Устройства компьютерной обработки видеосигналов:
Лекция 3.
Общие принципы организации и работы компьютеров
Компьютер представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.
Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (Software) – заранее заданных, четко определенных последовательностей арифметических, логических и других операций.
Разнообразие современных компьютеров очень велико. Но их структуры основаны на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере следующие главные устройства:
1. Память (запоминающее устройство, ЗУ) состоящую из перенумерованных ячеек;
2. Процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);
3. Устройство ввода;
Устройство вывода.
Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.
Любая компьютерная программа представляет собой последовательность отдельных команд.
Команда – это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат.
Функции памяти:
|
|
|
1. Прием информации из других устройств;
2. Запоминание информации;
3. Выдача информации по запросу в другие устройства машины.
Функции процессора:
1. Обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;
2. Программное управление работой устройств компьютера.
В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами.
Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Над содержимым некоторых регистров социальные электронные схемы могут выполнять некоторые манипуляции. Например, «вырезать» отдельные части команды для последующего их использования или выполнять определенные арифметические операции над числами.
Основным элементом регистра явл. электронная схема, называемая триггером, которая способна хранить одну двоичную цифру (разряд двоичного кода).
Самый распространенный тип триггера – так называемый RS-триггер (S и R, соответственно, он английских set – установка, и reset - сброс). 
На каждый из двух входов S и R могут подаваться входные сигналы в виде кратковременных импульсов.
Наличие импульса на входе будем считать единицей, а его отсутствие – нулем. 
|
|
|
Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определенным образом общей системой управления.
Основные типы регистров:
Сумматор – регистр АЛУ, участвющий в выполнении каждой операции;
Счетчик команд – регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;
Регистр команд – регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения, Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные – для хранения кодов адресов операндов.
Принципы строения компьютера
Джон фон Нейман
1. Принцип программного управления
2. Принцип однородности памяти
3. Принцип адресности
Команда – это описание элементарной операции, которую должен выполнить компьютер.
В общем случае, команда содержит следующую информацию:
1. Код выполняемой операции;
2. Указания по определению операндов (или их адресов)
3. Указания по размещению получаемого результата
Архитектурой компьютера наз. Его описание на некотором общем уровне, включающее описание пользовательских возможностей программирования, системы команд, системы адресации, организации памяти и т.д.
|
|
|
Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативного ЗУ и периферийных устройств. Общность архитектуры разных компьютеров обеспечивает их совместимость с точки зрения пользователя.
Структура компьютера – это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства – от основных логических узлов компьютера до простейших схем.
Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.
Классическая архитектура (Архитектура фон Неймана) – однопроцессорный компьютер:
Одно арифметико-логическое устройство (АЛУ), через которое проходит поток данных, и одно устройство управления (УУ), через которое проходит поток команд – программа. 
Многомашинная вычислительная система:
Несколько процессов, входящих в вычислительную систему, не имеют общей оперативной памяти, а имеют каждый свою (локальную). 
|
|
|
Центральный процессор (CPU) – это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройство компьютера.
Центральный процессор в общем случае содержит в себе:
1. Арифметико-логическое устройство;
2. Шины данных и шины адресов;
3. Регистры;
4. Счетчик команд;
5. Кэш – очень быструю память малого объема (от 8 до 512 Кбайт)
6. Математический процессор чисел с плавающей точкой.
Как устроена память?
Память компьютера
А) внутренняя:
- оперативная память
- кэш-память
- специальная память
Б) внешняя на:
- жесткий магнитных дисках
- гибких магнитных дисках
- магнитно-оптических дисках
- компакт дисках
- магнитной ленте
Оперативная память (ОЗУ, RAM) – это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.
Микросхемы памяти RIMM (сверху) и DIMM (снизу)
Кэш, или сверхоперативная память – очень быстрое ЗУ небольшого объема, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью.
Специальная память
К устройствам специальной памяти относятся:
постоянная память (ROM)
перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory)
память CMOS RAM, питаемая от батарейки
видеопамять и др.
Постоянная память (ПЗУ, ROM) – энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения.
Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения.
Из ПЗУ можно только читать.
Flash Memory – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты.
BIOS – базовая система ввода-вывода – совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы и оперативную память.
CMOS RAM – это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.
VRAM – разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ ориентировано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам – процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.
Накопители на жестких магнитных дисках (HDD) – это наиболее массовое запоминающее устройство большой емкости, в котором носителями информации явл. круглые алюминиевые пластины – платтеры, обе поверхности которых покрыты слоем магнитного материала. Используется для постоянного хранения информации – программ и данных.
Накопители на магнитной ленте (стримеры) – устройство для резервного копирования больших объемов информации. В качестве носителя здесь применяются кассеты с магнитной лентой емкостью 1-2 Гбайта и больше.
Аудиоадаптер (звуковая плата) – это специальная электронная плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить его и создавать программными средствами с помощью микрофона, наушников, динамиков, встроенного синтезатора и другого оборудования.
Видеоадаптер – это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры ввода вывода и модуль BIOS. Посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения.
Устройства компьютерной обработки видеосигналов:
1. Графические акселераторы (ускорители) – специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы.
2. Фремй-грабберы, которые позволяют отображать на экране компьютера видеосигнал от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т.п., с тем, чтобы захватить нужный кадр в память и впоследствии сохранить его в виде файла.
3. TV-тюнеры – видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор.
Видеосистема компьютера:
- монитор (дисплей);
- видеоадаптер;
- программное обеспечение (драйверы видеосистемы)
Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 67; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!