ВСЕРОСИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
КАФЕДРА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Информатика»
на тему «Классификация, структура и основные
характеристики микропроцессоров ПК»
Исполнитель:
Калуга - 2008Оглавление.
1.Введение…………………………………………………………...........3
2.Классификация, структура и основные характеристики микропроцессоров ПК…………………………………………................4
2.1 Введение...……………………………………………………………..4
2.2 Основные понятия микропроцессора...……………………………... 5
2.3 Структура микропроцессора...…………………………………..........6
2.4 Характеристики микропроцессоров.…………………………………9
2.5 Классификация микропроцессоров.…………………………………11
2.6 Заключение……………………………………………………………14
3. Практическая часть.……………………………………………………15
4. Список литературы.……………………………………………………23
Введение.
Вычислительная техника в настоящее время представляет собой наиболее динамичную и быстро развивающуюся область техники, которая затронула практически все виды человеческой деятельности.
В истории вычислительной техники можно выделить три не равные по длительности этапа. Первый этап начался– от глубокой древности; Началом второго этапа явилось создание в середине ХХ в. первой цифровой вычислительной машины; Третий этап, начавшийся в 1980-х годах с создания персонального компьютера, продолжается в настоящее время. В 1969 г. в одном полупроводниковом устройстве удалось объединить все элементы вычислительной машины, осуществляющие арифметические и логические преобразования, временное хранение и вызов данных и команд, управление устройствами ввода и вывода информации. Такое полупроводниковое интегральное устройство получило название микропроцессор. Именно микропроцессор будет подробно рассмотрен в этой работе.
Чтобы раскрыть эту тему необходимо рассмотреть ряд таких вопросов, как: классификация, структура и основные характеристики микропроцессоров ПК.
Так же данная курсовая работа включает практическую часть, в которой будет рассмотрена и решена задача о бухгалтерии ООО «Александра».
Для выполнения данной курсовой работы использовался ПК с системой Microsoft Windows XP Professional, версия 2002, Service Pack 2, процессор Intel(R) Celeron(R) CPU 2.40GHz 2.39 ГГц, 1024 МБ ОЗУ.
Классификация, структура и основные характеристики
микропроцессоров ПК
Введение.
Специалисты в области электронной техники и те, кто только еще ее изучает, должны обладать знаниями в области микропроцессоров и микропроцессорных систем, т.е. сведениями как об аппаратной, так и о программной частях. Микропроцессоры являются основой интеллектуальных машин. Они встречаются повсюду: в детских игрушках, карманных калькуляторах, промышленных роботах, бытовых электронагревательных приборах и т.д. Вследствие создания программируемого элемента, называемого микропроцессором, теперь можно рассчитывать на ускорение разработок искусственного интеллекта.
Основные понятия микропроцессора
Итак микропроцессор – это выполненное по интегральной технологии цифровое устройство, обрабатывающее информацию в соответствии с программой и управляющее вводом и выводом информации. Наибольшее распространение получили микропроцессоры, выполненные на одном кристалле, или однокристальные МП. Микропроцессор (рис.1) представ-
ляет собой неразъемный конструктивный элемент, подсоединяемый к другим элементам вычислительной машины с помощью выводов. Корпус МП сделан обычно из пластмассы или керамики. Число выводов может быть разным: 28,40,64 и больше.
Рис.1 Внешний вид современного микропроцессора. Первые МП имели выводы с
двух сторон корпуса, по одному ряду с каждой стороны. Современные МП имеют выводы на нижней плоскости с четырех сторон, по несколько рядов с каждой стороны. С ростом числа компонентов в одном МП (счет идет на миллионы) увеличивается и число выводов. В современных МП число выводов (ножек) близко тысяче. По соображениям удобства на число выводов стараются наложить ограничения.
Непрерывное совершенствование интегральных технологий приводит к изменениям в структуре микропроцессора.
Структура микропроцессора
РД УУ РК АЛУ ВШ
Структура микропроцессора – это сведения о составе его компонентов, соединениях между ними, обеспечивающих их взаимодействие.
Рис.2 Типовая структурная схема МП Основой любого МП (рис 2) является
арифметико-логическое устройство АЛУ выполняющее обработку информации – арифметические и логические действия над исходными данными в соответствии с командами. Сами данные (исходные, промежуточные и конечный результат) находятся в регистрах данных РД, а команды – в регистре команд РК. Управление всеми процессами по вводу и выводу информации, взаимодействию между АЛУ, РД и РК осуществляется многофункциональное устройство управления УУ. Данные, команды и управляющие сигналы передаются по внутренней шине ВШ. Итак, в состав МП 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. 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. Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в других регистрах.
4. Кэш-память. Буферная память — своеобразный накопитель для данных. В современных процессорах используется два типа кэш-памяти: первого уровня — небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, и второго уровня — чуть помедленнее, зато больше — от 128 килобайт до 2 Мб.
5. Процессор связан несколькими группами проводников называемых шинами. С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.
Адресная шина. Шина или часть шины, предназначенная для передачи адреса, а именно используется ЦП для выбора требуемой ячейки памяти или устройства ввода-вывода путем установки на шине конкретного адреса, соответствующего одной из ячеек памяти или одного из элементов ввода-вывода, входящих в систему.
Шина команд. По ней передаются управляющие сигналы, предназначенные памяти и устройствам ввода-вывода. Эти сигналы указывают направление передачи данных (в процессор или из него).
Шина данных — информационная магистраль, благодаря которой процессор может обмениваться данными с другими устройствами компьютера.
Трудно поверить, что все эти устройства размешаются на кристалле площадью не более 4—6 квадратных сантиметров! Только под микроскопом мы можем разглядеть крохотные элементы, из которых состоит микропроцессор, соединяющие их металлические «дорожки» (для их изготовления сегодня используется алюминий, однако уже приходит медь).
Характеристики микропроцессоров.
Поскольку процессор является основным устройством ЭВМ и именно в нем выполняются все вычисления и обработка информации, то его основные характеристики определяют эффективность использования ЭВМ в целом. К основным характеристикам микропроцессора можно отнести такие показатели как тактовую частоту, разрядность процессора, размер кэш-памяти, тип ядра, форм-фактор и т.д. Рассмотрим их более подробно.
Тактовая частота. Самый важный показатель, определяющий скорость работы процессора. Тактовая частота, измеряемая в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц), обозначает лишь то количество циклов, которые совершает работающий процессор за единицу времени (секунду). Пик спроса сегодня приходится на процессоры с частотой от 3 до 4 ГГц. Кстати, согласно так называемому «закону Мура», названного в честь одного из изобретателей микропроцессора и нынешнего руководителя корпорации Intel, каждые полтора года частота микропроцессоров увеличивается не менее чем в два раза.
Разрядность процессора. Если тактовую частоту процессора можно уподобить скорости течения воды в реке, то разрядность процессора — ширине ее русла. Понятно, что процессор со вдвое большей разрядностью может «заглотнуть» вдвое больше данных в единицу времени — в том случае, конечно, если это позволяет сделать специально оптимизированное программное обеспечение. Сегодня подавляющее большинство «домашних» процессоров — 32-разрядные (32-битные). И это, к сожалению, явный анахронизм: большинство из входящих в состав компьютера устройств, в том числе и шина, обладают разрядностью 64 и 128 бит!
Размер кэш – памяти. В вычислительной технике слово «кэш» обозначает сверхоперативное запоминающее устройство, обращение к которому происходит очень быстро. Объем кэш – памяти ограничен, поэтому иногда различают кэш 1-го уровня и кэш 2-го уровня (у последнего объем больше, но быстродействие меньше).
Тип ядра. Переход на новую технологию, как правило, влечет за собой и смену процессорного «ядра» — и частенько получается так, что на одном и том же прилавке мирно уживаются процессоры от одного производителя, с одинаковой актовой частотой, принадлежащие к одному поколению, но с разными ядрами. В настоящее время большинство процессоров производится по 0,09-микронной технологии — а это значит, что размер самых маленьких их элементов в 500 раз меньше толщины человеческого волоса!
Форм-фактор. Часто смена типа ядра и архитектуры процессора влечет за собой изменения в его внешности — форм-факторе, т. е. типе корпуса, в который упакован процессор. Например, новые процессоры Pentium 4 Prescott выпускаются в форм-факторе LGA775 (Socket T), а старые модели рассчитаны на разъем Socket 478. А это значит, что старую модификацию Pentium 4 вы уже не сможете установить на новую системную плату — и наоборот.
Частота шины. Шина — это своеобразная информационная магистраль, связывающая воедино все устройства, подключенные к системной плате — процессор, перативную память, видеоплату... Понятно, что у этой «магистрали», как и у процессора, есть своя пропускная способность — ее-то и характеризует уже знакомая нам частота. Чем выше этот показатель — тем лучше.
Частота системной шины прямо связана и с частотой самого процессора через так называемый «коэффициент умножения». Процессорная частота — это и есть частота системной шины, умноженная процессором на некую заложенную в нем величину. Например, частота процессора 2,4 ГГц — это частота системной шины в 200 МГц, умноженная на коэффициент 12 .
Классификация микропроцессоров.
Классификация МП по наиболее существенным из перечисленных характеристик служит основой для выбора эффективной области применения того или иного типа МП.
По назначению МП подразделяют на универсальные и специализированные.
К универсальным относят МП, имеющие широкое применение в
различных областях при выполнении самых различных задач. В ПК используется именно универсальные МП.
Специализированные МП предназначены для конкретных применений, их характеристики наиболее соответствуют определенному кругу задач. Например, в ранних моделях компьютеров применялись в основном универсальные МП (модели фирмы Интел 8088, 80286, 8038), в которых не была предусмотрена специальная команда для обработки чисел с плавающей запятой. При необходимости работы с такими числами МП выполнял каждую операцию очень медленно – за несколько десятков тактов. Поэтому на материнской плате было предусмотрено место для установки дополнительного специализированного МП, так называемого математического сопроцессора (модели фирмы Интел 8087, 80287, 80387).
Наличие дополнительного специализированного МП позволило уменьшить время выполнения некоторых операций (например, извлечение корня или вычисление тригонометрических функций) в десятки и сотни раз. Однако для большого числа пользователей, которого подобные вычисления не требуются, вполне достаточно только основного МП.
По разрядности МП подразделяют на МП с фиксированной и изменяемой разрядностью слова (модульные). Постоянное совершенствование микроэлектронных технологий позволяет непрерывно увеличивать разрядность МП. Для многокристальных секционированных МП характерно то, что операционная часть, содержащая АЛУ и регистры, разделена (секционирована) на равные части, представляющие собой 2-, 4- или 8- разрядные слои со своими адресными и информационными шинами. Управление выполнением операции осуществляется от отдельного кристалла микропрограммного управления, причем микропрограммное слово поступает на все секции. В зависимости от требуемой разрядности может быть выбрано число секций, обеспечивающее 16,32 и более разрядов.
Число внутренних регистров служит одним из показателей вычислительных возможностей МП. Этот показатель также непрерывно возрастает: 2- в самых простых МП, 8 и 16 – в достаточно распространенных, 64 и более – в МП типа Пентиум и др. новых моделях. Число регистров МП фактически характеризует объем сверхоперативной памяти МП с малым временем обращения.
Быстродействие МП характеризуется такой частотой, которая в новейших моделях составляет тысячи мегагерц.
Производительность МП является его интегральной характеристикой, которая зависит от тактовой частоты работы процессора, его разрядности, а также от особенностей архитектуры (наличие кэш - памяти и др.).
Производительность МП нельзя вычислить, она определяется в процессе тестирования по скорости выполнения МП определенных операций какой - либо программной среде.
По способу управления МП подразделяются на микро – и макропрограммируемые. Микропрограммное управление позволяет пользователю установить свой собственный набор команд, который будет наилучшим образом соответствовать решению конкретных задач.
Обычно в микропроцессорных секциях с наращиваемой разрядность применяется именно такой способ управления. Макропрограммное управление использует набор измененных команд, определяемых схемах МП, поэтому такое управление называют также жестким аппаратным.
Число необходимых источников питания определяет сложность монтажа вычислительного устройства с МП и влияет на габаритные размеры, надежность и стоимость этого устройства. Обычно требуется два – три источника питания, но при некоторых технологиях изготовления удается обойтись одним.
Заключение
Итак, при изучении микропроцессора были рассмотрены такие вопросы как структура, классификация и основные характеристики микропроцессора.
При рассмотрении вопроса о структуре микропроцессора, были рассмотрены такие его составляющие как: арифметико-логическое устройство, устройство управления, регистры, кэш-память, шина данных, адресная шина и командная шина.
При рассмотрении вопроса о характеристиках микропроцессора были рассмотрены такие показатели как: тактовая частота, разрядность процессора размер кэш-памяти, тип ядра, форм-фактор.
В вопрос о классификации были рассмотрены такие критерии для сравнения микропроцессоров как по назначению, по разрядности, по способу управления и т.д.
После рассмотрения этой темы, стало более чёткое представление об устройстве процессора, его характеристиках и его функциях.
Практическая часть.
В бухгалтерии предприятия ООО «Александра» рассчитываются ежемесячные отчисления на амортизацию по основным средствам. Данные для расчета начисленной амортизации приведены на рисунках.
Построить таблицы по приведенным ниже данным.
Выполнить расчет начисленной амортизации в каждом месяце и остаточной стоимости основных средств на конец периода.
Организовать межтабличные связи для автоматического формирования сводной ведомости по начисленной амортизации.
Сформировать и заполнить сводную ведомость начисленной амортизации по основным средствам за квартал рис. 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.
Ведомость расчета амортизационных отчислений за март 2006 г.
Первоначальная стоимость основных средств
рис.3 SEQ рис.3 \* ARABIC 1
рис.3 SEQ рис.3 \* ARABIC 2
Алгоритм решения задачи.
1. Запустить табличный процессор MS Excel.
2. Создать книгу с именем «Александра».
3. Лист 1 переименовать в лист с названием Ведомости.
4. На рабочем листе Ведомости создать таблицу данных о начисленной амортизации по месяцам.
5. Заполнить таблицу данных о начисленной амортизации по месяцам исходными данными по каждому месяцу (рис 1.)
Рис 1. Таблица «Данные о начисленной амортизации по месяцам» на рабочем листе Ведомости
6. Лист 2 переименовать в лист с названием Первоначальная стоимость.
7. На рабочем листе Первоначальная стоимость MS Excel создать таблицу, в которой будут содержаться данные о первоначальной стоимости основных средств.
8. Заполнить таблицу с данными о первоначальной стоимости исходными данными (рис 2.).
Рис 2. Таблица «Данные о первоначальной стоимости основных
средств» на рабочем листе Первоначальная стоимость
9. Лист 3 переименовать в лист с названием Сводная ведомость
10. На рабочем листе Сводная ведомость MS Excel создать таблицу, в которой будет содержаться сводная ведомость начисленной амортизации за 1 квартал 2006 г.
11. Заполнить таблицу Сводная ведомость начисленной амортизации за квартал исходными данными (рис 3.).
Рис 3. Таблица «Сводная ведомость начисленной амортизации за квартал» на рабочем листе Сводная ведомость.
12. Заполнить графу Начисленная амортизация таблицы Ведомость расчета амортизационных отчислений за январь 2006г., находящейся на листе Ведомости следующим образом: занести в ячейку С3 формулу: = =B3*'Первоначальнаястоимость'!B7. Размножить введенную ячейку С3 формулу для остальных ячеек данной графы .
13. Заполнить графу Остаточная стоимость на конец месяца, руб. в таблице Ведомость расчета амортизационных отчислений за январь 2006г. находящейся на листе Ведомости следующим образом. Занести в ячейку D3: =B3 – C3.
14. Размножить введенную в ячейку D3 формулу для остальных ячеек данной графы (с D4 по D6).
В таблице «Данные о начисленной амортизации по месяцам» вставить общие итоги в списке по полю Итого (рис 4).
Рис 4. Данные о начисленной амортизации за январь, февраль, март 2006 г.
15. Заполнить графу Первоначальная стоимость, руб. таблицы «Сводная ведомость начисленной амортизации за квартал», находящейся на листе Сводная ведомость следующим образом. Занести в ячейку B11 формулу:
=ПРОСМОТР(A11;'Первоначальнаястоимость'!A3:A6;'Первоначальная стоимость'!B3:B6). Размножить введенную в ячейку B11 формулу для остальных ячеек (с B11 по B14) данной графы.
16. Заполнить графу Остаточная стоимость на начало квартала, руб. таблицы «Сводная ведомость начисленной амортизации за квартал», находящейся на листе Сводная ведомость следующим образом. Занести в ячейку С11 формулу:
=ПРОСМОТР(A11;Ведомости!A3:A6;Ведомости!B3:B6)
Размножить введенную в ячейку С11 формулу для остальных ячеек (с С11 по С14) данной графы.
17. Заполнить графу Остаточная стоимость на конец квартала, руб. таблицы «Сводная ведомость начисленной амортизации за квартал», находящейся на листе Сводная ведомость следующим образом. Занести в ячейку E11 формулу:
=ПРОСМОТР(A11;Ведомости!A22:A25;Ведомости!D22:D25).
18. Заполнить графу Начисленная амортизация, руб. таблицы «Сводная ведомость начисленной амортизации за квартал», находящейся на листе Сводная ведомость следующим образом. Занести в ячейку D9 формулу:
= C9 - E9
Размножить введенную в ячейку D11 формулу для остальных ячеек (с D11 по D14) данной графы.
19. В таблице «Сводная ведомость начисленной амортизации за квартал» вставить общие итоги в списке по полю Итого (рис 5).
Рис 5. Сводная ведомость начисленной амортизации за квартал
20. Лист 4 переименовать в лист с названием График.
21. На рабочем листе График MS Excel создать гистограмму изменения первоначальной стоимости основных средств на конец квартала (рис 6.).
Построение графика:
На панели инструментов табличного процессора MS Excel выбираем значок Мастер диаграмм (или в меню Вставка – диаграмма).
Выбираем вид и тип диаграммы, нажимаем кнопку Далее.
В диапазоне данных задаем те значения из таблицы с данными (вместе с заголовком столбца), который требуется отразить по оси Y.
Выбираем Закладку РЯД; В графе Подписи по оси Х выделяем данные, которые будут отражаться на оси Х (без названия столбца), нажимаем кнопку Далее.
Форматируем диаграмму: задаем название диаграммы, подписи по оси Х и Y, Нажимаем кнопку Далее.
Выбираем место расположения Диаграммы (на отдельном листе или имеющемся), нажимаем кнопку Готово.
Рис 6. Графическое представление изменения первоначальной стоимости
основных средств на конец квартала.
Список литературы.
Информатика: Лабораторный практикум для студентов 2 курса всех специальностей. – М.: Вузовский учебник, 2006 -94с.
Информатика: Методические указания по выполнению курсовой работы для самостоятельной работы студентов 2 курса(первое высшее образование). – М.: Вузовский учебник, 2006. –60с.
Келим Ю.М. Вычислительная техника. Учебное пособие – М.: Издательский центр «Академия», 2005 – 384 с.
Р. Токхайм Микропроцессоры: Курс и упражнения М.: Энергоатомиздат 1988 – 336с.
