Программная обработка данных на компьютере. Процессор и системная плата

Компьютер - это универсальное средство обработки информации. Компьютер может обрабатывать графическую, текстовую, звуковую и числовую информацию.

Но для того чтобы компьютер сумел сделать это, вся информация должна быть представлена в двоичном коде, то есть в виде последовательностей нулей и единиц.

Получаемую числовую, текстовую, графическую и звуковую информацию, человек воспринимает соответственно в виде цифр, букв, графических изображений и звука, а компьютер ее воспринимает в виде двоичного кода - последовательности импульсов.

Если импульс есть то это единица, импульс отсутствует - это ноль. Но иногда бывает и наоборот. Если импульс есть то это ноль, импульс отсутствует - это единица. Одна цифра двоичного кода содержит в себе один бит объема информации.

Вся информация, представленная в компьютере в виде двоичного кода, называется данными.

Для того чтобы компьютер смог обрабатывать данные, он должен получить последовательность инструкций или алгоритм действий для обработки данных. Например, алгоритм для нахождения разности чисел или форматирования текста. Другими словами, для решения задачи компьютер должен получить программу. Компьютерная программа - это алгоритм, записанный на языке программирования и предназначенный для исполнения компьютером.

Компьютеры бывают разнообразные и портативные и настольные и совсем маленькие (карманные). Но устройство каждого из этих компьютеров можно представить в виде такой функциональной схемы. Процессор обрабатывает все данные по соответствующей программе в виде последовательности электрических импульсов: импульс есть - единица, нет - ноль. Но человеку тяжело воспринимать информацию закодированную таким способом. Поэтому существуют специальные устройства, которые переводят двоичный код компьютера на язык человека. Они называются устройства «вывода».

А устройства, с помощь которых, наоборот, вводят информацию, а в последующем кодируют, чтобы компьютер мог ее обработать, называются устройствами «ввода» информации.

Чтобы компьютер смог выполнить какую-либо программу, то эта программа вместе с данными должна находиться в его оперативной памяти. Во время выполнения программы производится обмен данными между процессором и оперативной памятью. После выключения компьютера вся информация из оперативной памяти стирается. А для постоянного хранения информации, даже когда компьютер выключен, применяется долговременная память.

Взаимодействие между всеми устройствами компьютера осуществляется по магистрали.

Основой компьютера является системная плата. По-другому мы можем называть ее материнской, основной или главной платой. Она представляет собой сложную многослойную плату с большим количеством микросхем. На материнской плате реализована магистраль для обмена информацией между устройствами компьютера. Имеются разъёмы для подключения устройств, для оперативной памяти и, конечно, процессора.

Процессор считается мозгом компьютера. Производительность процессора напрямую зависит от его характеристик. Основные характеристики процессора - это разрядность, тактовая частота и архитектура.

Разрядность - это сколько битов (нулей или единиц) может обработать процессор одновременно. В 1971 году компанией Интел был выпущен первый процессор.

Разрядность у него была всего лишь 4 бита. То есть одновременно он мог обрабатывать 4 бита информации.

У современных компьютеров разрядность процессора 64 бита, в 16 раз больше, чем четыре десятка лет назад.

Частотой процессора определяется количество выполняемых им тактов обработки информации за одну секунду. Одна операция может занимать один или несколько тактов. Единицы измерения тактовой частоты - герцы. В наше время, тактовая частота процессоров может достигать нескольких миллиардов герц. Поэтому ее измеряют в производных единицах от герца - мегагерцах, что составляет миллион герц, и в гигагерцах - это миллиард герц.

Для повышения производительности процессора постоянно совершенствуется его архитектура, иначе говоря - «внутренняя конструкция». В структуру процессора внедряется кэш - сверхоперативная память. Кэш использует небольшую, очень быструю память, которая содержит в себе копии наиболее часто используемых данных из основной памяти. Также современные процессоры могут иметь уже не одно, а 2, 4, 6 или даже 8 ядер, тем самым выполняя в 2, в 4, в 6 или в 8 раз больше вычислений. Но многие ошибочно полагают, что если ядер больше, то всегда будет прирост производительности. К сожалению если программа не оптимизирована под несколько ядер, то она будет использовать только лишь одно ядро процессора.