Raqamli axborotni qayta ishlash qurilmalari avlodlari. "Raqamli axborotni qayta ishlash qurilmalari: raqamli kamera" - Dars

Ushbu raqamli ma'lumotlarni qayta ishlash qurilmalari nima? Raqamli qurilmalar Axborotni qayta ishlashga mo'ljallangan qurilmalar kompyuter uchun mavjud bo'lgan shaklda taqdim etiladimi. Bu: sensorli ekranlar kameralar videokameralari mobil telefonlar veb-kameralar hujjat kameralari proektorlari qurilmalari simsiz uzatish video kuzatuv tizimi ma'lumotlari

Videokameralar Kameralar elektron suratga olish apparati, olish uchun moslama optik tasvirlar harakatlanuvchi tasvirlarni yozib olish yoki televizorga uzatish uchun moslangan fotosensitiv elementga tushirilgan narsalarning. Odatda parallel ovoz yozish uchun mikrofon bilan jihozlangan.

Veb-kameralar Veb-kameralar (shuningdek, veb-kameralar) - bu Internet orqali keyingi uzatishda (Instant Messenger yoki boshqa video dasturlarda) real vaqtda suratga olishga qodir bo'lgan raqamli video yoki fotokamera.

Proektorlar Proektor - bu chiroq yorug'ligini konsentratsiyasi bilan qayta taqsimlaydigan yorug'lik moslamasi yorug'lik oqimi kichik sirtda yoki kichik hajmda. Proyektorlar asosan optik-mexanik yoki optik-raqamli qurilmalar bo'lib, ular yorug'lik manbasini ishlatib, moslamalarning tasvirlarini qurilma ekranidan tashqarida joylashgan yuzaga surib chiqarishga imkon beradi.

Bluetooth simsiz uzatish moslamalari cho'ntak va oddiy shaxsiy kompyuterlar, mobil telefonlar, noutbuklar, printerlar, raqamli kameralar, sichqonlar, klaviaturalar, joystiklar, minigarnituralar, minigarnituralar kabi qurilmalar o'rtasida qisqa masofali aloqa uchun ishonchli, arzon, hamma joyda mavjud bo'lgan radiochastota bo'yicha ma'lumot almashinuvini ta'minlaydi.

GPRS (General Packet Radio Service) simsiz ma'lumotlarni uzatish moslamalari umumiy foydalanish) qo'shimcha texnologiyalar mobil aloqa Paketli ma'lumotlarni uzatishni amalga oshiruvchi GSM. GPRS tarmoq foydalanuvchisiga ruxsat beradi uyali aloqa boshqa qurilmalar bilan ma'lumot almashish gSM tarmoqlari va tashqi tarmoqlar bilan, shu jumladan Internet bilan. GPRS hisob-kitoblarni Internetda o'tkaziladigan vaqtga emas, balki yuborilgan / olingan ma'lumotlarning miqdori asosida qabul qiladi.

Simsiz uzatish moslamalari Tarmoqni kabel o'tkazmasdan joylashtirishga imkon beradi, tarmoqni tarqatish va kengaytirish xarajatlarini kamaytirishi mumkin. Kabelni yotqizish mumkin bo'lmagan joylarda, masalan, ochiq havoda va tarixiy ahamiyatga ega binolarda xizmat ko'rsatish mumkin simsiz tarmoqlar... Aksincha uyali telefonlar, Wi-Fi uskunalari ishlashi mumkin turli mamlakatlar Butun dunyo bo'ylab. Wi-Fi (English Wireless Fidelity "simsiz aniqlik") - bu simsiz LAN uskunalari uchun standart.

Video nazorati Video nazorati (yopiq O'chirish Televizioni, CCTV yopiq elektron televizion tizimi) - bu vizual boshqarish yoki tasvirni avtomatik tahlil qilish (yuzlarni, davlat raqamlarini avtomatik ravishda aniqlash) uchun mo'ljallangan optoelektronik qurilmalar yordamida amalga oshiriladigan jarayon.

Raqamli axborotni qayta ishlash moslamalari Muallif: Dmitriy Tarasov, 2009 y

Dars mavzusi:"Raqamli axborotni qayta ishlash qurilmalari: raqamli kamera"

Darsning maqsadi:

Axborotni qayta ishlash uchun raqamli qurilmalarning turlari va maqsadi to'g'risida talabalarning tushunchalarini shakllantirish uchun sharoit yaratish;

Turli xil qurilmalar yordamida ma'lumotlarni qayta ishlash bo'yicha ko'nikmalarni rivojlantirish;

Kompyuter texnologiyalariga hurmatni, xavfsiz harakat qoidalariga rioya qilishni tarbiyalash.

Talabalar bilishlari kerak:

Raqamli kameralardan foydalanish imkoniyatlari.

Dars ta'minoti:

"Raqamli kamera" taqdimoti;

multimedia proektori va ekrani;

raqamli kamera;

DARSLAR VAQTIDA:

Tashkiliy vaqt.

Salomlashish, talabalarni birgalikdagi samarali faoliyat uchun tashkil etish.

Yangi materialni tushuntirish.

Savol Sizga ma'lum bo'lgan eng keng tarqalgan raqamli ma'lumotlarni qayta ishlash qurilmalari qaysi?

Bugun biz raqamli kameralarni ko'rib chiqamiz. Siz materialni quyidagicha o'rganasiz: har biringiz topshiriq bilan kartani chiqarasiz va materialni o'rganasiz. Keyin, kartochkalar raqamlariga ko'ra siz guruhlarga (juftlarga) bo'lasiz, materialni birgalikda muhokama qilasiz va boshqalarga etkazish usulini tanlaysiz. Dars oxirida biz quyidagi reja asosida ma'lumotlarni qayta ishlash va kompyuterga uzatish vositasi sifatida raqamli kamera haqida g'oyani shakllantirishimiz kerak:

Umumiy ko'rinish, tarkibiy qismlar.

Qadr.

Qo'shimcha funktsiyalar.

Axborotni saqlash usullari

Kompyuter va boshqa qurilmalar bilan aloqa.

Karta raqami 1

Umumiy ko'rinish, tarkibiy qismlar:

Asosan, raqamli kamera qurilmasi analog dizayni takrorlaydi. Ularning asosiy farqi tasvir hosil bo'ladigan fotosensitiv elementda: analog kameralarda u plyonka, raqamli kameralarda bu matritsa. Ob'ektiv orqali yorug'lik matritsaga kiradi, u erda rasm hosil bo'ladi va keyinchalik xotiraga yoziladi. Kamera ikkita asosiy qismdan iborat - korpus va ob'ektiv. Tanada matritsa, panjur (mexanik yoki elektron, ba'zan esa ikkalasi birdan), protsessor va boshqaruv elementlari mavjud. Olinadigan yoki qattiq simli ob'ektiv plastik yoki metall korpusga joylashtirilgan linzalar guruhidan iborat.

Karta raqami 2

Afzalliklari

Ko'rinish va samaradorlik. Raqamli bilan tortishish paytida siz deklanşör tugmachasini bosgandan so'ng darhol natijani ko'rasiz.

Daromadlilik. Raqamli kameraning narxi odatdagi film darajasiga tushiriladi. Bundan tashqari, xarajatlarni hisobga olish kerak materiallar (filmlar, reaktivlar va boshqalar)

Ixchamlik. Kameraning kichik o'lchamlari havaskor fotograf uchun eng muhim mezonlardan biridir.

Mustaqillik, ishonchlilik, oson saqlash. Fotosuratlarni chop etish ustasiga ishonmaslik, uzoq umr ko'rish.

Qo'shimcha funktsiyalar. Zamonaviy raqamli kameralar ko'pincha filmning o'xshashlari uchun tubdan etib bo'lmaydigan bir qator qo'shimcha xususiyatlarga ega. Ular orasida, masalan, video yozuvlar, panoramali tortishish rejimi yoki audio sharhlarni yozib olish. Bundan tashqari, kamera dasturiy ta'minotida qo'llaniladigan tasvirni qayta ishlashning maxsus algoritmlari yorug'lik filtrlari va plyonkalari kabi an'anaviy fotosurat vositalarini qisman almashtirishi mumkin turli xil turlari yoritish.

Raqamli ishlov berish.

Bosib chiqarish. Deyarli barcha zamonaviy raqamli kameralar va printerlar kamera va bosib chiqarish moslamasi o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri ma'lumotlar almashinuvini ta'minlaydigan PictBridge protokolini qo'llab-quvvatlaydi.

Karta raqami 3

Qo'shimcha funktsiyalar

Yuqori tezlikdagi tortishish. Yuqori tezlikdagi tortishish - bu kamera odatdagidek kadrlarni birma-bir emas, balki ketma-ket suratga oladigan rejim - ketma-ket kamida bitta kadr muvaffaqiyatli bo'lishiga umid qilish.

Qavslar (qavslar) avtofokus (ta'sir qilish, oq rang balansi, chaqnash). Bu kamera bir yoki boshqa parametr o'zgarishi bilan ketma-ket bir nechta (odatda 3) rasmni oladigan maxsus rejim.

Panoramalarni suratga olish ("tikuv yordami"). Ushbu funktsiya panoramali tortishishni engillashtirish uchun xizmat qiladi. Panorama - bu gorizontal yoki vertikal siljish bilan olingan va keyinchalik kompyuterda bitta katta rasmga "yopishtirilgan" bir qator kadrlar.

Ibratli fotografiya. Makro funktsiyasi (makro rejimi) - bu juda yaqin mavzularga e'tibor qaratish imkonini beradigan maxsus avtofokus holati.

Yo'nalish sensori. Ko'pgina kameralarda pozitsiya yoki yo'nalish sensori deb nomlangan. Uning ishining mohiyati oddiy: tortishish paytida sensor kameraning qaysi holatida - normal yoki portret holatida (90 daraja burilgan) aniqlanadi. Agar portret holati aniqlangan bo'lsa, u holda deklanşör bo'shatilgandan so'ng, ikkita variant mavjud (qurilma ishlab chiqaruvchisiga qarab). Yoki fayl "bo'lgani kabi" yoziladi, lekin uning sarlavhasida "portretlik" haqida maxsus yozuv yoziladi yoki kameraning protsessori tomonidan 90 gradusgacha kerakli aylanish amalga oshiriladi va kadr darhol "kerak bo'lganda" yoziladi.

Rasmlar uchun ovozli sharhlar. Ba'zi kameralar shunchaki olingan kadrlarni qisqa ovozli izohlar bilan birga olib borishga imkon beradi. Ko'rinadigan g'ayrioddiylik uchun bu juda yaxshi foydali imkoniyat... Masalan, noma'lum shahar bo'ylab ekskursiya paytida fotosuratchi hozirda qaysi muhim belgini suratga olganligini qayd etishi mumkin va kelajakda bu kadrlarni tahlil qilishni ancha osonlashtiradi.

Video. Bozorda deyarli barcha raqamli kameralar (DSLRlardan tashqari) video yozib olishga imkon beradi.

Maxsus effektlar. Deyarli barcha qurilmalarda qo'shimcha funktsiya sifatida maxsus effektlar (yoki filtrlar deb nomlangan) to'plami mavjud. Ular orasida odatda rang ma'lumotlari (monoxrom tasvir), "sepiya", rang intensivligining ko'payishi yoki kamayishi va h.k.

Karta raqami 4

Axborotni saqlash usullari.

a) Kamera ichki xotirasi (odatda juda kichik, 10 tagacha fotosuratni saqlashga imkon beradi)

b) flesh xotira yoki xotira kartalari

Ayni paytda flesh xotira formatlari orasida uchta shubhasiz etakchi bor - Secure Digital, CompactFlash va Memory Stick.

Secure Digital bu SanDisk, Matsushita Electric (Panasonic) va Toshiba alyansi tomonidan yaratilgan standartdir. Modulning fizik o'lchamlari juda kichik va 24x32x1,4 mm ni tashkil qiladi, bu esa ushbu turdagi xotiradan o'ta ixcham kameralarda foydalanish imkoniyatini beradi. Bundan tashqari, standart ruxsatsiz nusxalashdan himoya qiladi (bu sizga ushbu formatdagi kitoblarni chiqarishga imkon beradi), shuningdek, tasodifiy yozishdan himoya qiladi (xotira modulida mexanik kalit mavjud). 2004 yildan boshlab Secure Digital bozordagi eng mashhur format hisoblanadi.

Xavfsiz raqamli xotira moduli

SanDisk tomonidan yaratilgan CompactFlash standarti qalinligi jihatidan farq qiluvchi ikki turdagi modullarni (I va II turdagi) ta'minlaydi. Kartalarning o'lchamlari mos ravishda 42,8x36,4x3,3 mm va 42,8x36,4x5 mm. CompactFlash barcha formatlarning eng kam ixchamidir, ammo xotiradan tashqari u cho'ntak kompyuterlari uchun juda ko'p turli xil tashqi qurilmalarni ishlab chiqaradi: modemlar, GPS modullari, WiFi va Bluetooth adapterlari va boshqalar. Bundan tashqari, ushbu formatda miniatyuralar ishlab chiqariladi. qattiq disklar IBM / Hitachi Microdrive va Sony Microdrive 2 Gb dan 4 Gb gacha (Western Digital-dan 6 Gb ham kutilmoqda). Biroq, ixcham qattiq disklarni sotib olishning maqsadga muvofiqligi (flesh-xotira narxi pasayishi munosabati bilan) juda shubhali.

CompactFlash xotira moduli

Memory Stick formati Sony-ga tegishli. Ushbu format ikkita asosiy turga ega - Memory Stick va Memory Stick Duo. Birinchisi 50x21,5x2,8 mm, ikkinchisi - 31x20x1,6 mm. Xuddi shu form-faktorlarda 128 Mb dan yuqori adreslash qobiliyatiga ega yuqori tezlikda modifikatsiyalar mavjud. Ular Pro (Memory Stick Pro va Memory Stick Pro Duo navbati bilan) indekslari bilan belgilanadi.

Memory Stick Pro

Secure Digital va CompactFlash har qanday litsenziya to'lovisiz ochiq standartlardir. Memory Stick - bu xususiy va litsenziyalangan standart, shuning uchun u Sony mahsulotlaridan tashqarida juda ko'p qabul qilinmagan. Ushbu formatdagi modullar boshqalarga qaraganda deyarli ikki baravar qimmat turadi, chunki ularning narxi litsenziyalash uchun to'lovlarni (royalti) o'z ichiga oladi.

Bozorda boshqa xotira turlari ham mavjud (masalan, yaqinda Olympus va Fujifilm tomonidan ishlab chiqilgan xD standarti), eskirgan MMC va SmartMedia standartlari va boshqalar. Biroq, ular juda kam uchraydi va biz ularga batafsil to'xtalmaymiz.

Karta raqami5

Kompyuter va printer bilan interfeys

Kadrlarni flesh-xotiradan nusxalash, shuningdek, kerak bo'lsa, kameraning dasturiy ta'minotini ("proshivka") yangilash uchun kamera kompyuterga ulangan. Printerga ulanish, albatta, PictBridge protokoli yordamida kameradan to'g'ridan-to'g'ri bosib chiqarish uchun zarurdir.

Kameralarning katta qismi kompyuter yoki printerga ulangan uSB interfeysi (Universal ketma-ket avtobus). Buning uchun (kameraning yon tomonidan) yoki standart mini-B ulagichi yoki nostandart mulkiy foydalaniladi. Shubhasiz, birinchi variant biroz ma'qulroq, chunki "agar biron bir narsa yuz bersa", siz istalgan do'konda standart kabelni ramziy pulga osongina sotib olishingiz mumkin, shu bilan birga markali belgidan keyin ishlashingiz kerak bo'ladi (va bu ancha qimmatga tushadi).

Ayni paytda USB standartining ikkita versiyasi tarqatilmoqda: 1.1 va undan yangi 2.0. Birinchisi 12 Mbit / s, ikkinchisi - 480 Mbit / s ni tashkil qiladi. Shunga ko'ra, siz tezkor flesh xotiradan foydalanayotgan bo'lsangiz, USB 2.0 afzalroq bo'ladi. Biroq, siz har doim kameradan xotirani olib tashlashingiz va flesh-kartalarni o'qish uchun tashqi qurilmadan foydalanishingiz mumkin - kartani o'quvchi deb nomlangan (xotira moduli FAT16 / 32 fayl tizimiga ega vosita sifatida taqdim etiladi).

Eng oddiy ulagich - RCA AV-out - sodda qilib aytganda, "lolalar" har qanday televizion uskunaga ulanish uchun moslangan va tasvirlarni televizor ekranida ko'rishni ta'minlaydi.

Talabalarni material bilan tanishtirish va munozarasi tayinlangan 10 daqiqa ... So'ngra talabalar o'qituvchi taqdimoti bilan birga taqdimotlar o'tkazadilar.

Materialni umumlashtirish va xulosa qilish
Sinfga savollar:

1. Darsda qanday yangi narsalarni bilib oldingiz?

   Ma'lumot foydali bo'ldimi? Buning foydasi nimada?

   Agar siz kamerani tanlasangiz, qaysi parametrlarga e'tibor bergan bo'lar edingiz?

Raqamli kamera bilan ishlash bo'yicha seminar.

Izoh: Dars davomida siz asosiy bosqichlarni suratga olishingiz mumkin. Dars oxirida kadrlarni turli usullar bilan kompyuterga o'tkazing.

Uyga vazifa: guruhlar bo'yicha belgilanadi:

1 guruh - videokameraning asosiy elementlari

2-guruh - raqamli videokameralarning afzalliklari

3 guruh - videokamerada ma'lumotlarni yozib olish uchun moslamalar

4 guruh - videokameradan kompyuterga ma'lumot uzatish

5 guruh - veb-kameralar

Raqamli texnologiyalarni rivojlantirish jarayonida har xil turdagi kompyuterlar ishlab chiqildi. Ularning ko'plari uzoq vaqtdan beri unutilgan, ammo boshqalari zamonaviy hisoblash tizimlarining rivojlanishiga kuchli ta'sir ko'rsatgan. Bu erda beramiz qisqa sharh inson tafakkurining kompyuter texnologiyasini zamonaviy tushunchasiga qanday kelganligini ko'rsatish uchun hisoblash mashinalari rivojlanishining ba'zi bosqichlari.

Uning natijalarini hisoblash yoki saqlashni osonlashtiradigan qurilmalar uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lgan, ammo biz faqatgina ularga o'rnatilgan dasturlarni avtomatik ravishda bajaradigan hisoblash qurilmalari bilan qiziqamiz. Shuning uchun biz bu erda abakus, mexanik qo'shish mashinalari va elektron hisoblash mashinalari kabi qurilmalarni ko'rib chiqmaymiz.

Dastlabki saqlanadigan dastur kalkulyatori frantsuz olimi tomonidan yaratilgan Blez Paskal1642 yilda u qo'lda qo'zg'atuvchi bilan mexanik bo'lib, qo'shish va ayirish operatsiyalarini bajarishi mumkin edi. Nemis matematikasi Gotfrid Leybnits1672 yilda u ko'paytirish va bo'linishni ham bajara oladigan mexanik mashina qurdi. Dastlab dastur asosida ishlaydigan mashina birinchi marta 1834 yilda ingliz olimi tomonidan ishlab chiqilgan Charlz Babbig.Unda xotira qurilmasi, hisoblash moslamasi, zımbalama kartasini kiritish qurilmasi va bosib chiqarish moslamasi bo'lgan. Buyruqlar zımbalama kartasidan o'qildi va ma'lumotlarni xotirada hisoblash qurilmasiga o'qishni va hisob-kitob natijalarini xotiraga yozishni amalga oshirdi. Babbibl mashinasining barcha qurilmalari, shu jumladan, xotira ham mexanik bo'lib, minglab uzatmalarni o'z ichiga olgan bo'lib, ularni ishlab chiqarish 19-asrda mavjud bo'lmagan. Mashina punchikkartada yozilgan har qanday dasturlarni amalga oshirdi, shuning uchun birinchi marta dasturchidan bunday dasturlarni yozish talab qilindi. Dastlabki dasturchi ingliz ayol edi Ada Lovelace,shundan keyin bizning davrimizda Ada dasturlash tili allaqachon nomlangan.

XX asrda. elektronika rivojlana boshladi va uning imkoniyatlari darhol kompyuterlarni ishlab chiquvchilar tomonidan qabul qilindi. Elementlarning asosiy tizimi o'rnatilgan kompyuterlarni qurish bilan elektron komponentlar, raqamli kompyuterlar avlodlarini sanash boshlanadi. E'tibor bering, raqamli texnologiyalarning rivojlanish davrlarini bosqichlarga bo'lish asosan tarjima bilan bog'liq asosiy tizim elektron komponentlarni ishlab chiqarish uchun yangi texnologiyalar uchun elementlar.

Birinchi avlod -

vakuumli quvurlar (1945-1955)

Ushbu avlod kompyuterlari elementlarining asosiy tizimi vakuumli naychalarga asoslangan edi. Ularning ishlatilishida raqamli qurilmalarning afzalliklari va kamchiliklari aniqlandi, elektron naychalar mantiqiy elementlarning yuqori o'tish tezligini ta'minladi, bu esa yaratish urinishlariga nisbatan hisoblash tezligini oshirdi. hisoblash mashinasi, uning asosiy elementi elektromexanik o'rni asosida qurilgan. Vakuum naychalari kompyuterning ishonchli ishlashini ta'minlash uchun etarlicha bardoshli edi. Afsuski, naychali kompyuterlarda ham kamchiliklar ko'p edi. Elektron naychalar o'nlab voltli kuchlanish bilan ishlagan va katta hajmda energiya sarflagan elektron naychalar, zamonaviy mikroelektronika tushunchalariga ko'ra juda katta edi - bir necha o'nlab kub santimetr. Hisoblash mashinasini yaratish uchun minglab mantiqiy elementlar kerak edi, shuning uchun egallab olingan maydon bo'yicha quvurlarni hisoblash mashinalarining hajmi o'nlab edi kvadrat metrva quvvat sarfi birliklardan o'nlab va hatto yuzlab kilovattgacha bo'lgan. Bunday quvvat lampalarning haddan tashqari qizib ketishiga olib keldi, ular ixchamroq joylashtirilgan va mashinaning elektron qismlarini samarali sovutish vazifasini qo'ygan. Axborotni naychali mashinalarda qayta ishlash tezligi soniyasiga bir necha yuzdan bir necha minggacha operatsiyalarni tashkil etdi.

Ikkinchi avlod - tranzistorlar (1955-1965)

Yarimo'tkazgichli qurilmalar - tranzistorlar 1948 yilda ixtiro qilingan. Ular vakuumli naychalardan kichik o'lchamlari, kam quvvatli kuchlanish va kam quvvat sarfi bilan ajralib turardi. Yarimo'tkazgichli qurilmalarning ushbu barcha afzalliklari elektronika sanoatida tub burilish yasadi. Radio va televizion asboblarni uzatuvchi va qabul qiluvchi miniatyura paydo bo'la boshladi, boshqarish moslamalarini to'g'ridan-to'g'ri boshqarish moslamalariga joylashtirish mumkin bo'ldi va h.k. Yangi elementlar bazasi tranzistorlarga asoslangan kompyuterlar uchun kompyuterlar ishlab chiqarishda inqilob yuz berdi. Hajmi, quvvat sarfini sezilarli darajada qisqartirish va xarajatlarni pasaytirish kompyuterlarning me'morchiligini yanada yuqori funksionallik bilan yaratishga, kompyuterlar tezligini soniyasiga yuz minglab va hatto millionlab operatsiyalarga oshirishga imkon berdi. Hosildorlikning oshishi tranzistorlarning ishlashining elektron lampalar bilan taqqoslaganda yuqori tezligi tufayli ham, kompyuterga parallel ravishda ishlaydigan bir nechta ishlov berish moslamalarini kiritish orqali ham ta'minlandi. Kompyuterni joylashtirish uchun zarur bo'lgan maydon bir necha kvadrat metrgacha kamaydi, ish stoli versiyalarini ishlab chiqarishga harakat qilindi. Narxlarning pasayishi potentsial kompyuter foydalanuvchilari sonini ko'paytirdi. Umumiy maqsadlar uchun mo'ljallangan kompyuterlarni ishlab chiqarish bo'yicha yirik firmalar paydo bo'ldi: Xalqaro biznes mashinalari (IBM), Control Data Corporation (CDC) raqamli uskunalar korporatsiyasi (DEC)shuni ta'kidlash kerakki, DEC kompaniyasining PDP-8 kompyuteri - umumiy avtobusga ega bo'lgan birinchi mini-kompyuter, bu shaxsiy kompyuter arxitekturasini rivojlantirishga katta ta'sir ko'rsatdi.

Uchinchi avlod - integral sxemalar (1965-1980)

Yarimo'tkazgich elementlari va boshqa elektron komponentlar elektron sanoat tomonidan alohida elementlar sifatida ishlab chiqarilgan. Shunday qilib, tranzistor joylashgan yarimo'tkazgich kristall maxsus metall yoki plastmassa kassaga solingan. Elektron hajmini qisqartirish talabi

qurilmalar dastlab yarimo'tkazgichli qurilmalar ochiq ramkali dizaynda ishlab chiqarila boshlanishiga olib keldi va keyinchalik 1958 yilda bitta funktsional birlikning barcha tarkibiy qismlarini bitta yarimo'tkazgich kristaliga joylashtirishga harakat qilindi. Yarimo'tkazgichli davrlarning hajmini keskin qisqartirish va quvvat sarfini kamaytirishga imkon beradigan integral mikrosxemalar (IC) shunday paydo bo'ldi. IClar asosida mini-kompyuterlar qurildi, ular bitta rack va periferik qurilmalar shaklida tayyorlangan. IC kompyuteri tomonidan iste'mol qilinadigan quvvat yuzlab vattgacha kamaytirildi. IClar ustiga qurilgan tugunlar tezligining oshishi kompyuterlarning tezligini soniyasiga o'n millionlab operatsiyalarga oshirishga imkon berdi. Elektron sanoat sanoati elektron qurilmalarda ommaviy ishlab chiqarishni boshladi, bu ularning narxini pasaytirishga va kompyuterlarning apparat tarkibiy qismlarining narxini keskin kamaytirishga imkon berdi. Narxlarni pasaytirish parallel qayta ishlash: kuchli protsessorli va quvurli kompyuterlardan foydalangan holda kuchli hisoblash tizimlarini ishlab chiqishga va amalda tatbiq etishga olib keldi.

To'rtinchi avlod - juda katta hajmdagi integral mikrosxemalar (1980 yildan beri)

Elektron qurilmalarning mikrominiaturizatsiyasi yangi sanoatning paydo bo'lishiga olib keldi - mikroelektronika,bu yuqori texnologiyalar sohasiga tegishli. Fizika, kimyo, kristallografiya, materialshunoslik va hatto astronavtika sohasidagi so'nggi ilmiy-texnik yutuqlardan foydalangan holda (nolinchi tortishish sharoitida juda yuqori tozaligining yarimo'tkazgichli kristallarini olish mumkin), biz bir kristalga bir necha kvadrat millimetr o'lchamdagi, avval yuzlab, keyin minglab va nihoyat millionlab tranzistorlar va boshqalarni joylashtirishga erishdik. elektron komponentlar. Endi yarimo'tkazgichli elektron bir nechta mantiqiy elementlarning to'plamini o'z ichiga olmaydi, undan keyinchalik kompyuterning funktsional birliklari qurilgan, balki butunlay funktsional birliklar va birinchi navbatda, mARKAZIY PROTSESSOR,uning o'lchamiga qarab nomlangan mikroprotsessor,tashqi qurilmalarni boshqarish uchun asboblar - kontrollerlartashqi qurilmalar. Bunday integral mikrosxemalar birinchi marta nomlangan katta integral mikrosxemalar(BIS) va keyin juda katta miqyosli integral mikrosxemalar(VLSI).

Mikroelektronikaning bunday jadal rivojlanishining natijasi bitta taxtali kompyuterlarning paydo bo'lishi bo'lib, u erda bir doskada bir necha o'nlab kvadrat santimetr kattalikdagi, bir nechta VLSI joylashtirilgan, kompyuterning barcha funktsional bloklari joylashgan. Yagona platali kompyuterlar turli xil sanoat, tibbiy va texnika tezkor axborotni qayta ishlash va boshqarish uchun. Bir taxtali kompyuterlarning narxi shunchalik pasayib ketdiki, ularni jismoniy shaxslar sotib olish imkoniyati paydo bo'ldi, ingliz muhandislari bu imkoniyatdan foydalanib Stiv Jobiva Stiv Voznyak.Sanoat tomonidan ishlab chiqarilgan funktsional birliklardan foydalangan holda: protsessor va xotirali mikrokompyuter platasi, klaviatura, displey, ular arzon stol kompyuterini yig'dilar - mikrokompyuter.Uning professional bo'lmagan foydalanuvchilar uchun jozibasi shundaki, u barchasini o'z ichiga olgan foydalanishga tayyor qurilma edi zarur jihozlar va ishlash uchun dasturiy ta'minot. Ushbu mikrokompyuter nomini oldi Ilova! Eva dunyoda birinchi bo'ldi shaxsiy kompyuter.

Kompyuter bozorida keng tarqalgan shaxsiy kompyuterlarga qiziqish paydo bo'ldi katta kompaniya, kuchli hisoblash tizimlarini chiqarish bilan shug'ullangan - 1VM,va shaxsiy kompyuter modelini chiqarishni boshlashga qaror qildi. Kompaniya bilan birgalikda Intel,mikroprotsessor to'plamini ishlab chiqqan va kompyuterni jihozlagan Microsoft operatsion tizim MS DOS, IVM shaxsiy kompyuterni yaratdi IVM RS.IBM kompaniyasining muhim salohiyati qisqa vaqt ichida ko'plab kompyuterlarni ishlab chiqarishga imkon berdi. Ularning xaridorlar uchun jozibali narxi va ba'zi yangiliklar, masalan, o'sha paytda ishlab chiqarilganlarga nisbatan kattaroq shaxsiy kompyuterlar boshqa kompaniyalar, tasodifiy kirish xotirasi hajmi IBM PC-ga dunyodagi eng mashhur "shaxsiy" bo'lishiga imkon berdi.

2.6. Konsentrlangan axborotni qayta ishlash uchun kompyuter arxitekturasi

Zamonaviy kompyuter bir nechta funktsional bo'linmalardan iborat: protsessor, xotira, asboblarni boshqarish moslamalari va boshqalar. Har bir tugun murakkabdir elektron qurilma, millionlab mantiqiy elementlarni o'z ichiga olishi mumkin. Har bir tugunning va umuman kompyuterning ishlash printsipini yaxshiroq tushunish uchun kompyuter taqdimot darajalari tushunchasi kiritilgan.

Raqamli mantiqiy daraja - daraja mantiqiy davrlar elementlarning asosiy tizimi.

Mikroarxitektura darajasi- funktsional birlik doirasida axborotni qayta ishlashni tashkil etish darajasi. Bunga har xil maqsadlar uchun registrlar, kiruvchi buyruqlarni qayta ishlash moslamasi, ma'lumotlarni konversion moslama va boshqarish moslamalari kiradi.

Buyruq darajasi- funktsional birliklar va ular orasidagi bog'lanishlar to'plami, qurilmalar o'rtasida uzatiladigan buyruqlar va ma'lumotlar tizimi.

Bloklar to'plami, ular orasidagi bog'lanishlar, ma'lumotlar turlari va har bir darajadagi operatsiyalar deyiladi me'morchilik darajasi.

Buyruq darajasidagi arxitektura odatda kompyuter arxitekturasi yoki kompyuterni tashkil qilish deb nomlanadi. Ushbu bo'limda biz turli xil kompyuter arxitekturalarini ko'rib chiqamiz. Boshqa qatlam me'morchiligi quyidagi bo'limlarda muhokama qilinadi.

2.6.1. Ruxsat etilgan qurilma arxitekturasi

Birlashtirilgan kompyuterlarbular bir yoki bir nechta ishlov berish moslamalari (protsessorlari) ixcham joylashgan va ma'lumot almashish uchun ichki ma'lumotlarni uzatish avtobuslaridan foydalanadigan hisoblash tizimlari. Birinchi va ikkinchi avlod kompyuterlari cheklangan tashqi uskunalar to'plami bilan yopiq me'morchilikka ega edi. Ushbu arxitektura mantiqiy elementlarning asosiy tizimi diskret elektron komponentlarga (vakuum naychalari, tranzistorlar) qurilgan kompyuterlar uchun xosdir. Bunday me'morchilikda har qanday qo'shimcha funktsional blokning kiritilishi energiya sarfini ko'payishi, bo'sh joyni egallashi va butun tizim narxini keskin oshirishi bilan bog'liq edi. Shuning uchun, ushbu arxitekturaga asoslangan kompyuterda ulanish imkoniyati yo'q edi qo'shimcha qurilmalarishlab chiquvchi tomonidan taqdim etilmagan.

Bunday kompyuter arxitekturasining kattalashtirilgan diagrammasi shakl. 2.9. Tasodifiy kirish xotirasi bajariladigan dasturlarning buyruqlari va ma'lumotlarini saqlaydi, ALU nafaqat sonli ishlov berishni ta'minlaydi, balki uni kiritish-chiqarish jarayonida ham ishtirok etadi ram... Kirish / chiqish kanali - bu boshqarish moslamasi tomonidan berilgan buyruqlar asosida ishlaydigan ixtisoslashgan qurilma. Kanal ma'lum miqdordagi tashqi qurilmalarni ulashga imkon beradi. Boshqarish bloki dastur buyruqlarining bajarilishini ta'minlaydi va barcha tizim tugunlarini boshqaradi.

Shakl: 2.9. Yopiq elektron arxitekturasi

Ushbu arxitekturadagi kompyuterlar faqat hisoblash muammolarini hal qilishda samarali. Ular amalga oshirish uchun juda mos emas kompyuter texnologiyalariqo'shimcha tashqi qurilmalarning ulanishini va ular bilan yuqori tezlikda ma'lumot almashishni talab qiladi.

6.2. Hisoblash tizimlari ochiq me'morchilik

70-yillarning boshlarida. okrug tomonidan (Raqamli uskunalar korporatsiyasi)butunlay boshqacha arxitekturadagi kompyuter taklif qilindi. Ushbu arxitektura har xil texnik tizimlarni boshqarish tizimlarini ishlab chiquvchilarni darhol qiziqtirgan har qanday periferik qurilmalarni bemalol ulashga imkon berdi, chunki u har qanday sonli sensorlar va aktuatorlarning kompyuteriga bepul ulanishni ta'minladi. Asosiy yangilik, maqsadlaridan qat'i nazar, barcha qurilmalarning ulanishi edi umumiy avtobusaxborot uzatish. Qurilmalar mos ravishda avtobusga ulangan avtobus standarti.Avtobus standarti erkin tarqatilgan hujjat bo'lib, atrof-muhit uskunalarini ishlab chiqaruvchilarga o'z moslamalarini har xil standartdagi avtobuslarga ulash uchun tekshirgichlarni ishlab chiqishga imkon berdi. Umumiy avtobusdan foydalanishga asoslangan ochiq tipdagi kompyuterning arxitekturasi shakl. 2.10. Umumiy boshqaruv butun

Raqamli texnologiyalarni rivojlantirish jarayonida har xil turdagi kompyuterlar ishlab chiqildi. Ularning ko'plari uzoq vaqtdan beri unutilgan, ammo ba'zilari zamonaviy hisoblash tizimlarining rivojlanishiga kuchli ta'sir ko'rsatgan. Bu erda biz kompyuterlar rivojlanishining ba'zi bir bosqichlari haqida qisqacha ma'lumot berib, inson tafakkurining kompyuter texnologiyalari haqidagi zamonaviy tushunchaga qanday kelganligini ko'rsatib beramiz.

Uning natijalarini hisoblash yoki saqlashni osonlashtiradigan qurilmalar uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lgan, ammo biz faqatgina ularga o'rnatilgan dasturlarni avtomatik ravishda bajaradigan hisoblash moslamalari bilan qiziqamiz, shuning uchun biz hisoblash, mexanik qo'shish mashinalari va elektron kalkulyatorlar kabi qurilmalarni hisobga olmaymiz.

Dastlabki saqlanadigan dastur kalkulyatori frantsuz olimi tomonidan yaratilgan Blez Paskal1642 yilda. Bu qo'lda qo'zg'atuvchi bilan mexanik edi va qo'shish va olib tashlash operatsiyalarini bajarishi mumkin edi. Nemis matematikasi Gotfrid Leybnits1672 yilda u xuddi shu ko'paytirish va bo'lish amallarini bajara oladigan mexanik mashina qurdi. Dastur bo'yicha ishlaydigan dastgoh birinchi marta 1834 yilda ingliz olimi tomonidan ishlab chiqilgan Charlz Babbig... Unda xotira qurilmasi, hisoblash moslamasi, zımbalama kartasini kiritish qurilmasi va bosib chiqarish moslamasi bo'lgan. Buyruqlar zımbalama kartasidan o'qildi va ma'lumotlarni xotirada hisoblash qurilmasiga o'qishni va hisob-kitob natijalarini xotiraga yozishni amalga oshirdi. Babbibl mashinasining barcha moslamalari, shu jumladan xotira ham mexanik bo'lib, minglab uzatmalarni o'z ichiga olgan bo'lib, ularni ishlab chiqarishda 19-asrda aniqlik talab qilinmadi. Mashina perforatorga yozilgan har qanday dasturlarni amalga oshirdi, shuning uchun birinchi marta dasturchidan bunday dasturlarni yozish talab qilindi. Dastlabki dasturchi ingliz ayol edi Ada Lovelace, uning sharafiga bizning davrimizda Ada dasturlash tili nomlangan.

20-asrda elektronika rivojlana boshladi va uning imkoniyatlari darhol kompyuterlarni ishlab chiquvchilar tomonidan qabul qilindi. Raqamli kompyuterlar avlodlarini sanash asosiy elementlari tizimi elektron komponentlarga qurilgan kompyuterlar qurilishidan boshlanadi. E'tibor bering, raqamli texnologiyalarni rivojlanish davrini bosqichlarga bo'lish asosan elementlarning asosiy tizimini elektron komponentlarni ishlab chiqarish uchun yangi texnologiyalarga o'tkazish bilan bog'liq.

Birinchi avlod - vakuum quvurlari (1945-1955)

Ushbu avlod kompyuterlari elementlarining asosiy tizimi vakuumli naychalarga asoslangan edi. Ularni ishlatish raqamli qurilmalarning afzalliklari va kamchiliklarini aniqladi. Elektron naychalar mantiqiy elementlarning yuqori o'tish tezligini ta'minladi, bu asosiy elementi elektromexanik o'rni asosida qurilgan kompyuterni yaratish urinishlariga nisbatan hisoblash tezligini oshirdi. Vakuum naychalari kompyuterning ishonchli ishlashini ta'minlash uchun etarlicha bardoshli edi. Afsuski, chiroqli kompyuterlar ham juda ko'p kamchiliklarga ega edilar. Birinchidan, vakuum naychalari o'nlab voltli kuchlanish bilan ishlagan va ko'p energiya sarflagan; bundan tashqari, zamonaviy mikroelektronik tushunchalarga ko'ra vakuum naychalarining kattaligi juda katta - bir necha o'n kub kub santimetr. Kompyuterni yaratish uchun minglab mantiqiy elementlar kerak edi, shuning uchun egallangan maydon bo'yicha quvurli kompyuterlarning hajmi o'nlab kvadrat metrni tashkil etdi va quvvat sarfi birliklardan o'nlab va hatto yuzlab kilovattgacha bo'lgan. Ushbu quvvat lampalarning haddan tashqari qizib ketishiga olib keldi, ular ixchamroq joylashtirilgan va mashinaning elektron qismlarini samarali sovutish vazifasini qo'ygan. Axborotni naychali mashinalarda qayta ishlash tezligi soniyasiga bir necha yuzdan bir necha minggacha operatsiyalarni tashkil etdi.

Raqamli qurilmalar

Analog qurilmalar

Analog qurilmalarga turli xil operatsiyalar va transformatsiyalarni bajarishga mo'ljallangan funktsional elektron birliklar kiradi analog signallar... Tarkibiy jihatdan analog qurilmalar quyidagicha ifodalanishi mumkin:

1. Bipolyar

Unda signal manbalari ulangan 2 juft kirish terminali mavjud va yuk chiqish terminallariga ulanadi. Bu boshqarish parametrlariga ega bo'lgan uzatish aloqasi.

Raqamli qurilmalarga formadagi axborot ob'ektlarida operatsiyalarni bajarishga mo'ljallangan funktsional birliklar kiradi raqamli signallar... Kodli so'zlar raqamli signallarni ko'rsatish uchun ishlatiladi. Xususiyatlari: qurilish uchun eng oddiy alifbo ishlatiladi - ikkita harf, 0 va 1 belgilar bilan belgilanadi, kod so'zi 2 SS raqamidir. Kod so'zidagi harflar soni aniqlangan.

Bir so'z n harf yoki raqamni o'z ichiga oladi. Raqamli qurilmalarda axborot ob'ektlari vaqt funktsiyalari emas, ikkilik raqamlardir.

Raqamli qurilmalarning ishlash tamoyillari:

1) Buyruqni bajarish uchun ma'lum vaqt ajratiladi, buning uchun soat impuls generatori ishlatiladi, u boshqaruv signalini shakllantiradi

2) Amaliyot boshlangandan so'ng, barcha kirish kodlari so'zlari kerakli chiqishga aylantiriladi

3) Chiqish kodli so'zlari xotirada saqlashga yuboriladi raqamli tizim yoki ichida tashqi qurilmalar chora ko'rish

Kod so'zlarni boshqarish usullari:

Kod so'zlar bilan operatsiyalarni amalga oshirish uchun ularni elektr signallari shaklida bo'lish juda muhimdir. Taqdimotning potentsial usuli keng tarqaldi. Mantiqiy nol past signal darajasiga (kuchlanish), mantiqiy yuqori darajaga to'g'ri keladi. Kodli so'zlar bo'yicha operatsiyalar ikki usulda bajarilishi mumkin: ketma-ket (bit-bit) va parallel.

Axborotning eng oddiy konvertorlari:

Kompyuter millionlab elementlardan iborat: integral mikrosxemalarni tashkil etuvchi tranzistorlar, diodalar, registrlar. Ammo shaxsiy kompyuter ishini o'rganish uning tuzilishining muntazamligi bilan osonlashadi, demak: kompyuter juda ko'p sonli oddiy elementlardan iborat bo'lib, ularning barchasi bir nechta turlari mavjud. Elementlar oz sonli tipik sxemalarni hosil qiladi.

Amalga oshirilgan funktsiyalarning murakkabligi darajasiga ko'ra, ular quyidagilar:

1) Elementlar - alohida bitlarda operatsiyalarni bajaradigan eng sodda qism. Mantiqan farqlang (va, yoki, emas, va-emas, yoki-emas), yodlash (tetikler) turli xil turlari) va yordamchi, signallarni kuchaytirish va shakllantirishga xizmat qiladi.

2) tugunlar - elementlardan iborat va so'zlar bilan operatsiyalarni bajaradi. Kombinatsiyalangan va akkumulyativ (ketma-ket) o'rtasida farqlash

Kombinatsion faqat mantiqiy elementlar asosida qurilgan;

Akkumulyatorlarga mantiq eshiklari va xotira eshiklari kiradi;

Kompyuter tugunlariga quyidagilar kiradi: registrlar, hisoblagichlar, qo'shimchalar, multipleksorlar va boshqalar.

3) Qurilmalar - ular bir nechta tugunlardan iborat bo'lib, mashina so'zlari bo'yicha bir yoki shunga o'xshash bir qator operatsiyalarni bajaradilar.Ushbu qurilmalarga ALU, xotira qurilmasi, boshqarish moslamasi, xotira, kirish / chiqish moslamasi kiradi.

Raqamli qurilmalar - tushuncha va turlari. "Raqamli qurilmalar" toifasining tasnifi va xususiyatlari 2017, 2018.