[Презентация] МАОУ «школа №45 с углубленным изучением отдельных предметов» своими ученицы Гайсина Амина и Ямалтдинова Алиса

Слайд 1:

МАОУ «школа №45 с углубленным изучением отдельных предметов» своими ученицы Гайсина Амина и Ямалтдинова Алиса

Слайд 2: Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев

Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев –это крупнейшие ученые XX века, которые сформулировали принципы устройства ЭВМ независимо друг от друга. Впоследствии их принципы стали фундаментальными принципами компьютерных наук. Обратимся к биографии этих великих ученых. Джон фон Нейман (1903-1957) – американский ученый, который внес огромный вклад в развитие некоторых областей математики и физики. В 1946 году он анализировал сильные и слабые стороны ЭНИАКа (электронный числовой интегратор и вычислитель) и пришел к идее нового типа организации ЭВМ совместно с коллегами. Сергей Алексеевич Лебедев (1902-1974) – академик, лауреат Ленинской и Государственных премий, Герой Социалистического труда, главный конструктор первой отечественной вычислительной машины МЭСМ, автор проектов компьютеров серии БЭСМ (большая электронная счётная машины), разработчик принципиальных положений компьютера «Эльбрус».

Слайд 3: Основополагающие принципы устройства ЭВМ

Основополагающие принципы устройства ЭВМ, сформулированные Нейманом и Лебедевым, остаются актуальными и сегодня, определяя архитектуру современных компьютеров. Эти принципы включают состав основных компонентов ЭВМ, принцип двоичного кодирования, однородность памяти, адресность памяти, иерархическую организацию памяти и программное управление.

Слайд 4: Поговорим о компьютерах.

Устройства вывода – устройства, которые преобразуют результаты работы компьютера в форму, доступную для восприятия человеком Устройства ввода – устройства, которые преобразуют входную информацию в форму, доступную компьютеру. Между устройствами современных компьютеров происходит обмен данными. Он возможен благодаря магистрали. Магистраль – это устройство, предназначенное для обмена данными между устройствами компьютера. Магистраль состоит из трех линий связи: шины адреса, шины данных и шины управления. Также существует контроллер, специальный микропроцессор, который предназначен для управления внешними устройствами (накопителями, мониторами, принтерами и т.д.). Благодаря ему данные по магистрали передаются между внешними устройствами и внутренней памятью напрямую, минуя процессов. Это повышает эффективность ЭВМ. Архитектура – это наиболее общие принципы построения компьютера, которые отражают программное управление работой и взаимодействием его основных функциональных узлов. На самом деле, блоки, которые мы рассмотрели на рисунке в третьем пункте, являются узлами современных компьютеров. Так, процессор в современных ЭВМ также является информационным центром. Он состоит из АЛУ (арифметико-логического устройства), которое выполняет обработку данных, а также из УУ (устройства управления), которое обеспечивает выполнение программы и организовывает согласованное взаимодействие всех узлов компьютера. Память – устройство, которое предназначено для хранения исходных данных, промежуточных величин и результатов обработки информации, а также самой программы обработки информации. Выделяют внутреннюю и внешнюю память. Внешняя память предназначена для длительного хранения программ и данных в периоды между сеансами обработки. Внутренняя память, в свою очередь, делится на ОЗУ и ПЗУ, которые выполняют свои функции: 1) ОЗУ – оперативное запоминающее устройство. Данный вид внутренней памяти предназначен для временного хранения программ и данных в процессе обработки. 2) ПЗУ – постоянное запоминающее устройство. Этот вид внутренней памяти содержит программу начальной загрузки компьютера.

Слайд 5: Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев

Джон фон Нейман и Сергей Алексеевич Лебедев – выдающиеся ученые XX века. Фон Нейман анализировал ЭНИАК и предложил принципы устройства ЭВМ. Лебедев создал первую советскую вычислительную машину МЭСМ и проекты компьютеров серии БЭСМ и «Эльбрус». Их принципы остаются основополагающими для компьютерных наук. Эти принципы включают состав основных компонентов ЭВМ, двоичное кодирование, однородность памяти, адресность памяти и программное управление.

Слайд 6: Основные принципы Неймана-Лебедева

Основные принципы Неймана-Лебедева, сформулированные в середине XX века, остаются актуальными и сегодня. Они включают состав основных компонентов вычислительной техники, принцип двоичного кодирования, принцип однородности памяти, принцип адресности памяти, принцип иерархической организации памяти и принцип программного управления. Эти принципы определяют архитектуру современных компьютеров и обеспечивают их эффективное функционирование.

Слайд 7: Первый принцип Неймана-Лебедева

Первый принцип Неймана-Лебедева определяет состав основных компонентов ЭВМ, включая блок обработки данных, блок управления, блок памяти и блоки ввода/вывода информации. Это позволяет создать схему компьютеров первых поколений, где информационный центр представлен процессором, через который проходят все информационные потоки.

Слайд 8: Второй принцип Неймана-Лебедева

Второй принцип Неймана-Лебедева гласит, что вся информация, предназначенная для обработки на компьютере, а также программы её обработки представляются в виде двоичного кода – последовательностей 0 и Двоичный код используется для представления всех данных и программ в компьютере. Все современные компьютеры хранят и обрабатывают информацию в двоичном коде, благодаря чему данные и программы по форме представления становятся одинаковыми. Благодаря двоичному коду, данные и программы могут храниться в единой памяти. Двоичный код позволяет одинаково работать как с командами, так и с данными. Двоичное кодирование делает возможным трансляцию текста написанной программы в машинный код конкретной машины. Все современные компьютеры используют двоичный код для представления данных и программ. Двоичный код является основой работы всех современных компьютеров.

Слайд 9: Третий принцип Неймана-Лебедева

Третий принцип Неймана-Лебедева гласит, что команды программ и данные хранятся в одной и той же памяти, и внешне в памяти они неразличимы. Распознать команды и данные можно только по способу использования. Этот принцип обеспечивает возможность одинаковой работы как с командами, так и с данными, что необходимо для трансляции текста написанной программы в машинный код конкретной машины.

Слайд 10: Четвертый принцип Неймана-Лебедева

Четвертый принцип Неймана-Лебедева гласит, что команды и данные размещаются в единой памяти, состоящей из ячеек, имеющих свои номера (адреса). Структурно оперативная память компьютера состоит из отдельных битов. Для записи или считывания группы соседних битов объединяются в ячейки памяти, каждая из которых имеет свой адрес. Информация может считываться из ячеек и записываться в них в произвольном порядке. Адресность памяти позволяет эффективно управлять данными и программами в процессе их обработки. Принцип адресности памяти обеспечивает возможность быстрого доступа к данным и командам, что существенно ускоряет работу компьютера. Адресность памяти является основой для эффективного взаимодействия различных компонентов ЭВМ. Современные компьютеры используют этот принцип для оптимизации работы своих систем.

Слайд 11: Пятый принцип Неймана-Лебедева

Иерархическая организация памяти. Два требования для памяти ЭВМ. Больший объем памяти. Меньшее время доступа к памяти. Использование нескольких видов памяти. Связь между различными видами памяти. Различные виды памяти. Объединение разных видов памяти. Увеличение объема памяти. Уменьшение времени доступа. Разные типы памяти. Разделение памяти на уровни. Многоуровневая структура памяти. Организация памяти в несколько уровней. Различные уровни памяти. Уровни памяти в ЭВМ. Структура памяти с разными уровнями. Разные виды памяти в ЭВМ. Организация памяти с использованием разных типов памяти. Многослойная структура памяти.

Слайд 12: Шестой принцип Неймана-Лебедева

Программное управление работой компьютера. Последовательное выполнение команд. Чтение команды из памяти и ее расшифровка. Формирование адреса следующей команды. Выполнение команды. Цикл повторяется.

Слайд 13: Современные компьютеры

Современные компьютеры представляют собой сложные системы, включающие множество компонентов, работающих вместе для обеспечения высокой производительности и эффективности. Архитектура современных компьютеров основана на принципах, заложенных Нейманом и Лебедевым, включая программное управление, иерархическую организацию памяти и принцип адресности. Процессор, память, устройства ввода-вывода и магистраль — ключевые элементы, обеспечивающие взаимодействие между компонентами и эффективную работу компьютера.