провести разбиение его логической структуры на функционально законченные части и реализовать их в виде БИС (СБИС). Функциональная законченность БИС многокристального микропроцессора означает, что его части выполняют заранее определенные функции и могут работать автономно.

     Многокристальные  секционные микропроцессоры получаются в том случае, когда в виде БИС  реализуются части (секции) логической структуры процессора при функциональном разбиении ее вертикальными плоскостями.

     По  назначению различают универсальные и специализированные микропроцессоры.

     Универсальные микропроцессоры могут быть применены  для решения широкого круга разнообразных  задач. При этом их эффективная производительность слабо зависит от проблемной специфики решаемых задач.  

     Специализация МП, т.е. его проблемная ориентация на ускоренное выполнение определенных функций позволяет резко увеличить эффективную производительность при решении только определенных задач.

     Среди специализированных микропроцессоров можно выделить различные микроконтроллеры, ориентированные на выполнение сложных  последовательностей логических операций, математические МП, предназначенные для повышения производительности при выполнении арифметических операций за счет, например, матричных методов их выполнения, МП для обработки данных в различных областях применений и т. д. 

     По  виду обрабатываемых входных сигналов различают цифровые и аналоговые микропроцессоры. Сами микропроцессоры - цифровые устройства, однако могут иметь встроенные аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Поэтому входные аналоговые сигналы передаются в МП через преобразователь в цифровой форме, обрабатываются и после обратного преобразования в аналоговую форму поступают на выход. С архитектурной точки зрения такие микропроцессоры представляют собой аналоговые функциональные преобразователи сигналов и называются аналоговыми микропроцессорами. Отличительная черта аналоговых микропроцессоров способность к переработке большого объема числовых данных, т. е. к выполнению операций сложения и умножения с большой скоростью при необходимости даже за счет отказа от операций прерываний и переходов.

     По  характеру временной организации  работы микропроцессоры делят на синхронные и асинхронные.

     Синхронные  микропроцессоры - микропроцессоры, в  которых начало и конец выполнения операций задаются устройством управления (время выполнения операций в этом случае не зависит от вида выполняемых команд и величин операндов).

     Асинхронные микропроцессоры позволяют начало выполнения каждой следующей операции определить по сигналу фактического окончания выполнения предыдущей операции.

     По  организации структуры микропроцессорных  систем различают микроЭВМ одно- и многомагистральные.

     В одномагистральных микроЭВМ все  устройства имеют одинаковый интерфейс и подключены к единой информационной магистрали, по которой передаются коды данных, адресов и управляющих сигналов.

     В многомагистральных микроЭВМ устройства группами подключаются к своей информационной магистрали. Это позволяет осуществить одновременную передачу информационных сигналов по нескольким (или всем) магистралям. Такая организация систем усложняет их конструкцию, однако увеличивает производительность.

     По  количеству выполняемых программ различают одно- и многопрограммные микропроцессоры.

     В однопрограммных микропроцессорах выполняется только одна программа. Переход к выполнению другой программы  происходит после завершения текущей программы.

     В много- или мультипрограммных микропроцессорах одновременно выполняется несколько (обычно несколько десятков) программ.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                 Структура микропроцессора ПК

     В состав микропроцессора входят следующие  устройства:

     1. Арифметико-логическое устройство  предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

     2. Устройство управления координирует  взаимодействие различных частей  компьютера и выполняет следующие основные функции:

• формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций;
• формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера;
• получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.

     3. Микропроцессорная память предназначена  для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой  в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины. Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.

     4. Интерфейсная система микропроцессора  предназначена для связи с  другими устройствами компьютера и включает в себя:

• внутренний интерфейс микропроцессора;
• буферные запоминающие регистры;
• схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной (порт ввода-вывода — это аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору, другое устройство.) [8, с.124-126]

Основные  характеристики микропроцессоров ПК

     Микропроцессоры отличаются друг от друга двумя главными характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту - чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена микропроцессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Следует заметить, что разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции за разное число тактов. Чем выше модель микропроцессора, тем меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций.

      
 1. Тип микропроцессора.

     Тип установленного в компьютере микропроцессора является главным фактором, определяющим облик ПК. Именно от него зависят вычислительные возможности компьютера. В зависимости от типа используемого микропроцессора и определенных им архитектурных особенностей компьютера различают пять классов ПК:

• компьютеры класса XT;
• компьютеры класса AT;
• компьютеры класса 386;
• компьютеры класса 486;
• компьютеры класса Pentium.

     2. Тактовая частота микропроцессора - указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет за одну секунду.

     Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов. Частота  генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.

     Промежуток  времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины, или просто, такт работы машины.

     Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик  персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов.

     3. Быстродействие микропроцессора - это число элементарных операций, выполняемых микропроцессором  в  единицу времени (операции/секунда).

     4. Разрядность процессора - максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться одновременно.

     5. Архитектура микропроцессора.

     Понятие архитектуры микропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы.

     В соответствии с архитектурными особенностями, определяющими свойства системы команд, различают:

• микропроцессоры типа CISC с полным набором системы команд;
• микропроцессоры типа RISC с усеченным набором системы команд;
• микропроцессоры типа VLIW со сверхбольшим командным словом;
• микропроцессоры типа MISC с минимальным набором системы команд и весьма высоким быстродействием и др.

 
 
 
 
 

Заключение

Процессор - устройство, предназначенное для выполнения команд. Каждый процессор характеризуется:

- набором выполняемых команд;

- скоростью выполнения команд в миллионах операций в секунду;

- объемом адресуемой памяти;

- размерами обрабатываемых слов;

- разрядностью используемой шины.

В зависимости от набора и порядка выполнения команд процессоры подразделяются:

- на классические процессоры CISC;

- на процессоры RISC с сокращенным набором команд;

- на процессоры MISC с минимальным набором длинных команд;

- на процессоры VLIW с набором сверхдлинными командами. [4, с. 146]

     ЭВМ получили широкое распространение, начиная с 50-х годов. Прежде это были очень большие и дорогие устройства, используемые лишь в государственных учреждениях и крупных фирмах. Размеры и форма цифровых ЭВМ неузнаваемо изменились в результате разработки новых устройств, называемых микропроцессорами.

     Будущее микропроцессорной техники связано  сегодня с двумя новыми направлениями - нанотехнологиями и квантовыми вычислительными системами. Эти пока еще главным образом теоретические исследования касаются использования в качестве компонентов логических схем молекул и даже субатомных частиц: основой для вычислений должны служить не электрические цепи, как сейчас, а положение отдельных атомов или направление вращения электронов. Если "микроскопические" компьютеры будут созданы, то они обойдут современные машины по многим параметрам. 
 

Практическая  часть

     В бухгалтерии предприятия ООО  «Александра» рассчитываются ежемесячные отчисления на амортизацию по основным средствам. Данные для расчета начисленной амортизации приведены на рис. 10.1 и 10.2.

1. Построить таблицы по приведенным ниже данным.

2. Выполнить расчет начисленной амортизации в каждом месяце и остаточной стоимости основных средств на конец периода.

3. Организовать межтабличные связи для автоматического формирования сводной ведомости по начисленной амортизации.

4. Сформировать и заполнить сводную ведомость начисленной амортизации по основным средствам за квартал.

5.Результаты изменения первоначальной стоимости основных средств на конец квартала представить в графическом виде.

Ведомость расчета амортизационных  отчислений за январь 2006 г

Ведомость расчета амортизационных  отчислений за февраль 2006 г.