Модульный принцип построения компьютера: Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Содержание

Магистрально-модульный принцип построения компьютера — презентация онлайн

1. Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Информатика в школе
www.klyaksa.net
Магистрально-модульный
принцип построения
компьютера
Знакомство с компьютером

2. Данные и программы

Информатика в школе
www.klyaksa.net
Данные и программы
Информация, представленная в цифровой
форме и обрабатываемая на компьютере,
называется данными.
Последовательность команд, которую
выполняет компьютер в процессе
обработки данных, называется
программой.

3. Обработка данных на компьютере

Информатика в школе
www.klyaksa.net
Обработка данных на компьютере
1.
2.
3.
Пользователь запускает программу, хранящуюся в
долговременной памяти, она загружается в
оперативную и начинает выполняться.
Выполнение: процессор считывает команды и
выполняет их. Необходимые данные загружаются в
оперативную память из долговременной памяти или
вводятся с помощью устройств ввода.
Выходные (полученные) данные записываются
процессором в оперативную или долговременную
память, а также предоставляются пользователю с
помощью устройств вывода информации.

4. Магистрально-модульное устройство компьютера

Информатика в школе
www.klyaksa.net
Магистрально-модульное
устройство компьютера
Процессор
Оперативная память
Обработка данных
Хранение данных и программ
Шина данных
Магистраль
Шина адреса
Шина управления
Устройства ввода
Устройства вывода
Ввод данных
Вывод данных
Долговременная
память
Хранение данных и программ
Сетевые
устройства

5. Магистраль

Информатика в школе
www.klyaksa.net
Магистраль
Магистраль (системная шина) включает в
себя:
1. Шину данных;
2. Шину адреса;
3. Шину управления.
Упрощенно системную шину можно представить
как группу кабелей и электрических
(токопроводящих) линий на системной плате.

6. Шина данных

Информатика в школе
www.klyaksa.net
Шина данных
По этой шине передаются данные между
различными устройствами. Например, считанные
из ОЗУ данные могут быть переданы процессору
для обработки, а затем могут быть отправлены
обратно для хранения.
Разрядность шины данных определяется
процессором, т.е. количеством двоичных
разрядов, которые могут обрабатываться
процессором одновременно.

7. Шина адреса

Информатика в школе
www.klyaksa.net
Шина адреса
Выбор устройства или ячейки памяти, куда
посылаются данные или откуда
считываются данные по шине данных,
производит процессор. Каждое устройство
или ячейка памяти имеет свой адрес.
Адрес передается по адресной шине от
процессора к памяти или устройствам.
Разрядность шины адресе определяет объем
адресуемой памяти.

8. Шина управления

Информатика в школе
www.klyaksa.net
Шина управления
По шине управления передаются сигналы,
определяющие характер обмена
информацией по магистрали. Сигналы
показывают, какую операцию –
считывание или запись информации нужно
производить, синхронизируют обмен
данными и т.д.

9. Модульный принцип

Информатика в школе
www.klyaksa.net
Модульный принцип
Модульный принцип позволяет потребителю
самому комплектовать нужную ему
конфигурацию компьютера и производить
при необходимости ее модернизацию.
Модульная организация опирается на
магистральный (шинный) принцип обмена
информацией между устройствами.

Презентация магистрально модульный принцип построения компьютера. Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Цели:

  1. помочь учащимся усвоить магистрально-модульный принцип построения компьютера, дать основные понятия, необходимые для начала работы на компьютере;
  2. воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости;
  3. развитие познавательных интересов, навыков работы с мышью и клавиатурой, самоконтроля, умения конспектировать.

Оборудование: доска, компьютер, компьютерная презентация.

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления , которые представляют собой многопроводные линии. К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).

Шина данных . По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.

Шина адреса . Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении — от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:

N = 2 I , где I — разрядность шины адреса.

Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.

Важнейшим аппаратным компонентом компьютера является системна плата. На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора, слоты для установки оперативной памяти, а так же контроллеров внешних устройств.

Материнская плата (Motherboard) — основной элемент системного блока, позволяющий объединить все основные компоненты и устройства компьютера, и обеспечить передачу данных между ними.

Еще 10-15 лет назад системные платы (и подавляющее большинство других узлов) персональных компьютеров строились на основе цифровых микросхем малой и средней степени интеграции (вентилей, триггеров, регистров и т.п.). И если бы вам пришлось иметь дело с компьютерами ХТ/АТ, тогда вы бы увидели системную плату с полутора-двумя сотнями корпусов интегральных схем (ИС).

Пропускная способность . Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (обычно меряется в мегагерцах — МГц) и разрядность, т.е количество битов данных, которые устройство может обрабатывать или передавать одновременно (измеряется в битах). Дополнительно в устройствах используется внутреннее умножение частоты с разными коэффициентами.

Соответственно, скорость передачи данных (пропускная способность шины данных измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с):

Пропускная способность шины = Разрядность шины × Частота шины.

Северный и южный мосты . Для согласования тактовой частоты и разрядности устройств на системной плате устанавливают специальные микросхемы, включающие в себя контроллер оперативной памяти и видеопамяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост).

Северный мост — это системный контроллер, являющийся одним из элементов чипсета материнской платы, отвечающий за работу с оперативной памятью (RAM), видеоадаптером и процессором (CPU). Северный мост отвечает за частоту системной шины, тип оперативной памяти и ее максимально возможный объем. Одной из основных функций северного моста является обеспечение взаимодействия системной платы и процессора, а также определение скорости работы. Частью северного моста во многих современных материнских платах является встроенный видеоадаптер. Таким образом, функциональная особенность северного моста являет собой еще и управление шиной видеоадаптера и ее быстродействием. Также северный мост обеспечивает связь всех вышеперечисленных устройств с южным мостом.

Северный мост получил свое название благодаря «географическому» расположению на материнской плате. Внешне это квадратной формы микрочип, расположенный под процессором, но в верхней части системной платы. Как правило, северный мост использует дополнительное охлаждение. Обычно это пассивный радиатор, реже — радиатор с активным охлаждением в виде небольшого кулера. Связано это с тем, что температура северного моста примерно на 30 градусов Цельсия всегда выше температуры «южного собрата».

Завышенная температура вполне обоснована. Во-первых, северный мост находится в непосредственной близости от центрального процессора, во-вторых, он находится выше видеокарты, жестких дисков и южного моста. Это означает, что часть тепла от вышеупомянутых устройств доходит до северного моста. Ну и в-третьих, самое главное — северный мост отвечает за обработку команд самых сильных компонентов системы — процессор, память и графику. Поэтому будем считать, что увеличенный номинал температуры является нормой для северного моста любой материнской платы.

Южный мост — это функциональный контроллер, известен как контроллер ввода-вывода или ICH (In/Out Controller Hub). Отвечает за так называемые «медленные» операции, к которым относится отработка взаимодействия между интерфейсами IDE, SATA, USB, LAN, Embeded Audio и северным мостом системы, который, в свою очередь, напрямую связан с процессором и другими важными компонентами, такими как оперативная память или видеоподсистема. Также южный мост отвечает за обработку данных на шинах PCI, PCIe и ISA (в старых моделях системных плат).

Список обслуживаемых систем материнской платы южным мостом довольно велик. Помимо вышеприведенных IDE, SATA, USB, LAN и прочего, южный мост отвечает еще и за SM шину (используется для управления вентиляторами на плате), DMA-контроллер, IRQ-контроллер, системные часы, BIOS, системы энергообеспечения APM и ACPI, шину LPC Bridge.

Как правило, выход из строя южного моста ставит точку в жизни системной платы. Именно южный мост является порой первым щитом, принявшим «удар на себя». Ввиду технологических особенностей это так. Причин «гибели» южного моста на порядок больше, чем северного, ведь он работает напрямую с «внешними» устройствами. Так, частой причиной выхода из строя ЮМ является банальный перегрев, вызванный коротким замыканием, например, USB-разъема. Либо неисправности питания жесткого диска. Т.к. в большинстве случаев южный мост не оборудован системой дополнительного охлаждения, он перегревается и сгорает. Реже причиной поломки южного моста является заводской брак. Деформация (излишние изгибы) системной платы также приводит к повышению нагрева южного моста с последующим выходом его из строя.

Частота процессора. Северный мост обеспечивает обмен данными с процессором, оперативной памятью и видеопамятью. Частота процессора в несколько раз больше, чем базовая частота магистрали.

Частота процессора — это количество синхронизирующих импульсов в секунду.

Количество тактов в секунду, не совпадает с фактическим количеством операций в секунду, выполняемых компьютером. Для процессора значение частоты измеряют в гигагерцах (ГГц). Именно частота процессора влияет на производительность и быстроту вашего компьютера. Но производительность не зависит только от частоты процессора!

Например, в наиболее быстрых компьютерах частота шины составляет 266МГц, коэффициент умножения частоты 14, следовательно, частота процессора

266 МГц × 14 ≈ 3,7 ГГц.

Системная шина . Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, которая в четыре раза больше частоты FSB. Таким образом, процессор может получать и передавать данные с частотой 266 МГц × 14 = 1064 МГц. Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора и составляет 64 бита, то пропускная способность системной шины равна:

64 бит × 1064 МГц = 68096 Мбит/с ≈ 66 Гбит/с ≈ 8 Гбайт/с

Шины AGP и PCI Express. По мере усложнения графики приложений требования к быстродействию шины, связывающей видеопамять с процессором и оперативной памятью, возрастают. Для подключения видеоплаты к северному мосту может использоваться 32-битовая шинаAGP. Эта шина первоначально передавала данные с частотой 66 МГц, в настоящее время возможно использование шины AGP×8, частота которой 66 МГц × 8 = 528 МГц. В этом случае пропускная способность шины видеоданных составляет:

32 бит × 528 МГц = 16896 Мбит/с = 16,5 Гбит/с ≈ 2Гбайт/с

В настоящее время для подключения видеоплаты к северному мосту все большее распространение получает шина PCI Express (ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств). Пропускная способность этой шины значительно выше пропускной способности AGPи PCI.

Шина PCI. К северному мосту подключается по специальной шине южный мост, к которому, в свою очередь, подключаются периферийные устройства. Шина PCI (шина взаимодействия периферийных устройств) обеспечивает обмен информацией с контролерами периферийных устройств, которые устанавливаются в слоты расширения системной платы.

Наиболее часто эта шина используется для установки устройств доступа по локальной сети, глобальной сети Интернет (встроенный модем) и беспроводной сети (Wi-Fi).

Разрядность шины PCI может составлять 32 бита или 64 бита, а частота — 33 МГц или 66 МГц. Таким образом, максимальная пропускная способность шины PCI составляет:

64 бит × 66 МГц = 4224 Мбит/с = 528 Мбайт/с

Шина IEEE 1394 (Fire Wire, i-Link) . Последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и цифровыми устройствами без потери качества изображения и звука. Скорость передачи данных по этой шине может достигать 200 Мбайт/с и более.

Шина АТА . Устройства внешней памяти подключается к южному мосту по шине АТА. Ранее использовалась параллельная шина РАТА, скорость передачи данных по которой может достигать 133 Мбайт/с. В настоящее время широкое распространение получила последовательная шина SATA, скорость передачи данных по которой может достигать 300 Мбайт/с.

Шина USB . Для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и других периферийных устройств обычно используется шина USB(универсальная последовательная шина). Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с и обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, модем и т.д.).

Клавиатура и мышь. Клавиатура и мышь подключается с помощью порта PS/2 или шины USB.

Звук. К южному мосту может подключаться интегрированная в системную плату микросхема, которая обеспечивает обработку цифрового звука. С помощью аудиоразъемов к системной плате могут подключаться микрофон, колонки или наушники.

Закрепление материала.

А сейчас давайте проверим, как вы закрепили новый материал и ответим на вопросы:

  1. Какие возможности предоставляет модульность потребителю?
  2. Что из себя представляет «магистраль»?
  3. Какие дополнительные устройства могут быть интегрированы в современные материнские платы?
  4. Назовите две основные большие микросхемы чипсета и перечислите их функции.
  5. От чего зависит быстродействие устройств компьютера. Назовите единицу измерения тактовой частоты обработки данных и разрядности.
  6. Дайте объяснение термину «такт».
  7. Как рассчитывается пропускная способность шины?
  8. Назовите назначение системной шины. Чему равна её пропускная способность?
  9. Чему равна частота процессора?
  10. Шина памяти — её назначение и пропускная способность
  11. Шина PCI Express — её назначение, пропускная способность.
  12. Шина SATA — её назначение, скорость передачи данных
Please enable JavaScript to view the

Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Устройство компьютера


данными

программой


  • Пользователь запускает программу, хранящуюся в долговременной памяти, она загружается в оперативную и начинает выполняться.
  • Выполнение: процессор считывает команды и выполняет их. Необходимые данные загружаются в оперативную память из долговременной памяти или вводятся с помощью устройств ввода.
  • Выходные (полученные) данные записываются процессором в оперативную или долговременную память, а также предоставляются пользователю с помощью устройств вывода информации.

Магистрально-модульное устройство компьютера

Процессор Обработка данных

Оперативная память Хранение данных и программ

Шина данных

Магистраль

Шина адреса

Шина управления

Хранение данных и программ

Вывод данных

Ввод данных

Для обеспечения информационного обмена между различными устройствами должна быть предусмотрена какая-то магистраль для перемещения потоков информации.


Магистраль (системная шина) включает в себя:

  • Шину данных;
  • Шину адреса;
  • Шину управления .

Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (токопроводящих) линий на системной плате.

К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).


По этой шине передаются данные между различными устройствами. Например, считанные из ОЗУ данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем могут быть отправлены обратно для хранения.

Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Разрядность шины данных определяется процессором, т.е. количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.




Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию.

Каждая отдельная функция компьютера реализуется одним или несколькими модулями – конструктивно и функционально законченных электронных блоков в стандартном исполнении. Организация структуры компьютера на модульной основе аналогична строительству блочного дома. Основными модулями компьютера являются память и процессор. Процессор – это устройство управляющее работой всех блоков компьютера. Действия процессора определяются командами программы, хранящейся в памяти.

Благодаря использованию вышеназванного принципа, появляется возможность создания большого разнообразия товаров из одного набора основных компонентов. Из набора модулей возможно создать большое разнообразие компьютеров (сложных технических систем), отличающихся друг от друга производительностью, назначением (домашний, офисный, сервер приложений и т. п.), архитектурой, платформой.


Модульная организация опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

Магистрально-модульный принцип имеет ряд достоинств:


Принцип открытой архитектуры – правила построения компьютера, в соответствии с которыми каждый новый блок должен быть совместим со старым и легко устанавливаться в том же месте в компьютере.

В компьютере столь же легко можно заменить старые блоки на новые, где бы они ни располагались, в результате чего работа компьютера не только не нарушается, но и становится более производительной.

Этот принцип позволяет не выбрасывать, а модернизировать ранее купленный компьютер, легко заменяя в нем устаревшие блоки на более совершенные и удобные, а так же приобретать и устанавливать новые блоки. Причем во всех разъемы для их подключения являются стандартными и не требуют никаких изменений в самой конструкции компьютера.


  • Опишите процесс обработки данных на компьютере?
  • Для чего нужна материнская плата?
  • Какое устройство служит для хранения обрабатываемой информации и команд программы?
  • Что включает в себя системная шина?
  • Для чего необходимо иметь слоты расширения?
  • Возможно ли в вашем компьютере заменить имеющийся жесткий диск на другой, большего объема?
  • Какие еще устройства можно заменить в вашем (школьном) компьютере?
  • Производили ли вы модернизацию своего компьютера? Расскажите подробнее.

Принимайте участие!

Некоторые уроки могут показаться детям скучными. И тогда на занятиях начинает страдать дисциплина, школьники быстро устают и не желают принимать участие в обсуждении.

Кейс-уроки были созданы, чтобы соединить учебные школьные знания с остро необходимыми компетенциями, такими как креативность, системное и критическое мышление, целеустремленность и другие.

Благодаря кейсам вы сможете помочь школьнику получать пользу и удовольствие от учебы, справиться с его личными проблемами!

Одаренные дети — кто они? Что такое способности, что такое одаренность? И чем отличаются способные дети от одаренных? Как распознать одаренного ребенка? У всех ли детей одаренность проявляется одинаково?Какие советы дать родителям даровитого ребенка при его воспитании? Об этом — в нашем вебинаре.

Читайте новые статьи

Современным ученикам не подходят традиционные методы преподавания. Им сложно не отвлекаясь сидеть над учебниками, а долгие объяснения вгоняют в скуку. В результате — отторжение от учёбы. Между тем приоритет визуальности в подаче информации — главная тенденция в современном образовании. Вместо того чтобы критиковать тягу ребят к «картинкам из Интернета», используйте эту особенность в положительном ключе и начните включать в план урока просмотр тематических видео. Зачем это нужно и как самим подготовить ролик — читайте в этой статье.

Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Магистрально-модульный принцип построения компьютера — страница №1/1


Конспект урока

Общие сведения:

Класс: 10

Тема: Магистрально-модульный принцип построения компьютера.

Цели урока:


  1. Образовательные:

    • изучить принцип работы компьютера.

    • уметь ориентироваться в функциях отдельных узлов компьютера

    • знать основные принципы построения компьютера

  2. Воспитательная:

    • формирование  самостоятельности и ответственности при  работе с компьютером

  3. Развивающая:

    • развитие внимания и аналитического мышления

    • развитие навыков работы с клавиатурой

Методы обучения:

  1. лекция

  2. объяснительно — иллюстративный

  3. фронтальный опрос

План урока:

  • Организационный момент

  • Теоретическая часть

  • Повторение материала

  • Подведение итогов

  • Домашнее задание.

Ход урока

  1. Организационный момент

  2. Теоретический материал урока

Компьютер ( от англ. Computer – вычислитель) – это программируемое электронное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.

Архитектура компьютера – это его описание на некотором общем уровне, включающее логическую организацию, структуру и ресурсы компьютера.

Основу любого персонального компьютера составляет материнская плата и процессор. От них зависит производительность всей системы.

Материнская плата — сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера.

На системной плате имеются разъемы для установки процессора, слоты для установки оперативной памяти, а также контроллеры внешних устройств.
Рис. 1 Логическая схема материнской платы

На материнской плате для каждого устройства имеется управляющая электронная схема — адаптер, или контроллер. Все контроллеры компьютера взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которая называется системная шина.

В основу архитектуры современных компьютеров положен магистрально – модульный принцип и принцип Джона фон Неймана (1946 год). Этот принцип предусматривает построение компьютера из функциональных блоков, взаимодействующих посредством общего канала – шины.

Магистраль включает в себя три многоразрядные шины:


  1. Шину данных;

  2. Шину адреса;

  3. Шину управления.

Шина данных — передаёт данные между различными устройствами.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е количество двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт..

Может быть 8,16,32, 64 бита.
Шина адреса — передаёт адрес устройства, к которому обращается процессор. Сигналы передаются в одном направлении (однонаправленная шина). Разрядность шины адреса определяется объёмом адресуемой памяти, т.е. количества ячеек оперативной памяти. Может быть 16, 20, 24, 32, 36 битов.

Шина управления – передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию – считывание или запись информации из памяти – нужно производить. Синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.

Для согласования тактовой частоты и разрядности устройств на системной плате устанавливаются специальные микросхемы, включающие в себя контроллер оперативной памяти и видеопамяти – северный мост и контроллер периферийных устройств – южный мост.

Для подключения видео платы к северному мосту может использоваться шина AGP- ускоренный графический порт и PCI Express – ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств, для подключения виде оплаты к электронно-лучевого или жидко-кристаллического монитора или проектора используются аналоговый разъем VGA или цифрового разъема DVI. Устройство внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD- дисководы) подключаются к южному мосту по ATA- шина подключения накопителей, шина USB используется для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер, клавиатура и мышь.


  1. Выполнение практического задания «Сведения об архитектуре компьютера.

Цель работы:

Научиться получать сведения об архитектуре компьютера и отдельных его устройствах.

Задание. С помощью системы тестирования компьютера получить сведения об его архитектуре компьютера и процессора. Практическая работа(см. приложение).


  1. Подведение итогов урока.

  1. Компьютер является универсальным устройством обработки информации, характеризующимся совокупностью аппаратных и программных средств.

  2. В основу архитектуры компьютера полжены принципы Дж. фон Неймана.

  3. Управление аппаратными средствами осуществляется с помощью программного обеспечения, комплекса программ, обеспечивающих обработку или передачу информации.

  1. Домашнее задание

Изучить системные характеристики домашнего компьютера и на основании данных сделать вывод его фиктивности работы офисных приложений, аудио и видео программ, а так же средств программирования. Ответ подготовить в виде доклада.

Тема 11 Магистрально-модульный принцип построения компьютера 1

Тема 11. Магистрально-модульный принцип построения компьютера 1

Магистраль 2

Магистраль • Шина данных • Шина адреса • Шина управления 3

Процессор и оперативная память Процессор – аппаратно реализуется на БИС. Характеристики • Тактовая частота • Разрядность • Производительность. Оперативная память. Характеристики • Информационная емкость • быстродействие 4

Аппаратная реализация компьютера Настольный, портативный. карманный 1. Системный блок компьютера • Системная плата с процессором и оперативной памятью • Накопители на жестких и гибких дисках • CD-ROM • Вентилятор • Блок питания и др. Системная плата 5

Системная плата 6

Внешняя (долговременная память) • Магнитный принцип записи и считывания информации: • Гибкие магнитные диски • • Дискета 5. 25” дюймов Дискета 3, 5” дюйма • Жесткие магнитные диски 7

Название «Винчестер» • • По одной из версий[2][3], название «винчестер» (англ. Winchester) накопитель получил благодаря работавшему в фирме IBM Кеннету Хотону (англ. Kenneth E. Haughton), руководителю проекта, в результате которого в 1973 году был выпущен жёсткий диск модели 3340, впервые объединивший в одном неразъёмном корпусе пластины диска и считывающие головки. При его разработке инженеры использовали краткое внутреннее название « 30 -30» , что означало два модуля (в максимальной компоновке) по 30 МБ каждый, что по созвучию совпало с обозначением популярного охотничьего оружия — винтовки «Winchester Model 1894» использующего винтовочный патрон «. 30 -30 Winchester» . Также существует версия[4], что название произошло исключительно из-за названия патрона, также выпускавшегося Winchester Repeating Arms Company, первого созданного в США боеприпаса для гражданского оружия «малого» калибра на бездымном порохе, который превосходил патроны старых поколений по всем показателям и немедленно завоевал широчайшую популярность. В Европе и США название «винчестер» вышло из употребления в 1990 -х годах, в русском же языке сохранилось и получило полуофициальный статус, а в компьютерном сленге сократилось до слова «винт» (наиболее употребимый вариант).

Внешняя (долговременная память) • Оптический принцип записи и считывания информации: –Лазерные дисководы и диски Основные форматы дисков: CD — 700 Mb DVD-5 — 4. 7 Gb DVD-9 — 8, 5 Gb DVD-10 — 9. 4 Gb HD DVD — 15 Gb на слой Пишущий лазерный дисковод 16 X DVD

Внешняя (долговременная память) • Flash-память Описание современных стандартов карт памяти: Карты памяти Compact Flash Карты памяти Trans. Flash Карты памяти Memory Stick & Memory Stick Duo Карты памяти Multi. Media. Card (MMC Card) & Reduced-Size MM Карты памяти SD Secure Digital(SD) & Mini SD Карты памяти x. D-Picture Card (XD Card)

USB flash- память (1 G) Авторучка с USB flashпамятью в подарочной коробке (1 Gb) USB-разветвитель «Трансформер» дизайн USB флешки в стиле Лебединое золото. Можно носить как кулон или брелок. Объем флэшпамяти: 16 GB

Устройства ввода информации • Клавиатура • Координатные устройства ввода • Мышь Logitech Marble Mouse USB Выглядит как мышь, работает как трекбол — уникальная конструкция! Новое оптическое следящее устройство обеспечивает точность и плавность, не загрязняется и не нуждается в чистке Трекбол, управляемый пальцем, почти не требует усилий — перемещения кисти и запястья сводятся к минимуму Обтекаемая форма удобна для работы как правой, так и левой рукой • Трекбол Карманный трекбол для ноутбка T&Mouse, или Tablet mouse – это инновационная мышь, объединяющая в себе обычную оптическую мышь с сенсорной поверхностью, которая находится в специальном углублении. На этой поверхности можно писать специальным стилусом (или же кончиком пальца), и рукописный текст будет распознаваться и сохраняться на компьютере. Минусы такой мыши – слишком маленькая сенсорная поверхность (3 х 4 см), а также возможность распознавания только двух языков — английскиого и китайского 12

Устройства ввода информации • Сенсорная панель тачпад • Графический планшет Genius G-Pen 340, 3 x 4 «, USB, OEM

Устройства ввода информации • сканер • Цифровые камеры и ТВ-тюнеры • Звуковая карта (и микрофон)

Устройства вывода информации • мониторы • На электронно-лучевой трубке • жидкокристаллические • Плазменные панели Акустические колонки и наушники 15

Устройства вывода информации • принтеры • Матричные • Струйные • Лазерные • Термосублимационные • Плоттеры

Операционная система: назначение и состав • • • Структура и функции элементов: Управление файловой системой Командный процессор Драйверы устройств Графический интерфейс Сервисные программы Справочная система 17

Загрузка операционной системы Системный диск – жесткий, гибкий или лазерный диск, на котором находятся файлы операционной системы и с которого производится ее загрузка 1. Самотестирование компьютера 2. Процесс загрузки ОС Оперативная память Программные модули операционной системы Системный диск Файлы операционной системы Master Boot BIOS Master Boot 18

Графический интерфейс Windows Графический интерфейс позволяет осуществлять взаимодействие человека с компьютером в форме диалога с использованием окон, меню и элементов управления • Работа с мышью • Рабочий стол • Панель задач • Окна (приложений и документов) • Меню • Диалоговые панели и элементы управления – Вкладки, Командные кнопки, Текстовые поля, Переключатели, Флажки, списки • Контекстные меню 19

Программная обработка данных Информация, представленная в компьютерной форме (на машинном языке) и обрабатываемая на компьютере, называется данными. Последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных, называется программой. Совокупность необходимых программ составляет программное обеспечение компьютера. Hardware – Softwawe – 20

Файлы и файловая система Файл – определенное количество информации (программа или данные), имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти • Имя файла • Файловая система • Путь к файлу • Операции над файлами • Иерархическая структура папок 21

Логическая структура дисков • Форматирование дисков • Логическая структура гибких дисков – На гибком диске минимальным адресуемым элементом является сектор – Виды форматирования: полное и быстрое – Информационная емкость гибких дисков • Логическая структура жестких дисков – На жестком диске минимальным адресуемым элементом является кластер, который содержит несколько секторов – Дефрагментация диска 22

Прикладное программное обеспечение 23

Защита информации от вредоносных программ • • • Типы вредоносных программ Компьютерные вирусы Сетевые черви Троянские программы Программы-шпионы и показа рекламы Хакерские утилиты 24

Защита информации от вредоносных программ • Виды антивирусных программ мониторы и сканеры) • Признаки заражения компьютера • Действия при наличии признаков заражения 25

Компьютерные вирусы и защита от них • Первая эпидемия – вирус Brain, 1986 г. • Компьютерные вирусы — программы, которые могут «размножаться» и скрытно внедрять свои копии в файлы, загрузочные секторы дисков и документы. Активизация компьютерного вируса может вызвать уничтожение программ и данных. Классификация вирусов По величине вредных воздействий: Неопасные Очень опасные По «среде обитания» : Файловые Загрузочные Скрипт-вирусы Макро-вирусы 26

Сетевые черви (worm) и защита от них • Сетевые черви — вредоносные программы, которые проникают на компьютер, используя сервисы компьютерных сетей. Активизация сетевого червя может вызвать уничтожение программ и данных, а также похищение персональных данных пользователя. Классификация • Почтовые черви • Черви, использующие «уязвимости» программного обеспечения • Черви, использующие файлообменные сети 27

Троянские программы и защита от них Троянские программы (троянец, троян – от trojan) — вредоносные программы, которые выполняют несанкционированную пользователем передачу управления компьютером удаленному пользователю, а также действия по удалению, модификации, сбору и пересылке информации третьим лицам. Классификация • Троянские утилиты удаленного администрирования • Троянские программы, ворующие информацию • Троянские программы – инсталляторы вредоносных программ • Троянские программы – шпионы 28

Рекламные и шпионские программы и защита от них • Рекламные программы (Adware – от advertisment (реклама) и software (программное обеспечение)) – встраивают рекламу в основную полезную программу. • Шпионские программы (Spyware – от spy (шпион) и software (программное обеспечение)) – скрытно собирают различную информацию о пользователе компьютера и затем отправляют ее злоумышленнику. • Куки (cookies – домашнее печенье) – небольшой текстовый файл, помещенный Web-сервером на локальный компьютер пользователя. 29

Спам и защита от него Спам (spam) – массово рассылаемая корреспонденция рекламного или иного характера, отправляемая людям, не выразившим желание его получать. В первую очередь термин «спам» относится к рекламным электронным письмам. Классификация • Рекламный спам • «Нигерийские письма» • Фишинг Защита от спама: 30

Хакерские утилиты и защита от них В тех случаях, когда затруднения в работе или утере данных возникают в результате направленных действий, говорят о сетевых атаках. Классификация • Сетевые атаки • Утилиты «взлома» удаленных компьютеров • Руткиты (root kit – «набор для получения прав root» — программа или набор программ для скрытного взятия под контроль «взломанной» Защита от хакерских атак и сетевых червей: 31

Компьютерные вирусы и антивирусные программы 32

• • • • Что такое оперативная память (ОЗУ)? 14. 04. 2011 1: 44 пп . . . Каждый из нас, в своё время, задумывался о том, что же находиться внутри компьютера и как оно работает. Многие пользователи «штудировали» для этого специальную литературу, в то время как другие узнавали всё опытным путём. Но, и сейчас вопрос об общих понятиях компьютерной техники остаётся открытым. Именно для этого данная статья и предназначена. Сегодня, мы поговорим об одном из главных компонентов персонального компьютера, и именно об оперативной памяти. Оперативная память или ОЗУ ( Оперативное Запоминающее устройство с англ. RAM – Random Access Memory) – это тип энергозависимой памяти, которая используется для хранения программ и временных данных, а также, для осуществления обмена информацией с процессором. Ещё несколько десятилетий тому назад, данный компонент компьютера, часто был встроенным, то есть был несъёмным компонентом. Примером этому служили однокристальные ЭВМ. Но, сегодня, большинство систем, работают со съёмными модулями ОЗУ, что позволяет заменить их в случае неисправности или апгрейда. Если же говорить о типах оперативной памяти, то она бывает двух основных видов: статическая и динамическая. Статическая оперативная память (SRAM) – это тип ОЗУ, собранный на триггерах. Преимущества этой технологии состоят в высокой скорости работы, поскольку триггеры, используемые в ней, собраны на основе вентилей (вентиль – базовый элемент цифровой схемы), а, как известно, время задержки этих самых вентилей крайне мало. Впрочем, скорость – это единственный весомый аргумент в пользу статического типа энергозависимой памяти. К недостаткам SRAM следует отнести дороговизну её производства и повышенные требования к размерным характеристикам модулей. Такие минусы данного типа ОЗУ не позволяют использовать её в настольных компьютерах, а потому роль SRAM сводиться к работе в узкоспециализированных системах. Динамическая оперативная память (DRAM) – это тип ОЗУ упрощённой схемы, где для хранения одного разряда используется только один конденсатор и транзистор (реже, два). Такой подход к производству позволил значительно снизить стоимость модуля для конечного покупателя. К сожалению, не могло обойтись и без недостатков, главным из которых выступает низкая скорость обработки данных. Вторым существенным недостатком есть то, что со временем конденсаторы, как бы, «стекают» , то есть через некоторый промежуток времени они разряжаются сами собой, притом, чем меньше ёмкость конденсатора, тем быстрее происходит цикл разряда. Для устранения такого недостатка, используется регенерация, которая возобновляет все заряды в транзисторах. Такая процедура занимает довольно много времени, что ещё больше замедляет работу всей системы. Как показала практика, низкая стоимость и небольшие размеры DRAM, создали идеальные условия для широкого распространения этого типа памяти, который можно встретить сегодня, практически, повсеместно.

Что такое магистрально модульный принцип построения компьютера

Подавляющее большинство современных ПК построены по определенной схеме, называемой архитектурой компьютера – системе аппаратных (физических) и программных (математико-логических) средств, которые позволяют программировать и выполнять необходимые задачи пользователя. Компьютерная архитектура бывает внешняя, отражающая состав и взаимодействие всей периферийной системы, и внутренняя, в которой заключена система функционирования составных элементов собственно компьютера.

В основу проектирования и ныне действующих ЭВМ заложен магистрально-модульный принцип. Практическая сущность этого принципа заключается в том, что формировать архитектуру компьютера, модернизировать ее может сам пользователь, благодаря совместимости и унифицированности компонентов компьютера. Модульный принцип дополняется магистральным, или как его еще именуют – шинным принципом обмена данными между модулями и узлами компьютера. Эти два принципа образуют еще один принцип создания современных компьютеров – принцип открытой архитектуры. Физически принцип открытой архитектуры реализуется путем размещения на материнской (системной) плате различных устройств: процессора, видео- и звуковой карт, запоминающих устройств (ОЗУ и ПЗУ). Также, магистрально-модульный принцип построения ПК, теоретические основы которого были сформулированы в середине прошлого века Дж. Фон Нейманом, предполагает выполнение следующих принципов программной связи между компонентами компьютера:

  • программного управления, который предполагает автоматическое исполнение процессором команд и в определенной последовательности;
  • однородности памяти, предусматривающий хранение и команд и данных в одном и том же месте;
  • адресуемости, согласно которому память компьютера создается как набор нумерованных ячеек, к которым обращается процессор.

Рассматриваемый магистрально-модульный принцип построения компьютера позволяет создавать практически уникальную по параметрам конфигурацию устройства (разумеется, в пределах технических параметров составляющих его частей и их совместимости) и обеспечивать магистральный метод передачи информации между этими частями. Такой обмен осуществляется благодаря использованию трех разноразрядных шин (многопроводных линий). При этом разрядность шины зависит от разрядности процессора. Шина данных спроектирована так, чтобы обеспечить передачу информации в двух направлениях: от процессора к другому устройству компьютера и от этого устройства к процессору.

Шина адреса предоставляет доступ процессора к ячейке памяти устройства и работает только в однонаправленном режиме – от процессора к устройству.

Шина управления осуществляет передачу сигналов и команд, управляющих ходом обмена информацией и синхронизацией этого обмена между различными узлами компьютера. Физически рассматриваемый магистрально-модульный принцип построения компьютера реализуется благодаря системной шине, которая при помощи имеющихся слотов (разъемов) связывает между собой воедино устройства компьютера. Стандарты системных шин по мере развития техники изменялись. Сейчас наиболее распространенным типом системной шины является шина PCI. Системная шина вместе с подключенными к ней устройствами и образуют ту магистраль, которую упоминает в своем названии магистрально-модульный принцип построения компьютера.

Отдельные модули компьютера физически подключаются к этой магистрали при помощи контроллеров и адаптеров, их функционирование как программы обеспечивается установкой драйверов, которые создают условия для доступа операционной системы к аппаратной системе компьютера и обратно.

В стандартный набор современного компьютера входят:

Как предполагает магистрально-модульный принцип построения компьютера, другие периферийные модули и устройства могут быть подключены к компьютеру при помощи установки дополнительных адаптеров.

Dijelite na društvenim mrežama:

Povezan

001 Магистрально_модульный принцип — Магистрально-модульный принцип ПК


Подборка по базе: программное обеспечение компьютера (прикладное).ppt, fornewsfornews Право Европейского Союза_ понятие_ принципы_ ист, Три принципа правильного питания.pdf, Шишова Н.А. Основы построения телекоммуникационных систем и сете, 12 принципов «Зеленой химии».ppt, Практическая работа 8. Изучение принципов взаимодействия приклад, Конституционные принципы правосудия.docx, Данные для построения структурной карты.pdf, Т. № 9.1. Первая помощь содержание, объем, организационные и юри, 14. Принципы и методы измерений параметров и характеристик СВЧ у

Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Магистрально-модульный принцип построения компьютера.
  • Словарь:
  • Магистраль – многопроводная линия с гнёздами для подключения электронных схем.
  • Шина – многопроводный кабель, обеспечивающий обмен данными между устройствами компьютера.
  • В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип.
  • Модульный принцип позволяет потребителю самому изменять и расширять нужные свойства системы, производить модернизацию компьютера. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между модулями.
  • Магистраль включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления.
  • По шине данных идёт информация, которая может передаваться от процессора к какому-либо устройству, либо, наоборот, от устройства к процессору, т.е. шина данных является двунаправленной.
  • Разрядность шины данных определяется разрядностью (которая влияет на производительность) процессора – длиной двоичного компьютерного кода, который процессор может обрабатывать одновременно в процессе выполнения операций. Разрядность процессоров постоянно увеличивалась в следующей последовательности: 8, 16, 32, 64.
  • Выбор абонента по обмену данными производит процессор, который формирует код адреса устройства, а для оперативной памяти код адреса ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).
  • Разрядность шины определяет адресное пространство процессора, т.е. количество ячеек оперативной памяти, которые будут иметь уникальные адреса.
  • По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией (считывание/запись), и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией.
  • Все устройства (модули) компьютера подключаются к магистрали. Однако, непосредственно к магистрали можно подключить лишь процессор и оперативную память, остальные устройства подключаются с помощью специальных согласующих устройств — контроллеров (например, контроллер клавиатуры, контроллер дисководов, видеоадаптер и т.д.).
  • Необходимость использования контроллеров вызвана тем, что функциональные и технические параметры компонентов компьютера могут существенно различаться, например, их быстродействие. Так, процессор может проводить сотни миллионов операций в секунду, тогда как пользователь может вводить с клавиатуры, в лучшем случае 2-3 знака в секунду. Контроллер клавиатуры как раз и обеспечивает согласование скорости ввода информации со скоростью ее обработки.

Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Цели урока:

Образовательные:

изучить принцип работы компьютера.

уметь ориентироваться в функциях отдельных узлов компьютера

знать основные принципы построения компьютера

Воспитательная:

формирование  самостоятельности и ответственности при  работе с компьютером

Развивающая:

развитие внимания и аналитического мышления

развитие навыков работы с клавиатурой

Методы обучения:

лекция

объяснительно — иллюстративный

фронтальный опрос

План урока:

Организационный момент

Теоретическая часть

Повторение материала

Подведение итогов

Домашнее задание.

Ход урока

 Организационный момент

Теоретический материал урока

Компьютер ( от англ. Computer – вычислитель) – это программируемое электронное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.

Архитектура компьютера – это его описание на некотором общем уровне, включающее логическую организацию, структуру и ресурсы компьютера.

Основу любого персонального компьютера составляет материнская плата и процессор. От них зависит производительность всей системы.

Материнская плата- сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера.

На системной плате имеются разъемы для установки процессора, слоты для установки оперативной памяти, а также контроллеры внешних устройств.


 

На материнской плате для каждого устройства имеется управляющая электронная схема  — адаптер, или контроллер. Все контроллеры компьютера взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которая называется системная шина.

В основу архитектуры современных компьютеров положен магистрально – модульный принцип и принцип Джона фон Неймана  (1946 год). Этот принцип предусматривает построение компьютера из функциональных блоков, взаимодействующих посредством общего канала – шины.

Магистраль включает в себя три многоразрядные шины:

Шину данных;

Шину адреса;

Шину управления.

Шина данных — передаёт данные между различными устройствами.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е количество двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт..

Может быть 8,16,32, 64 бита.

Шина адреса — передаёт адрес устройства к которому обращается процессор. Сигналы передаются в одном направлении (однонаправленная шина). Разрядность шины адреса определяется объёмом адресуемой памяти, т.е. количества ячеек оперативной памяти. Может быть 16, 20, 24, 32, 36 битов.

Шина управления – передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию – считывание или запись информации из памяти – нужно производить. Синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.

Для согласования тактовой частоты и разрядности  устройств на системной плате устанавливаются специальные микросхемы, включающие в себя контроллер оперативной памяти и видеопамяти – северный мост и контроллер периферийных устройств – южный мост.

Для подключения видеоплаты к северному мосту может использоваться шина AGP- ускоренный графический порт и PCI Express – ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств, для подключения видеоплаты к электронно-лучевого или жидко-кристаллического монитора или пректора используются аналоговый разъем VGA или цифрового разъема DVI. Устройство внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD- дисководы) подключаются к южному мосту по ATA- шина подключения накопителей, шина USB используется для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер, клавиатура и мышь.

Выполнение практического задания «Сведения об архитектуре компьютера.

Цель работы:

Научиться получать сведения об архитектуре компьютера и отдельных его устройствах.

Задание. С помощью системы тестирования компьютера получить сведения об его архитектуре компьютера и процессора.

Подведение итогов урока.

Компьютер является универсальным устройством обработки информации, характеризующимся совокупностью аппаратных и программных средств.

В основу архитектуры компьютера полжены принципы Дж. фон Неймана.

Управление аппаратными средствами осуществляется с помощью программного обеспечения, комплекса программ, обеспечивающих обработку или передачу информации.

Презентация основного модульного принципа построения компьютера. Магистрально-модульный принцип построения ЭВМ

Цели:

  1. помочь учащимся освоить основной модульный принцип построения компьютера, дать основные понятия, необходимые для начала работы на компьютере;
  2. воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости;
  3. развитие познавательных интересов, навыков работы с мышью и клавиатурой, самоконтроля, умения конспектировать.

Оборудование: доска , компьютер, компьютерная презентация.

В архитектуре современных ПК заложен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю комплектовать необходимую ему конфигурацию компьютера и, при необходимости, модернизировать его. Модульная организация ЭВМ основана на основном (шинном) принципе обмена информацией между устройствами.

Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, адресную шину и шину управления , представляющие собой многопроводные линии.К магистрали подключены процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, осуществляющие обмен информацией на машинном языке (последовательности нулей и единиц в виде электрических импульсов).

Шина данных . Эта шина передает данные между различными устройствами. Например, данные, считанные из основной памяти, могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в основную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных битов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Мощность процессоров постоянно увеличивается с развитием вычислительной техники.

Адресная шина . Процессор выбирает устройство или ячейку памяти, откуда данные отправляются или считываются по шине данных. Каждое устройство или ячейка ОЗУ имеет свой собственный адрес. Адрес передается по адресной шине, а по ней передаются сигналы в одном направлении — от процессора к ОЗУ и устройствам (однонаправленная шина).

Ширина адресной шины определяет объем адресуемой памяти (адресного пространства), то есть количество однобайтовых ячеек ОЗУ, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:

N = 2 I , где I — ширина адресной шины.

Шина управления. Шина управления передает сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Управляющие сигналы показывают, какую операцию — чтение или запись информации из памяти — необходимо выполнить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.

Наиболее важным аппаратным компонентом компьютера является системная плата. На системной плате реализована магистраль для обмена информацией, есть разъемы для установки процессора, слоты для установки оперативной памяти, а также контроллеры для внешних устройств.

Материнская плата — основной элемент системного блока, который позволяет объединить все основные компоненты и устройства компьютера и обеспечить передачу данных между ними.

Еще 10-15 лет назад материнские платы (и подавляющее большинство других компонентов) персональных компьютеров строились на основе цифровых микросхем низкой и средней степени интеграции (вентилей, триггеров, регистров и т.). А если бы вам пришлось иметь дело с компьютерами XT/AT, то вы бы увидели материнскую плату с полутора-двумя сотнями корпусов интегральных схем(ИС).

Пропускная способность . Производительность устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (обычно измеряется в мегагерцах — МГц) и разрядности, т.е. количества битов данных, которые устройство может обрабатывать или передавать одновременно (измеряется в битах). Кроме того, в устройствах используется внутреннее умножение частоты с различными коэффициентами.

Соответственно, скорость передачи данных (пропускная способность шины данных измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) на частоту шины (измеряется в Гц = 1/с):

Полоса пропускания шины = ширина шины × частота шины.

Северный и южный мосты s . Для согласования тактовой частоты и разрядности устройств на системную плату устанавливаются специальные микросхемы, в том числе контроллер оперативной и видеопамяти (т.н. северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост).

Северный мост — системный контроллер, являющийся одним из элементов чипсета материнской платы, отвечающий за работу с оперативной памятью (RAM), видеоадаптером и процессором (ЦП). Северный мост отвечает за частоту системной шины, тип оперативной памяти и максимально возможный ее объем. Одной из основных функций северного моста является обеспечение взаимодействия между материнской платой и процессором, а также определение скорости работы. Частью северного моста на многих современных материнских платах является встроенный видеоадаптер.Таким образом, функциональной особенностью северного моста является также управление шиной видеоадаптера и ее скоростью. Также северный мост соединяет все вышеперечисленные устройства с южным мостом.

Северный мост получил свое название из-за своего «географического» расположения на материнской плате. Внешне это микросхема квадратной формы, расположенная под процессором, но сверху материнской платы. Как правило, северный мост использует дополнительное охлаждение. Обычно это пассивный радиатор, реже — радиатор с активным охлаждением в виде небольшого кулера.Это связано с тем, что температура северного моста всегда примерно на 30 градусов выше температуры «южного брата».

Перегрев вполне оправдан. Во-первых, северный мост находится в непосредственной близости от процессора, во-вторых, над видеокартой, жесткими дисками и южным мостом. Это означает, что часть тепла от вышеупомянутых устройств доходит до северного моста. И в-третьих, и это самое главное, северный мост отвечает за обработку команд от самых мощных компонентов системы — процессора, памяти и графики.Поэтому будем считать, что повышенный температурный режим — это норма для северного моста любой материнской платы.

Южный мост — это функциональный контроллер, известный как контроллер ввода-вывода или ICH (концентратор контроллера ввода-вывода). Отвечает за так называемые «медленные» операции, к которым относится отработка взаимодействия между интерфейсами IDE, SATA, USB, LAN, Embeded Audio и северным мостом системы, который, в свою очередь, напрямую связан с процессором и другими важные компоненты, такие как оперативная память или видеоподсистема.Также южный мост отвечает за обработку данных по шинам PCI, PCIe и ISA (в старых моделях материнских плат).

Список обслуживаемых материнских плат по южному мосту довольно большой. Помимо перечисленных выше IDE, SATA, USB, LAN и прочих, южный мост также отвечает за шину SM (используется для управления вентиляторами на плате), контроллер DMA, контроллер IRQ, системные часы, BIOS, APM и ACPI системы питания, шина LPC Bridge.

Как правило, выход из строя южного моста ставит крест на жизни материнской платы.Именно южный мост иногда является первым щитом, принимающим на себя «удар». С учетом технологических особенностей Это верно. Причин «смерти» южного моста на порядок больше, чем северного, потому что он работает напрямую с «внешними» устройствами. Итак, частая причина выхода из строя УМ — это банальный перегрев, вызванный коротким замыканием типа USB-разъема. Или сбой питания жесткого диска. Поскольку в большинстве случаев южный мост не оборудован системой дополнительного охлаждения, он перегревается и сгорает.Реже причиной поломки южного моста является заводской брак. Деформация (чрезмерный изгиб) материнской платы также приводит к увеличению нагрева южного моста с последующим выходом его из строя.

Частота процессора. Северный мост обеспечивает обмен данными с процессором, оперативной и видеопамятью. Частота процессора в несколько раз превышает базовую частоту магистрали.

Частота процессора — количество тактовых импульсов в секунду.

Количество тактов в секунду не соответствует фактическому количеству операций, выполняемых компьютером в секунду. Для процессора значение частоты измеряется в гигагерцах (ГГц). Именно частота процессора влияет на производительность и скорость работы вашего компьютера. Но производительность зависит не только от частоты процессора!

Например, в самых быстрых компьютерах частота шины 266МГц, множитель частоты 14, отсюда и частота процессора

266 МГц × 14 ≈ 3.7 ГГц.

Системная шина . Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, в четыре раза превышающей частоту FSB. Таким образом, процессор может принимать и передавать данные на частоте 266 МГц × 14 = 1064 МГц. Поскольку разрядность системной шины равна разрядности процессора и составляет 64 бита, пропускная способность системной шины равна:

64 бита × 1064 МГц = 68096 Мбит/с ≈ 66 Гбит/с ≈ 8 ГБ/с

Шины AGP и PCI Express. По мере усложнения графики приложений возрастают требования к производительности шины, соединяющей видеопамять с процессором и оперативной памятью. Для подключения видеокарты к северному мосту можно использовать 32-битную шину AGP. Эта шина изначально передавала данные на частоте 66 МГц, в настоящее время возможно использование шины AGP×8, частота которой составляет 66 МГц×8 = 528 МГц. В этом случае пропускная способность шины видеоданных составляет:

32 бит × 528 МГц = 16896 Мбит/с = 16,5 Гбит/с ≈ 2 ГБ/с

В настоящее время для подключения видеокарты к северному мосту все большее распространение получает шина PCI Express (шина ускоренного соединения периферийных устройств).Пропускная способность этой шины намного выше пропускной способности AGP и PCI.

Шина PCI. Южный мост соединен с северным мостом через специальную шину, к которой, в свою очередь, подключаются периферийные устройства. Шина PCI (Peripheral Device Interconnect Bus) обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств, которые устанавливаются в слоты расширения системной платы.

Чаще всего эта шина используется для установки устройств доступа к локальной сети, глобальной сети Интернет (встроенный модем) и беспроводной сети (wi-fi).

Разрядность шины PCI может быть 32 бита или 64 бита, а частота 33 МГц или 66 МГц. Таким образом, максимальная пропускная способность шины PCI составляет:

64 бита × 66 МГц = 4224 Мбит/с = 528 Мбит/с

Шина IEEE 1394 (Fire Wire, i-Link) . Последовательная высокоскоростная шина предназначена для обмена цифровой информацией между компьютером и цифровыми устройствами без потери качества изображения и звука. Скорость передачи данных по этой шине может достигать 200 МБ/с и более.

Шина АТА .Устройства внешней памяти подключены к южному мосту по шине ATA. Ранее использовалась параллельная шина PATA, скорость передачи данных по которой может достигать 133 МБ/с. В настоящее время широкое распространение получила последовательная шина SATA, скорость передачи данных по которой может достигать 300 Мбайт/с.

Шина USB . USB (универсальная последовательная шина) обычно используется для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и других периферийных устройств. Эта шина имеет пропускную способность до 60 МБ/с и обеспечивает одновременное подключение к компьютеру нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровой фотоаппарат, модем и т. д.).).

Клавиатура и мышь. Клавиатура и мышь, подключенные через порт PS/2 или шину USB.

Звук. К южному мосту можно подключить микросхему, встроенную в системную плату, обеспечивающую обработку цифрового звука. Аудиоразъемы позволяют подключать к системной плате микрофон, динамики или наушники.

Фиксация материала.

А теперь давайте проверим, как вы закрепили новый материал, и ответим на вопросы:

  1. Какие возможности дает потребителю модульность?
  2. Что такое «шоссе»?
  3. Какие дополнительные устройства можно интегрировать в современные материнские платы?
  4. Назовите две основные большие микросхемы набора микросхем и перечислите их функции.
  5. От чего зависит скорость работы компьютерных устройств. Что является единицей измерения тактовой частоты обработки данных и разрядности.
  6. Объясните термин «такт».
  7. Как рассчитывается пропускная способность шины?
  8. Назовите назначение системной шины. Какова его пропускная способность?
  9. Какая частота процессора?
  10. Шина памяти — ее назначение и пропускная способность
  11. Шина PCI Express — ее назначение, пропускная способность.
  12. Шина SATA — ее назначение, скорость передачи данных
Включите JavaScript для просмотра

Магистрально-модульный принцип построения ЭВМ

Компьютерное устройство


данные

программа


  • Пользователь запускает программу, хранящуюся в долговременной памяти, она загружается в оперативную память и начинает выполняться.
  • Выполнение: Процессор считывает инструкции и выполняет их. Необходимые данные загружаются в оперативную память из долговременной памяти или вводятся с помощью устройств ввода.
  • Выходные (полученные) данные записываются процессором в оперативную или долговременную память, а также предоставляются пользователю с помощью устройств вывода информации.

Багажник — модульное компьютерное устройство

CPU обработка данных

RAM хранение данных и программы

шина данных

шоссе

адрес шины

шина

хранение данных и программы

Вывод данных

Ввод данных

Для обеспечения обмена информацией между различными устройствами должна быть предусмотрена некая магистраль для перемещения информационных потоков.


Шоссе (системная шина) включает:

  • шина данных;
  • адресная шина;
  • Шина управления .

Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (проводящих) линий на системной плате.

К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, осуществляющие обмен информацией на машинном языке (последовательности нулей и единиц в виде электрических импульсов).


Эта шина передает данные между различными устройствами. Например, данные, считанные из ОЗУ, могут быть переданы процессору для обработки, а затем отправлены обратно для хранения.

Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Разрядность шины данных определяется процессором, т.е. количество битов, которое может быть обработано процессором одновременно. Мощность процессоров постоянно увеличивается с развитием вычислительной техники.




Модульный принцип позволяет потребителю комплектовать нужный ему компьютер и, при необходимости, модернизировать его.

Каждая отдельная функция компьютера реализуется одним или несколькими модулями — конструктивно и функционально законченными электронными блоками в стандартном исполнении. Организация компьютерной структуры по модульному принципу аналогична строительству блочного дома. Основными модулями компьютера являются память и процессор. Процессор — это устройство, управляющее работой всех блоков компьютера.Действия процессора определяются инструкциями программы, хранящимися в памяти.

Используя вышеописанный принцип, становится возможным создавать самые разнообразные изделия из одного набора базовых компонентов. Из набора модулей можно создавать самые разнообразные компьютеры (сложные технические системы), отличающиеся друг от друга производительностью, назначением (домашний, офисный, сервер приложений и т. д.), архитектурой, платформой.


Модульная организация основана на основном (шинном) принципе обмена информацией между устройствами.

магистрально-модульный принцип имеет ряд преимуществ:

  • 1. для работы с внешними устройствами используются те же инструкции процессора, что и для работы с памятью.
  • 2. подключение к магистрали дополнительных устройств не требует изменения существующих устройств, процессора, памяти.
  • 3. Изменяя состав модулей, можно изменять мощность и назначение компьютера во время его работы.

Принципиальная открытая архитектура — правила сборки компьютера, в соответствии с которыми каждый новый блок должен быть совместим со старым и легко устанавливаться на то же место в компьютере.

В компьютере так же легко заменить старые блоки на новые, где бы они ни находились, в результате чего работа компьютера не только не нарушается, но и становится более производительной.

Этот принцип позволяет не выбрасывать, а модернизировать ранее купленный компьютер, легко заменяя в нем устаревшие блоки на более совершенные и удобные, а также приобретая и устанавливая новые блоки. При этом во всех разъёмы для их подключения стандартны и не требуют никаких изменений в конструкции самого компьютера.


  • Опишите процесс обработки данных на компьютере?
  • Для чего нужна материнская плата?
  • Какое устройство используется для хранения обработанной информации и программных команд?
  • Что включает в себя системная шина?
  • Зачем нужны слоты расширения?
  • Можно ли заменить имеющийся в компьютере HDD на другой, большего объема?
  • Какие другие устройства можно заменить в вашем (школьном) компьютере?
  • Вы обновили свой компьютер? Расскажите мне больше.

Присоединяйся!

Некоторые уроки могут показаться детям скучными. И тогда на занятиях начинает страдать дисциплина, ученики быстро устают и не хотят принимать участие в обсуждении.

Кейс-уроки созданы для соединения школьных знаний с остро необходимыми компетенциями, такими как креативность, системное и критическое мышление, целеустремленность и другие.

Благодаря кейсам вы можете помочь школьнику с пользой и удовольствием учиться, справиться с его личными проблемами!

Одаренные дети — кто они? Что такое способности, что такое одаренность? В чем разница между талантливыми и одаренными детьми? Как распознать одаренного ребенка? Все ли дети одинаково одарены? Какой совет вы можете дать родителям одаренного ребенка при его воспитании? Подробнее об этом на нашем вебинаре.

Читать новые статьи

Современные студенты не подходят к традиционным методам обучения. Им трудно сидеть над учебниками, не отвлекаясь, а долгие объяснения нагоняют скуку. Результат – отказ от обучения. Между тем, приоритет наглядности в подаче информации является главной тенденцией современного образования. Вместо того, чтобы критиковать тягу ребят к «картинкам из интернета», используйте эту возможность в позитивном ключе и начните включать просмотр тематических видео в план урока.Зачем это нужно и как подготовить видео самостоятельно — читайте в этой статье.

Управление в эпоху модульности

В девятнадцатом веке железные дороги коренным образом изменили конкурентную среду бизнеса. Предоставляя быстрый и дешевый транспорт, они вынуждали ранее защищенные региональные компании вступать в бои с дальними конкурентами. Железнодорожные компании также разработали методы управления, чтобы справиться со своей собственной сложностью и высокими фиксированными затратами, которые сильно повлияли на вторую волну индустриализации на рубеже веков.

Сегодня компьютерная индустрия находится в таком же лидирующем положении. Компьютерные компании не только преобразовали широкий спектр рынков, внедрив дешевую и быструю обработку информации, но и проложили путь к новой отраслевой структуре, которая наилучшим образом использует эти возможности обработки. В основе их замечательного прогресса лежит модульность — построение сложного продукта или процесса из более мелких подсистем, которые можно разрабатывать независимо, но при этом функционировать вместе как единое целое.Благодаря широкому внедрению модульных конструкций компьютерная индустрия резко увеличила скорость инноваций. Действительно, именно модульность, а не быстрая обработка и связь или любая другая технология, ответственна за повышенный темп изменений, с которыми сегодня сталкиваются менеджеры в компьютерной индустрии. И стратегии, основанные на модульности, — лучший способ справиться с этим изменением.

Все большее число отраслей промышленности готовы распространить модульность от производственного процесса до стадии проектирования.

Во многих отраслях производственные процессы уже давно имеют определенную степень модульности. Но все большее число из них теперь готовы распространить модульность на стадию проектирования. Хотя у них могут возникнуть трудности с внедрением модульности так далеко, как в компьютерной индустрии, менеджерам многих отраслей предстоит многое узнать о способах применения этого нового подхода на опыте своих коллег по компьютерам.

Решение растущей сложности

Популярная и деловая пресса во многом воспользовалась огромной мощью компьютерных технологий.Объемы хранения и скорость обработки резко возросли, а затраты остались прежними или снизились. Эти улучшения зависели от огромного роста сложности продукта. Современный компьютер представляет собой ошеломляющее множество элементов, работающих согласованно, быстро развивающихся точными и сложными способами.

Модульность

позволила компаниям справиться с этой все более сложной технологией. Разделив продукт на подсистемы или 90 338 модулей, 90 339 дизайнеров, производителей и пользователей получили невероятную гибкость.Разные компании могут взять на себя ответственность за отдельные модули и быть уверенными, что в результате их коллективных усилий получится надежный продукт.

Первый модульный компьютер System/360, анонсированный IBM в 1964 г., эффективно иллюстрирует этот подход. Конструкции предыдущих моделей IBM и других производителей мейнфреймов были уникальными; у каждого была своя операционная система, процессор, периферийные устройства и прикладное программное обеспечение. Каждый раз, когда производитель вводил новую компьютерную систему, чтобы воспользоваться преимуществами усовершенствованной технологии, ему приходилось разрабатывать программное обеспечение и компоненты специально для этой системы, продолжая поддерживать те же компоненты для предыдущих систем.Когда конечные пользователи переключались на новые машины, им приходилось переписывать все свои существующие программы, и они рисковали потерять важные данные в случае неудачного преобразования программного обеспечения. В результате многие клиенты неохотно брали в аренду или покупали новое оборудование.

Разработчики System/360 взялись за решение этой проблемы. Они задумали семейство компьютеров, которое будет включать в себя машины разных размеров, подходящие для разных приложений, все из которых будут использовать один и тот же набор команд и могут совместно использовать периферийные устройства.Для достижения этой совместимости они применили принцип модульности в дизайне: , то есть дизайнеры System/360 разделили конструкции процессоров и периферийных устройств на видимую и скрытую информацию. IBM создала Центральный офис управления процессором, который установил и обеспечил соблюдение видимых общих правил проектирования, которые определяли, как различные модули машины будут работать вместе. Десятки дизайнерских команд, разбросанных по всему миру, должны были строго придерживаться этих правил.Но каждая команда имела полный контроль над скрытыми элементами дизайна в своем модуле — теми элементами, которые не влияли на другие модули. (См. вкладыш «Руководство по модульности».)

Когда IBM применила этот подход, а также сделала новые системы совместимыми с существующим программным обеспечением (путем добавления модулей «эмуляторов»), результатом стал огромный коммерческий и финансовый успех компании и ее клиентов. Многие конкуренты IBM по мейнфреймам были вынуждены покинуть рынок или искать ниши, ориентированные на клиентов с узкоспециализированными потребностями.Но модульность также подорвала господство IBM в долгосрочной перспективе, поскольку новые компании производили свои собственные, так называемые plug-совместимые модули — принтеры, терминалы, память, программное обеспечение и, в конечном счете, даже сами центральные процессоры — которые были совместимы и могли подключаться. прямо в машины IBM. Следуя правилам проектирования IBM, но специализируясь в определенной области, начинающая компания часто могла производить модуль, который был лучше, чем те, которые IBM делала внутри. В конечном счете, динамичная, инновационная индустрия, выросшая вокруг этих модулей, разработала совершенно новые виды компьютерных систем, которые отняли большую часть доли рынка мейнфреймов.

Тот факт, что разные компании (и разные подразделения IBM) работали над модулями независимо друг от друга, чрезвычайно увеличил скорость инноваций. Сосредоточившись на одном модуле, каждое подразделение или компания могли бы углубиться в свою работу. То, что многие компании сосредоточились на разработке данного модуля, способствовало многочисленным параллельным экспериментам. Разработчики модулей могли свободно пробовать широкий спектр подходов, если они соблюдали правила проектирования , гарантирующие, что модули будут сочетаться друг с другом.Для такой отрасли, как компьютеры, в которой технологическая неопределенность высока, а наилучший способ действий часто неизвестен, чем больше экспериментов и чем больше гибкости будет иметь каждый разработчик для разработки и тестирования экспериментальных модулей, тем быстрее отрасль сможет достичь улучшенных результатов. версии.

Эта свобода экспериментировать с дизайном продукта — вот что отличает модульных поставщиков от обычных субподрядчиков. Например, группа разработчиков дисководов должна соблюдать общие требования к персональному компьютеру, такие как протоколы передачи данных, спецификации размера и формы аппаратных средств и стандарты интерфейсов, чтобы быть уверенными, что модуль будет функционировать в пределах система в целом.Но в остальном члены команды могут спроектировать дисковод так, как они считают наиболее эффективным. О принятых ими решениях нет необходимости сообщать проектировщикам других модулей или даже системным архитекторам, создателям видимых правил проектирования. Точно так же конкурирующие разработчики дисководов могут экспериментировать с совершенно разными инженерными подходами для своих версий модуля, если они тоже соблюдают общеизвестные правила проектирования. 1

Модульность за пределами компьютерной индустрии

Модульность как принцип производства имеет долгую историю.Производители используют его уже столетие или даже больше, потому что всегда было проще производить сложные продукты, разделяя производственный процесс на модули или ячеек . Автопроизводители, например, обычно производят компоненты автомобиля на разных площадках, а затем собирают их вместе для окончательной сборки. Они могут это сделать, потому что точно и полностью определили конструкцию каждой детали. В этом контексте технический проект детали (ее размеры и допуски) служит видимой информацией в производственной системе, позволяя разделить сложный процесс между многими заводами и даже передать другим поставщикам.Эти поставщики могут экспериментировать с производственными процессами или логистикой, но, в отличие от компьютерной индустрии, исторически они практически не участвовали в разработке компонентов.

Модульность сравнительно редко встречается не только в самом дизайне продуктов, но и в их использовании. Модульность в использовании позволяет потребителям смешивать и сочетать элементы, чтобы получить конечный продукт, соответствующий их вкусам и потребностям. Например, чтобы застелить кровать, потребители часто покупают каркасы кроватей, матрасы, подушки, постельное белье и покрывала у разных производителей и даже у разных розничных продавцов.Все они подходят друг другу, потому что разные производители выпускают эти товары по стандартным размерам. Модульность в использовании может стимулировать инновации в дизайне: производители могут независимо экспериментировать с новыми продуктами и концепциями, такими как матрацы-футоны или смеси тканей, и получать одобрение потребителей, если их модули соответствуют стандартным размерам.

Если модульность дает так много преимуществ, почему не все продукты (и процессы) полностью модульные? Оказывается, модульные системы проектировать намного сложнее, чем сопоставимые взаимосвязанные системы.Разработчики модульных систем должны много знать о внутренней работе всего продукта или процесса, чтобы разработать видимые правила проектирования, необходимые для того, чтобы модули функционировали как единое целое. Они должны указать эти правила заранее. И пока проекты на модульном уровне идут самостоятельно, может показаться, что все идет хорошо; проблемы с неполной или несовершенной модуляризацией, как правило, появляются только тогда, когда модули собираются вместе и плохо работают как единое целое.

IBM обнаружила эту проблему в System/360, на разработку которой ушло гораздо больше ресурсов, чем ожидалось. На самом деле, если бы разработчики изначально осознали трудности обеспечения модульной интеграции, они могли бы вообще никогда не применять этот подход, потому что они также недооценили рыночную стоимость System/360. Клиенты хотели этого так сильно, что их готовность платить вполне оправдывала возросшие затраты IBM.

Сейчас мы вступили в период большого прогресса в модульности.Прорывы в материаловедении и других областях упростили получение глубоких знаний о продукте, необходимых для определения правил проектирования. Например, теперь инженеры достаточно хорошо понимают, как металл реагирует под нагрузкой, чтобы обеспечить модульную согласованность конструкции кузова и процессов обработки металлов давлением для автомобилей и крупной бытовой техники. А усовершенствования в вычислительной технике, конечно же, резко снизили стоимость сбора, обработки и хранения этих знаний, а также снизили стоимость разработки и тестирования различных модулей.Параллельные улучшения на финансовых рынках и новаторские договорные отношения помогают небольшим компаниям находить ресурсы и создавать альянсы для проведения экспериментов и продвижения на рынок новых продуктов или модулей. В некоторых отраслях, таких как телекоммуникации и электроэнергетика, дерегулирование позволяет компаниям делить рынок по модульному принципу.

В автомобилестроении крупные сборщики отходят от строго централизованной системы проектирования, на которую они полагались большую часть этого века.Стремясь снизить затраты, ускорить темпы внедрения инноваций и повысить качество, автомобильные дизайнеры и инженеры теперь ищут способы разделить конструкцию своей сложной электромеханической системы.

Первым шагом было переопределение ячеек в производственных процессах. Например, когда менеджеры Mercedes-Benz планировали свой новый завод по сборке внедорожников в Алабаме, они поняли, что сложность автомобиля потребует от завода контроля сети из сотен поставщиков в соответствии со сложным графиком и поддержания значительных запасов. в качестве буфера против неожиданных событий.Вместо того чтобы пытаться управлять системой снабжения как единым целым, они разбили ее на меньший набор крупных производственных модулей. Например, вся кабина водителя, включая подушки безопасности, системы отопления и кондиционирования воздуха, комбинацию приборов, рулевую колонку и жгут проводов, представляет собой отдельный модуль, произведенный на соседнем заводе, принадлежащем Delphi Automotive Systems, подразделению Корпорация Дженерал Моторс. Delphi полностью отвечает за производство модуля кабины в соответствии с определенными спецификациями и требованиями к расписанию, поэтому она может сформировать собственную сеть из десятков поставщиков этого модуля.Спецификации Mercedes и информация о расписании становятся видимой информацией, которую поставщики модулей используют для координации и контроля сети поставщиков деталей и для создания модулей, необходимых для конечного производства.

Кабина водителя для нового внедорожника Mercedes производится на заводе, принадлежащем General Motors.

Volkswagen применил этот подход еще дальше на своем новом заводе по производству грузовиков в Резенде, Бразилия. Компания предоставляет завод, где строятся все модули и собираются грузовики, но независимые поставщики получают свои собственные материалы и нанимают собственную рабочую силу для сборки отдельных модулей.Volkswagen не «делает» автомобиль в смысле его производства или сборки. Но он устанавливает архитектуру производственного процесса и интерфейсы между ячейками, устанавливает стандарты качества, которым должен соответствовать каждый поставщик, и тестирует модули и грузовики по мере их перехода от этапа к этапу.

Пока это изменение обязанностей поставщиков мало чем отличается от многочисленных изменений в управлении цепочками поставок, через которые проходят многие отрасли. Делегируя производственный процесс множеству отдельных поставщиков, каждый из которых добавляет ценность, сборщик получает гибкость и сокращает расходы.Это равносильно усовершенствованию шаблона модульности, уже установленного в производстве. В конце концов, однако, стратеги Mercedes и других автопроизводителей ожидают, что недавно усилившиеся производители модулей также возьмут на себя большую часть ответственности за проектирование, и именно в этот момент модульность окупится больше всего. Поскольку модульность становится устоявшимся способом ведения бизнеса, конкуренция среди поставщиков модулей будет усиливаться. Сборщики будут искать самые эффективные или самые дешевые модули, подталкивая этих все более изощренных и независимых поставщиков к гонке за инновации, подобной той, что уже происходит с компьютерными модулями.Компьютерное проектирование будет способствовать этой новой волне экспериментов.

Некоторые поставщики автомобилей уже движутся в этом направлении, объединяя свою отрасль вокруг конкретных модулей. Корпорации Lear Seating, Magna International и Johnson Controls покупают смежных поставщиков, каждый из которых пытается стать мировым лидером в производстве цельных интерьеров автомобилей. Крупные производители автомобилей косвенно поощряют этот процесс, предлагая своим поставщикам участвовать в разработке модулей.Действительно, GM недавно возложила на Magna полную ответственность за разработку интерьера Cadillac Catera следующего поколения.

В дополнение к продуктам, широкий спектр услуг также подвергается модульному преобразованию, особенно в сфере финансовых услуг, где этот процесс далеко продвинулся. Нет ничего проще модульного, чем акции и другие ценные бумаги. Финансовые услуги абсолютно неосязаемы, у них нет твердых поверхностей, сложных форм, электрических штифтов или проводов и сложного компьютерного кода.Поскольку наука о финансах сложна и высокоразвита, эти услуги относительно легко определить, проанализировать и разделить. Правила оформления финансовых транзакций вытекают из многовековых традиций бухгалтерского учета в сочетании с современными правовыми и отраслевыми стандартами и условностями бирж ценных бумаг.

В результате поставщики не обязаны брать на себя ответственность за все аспекты предоставления финансовых услуг. Например, задачи управления портфелем ценных бумаг — выбор активов, проведение сделок, ведение учета, передача права собственности, отчетность о статусе и рассылка выписок, а также выполнение депозитарных услуг — могут быть легко разделены и беспрепятственно выполняться отдельными поставщиками.Некоторые крупные учреждения решили специализироваться в одной из таких областей: например, бостонский State Street Bank в сфере депозитарных услуг.

Другие организации, разбивая свои продукты на модули, по-прежнему стремятся владеть этими модулями и контролировать их, как IBM пыталась контролировать System/360. Например, Fidelity, крупный поставщик услуг по управлению капиталом для массового рынка, традиционно держал большинство аспектов своих операций внутри компании. Однако, под давлением необходимости сократить расходы, она недавно отказалась от этой практики, объявив, что Bankers Trust Company будет управлять фондами фондовых индексов на сумму 11 миллиардов долларов от ее имени.Индексные фонды — это низкомаржинальный бизнес, эффективность которого легко измерить. В соответствии с новым соглашением услуги по управлению индексными фондами Bankers Trust стали скрытым модулем в общем портфеле предложений Fidelity, так же как поставщики Volkswagen работают как скрытые модули в заводской системе Resende.

Другим результатом модульности, присущей финансовым инструментам, стал огромный рост инноваций. Например, сочетая передовые научные методы с высокоскоростными компьютерами, дизайнеры могут разбивать ценные бумаги на более мелкие единицы, которые затем можно преобразовать в производные финансовые продукты.Такие инновации сделали глобальные финансовые рынки более изменчивыми, так что теперь капитал легко перемещается даже между странами с очень разными финансовыми практиками.

Конкуренция в модульной среде

Модульность не только ускоряет темпы изменений или усиливает конкурентное давление. Это также трансформирует отношения между компаниями. Разработчики модулей быстро входят и выходят из совместных предприятий, технологических альянсов, субподрядов, трудовых договоров и финансовых соглашений, поскольку они конкурируют в неустанной гонке за инновациями.На таких рынках выручка и прибыль гораздо более рассредоточены, чем в традиционных отраслях. Даже такие компании, как Intel и Microsoft, обладающие значительной рыночной властью благодаря своему контролю над ключевыми подмножествами видимой информации, составляют меньшую часть общей рыночной стоимости всех компьютерных компаний, чем обычно делают лидеры отрасли.

Быть частью меняющегося модульного кластера из сотен компаний в постоянно меняющейся отрасли — это не то же самое, что быть одной из немногих доминирующих компаний в стабильной отрасли.Никакая стратегия или последовательность ходов не будут работать всегда; как и в шахматах, хороший ход зависит от раскладки доски, фигур, которыми вы управляете, а также навыков и ресурсов противника. Тем не менее двойная структура модульного рынка требует от менеджеров тщательного выбора из двух основных стратегий. Компания может конкурировать как архитектор, создавая видимую информацию или правила проектирования для продукта, состоящего из модулей. Или он может конкурировать как разработчик модулей, которые соответствуют архитектуре, интерфейсам и протоколам тестирования других.Обе стратегии требуют от компаний глубокого понимания продуктов и способности предсказывать, как будут развиваться модули, но они различаются по ряду важных аспектов.

Для архитектора преимущество заключается в привлечении проектировщиков модулей к своим правилам проектирования, убедив их в том, что эта архитектура будет преобладать на рынке. Для производителя модулей преимущество заключается в освоении скрытой информации проекта и превосходном исполнении при выводе модуля на рынок. По мере появления возможностей производитель модулей должен быстро действовать, чтобы удовлетворить потребность, а затем перейти в другое место или выйти на новый уровень производительности по мере того, как рынок становится переполненным.

Следуя примеру Intel и Microsoft, заманчиво сказать, что компании должны стремиться контролировать видимые правила проектирования, разрабатывая собственные архитектуры и оставляя рутинные детали скрытых модулей другим. И это правда, что должность архитектора сильна и может быть очень прибыльной. Но претендент может полагаться на модульность, чтобы смешивать и сопоставлять свои собственные возможности с возможностями других и выполнять конечную работу вокруг архитектора.

Вслед за Intel и Microsoft заманчиво сказать, что компании должны контролировать видимые правила.

Именно это произошло на рынке рабочих станций в 1980-х годах. Обе ведущие компании, Apollo Computer и Sun Microsystems, в значительной степени полагались на другие компании в разработке и производстве большинства модулей, составлявших их рабочие станции. Но основатели Apollo, которые делали упор на высокую производительность своего продукта, разработали собственную архитектуру, основанную на собственных операционных системах и системах управления сетью. Хотя некоторые модули, такие как микропроцессор, были куплены в готовом виде, большая часть оборудования была разработана собственными силами.Различные части конструкции были в значительной степени взаимозависимы, что, по мнению дизайнеров Apollo, было необходимо для достижения высокого уровня производительности в конечном продукте.

Основатели Sun, напротив, делали упор на низкие затраты и быстрый выход на рынок. Они полагались на упрощенную непатентованную архитектуру, построенную с использованием готового аппаратного и программного обеспечения, включая широко доступную операционную систему UNIX. Поскольку производителям модулей не нужно было разрабатывать специальные модули для своей системы, Sun была свободна от инвестиций в разработку программного и аппаратного обеспечения, необходимых Apollo, и могла быстро выводить продукты на рынок, сохраняя при этом низкие капитальные затраты.Чтобы компенсировать снижение производительности при использовании универсальных модулей, Sun разработала два собственных скрытых аппаратных модуля, чтобы эффективно связать микропроцессор с внутренней памятью рабочей станции.

С точки зрения производительности, наблюдатели оценили рабочую станцию ​​Apollo немного лучше, но у Sun было преимущество в цене. Доверие Sun к другим производителям модулей оказалось выгодным и в других отношениях. Многие конечные пользователи полагались на операционную систему UNIX в других сетях или приложениях и предпочитали рабочую станцию, работающую на UNIX, а не на той, на которой использовалась более частная операционная система.Воспользовавшись своим преимуществом в капиталоотдаче, Sun выбрала агрессивную стратегию быстрого роста и совершенствования продукции.

Вскоре компании Apollo стало не хватать капитала, и производительность ее продуктов все больше и больше отставала от продукции Sun. Гибкость и экономичность, достигнутые Sun благодаря непатентованному подходу, превзошли преимущества производительности, которыми Apollo пользовался благодаря своей собственной стратегии. Sun могла бы предложить клиентам превосходный продукт по привлекательной цене, получить превосходную прибыль и задействовать при этом гораздо меньше капитала.

Однако конструкция Sun не давала ей прочного конкурентного преимущества. Поскольку Sun контролировала только два скрытых модуля рабочей станции, она не могла привязать своих клиентов к своей собственной проприетарной операционной системе или сетевым протоколам. Sun разработала оригинальные идеи о том, как объединить существующие модули в эффективную систему, но любой конкурент мог сделать то же самое, поскольку архитектуру — видимую информацию, лежащую в основе конструкции рабочей станции, — было легко скопировать и нельзя было запатентовать.

Действительно, производители миникомпьютеров увидели, что рабочие станции будут угрожать их бизнесу и рынкам инженерных разработок, и вскоре предложили конкурирующие продукты, в то время как производители персональных компьютеров (чьи конструкции уже были исключительно модульными) увидели возможность занять более прибыльную нишу.Чтобы защитить себя, Sun переключила передачу и стремилась к большему контролю над видимой информацией в своей собственной системе. Sun надеялась использовать долевое финансирование от AT&T, которая контролировала UNIX, чтобы получить привилегированную роль в разработке будущих версий операционной системы. Если бы Sun могла контролировать эволюцию UNIX, она могла бы вывести на рынок рабочие станции следующего поколения быстрее, чем ее конкуренты. Но производители миникомпьютеров, которые лицензировали UNIX для своих существующих систем, сразу же увидели угрозу, исходящую от альянса Sun-AT&T, и вынудили AT&T отказаться от Sun.Рынок рабочих станций оставался широко открытым, и когда Sun споткнулась при выпуске нового поколения рабочих станций, конкуренты отвоевали себе место со своими собственными предложениями. Гонка была — и она продолжается.

Требуются: знающие лидеры

Поскольку модульность повышает скорость инноваций, она сокращает время, необходимое бизнес-лидерам для реагирования на действия конкурентов. Мы можем смеяться над концепцией «Интернет-года», но это не шутки. По мере того как все больше и больше отраслей используют модульность, их генеральным менеджерам, как и в компьютерной индустрии, придется справляться с более высокими темпами инноваций и более быстрыми изменениями.

Как правило, менеджерам придется гораздо лучше следить за всевозможными разработками в области дизайна продуктов как внутри, так и за пределами их собственных компаний. Недостаточно знать, что делают их прямые конкуренты — инновации в других модулях и в общей архитектуре продукта, а также изменение альянсов в других частях отрасли могут создать проблемы или открыть новые возможности. Успех на рынке будет зависеть от картирования гораздо более широкой конкурентной среды и увязки собственных возможностей и возможностей с теми, которые появляются где-то еще, возможно, в компаниях, сильно отличающихся от вашей собственной.

Как правило, менеджерам придется гораздо лучше прислушиваться к всевозможным изменениям в дизайне своей продукции.

Эти возможности и варианты включают не только технологии продукта, но также финансовые ресурсы и навыки сотрудников. Менеджеры, занимающиеся модульным проектированием, должны уметь налаживать новые финансовые отношения и трудовые договоры, а также вступать в инновационные технологические предприятия и союзы. Профессор Гарвардской школы бизнеса Говард Стивенсон описал предпринимательство как «поиск возможностей за пределами ресурсов, которые в настоящее время контролируются», и это хорошая основа для размышлений о модульном лидерстве даже в крупнейших компаниях.(См. вкладыши «Как Palm Computing стал архитектором» и «Как квантовые шахты спрятали знания».)

В то время как модульность повышает скорость инноваций, она также повышает степень неопределенности в процессе проектирования. У менеджеров нет возможности узнать, какой из многих экспериментальных подходов победит на рынке. Таким образом, чтобы подготовиться к внезапным и драматическим изменениям на рынках, менеджеры должны иметь возможность выбирать из зачастую сложного набора технологий, навыков и финансовых возможностей.Создание, отслеживание и развитие портфеля таких вариантов станет более важным, чем стремление к статической эффективности как таковой.

Чтобы конкурировать в мире модульности, руководители также должны перестроить свои внутренние организации. Чтобы создавать превосходные модули, им нужна гибкость для быстрого выхода на рынок и использования быстро меняющихся технологий, но они также должны гарантировать, что модули соответствуют архитектуре. Ответом на эту дилемму является модульность внутри организации.Точно так же, как модульность в дизайне способствует инновациям в продуктах, освобождая дизайнеров для экспериментов, менеджеры могут ускорить циклы разработки отдельных модулей, разделив работу между независимыми командами, каждая из которых работает над своим подмодулем или разными путями улучшения.

Использование модульного подхода к проектированию усложняет задачу менеджеров, которые хотят стабилизировать производственный процесс или контролировать запасы, поскольку расширяет диапазон возможных разновидностей продукции. Но этот подход также позволяет инженерам создавать семейства деталей с общими характеристиками и, таким образом, все они могут быть изготовлены одинаково, например, с использованием хорошо понятных изменений в настройках машины.Более того, растущая мощь информационных технологий дает менеджерам более точную и своевременную информацию о продажах и каналах сбыта, тем самым повышая эффективность модульной производственной системы.

Однако для того, чтобы эти организационные процессы были успешными, результаты работы различных децентрализованных групп (включая дизайнеров в компаниях-партнерах) должны быть тесно интегрированы. Как и в случае с продуктом, ключом к интеграции в организацию является видимая информация. Здесь решающее значение имеет лидерство.Несмотря на то, что сейчас говорят многие наблюдатели за лидерством, руководители этих компаний должны делать больше, чем просто обеспечивать видение или цели для децентрализованных команд разработчиков. Они также должны очертить и сообщить подробную операционную структуру, в рамках которой должна работать каждая из команд.

Такая структура начинается с формулирования стратегии и планов развития линейки продуктов, в которые со временем должна вписываться работа групп разработчиков. Но структура также должна распространяться на работу самих команд.Например, он должен установить принципы соответствия соответствующих типов команд каждому типу проекта. В нем должен быть указан размер команд и четко указано, какие роли должны играть высшее руководство, основная проектная группа и группы поддержки в выполнении работы проекта. Наконец, структура должна определять процессы, с помощью которых будет измеряться прогресс и выпускать продукты на рынок. Структура может также учитывать ценности, которыми должны руководствоваться команды в своей работе (например, подавать пример).Подобно видимой информации в модульном продукте, эта организационная структура устанавливает общую структуру, в рамках которой могут работать команды, обеспечивает способы взаимодействия различных команд и других групп и определяет стандарты для проверки достоинств работы команд. Без тщательного руководства командам будет легко реализовывать инициативы, которые могут иметь индивидуальные достоинства, но отклоняться от определяющих концепций компании.

Точно так же, как модульный продукт, в котором отсутствуют хорошие интерфейсы между модулями, организация, построенная вокруг децентрализованных команд, которые не могут функционировать в соответствии с четкой и эффективной структурой, будет страдать от ошибок и задержек.Быстро меняющиеся и динамичные рынки, такие как рынки компьютеров, неумолимы. Широко разрекламированные проблемы многих компьютерных компаний часто коренились в недостаточной координации их команд разработчиков при создании новых продуктов. Менее очевидными, но не менее важными являются проблемы, возникающие, когда командам не удается передать скрытую информацию — знания, которые они получают о технологии модулей, — остальной части организации. Мы обнаружили, что недостаток коммуникации заставляет организации снова и снова совершать одни и те же дорогостоящие ошибки.

Чтобы воспользоваться всеми преимуществами модульности, компаниям нужны высококвалифицированные, независимые сотрудники, стремящиеся к инновациям. Эти дизайнеры и инженеры не реагируют на жесткий контроль; многие отвергают традиционные формы управления и будут искать работу в другом месте, а не подчиняться им. Однако такие сотрудники реагируют на информированное руководство — на менеджеров, которые могут привести обоснованные аргументы, которые убедят сотрудников твердо придерживаться центральной операционной системы. Менеджеры должны научиться, как предоставить членам организации независимость, чтобы исследовать и экспериментировать, направляя их, чтобы они оставались на правильном общем курсе.Наилучшая аналогия может быть в биологии, где сложные организмы смогли эволюционировать в поразительное разнообразие форм, только подчиняясь непреложным правилам развития.

Столетие назад железные дороги показали менеджерам, как управлять огромными организациями и массами капитала. В мире, созданном компьютерами, менеджеры будут меньше контролировать и должны будут знать больше. Поскольку модульность движет эволюцией большей части экономики, самой большой задачей генеральных менеджеров будет получение глубокого понимания знаний, лежащих в основе их продуктов.Технологии не могут быть для них черным ящиком, потому что от этих знаний зависит их способность позиционировать компанию, реагировать на изменения рынка и направлять внутренние инновации. Лидеры не могут управлять знаниями на расстоянии, просто нанимая знающих людей и предоставляя им адекватные ресурсы. Они должны принимать непосредственное участие в формировании и управлении способами создания и использования знаний. Детали внутренней работы продуктов могут показаться чисто инженерно-техническими вопросами, но в условиях жесткой конкуренции и быстро меняющихся технологий успех всей стратегии может зависеть от таких, казалось бы, незначительных деталей.

Версия этой статьи появилась в выпуске Harvard Business Review за сентябрь–октябрь 1997 г.

5 причин, по которым модульные ПК в стиле Lego не так интересны, как кажутся

На бумаге модульный настольный ПК кажется воплощением мечты.

Такие компании, как Acer, недавно анонсировавшая свой модульный компьютер Revo, обещают сделать обновление компонентов ПК таким же простым, как собрать несколько кубиков Lego. Идея состоит в том, что каждый должен иметь возможность настроить свою собственную настольную установку без обычного клубка проводов, привередливых разъемов и открытых печатных плат.Вы можете вспомнить, как Razer пару лет назад давал аналогичные обещания с Project Christine, модульным ПК, который не вышел за рамки концепции. И, конечно же, недавно выпущенный компьютер Micro Lego и аксессуары к нему, которые буквально выглядят как блоки Lego.

Хотя эти объявления всегда вызывают охи и ахи со стороны технической прессы, на самом деле они просто не имеют большого смысла. Без согласованных общеотраслевых усилий по превращению модульного ПК в реальность было бы разумно держаться подальше от этой концепции.Вот почему:

1. Обновления не гарантируются

Перспектива модульной системы заключается в том, что вы можете легко добавлять новые компоненты или обновлять существующие, но это предполагает, что новые компоненты действительно будут доступны через несколько лет, когда они вам понадобятся. Вы не видите, чтобы Acer давала какие-либо обещания в этом отношении с Revo Build, и основная причина, по которой Razer отказалась от своего модульного ПК, заключалась в сопротивлении со стороны поставщиков компонентов, которые хотели получить гарантированную прибыль и прогнозы продаж, прежде чем они начнут делать какие-либо пользовательские модули. .

Это классическая проблема курицы и яйца. Не может быть, чтобы ваш любимый производитель графических карт гарантировал пожизненные модульные обновления для системы, которая легко может стать коммерческим провалом, а ваш средний производитель ПК, не склонный к риску, не собирается давать обещания о продажах, которые он не может выполнить.

Концепция Razer Project Christine, которая так и не стала реальным продуктом.

2. Вы теряете покупательную способность

Гипотетически, предположим, что Acer удается привлечь некоторых поставщиков, обещая по крайней мере пять лет использования модулей от различных поставщиков видеокарт, процессоров и хранилищ.Если каждый тип компонентов не поддерживается хотя бы несколькими поставщиками, покупка этой машины, по сути, заблокирует вас в экосистеме, где конкуренция практически отсутствует. В сочетании с использованием специализированных модулей, которые, вероятно, стоят больше, чем обычная часть ПК, и вы почти наверняка будете платить более высокие — может быть, намного более высокие — цены.

Вы также получите меньше вариантов в целом. Хотите конкретную видеокарту от Nvidia? Вам лучше надеяться, что для этого есть модуль — если Nvidia вообще поддерживает эту систему.

3. Производитель ПК решает, что можно поменять

Если вы собираете свой собственный ПК, все можно заменить, от блока питания до чипа беспроводной связи и материнской платы. Это не обязательно относится к модульной конструкции, которая может объединять определенные компоненты для простоты. Acer Revo Build является показательным примером, поскольку его материнская плата, процессор и оперативная память встроены в базовый блок. Замена любого из этих компонентов по отдельности потребует гораздо больше работы, если это вообще возможно.Замена материнских плат была бы особенно большой проблемой, потому что OEM-копии Windows обычно привязаны к одной материнской плате.

Один из сменных модулей из концепции Razer Project Christine. Эти компоненты были настолько специализированными, что вам пришлось бы рассчитывать на поддержку Razer в долгосрочной перспективе.

4. Ваша способность перепрофилировать старые детали ограничена

Одна из приятных особенностей сборки собственного ПК заключается в том, что вы можете легко повторно использовать старые компоненты.Запасной жесткий диск может быть использован для вашей следующей установки, а старая видеокарта и процессор могут стать сердцем нового ПК для гостиной.

Перепрофилирование проприетарных модулей может быть намного сложнее, если только у вас нет другой машины, использующей ту же модульную систему. В противном случае вам придется взломать каждый модуль, чтобы освободить компоненты внутри. Это может быть большой проблемой, если поставщики не используют стандартные винты или не полагаются на клей, чтобы их конструкции были тонкими и аккуратными. И опять же, нет никакой гарантии, что вы все равно сможете повторно использовать компоненты модульного ПК в стандартном ПК.

5. Настраивать собственный компьютер — это приятно

Это своего рода вызывающий момент, но есть что сказать о том, как открыть настольный ПК и самостоятельно заменить компоненты. Замена жесткого диска или добавление DVD-плеера не представляют особой сложности, и даже сборка совершенно нового ПК более пугающая, чем сложная задача.

Томас Райан

После того, как вы это сделаете, вы сможете с уверенностью заменять детали по своему усмотрению без риска блокировки, повышения цен и сокращения выбора, которые могут быть связаны с модульными машинами.Вы даже можете решить, как выглядит компьютер, в лучшую или худшую сторону.

Где модульность имеет смысл

Справедливости ради Acer, на данный момент Revo Build нацелен только на развивающиеся рынки, где цель состоит в том, чтобы продать людям базовый доступный ПК и позволить им добавлять новые компоненты, когда они могут. Идея, по крайней мере, исходит из правильного места, хотя она все же может принести больше вреда, чем пользы, если компоненты будут дороже, чем они были бы в противном случае. (Acer до сих пор не говорит о ценах на модули.)

Чтобы модульные ПК действительно имели смысл, вся индустрия ПК должна объединиться для создания какого-то стандарта или, по крайней мере, более широкой платформы, к которой могут подключиться многие поставщики. Теоретически поставщики ПК, такие как Acer, Lenovo и HP, будут предлагать базовые станции, и все они будут работать с одними и теми же модулями от разных производителей компонентов.

Такое сотрудничество устранило бы многие проблемы, описанные выше, от привязки к экосистеме до возможности переноса модулей между разными машинами.Если бы такая система стала нормой для настольных компьютеров, вы могли бы быть уверены в доступности обновлений через пять или десять лет. К сожалению, разовые попытки, такие как Acer Revo Build, мало что делают для того, чтобы подтолкнуть отрасль в этом направлении.

Что такое модульный компьютер? – Runyoncanyon-losangeles.com

Что такое модульный компьютер?

Модульный ПК — это компьютер с отдельными компонентами, которые соединены между собой, но снимаются отдельно для обслуживания или модернизации.Хотя Piston можно модернизировать, модули на самом деле не размещаются отдельно, что делает их более похожими на то, как типичные настольные компьютеры являются модульными, с голыми частями на основе печатных плат.

Легко ли собрать ПК?

Собрать собственный компьютер на самом деле довольно просто. Не бойтесь браться за дело — вам понадобится только отвертка, терпение и умение следовать простым инструкциям. Этот процесс, конечно же, касается сборки настольных ПК. Собрать собственный ноутбук совсем не так просто.

Поставляется ли Razer Tomahawk с графическим процессором?

Razer Tomahawk доступен без графического процессора за 2400 долларов США, если у вас уже есть графическая карта. Вы также можете заказать его с NVIDIA RTX 3080 FE за 3200 долларов. Intel NUC внутри Razer Tomahawk оснащен процессором Core i9 9-го поколения.

Продает ли Razer готовые ПК?

Razer уже много лет говорит о модульных игровых ПК с оптимизированными заменяемыми частями. Теперь, после различных концепций, представленных CES, и стандартных корпусов ПК с соответствующим брендингом, компания фактически впервые продает предварительно собранный настольный ПК.

Каковы преимущества модульности?

Преимущества модульного программного обеспечения и программирования

  • Развитие можно разделить.
  • читаемых программ.
  • Ошибки программирования легко обнаружить.
  • Позволяет повторно использовать коды.
  • Улучшает управляемость.
  • Сотрудничество.

Является ли Razer Tomahawk готовым ПК?

Поскольку Tomahawk представляет собой модульный ПК, вы можете настроить его компоненты в соответствии со своими потребностями.Например, вы можете выбрать другую видеокарту или добавить больше оперативной памяти и хранилища, если того, что есть в Intel NUC, недостаточно.

Продает ли Razer процессор?

Ideacentre Y900 Razer Edition оснащен четырехъядерным процессором Intel Core i7 6-го поколения серии K и дискретной графикой NVIDIA GeForce GTX 1080.

Какой самый важный принцип модульности?

Принцип модульности Системы должны быть построены из связных, слабо связанных компонентов (модулей). Сплоченный компонент имеет четко определенную функцию или цель.Компоненты слабо связаны, если их взаимозависимости сведены к минимуму. Связанные, слабо связанные компоненты легко понять, повторно использовать и заменить.

Презентация по информатике «основная

Описание презентации на отдельных слайдах:

1 слайд

Описание слайда:

Цели: помочь усвоить основной модульный принцип построения компьютера; дать основные понятия, необходимые для начала работы на компьютере, воспитывать информационную культуру, внимательность, аккуратность, дисциплинированность, усидчивость; развивать познавательные интересы, самоконтроль, навыки конспектирования.Урок №26-27 основной модульный принцип сборки компьютера

2 слайда

Описание слайда:

Обработка данных на компьютере Пользователь запускает программу, хранящуюся в долговременной памяти, она загружается в оперативную память и начинает выполняться. Исполнение: Процессор считывает инструкции и выполняет их. Необходимые данные загружаются в оперативную память из долговременной памяти или вводятся с помощью устройств ввода. Выходные (полученные) данные записываются процессором в оперативную или долговременную память, а также предоставляются пользователю с помощью устройств вывода информации.Урок №26-27 основной модульный принцип сборки компьютера

3 слайда

Описание слайда:

Архитектура компьютера фон Неймана Урок №26-27 основной модульный принцип построения компьютера

4 слайда

Описание слайда:

5 слайдов

Описание слайда:

Данные и программы Урок №26-27 Основной модульный принцип построения компьютера Информация, представленная в цифровом виде и обработанная на компьютере, называется данными. Последовательность инструкций, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных, называется программой.

6 слайдов

Описание слайда:

Схема устройства ЭВМ Занятие №26-27 основной модульный принцип построения ЭВМ

7 слайдов

Описание слайда:

Магистрально-модульное компьютерное устройство Занятие №26-27 Магистрально-модульный принцип построения ЭВМ Для обеспечения обмена информацией между различными устройствами должна быть какая-то магистраль для перемещения потока информации. Процессор Обработка данных ОЗУ Память Хранение данных и программ Устройства ввода Ввод данных Устройства вывода Вывод данных Долговременная память Хранение данных и программ Сетевые устройства

8 слайдов

Описание слайда:

Магистрально-модульное устройство компьютера Занятие №26-27 Магистрально-модульный принцип построения ЭВМ Для обеспечения обмена информацией между различными устройствами необходимо предусмотреть некую магистраль для перемещения информационных потоков. Магистральная шина данных Адресная шина Шина управления Процессор Обработка данных ОЗУ Хранение данных и программ Устройства ввода Ввод данных Устройства вывода Вывод данных Энергонезависимая память Хранение данных и программ Сетевые устройства

9 слайдов

Описание слайда:

В состав магистрали (системной шины) входят: шина данных; адресная шина; Шина управления.Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (проводящих) линий на системной плате. К магистрали подключены процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, осуществляющие обмен информацией на машинном языке (последовательности нулей и единиц в виде электрических импульсов). Урок №26-27 основной модульный принцип сборки компьютера

10 слайдов

Описание слайда:

Шина данных Номер урока26-27 Основной модульный принцип построения компьютера Эта шина обеспечивает передачу данных между различными устройствами. Например, данные, считанные из ОЗУ, могут быть переданы процессору для обработки, а затем отправлены обратно для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении. Разрядность шины данных определяется процессором, т.е. количество битов, которое может быть обработано процессором одновременно. Мощность процессоров постоянно увеличивается с развитием вычислительной техники.

11 слайдов

Описание слайда:

Занятие №26-27 Основной модульный принцип построения компьютера Выбор устройства или ячейки памяти, куда данные пересылаются или откуда данные считываются по шине данных, производится процессором. Каждое устройство или ячейка памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине от процессора к памяти или устройствам. Ширина адресной шины определяет объем адресуемой памяти.Адресная шина

12 слайдов

Описание слайда:

По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы показывают какую операцию — чтение или запись информации необходимо выполнить, синхронизировать обмен данными и т.д. Урок №26-27 основной модульный принцип построения компьютера Шина управления

13 слайдов

Описание слайда:

Урок №стр. 26-27 Основной модульный принцип построения компьютера Модульный принцип позволяет потребителю комплектовать необходимую ему конфигурацию компьютера и, при необходимости, модернизировать его. Каждая отдельная функция ЭВМ реализуется одним или несколькими модулями — конструктивно и функционально законченными электронными блоками в стандартном исполнении. Организация компьютерной структуры по модульному принципу аналогична строительству блочного дома. Основными модулями компьютера являются память и процессор. Процессор — это устройство, управляющее работой всех блоков компьютера.Действия процессора определяются инструкциями программы, хранящимися в памяти. Используя вышеизложенный принцип, становится возможным создание самых разнообразных изделий из одного набора базовых компонентов. Из набора модулей можно создавать самые разнообразные компьютеры (сложные технические системы), отличающиеся друг от друга производительностью, назначением (домашний, офисный, сервер приложений и т. д.), архитектурой, платформой. Модульный принцип

14 слайдов

Описание слайда:

Урок №26-27 Основной модульный принцип построения компьютера Основной модульный принцип Основной модульный принцип имеет ряд преимуществ: 1. для работы с внешними устройствами используются те же инструкции процессора, что и для работы с памятью. 2. подключение к магистрали дополнительных устройств не требует изменения существующих устройств, процессора, памяти. 3. Изменяя состав модулей, можно изменять мощность и назначение компьютера во время его работы.

15 слайдов

Описание слайда:

Урок №26-27 основной модульный принцип построения компьютера Принцип открытой архитектуры Принцип открытой архитектуры – это правила построения компьютера, в соответствии с которыми каждый новый блок должен быть совместим со старым и легко устанавливаться на то же место в компьютер. В компьютере можно легко заменить старые блоки на новые, где бы они ни находились, в результате чего работа компьютера не только не нарушается, но и становится более производительной. Этот принцип позволяет не выбрасывать, а модернизировать ранее купленный компьютер, легко заменяя в нем устаревшие блоки на более совершенные и удобные, а также приобретая и устанавливая новые блоки.При этом во всех разъёмы для их подключения стандартны и не требуют никаких изменений в конструкции самого компьютера.

16 слайдов

Описание слайда:

17 слайдов

Описание слайда:

1. Выберите доп. Шина данных; Контроллер; Адресная шина; Шина управления. Урок №26-27 основной модульный принцип сборки компьютера

18 слайдов

Описание слайда:

19 слайдов

Описание слайда:

2.Как называется системная шина? Шоссе; Шоссе; Контроллер; адаптер; Урок №26-27 основной модульный принцип сборки компьютера

20 слайдов

Описание слайда:

21 слайд

Описание слайда:

3. Как называется разъем для подключения отдельных модулей? Порт; Слот расширения; адаптер; Системная плата. Урок №26-27 основной модульный принцип сборки компьютера

22 слайда

ГЛАВНО-МОДУЛЬНОЕ ЭВМ УСТРОЙСТВО Информационная магистраль (шина) Устройства вводаУстройства выводаДолговременная память общий канал(каналы) — шины.Магистраль включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, представляющие собой многопроводные линии. Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Адресная шина (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Контроллеры RAM Процессор Контроллеры

ГЛАВНО-МОДУЛЬНОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Информационная магистраль (шина) Устройства вводаУстройства выводаДолговременная память Шина данных. Эта шина передает данные между различными устройствами. Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством битов, которые процессор обрабатывает за один такт.Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Адресная шина (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Контроллеры RAM Процессор Контроллеры

ГЛАВНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ЭВМ Информационная магистраль (шина) Устройства вводаУстройства выводаДолговременная память Адресная шина. Каждое устройство или ячейка ОЗУ имеет свой собственный адрес. Адрес передается по адресной шине от процессора к оперативной памяти и устройствам. Ширина адресной шины определяется объемом адресуемой памяти. Количество адресуемых ячеек можно рассчитать по формуле: N = 2 I, где I — ширина адресной шины.N = 264 клетки. Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Адресная шина (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Контроллеры RAM Процессор Контроллеры

ГЛАВНОЕ МОДУЛЬНОЕ ЭВМ УСТРОЙСТВО Информационная магистраль (шина) Устройства вводаУстройства выводаДолговременная память Шина управления. Шина управления передает сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Управляющие сигналы определяют, какую операцию — чтение или запись информации из памяти — необходимо выполнить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т. д.Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) Адресная шина (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита) Шина управления Контроллеры RAM Процессор Контроллеры


MAINBOARD LOGIC Северный мост Процессор Южный мост ОЗУ Шина памяти PCI Express Монитор AGP Проектор Видеокарта SATA PATA Жесткие диски CD-приводы DVD-приводы USB PCI Сетевая карта Внутренний модем Сетевой адаптер Wi-Fi Звуковая карта Принтер Сканер Цифровая камера Веб-камера Модем PS/2 Клавиатура Мышь Цифровые видеокамеры IEEE 1394 Звуковой чип Микрофон Динамики Наушники

CAPACITY Производительность устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (измеряется в МГц) и разрядности, т.е.е. количество битов данных, которые устройство может обрабатывать или передавать одновременно (измеряется в битах). Кроме того, в устройствах используется внутреннее умножение частоты с различными коэффициентами. Полоса пропускания шины данных (измеряется в бит/с) равна произведению ширины шины (измеряется в битах) на частоту шины (измеряется в Гц = 1/с). Полоса пропускания шины = ширина шины × частота шины

СЕВЕРНЫЙ И ЮЖНЫЙ МОСТ Для согласования тактовой частоты и разрядности устройств на системной плате установлены специальные микросхемы (их набор называется чипсетом), в том числе контроллер оперативной и видеопамяти (т.н. северный мост) и периферийные устройства контроллера (южный мост)

ЧАСТОТА ПРОЦЕССОРА Северный мост обеспечивает обмен данными с процессором, оперативной и видеопамятью.Частота процессора в несколько раз превышает базовую частоту магистралей (шина FSB — от англ. FrontSide Bus). Если частота FSB 266 МГц, множитель частоты 14, то частота процессора будет: 266 МГц × 14 3,7 ГГц

СИСТЕМНАЯ ШИНА Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, в четыре раза превышающей частоту шины FSB, т.е. процессор может принимать и передавать данные на частоте 266 МГц × 4 = 1064 МГц.Поскольку разрядность системной шины равна разрядности процессора (64 бита), то пропускная способность системной шины составляет: 64 бита × 1064 МГц = Мбит/с 66 Гбит/с 8 ГБ/с

ШИНА ПАМЯТИ Обмен данными между процессором и ОЗУ осуществляется по шине памяти, частота которой может быть ниже частоты шины процессора. Если частота шины памяти составляет 533 МГц, а ширина шины памяти составляет 64 бита, пропускная способность шины памяти составляет: 64 бита × 533 МГц = Мбит/с 33 Гбит/с 4 ГБ/с

ШИНЫ AGP И PCI Express Для подключения видеокарты к северному мосту используется 32-битная шина AGP (Accelerated Graphic Port) с частотой 66 МГц или шина AGP × 8 с частотой 66 МГц × 8 = 528 МГц. .Пропускная способность шины видеоданных AGP×8 составляет: 32 бита × 528 МГц = Мбит/с 16,5 Гбит/с 2 Гбит/с. Более высокой пропускной способностью обладает шина PCI Express — ускоренная шина для взаимодействия периферийных устройств. Монитор или проектор подключается к видеокарте с помощью аналогового разъема VGA или цифрового разъема DVI. АГП×8

PCI BUS Network Card, встроенный модем, сетевой адаптер Wi-Fi), которые устанавливаются в слоты расширения материнской платы. Разрядность шины PCI может быть 32 бита или 64 бита, а частота 33 МГц или 66 МГц.Максимальная пропускная способность шины PCI: 64 бита × 66 МГц = 4224 Мбит/с = 528 Мбит/с.

ATA BUS По шине ATA к южному мосту подключаются устройства внешней памяти (жесткие диски, CD и DVD приводы). Скорость передачи данных по параллельной шине PATA (Parallel ATA) достигает 133 МБ/с, а по последовательной шине SATA (Serial ATA) — 300 МБ/с.

ШИНА USB USB (Universal Serial Bus) обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровой фотоаппарат, веб-камера, модем и т.п.).). Эта шина имеет пропускную способность до 60 МБ/с. USB-порт


Audio К южному мосту можно подключить встроенную в системную плату микросхему, обеспечивающую обработку цифрового звука (эту функцию также может выполнять звуковая карта, подключаемая к шине PCI). Аудиоразъемы позволяют подключать к системной плате микрофон, динамики или наушники. Аудиоразъемы


ТЕСТИРОВАНИЕ ГЛАВНОЙ ПЛАТЫ Пропускная способность шины памяти = 64 бит × 199.9 МГц Мбит/с 1600 МБ/с 1,5 ГБ/с

слайд 1

Магистрально-модульный принцип построения компьютера Знакомство с компьютером Информатика в школе www.klyaksa.net

слайд 2

Данные и программы Информация, представленная в цифровой форме и обработанная компьютером, называется данными. Последовательность инструкций, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных, называется программой. Информатика в школе www.klyaksa.net

слайд 3

Обработка данных на компьютере Пользователь запускает программу, хранящуюся в долговременной памяти, она загружается в оперативную память и начинает выполняться.Исполнение: Процессор считывает инструкции и выполняет их. Необходимые данные загружаются в оперативную память из долговременной памяти или вводятся с помощью устройств ввода. Выходные (полученные) данные записываются процессором в оперативную или долговременную память, а также предоставляются пользователю с помощью устройств вывода информации. Информатика в школе www.klyaksa.net

слайд 4

слайд 5

Магистраль Магистраль (системная шина) включает: шину данных; адресная шина; Шина управления. Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (проводящих) линий на системной плате.Информатика в школе www.klyaksa.net

слайд 6

Шина данных Эта шина передает данные между различными устройствами. Например, данные, считанные из ОЗУ, могут быть переданы процессору для обработки, а затем отправлены обратно для хранения. Разрядность шины данных определяется процессором, т.е. количество битов, которое может быть обработано процессором одновременно. Информатика в школе www.klyaksa.net

Слайд 7

Адресная шина Выбор устройства или области памяти, куда данные отправляются или откуда данные считываются по шине данных, осуществляется процессором.Каждое устройство или ячейка памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине от процессора к памяти или устройствам. Ширина адресной шины определяет объем адресуемой памяти. Информатика в школе www.klyaksa.net

Присоединяйся!

Некоторые уроки могут показаться детям скучными. И тогда на занятиях начинает страдать дисциплина, ученики быстро устают и не хотят принимать участие в обсуждении.

Кейс-уроки созданы для того, чтобы связать образовательные школьные знания с остро необходимыми компетенциями, такими как креативность, системное и критическое мышление, целеустремленность и другие.

Благодаря кейсам вы можете помочь школьнику с пользой и удовольствием учиться, справиться с его личными проблемами!

Одаренные дети — кто они? Что такое способности, что такое одаренность? В чем разница между талантливыми и одаренными детьми? Как распознать одаренного ребенка? Все ли дети одинаково одарены? Какой совет вы можете дать родителям одаренного ребенка при его воспитании? Подробнее об этом на нашем вебинаре.

Читать новые статьи

Не подходят для современных студентов традиционные методы обучения.Им трудно сидеть над учебниками, не отвлекаясь, а долгие объяснения нагоняют скуку. Результат – отказ от обучения. Между тем, приоритет визуальности в подаче информации является основной тенденцией современного образования. Вместо того, чтобы критиковать детскую тягу к «картинкам из интернета», используйте эту возможность в позитивном ключе и начните включать просмотр тематических видео в план урока. Зачем это нужно и как подготовить видео самостоятельно — читайте в этой статье.

5 основных элементов модульного дизайна программного обеспечения

Почему мы так заботимся о модульном дизайне?

Зачем нам модульная конструкция? Позвольте мне рассказать вам историю о моем друге Майке Келли. В 2016 году он устроился на подработку, чтобы создать простую платформу для курсов. Поскольку это была подработка, а Майку было скучно, он предложил выполнить эту работу по значительно сниженной ставке, если он сможет сохранить права на исходный код. Это был блестящий ход. У этого клиента был охват, и другие люди начали спрашивать о его работе.«Это действительно хорошая платформа. Его действительно легко использовать. Это быстро и хорошо работает. Что это такое?»

Майк решил прощупать почву. Его план состоял в том, чтобы упаковать продукт так, чтобы его было проще установить на оборудование каждого клиента. Он быстро понял, что поддерживать программное обеспечение в среде каждого клиента будет кошмаром. Вместо этого он перешел к решению «программное обеспечение как услуга», размещая курс каждого клиента в одном месте за ежемесячную плату. Так родился MemberVault.co.

MemberVault выполнен успешно. Подписывалось все больше и больше людей. Майк бросил свою основную работу и вместе с женой начал работать полный рабочий день над маркетингом, продажами, поддержкой клиентов, ошибками и новыми функциями. Была только одна проблема. В спешке у него не было времени изменить свой первоначальный дизайн: каждому клиенту требовалась собственная база данных. Каждый новый клиент, бесплатно или платно, добавлял еще одну базу данных на свой сервер MySQL.

Перенесемся в 2019 год. На сервере MySQL MemberVault были тысячи баз данных.MySQL не предназначен для такого масштабирования, и проблемы с производительностью и памятью начали появляться. Майк должен был решить эту проблему в ближайшее время. Он, как известно, был привязан к железнодорожным путям, и локомотив несся на него.

Вот где я попал в историю. Я помог Майку продумать варианты, и мы нашли простое решение. Мы решили, что лучше всего будет придерживаться MySQL, но реорганизовать код для использования централизованной базы данных. Для большинства таблиц потребуется новая схема с добавленным полем clientId.Вопрос заключался в том, как реорганизовать существующую кодовую базу, перенести старых клиентов, свести к минимуму время простоя, минимизировать время разработки и избежать необходимости поддерживать две кодовые базы для разных схем базы данных во время перехода.

Решение оказалось удивительно простым (лучшие решения всегда таковы). Майк добавил поле clientId в существующие базы данных, хотя оно им не понадобилось. Он мог провести рефакторинг кода на месте, протестировать его и поэтапно развернуть, прежде чем внедрять новую централизованную базу данных.После того, как все заработало в существующих базах данных, он мог внести небольшую поправку в свою существующую логику маршрутизации базы данных, чтобы направлять всех новых клиентов в центральную базу данных, которая будет иметь точно такую ​​же схему. Он мог бы побеспокоиться о фактической миграции старых клиентов позже, на досуге, и ему все равно нужно было бы поддерживать только одну кодовую базу.

Проблема заключалась в том, что код Майка был беспорядочным. Он не был модульным. Она росла органично, поскольку он изо всех сил старался не отставать от всех потребностей успешной, растущей компании SAAS.Например, вместо того, чтобы быть заключенным в один хорошо спроектированный модуль, код для добавления пользователей был продублирован и распределен по нескольким базам кода: Member-user-signup, member-admin, membervault-admin, задания cron, API и другие внешние интеграции.

Модульная конструкция могла бы сократить объем кода, который Майк должен был обновить, в 5 раз и значительно снизить сложность общего рефакторинга. Вместо того, чтобы занимать месяцы, рефакторинг можно было сделать за пару недель.В этом сила модульной конструкции. Модульная конструкция позволяет коду оставаться гибким перед лицом постоянно меняющихся требований.

Модульная конструкция позволяет коду оставаться гибким в условиях постоянно меняющихся требований.

Модульная конструкция

Модульное программирование — это метод проектирования программного обеспечения, в котором основное внимание уделяется разделению функциональности программы на независимые взаимозаменяемые модули, каждый из которых содержит все необходимое для выполнения только одного аспекта желаемой функциональности - wikipedia

Как и в любой другой разработке программного обеспечения, конечной целью модульной конструкции является максимальное повышение производительности труда разработчиков.Мы хотим создать максимальную ценность программного обеспечения при минимальных затратах на разработку. Модульная конструкция повышает производительность разработчиков за счет управления сложностью.

Сложность — главный убийца продуктивности разработчиков. Сложность программного обеспечения может экспоненциально увеличиваться с размером. К счастью, модульная конструкция дает нам сверхспособности в борьбе со сложностью. Это позволяет нам разбивать большие, казалось бы, сложные системы на маленькие, управляемые части. Сила модульной конструкции проекта в конечном итоге определит, насколько он может масштабироваться.Без модульного проектирования было бы невозможно управлять сложностью всех проектов, кроме самых маленьких и поэтапных.

Модульная конструкция дает нам сверхспособности в борьбе со сложностью.

С хорошей модульной конструкцией нет предела тому, насколько высоко и далеко мы можем зайти с программным обеспечением. Модули дают нам суперсилу абстрагирования произвольной сложности за чистыми, простыми интерфейсами. Модульный дизайн может, если им владеют мастера своего дела, преобразовать сложность, которая экспоненциально растет с размером проекта, в проект, где сложность масштабируется сублинейно.Возможно даже, что проект станет легче добавлять функциональность по мере роста проекта.

5 основных элементов модульной конструкции

Целью модульной конструкции является управление сложностью. Для этого мы должны одновременно минимизировать сложность каждого модуля, а также всей сети зависимостей модулей. На практике цель состоит в том, чтобы максимально упростить проектирование, внедрение, тестирование, развертывание, обновление и обслуживание каждого модуля. 5 элементов модульной конструкции необходимы для достижения этой цели.

Сделать каждый модуль максимально простым в проектировании, реализации, тестировании, развертывании, обновлении и обслуживании.

  1. цель: Модуль — это абстракция с определенной целью. Его цель должна быть кристально ясной. Он должен иметь единую исключительную ответственность . Ответственность модуля должна быть узкой и целенаправленной , и ни одно назначение двух модулей не должно пересекаться.
    (принцип единой ответственности)

  2. Интерфейс : Интерфейс модуля должен быть простым в использовании, понятным и простым для обеспечения правильности.Он должен предлагать все это без необходимости понимать какие-либо детали его реализации.
    Для этого API модуля должен быть четко определенным и задокументированным . API должен быть полным и минимальным . В нем должно быть именно то, что нужно и ничего лишнего. Наконец, должно быть трудно неправильно использовать . Самый простой способ использования модуля также должен быть правильным.
    (три принципа превосходного дизайна API Арно)

  3. инкапсуляция: Реализация модуля является закрытой .Модули должны выставлять как можно меньше. Они не должны раскрывать свою функциональную структуру, структуру данных или собственные зависимости. Любая деталь реализации модуля должна быть изменяемой, не затрагивая ни одного клиента.
    Это, пожалуй, самый важный элемент модульной конструкции. Все остальные четыре элемента можно выразить в терминах максимальной изоляции внутренней реализации от внешнего мира. Как абстракция, каждый модуль должен быть как можно более водонепроницаемым. Утечки становятся случайными, скрытыми частями общедоступного API . Без строгой инкапсуляции вы получите неявные зависимости, которые могут иметь катастрофические последствия для масштабирования проектов.
    (закон дырявых абстракций Джоэла

  4. реализация: Чтобы модуль был простым в использовании, он должен хорошо работать. Модуль с лучшим назначением, интерфейсом и инкапсуляцией все равно не будет работать без хорошей реализации. Реализация модуля должна быть правильной , эффективной , проверенной и минимальной . Чем хуже реализация, тем дырявее абстракция.

  5. соединение: Соединения между модулями усложняют общую систему. Хорошо спроектированная модульная система сводит к минимуму зависимости между модулями. Минимизируйте внешние зависимости каждого модуля и периодически пересматривайте общую модульную структуру, чтобы искать возможности снижения сложности.

Что не должно быть модулем

Как и в случае с любой техникой, модульная конструкция может зайти слишком далеко.Если вы разложите программу из 100 000 строк на 20 000 модулей по 5 строк, вы создадите столько же беспорядка и головной боли, сколько поместите все 100 000 строк в один файл.

Даже если фрагмент кода соответствует пяти элементам модульной конструкции, все же может быть излишним выделять его в отдельный модуль. Есть две вещи, которых следует опасаться, если вы чувствуете, что делаете слишком много модулей:

  • монозависимость: Если модуль используется только один раз в другом модуле, родительском, может не иметь смысла делать его отдельным модулем.Это нормально, даже хорошо иметь модули, которые имеют только одну зависимость. Их часто называют субмодулями. Пока они решают отдельную подзадачу для своего родителя, а также придерживаются других важных элементов хорошего модульного дизайна, они могут иметь важное значение для управления сложностью этого родителя.
    С другой стороны, если код используется два или более раз, особенно в разных модулях, он почти наверняка должен быть модулем, чтобы все было СУХИМ.

  • most-ceremony: Если у вас есть модуль, который, по вашему мнению, может быть ненужным, спросите, сколько кода он сэкономит, чтобы объединить его с его родителем.Если это монозависимый модуль, вы почти всегда сэкономите немного кода, но само по себе это не является веской причиной для демодуляризации. Однако, если вы сохраните что-то близкое к 90% размера кода модуля, просто свернув его в родителя, вероятно, это запах кода, который вы не захотите игнорировать.

Модуль с двумя или более зависимостями почти наверняка должен быть модулем, чтобы все было СУХИМ.

Субъективная реальность модуляризации

Целью модульности всегда является снижение сложности и повышение ясности.Это, в конечном счете, субъективные суждения. Все, что я обсуждал в этой статье, является вторичным по отношению к взвешенному суждению вашей команды о том, что работает в вашем конкретном проекте.

Хорошо изучите правила, чтобы знать, как правильно их нарушать  — Далай-лама

Преимущества модульности

Основным преимуществом модульности является овладение искусством управления сложностью программного обеспечения. При правильном подходе хорошая модульная конструкция дает очень важные практические преимущества:

  1. понятность:  О хорошо модульной системе намного легче рассуждать, думать и общаться с другими.

  2. улучшаемость: Строго инкапсулированные модули расширяют ваши возможности по исправлению или улучшению реализации отдельных модулей без необходимости обновления каких-либо других зависимых модулей.

  3. рефакторинг:  Чем меньше взаимозависимостей в проекте, тем проще вносить большие изменения в несколько модулей.

  4. Возможность повторного использования: Модули с наилучшими целями полностью пригодны для повторного использования.Всякий раз, когда у вас снова возникнет та же проблема, вы можете просто повторно использовать старое решение.

  5. тестируемость: Модули с хорошими интерфейсами и минимальными взаимозависимостями легче тестировать. Хорошо спроектированные API можно легко протестировать. Модули с минимальными взаимозависимостями можно тестировать без необходимости использования макетов или более сложного интеграционного тестирования. Модули позволяют один раз написать тесты, убедиться в их правильности, а затем повторно использовать модуль без необходимости дальнейшего тестирования.

  6. Масштабируемость:  Все это составляет наиболее важное преимущество модулей: они позволяют масштабировать наши приложения. Невозможно создавать большие приложения без хорошей модульности. Без модулей сложность уничтожит вашу продуктивность.

Без модулей сложность уничтожит вашу производительность.

Выше, Дальше, Быстрее

Модули позволяют нам подниматься выше, идти дальше и строить быстрее.Модули — это строительные блоки виртуального ландшафта. Без модулей никуда. Мы можем создать удивительное программное обеспечение, возможное только сегодня, благодаря удивительной основе существующих модулей, на которые мы можем опираться. Язык программирования — это модуль. Операционные системы представляют собой набор модулей. Самые успешные языки имеют обширные библиотеки модулей (количество модулей зависит от языка). Некоторые модули используются десятилетиями и продолжают оставаться ключом к нашему коллективному успеху. В этом сила хорошей модульной конструкции.

Модули позволяют нам подниматься выше, идти дальше и строить быстрее.

Так что беги! Поднимите свои навыки модульного проектирования на новый уровень и создайте что-то потрясающее!

Дополнительное чтение

Узнайте больше о модульном дизайне с практическим примером применения этих принципов к приложениям React-Redux JavaScript:

Как модульный ноутбук может быть лучшим способом собрать свой собственный

Концепция модульных компьютеров не нова.Большинство настольных ПК легко модернизировать благодаря легкодоступным компонентам и широкой совместимости. К сожалению, этого нельзя сказать о ноутбуках.

Однако растущий потребительский спрос и все более мощное движение «Право на ремонт» означают, что концепция модульных ноутбуков становится все более популярной. И заядлые энтузиасты с открытым исходным кодом DIY, и обычные потребители видят преимущество обновляемого компьютера, который можно отремонтировать дома.

Может ли модульность стать ответом на создание собственного ноутбука? Ответ полностью зависит от вашей собственной философии и от того, какой компьютер вам нужен.Сегодня мы рассмотрим варианты модульных ноутбуков и то, как вы можете начать создавать свои собственные.

Что такое модульный ноутбук?

Прежде чем продолжить, нам нужно определить модульные ноутбуки, и это не так просто, как может показаться на первый взгляд. Теоретически любой ноутбук со сменными частями является модульным. Однако некоторые сомневаются, что любой ноутбук со сменными частями можно назвать модульным, тем более что это может быть просто побочным эффектом сокращения затрат во время производства.

Тем не менее, трудно отрицать, что есть современные ноутбуки, которые являются более модульными, чем другие. У многих современных производителей есть ноутбуки базового уровня со сменной оперативной памятью и твердотельными накопителями. Простое обновление обоих дает значительный прирост производительности, и в этом смысле они, вероятно, являются самыми мощными модульными ноутбуками.

На другом конце шкалы находятся такие проекты, как реформа MNT, полностью открытый аппаратно-программный проект, максимально открытый с точки зрения аппаратного и программного обеспечения.

Здесь каждый компонент выбирается с учетом полной гибкости. Однако есть компромисс. Реформа MNT — это сравнительно маломощное устройство с процессором Arm, которое стоит 1299 долларов за базовый комплект, который вам нужно собрать самостоятельно.

Да, вы получаете полностью безопасный и настраиваемый пользователем компьютер, но даже бюджетные Chromebook обеспечивают лучшую производительность почти на 1000 долларов меньше.Если вы увлечены открытым аппаратным обеспечением, счастливы работать с архитектурой Arm и не нуждаетесь в большой мощности, реформа MNT будет настолько модульной, насколько это возможно.

Другие варианты можно разделить на три категории: достойные базовые ноутбуки с возможностью модернизации, модульные ноутбуки и полностью собранные с нуля портативные компьютеры. Однако, прежде чем мы углубимся в это, есть некоторые вещи, которых вам следует избегать.

Чего следует избегать при поиске модульного ноутбука

Хотя некоторые обычные потребительские ноутбуки можно модернизировать, многие не могут.Если вы технически подкованы, может быть легко впасть в ярость из-за потерянного потенциала, который присутствует впаянной оперативной памяти и хранилища. Столь же легко представить грандиозный заговор, в котором запланированное устаревание является причиной стольких компьютеров, в которых нет ничего, что можно было бы заменить или обновить под капотом.

Правда в том, что подавляющее большинство потребителей не заинтересованы в настройке своих устройств, а использование компонентов для поверхностного монтажа позволяет создавать гораздо более компактные и прочные конструкции.

Что остается энтузиастам модульных ноутбуков? Что ж, это означает, что некоторые производители и даже типы компьютеров не обсуждаются.

Сюда входят почти все последние продукты Apple, большинство устройств 2-в-1 и Chromebook, а также многие ноутбуки среднего класса. Исчерпывающего списка нет, но, как правило, неплохо начать с поиска технических характеристик ноутбука или руководства по техническому обслуживанию.В качестве альтернативы вы можете использовать средство проверки обновлений оперативной памяти Crucial, чтобы узнать, есть ли в конкретной модели обновляемая оперативная память.

Как правило, следует избегать любых компьютеров без сменной оперативной памяти и жестких дисков.

Модульный ноутбук Вариант №1: Модернизация

Хотя модернизация уже готового ноутбука может показаться не совсем соответствующей духу «сделай сам», это единственный способ получить мощный ноутбук по современным стандартам. Сюда можно попасть тремя способами:

Модернизация новой модели

Большинство игровых ноутбуков, а также многие мультимедийные и рабочие ноутбуки более высокого класса допускают обновление в той или иной форме.Примечательно, что дорогой, но мощный Lenovo ThinkBook 15 не только имеет обновляемую оперативную память и SSD, но и имеет свободный свободный слот M.2 для другого диска.

Другим примечательным вариантом является Dell XPS 15 (но не XPS 13 2-в-1), который также можно модернизировать, и многие запасные части доступны непосредственно у Dell. Если вы ищете 2-в-1, который можно обновить, Microsoft Surface Pro X имеет обновляемое хранилище, но не ОЗУ.

Хотя покупка ноутбука специально для обновления является наименее «модульным» подходом, он, вероятно, даст вам максимальную выгоду за вложенные деньги, если вы ищете мощную, современную машину.

Получить ноутбук Barebone

Для чего-то более модульного, возможно, стоит подумать о ноутбуке без операционной системы. Эти ноутбуки поставляются только частично собранными, и вы можете либо указать детали при покупке, либо получить их самостоятельно.Там нет огромного выбора ноутбуков без операционной системы, но на таких сайтах, как RJTech, есть варианты, которые удовлетворят почти все вкусы, и, конечно же, вы можете решить, что именно положить внутрь.

Модернизация старой классики

Было время, когда можно было модернизировать почти все ноутбуки, но, пожалуй, ни один ноутбук не был настолько ремонтопригоден, как серия IBM (позже Lenovo) ThinkPad. Практически каждый ThinkPad до T480 можно было каким-то образом модернизировать, и многие из них имеют полезные функции, такие как аккумуляторы с возможностью горячей замены и варианты как для обычных, так и для M.2 хранения.

Однако выделяются два модульных обновления ThinkPad. Первый предназначен для всеми любимого X220/X230. Доступны различные комплекты модов, которые позволяют установить IPS-дисплей с разрешением 1080p на старые машины. Это, наряду с широким выбором доступных аккумуляторов, оперативной памяти и накопителей, может привести устройство десятилетней давности в соответствие с современными стандартами.

Второй — нечто совершенно особенное.Сюэ Яо, моддер ThinkPad из Сингапура, разработал совершенно новую материнскую плату для ноутбуков серий T60 и T61. Это полная переработка, предназначенная для работы с остальным старым оборудованием, но с процессором Intel i7 11-го поколения и двумя слотами оперативной памяти, позволяющими установить до 64 ГБ оперативной памяти.

Вы можете не только использовать все оригинальное оборудование ThinkPad, но и новую материнскую плату, позволяющую обновлять экран. Этот увлеченный проект использует старый дизайн и делает его мощным даже по современным стандартам, и, как и большинство увлеченных проектов, он недешев.Одна только материнская плата стоит 1500 сингапурских долларов (1113 долларов США), и ее можно купить только напрямую у производителя.

Модульный ноутбук Вариант № 2. Приобретите модульный ноутбук

Хотя этот раздел может показаться несколько очевидным, на рынке есть несколько модульных ноутбуков. Наиболее примечательными являются ранее упомянутая MNT Reform, Alienware Area-51m и ноутбук Framework. Как бы круто это ни было, мы уже рассмотрели потенциальные недостатки реформы MNT, и Area-51m, к сожалению, уже снята с производства, но как насчет Framework?

Framework — это легкий модульный ноутбук, разработанный с учетом возможности полной модернизации.Неудивительно, что люди думают, что Framework имеет большое значение, потому что до сих пор кажется, что это может быть просто компьютер, которого ждало движение «Право на ремонт» и энтузиасты модульных ноутбуков.

Ноутбуки

Framework можно купить в различных конфигурациях, но базовый ноутбук доступен непосредственно в Framework по цене от 999 долларов.

Вариант модульного ноутбука № 3: Соберите свой собственный

Хотя поначалу это может показаться немного пугающим, вы можете довольно дешево собрать свой собственный ноутбук с помощью всеми любимого одноплатного компьютера: Raspberry Pi.Существует несколько способов создать ноутбук с Raspberry Pi, и даже модель высокого класса обойдется вам дешевле, чем большинство ноутбуков.

Pi-top раньше продавал готовый комплект ноутбука Raspberry Pi, но проект перешел к прочному корпусу с экраном планшета и конфигурацией клавиатуры. Хотя это и не совсем ноутбук, на сегодняшний день это, вероятно, самый простой способ собрать портативный компьютер своими руками.

В качестве альтернативы вы можете спроектировать и собрать собственный ноутбук с нуля, но это несколько выходит за рамки данной статьи!

Хотя не существует простого способа получить высокопроизводительный модульный ноутбук, существует множество вариантов, несмотря на современные тенденции сделать ноутбуки немодифицируемыми. Если вы решите пойти по пути «сделай сам», набор для ноутбука «сделай сам» может стать отличным началом!

6 комплектов для ноутбуков и проекты для сборки собственного ноутбука

Собрать ноутбук не так просто, как ПК, но с правильным оборудованием или набором для сборки ноутбука у вас скоро будет работающий ноутбук.

Читать Далее

Об авторе Ян Бакли (опубликовано 223 статьи)

Ян Бакли — независимый журналист, музыкант, исполнитель и видеопродюсер, живущий в Берлине, Германия.Когда он не пишет и не выступает на сцене, он возится с самодельной электроникой или кодом в надежде стать сумасшедшим ученым.

Более От Иэна Бакли
Подпишитесь на нашу рассылку

Подпишитесь на нашу рассылку технических советов, обзоров, бесплатных электронных книг и эксклюзивных предложений!

Нажмите здесь, чтобы подписаться

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.