Структура системного блока: 4.2. Структура системного блока

Содержание

4.2. Структура системного блока

Ктиповым внутренним устройствам системного блока (рис. 4.2) относятся материнская плата, жесткий диск, накопители внешней памяти (НВП), видеоадаптер и звуковая карта.

В состав материнской платы входят следующие устройства (на рис. 4.2 выделены затенением):

  • процессор – основная микросхема ПК, управляющая работой всех блоков машины и выполняющая арифметические и логические операции над данными;

  • основная память – набор микросхем, предназначенных для хранения данных;

  • микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

  • память CMOS – микросхема «энергонезависимой памяти», хранящей системные часы, календарь, а также данные о гибких и жестких дисках, процессоре и некоторых других устройствах материнской платы;

  • системная шина обеспечивает сопряжение и связь всех устройств ПК между собой;

  • адаптеры периферийных устройств – микросхемы, управляющие обменом информацией с внешними устройствами ПК.

Жесткий диск («винчестер») – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Представляет группу соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Управляют работой «винчестера» микросхемы, входящие в состав чипсета. К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. В настоящее время достигнут технологический уровень порядка 20 Гбайт на пластину. Производительность (скорость внутренней передачи данных) в зависимости от типа интерфейса, связывающего «винчестер» с материнской платой, для наиболее современных из них – типа IEEE, составляет от 50 Мбайт/с и выше. Для повышения производительности «винчестер» кэшируют. КЭШ-память недоступна для пользователя и служит быстродействующим буфером памяти (промежуточной памятью) для кратковременного хранения информации, считываемой или записываемой на диск. Кэширование исключительно полезно в тех случаях, когда программа неоднократно читает с диска одни и те же данные. После того как они один раз будут помещены в кэш, обращений к диску больше не потребуется. С КЭШ-памятью производительность «винчестера» может превышать 100 Мбайт/с. С производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и тем меньше, чем больше скорость вращения диска. Так, для дисков с частотой вращения 7200 об/мин среднее время доступа составляет 7-8 мкс.

Накопители (дисководы) внешней памяти обеспечивают транспортировку данных и программ с одного компьютера на другой. Существуют дисководы гибких дисков и компакт-дисков CD-ROM. Параллельно со стандартными дисководами CD-ROM, работающими только в режиме чтения, существуют и устройства однократной записи CD-R, и устройства многократной записи CD-RW. Основным параметром дисководов компакт дисков является скорость чтения/записи данных. Она измеряется в долях, кратных скорости чтения в первых серийных образцах (150 Кбайт/с) – 32х (4800 Кбайт/с), 48х (7200 Кбайт/с) и т.д.

Видеоадаптер выполнен в виде отдельной платы, которая вставляется в один из слотов (разъемов) материнской платы и называется видеокартой. Для каждого размера монитора видеоадаптер обеспечивает свое оптимальное разрешение экрана: 14″ – 640480, 15″ – 800600, 17″ – 1024768, 19″ – 12801024. Кроме того, видеоадаптер обрабатывает изображение чисто аппаратным путем, устраняя необходимость выполнения математических вычислений. Тем самым снижается нагрузка на процессор компьютера. Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему ПК.

Звуковая карта подключается к одному из слотов материнской платы и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель и далее на звуковые колонки. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования. Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой (непрерывной) формы в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем выше качество звучания. Наибольшее распространение на сегодняшний день имеют 32-разрядные и 64-разрядные устройства.

Структура системного блока персонального компьютера

1. Изготовление плаката «Структура системного блока персонального компьютера»

ГБПОУ Дзержинский техникум бизнеса и технологий
Изготовление плаката «Структура системного
блока персонального компьютера»
Автор: студентка 1 курса группы ТХ-9
Сидорова Валерия Александровна
Специальность: 19.02.08 Технология хлеба,
кондитерский и макаронных изделий
Руководитель: преподаватель Никонов С.В.
Дзержинск, 2017 г.
Компьютер – это сложная вычислительная
машина которая состоит из нескольких устройств.
Эти устройства делятся на основные и
дополнительные .
Основные
устройства
Компьютер
Дополнительные
устройства

3. Основные устройства компьютера.

К
основным
устройствам
компьютера относятся: монитор,
системный блок и клавиатура.
Только при наличие этих 3-х
устройств
возможна
работа
компьютера, поэтому они и
называются основными.

4. Монитор.

Монитор – это устройство компьютера, служащие для вывода графической
или буквенной информации. Т.е. все текстовые документы, фото и видео
файлы выводятся на экран монитора и мы можем их видеть.
Мониторы бывают нескольких видов. Но самые распространенные это:
Жидкокристаллический
монитор
На основе электроннолучевой трубки
В настоящее время ЖК-мониторы являются основным, бурно развивающимся
направлением в технологии мониторов. К их преимуществам можно отнести:
малый размер и вес.

5. Клавиатура.

Клавиатура устройство,
представляющ
ее собой набор
кнопок
(клавиш),
предназначенн
ых для
управления
каким-либо
устройством
или для ввода
информации.
Как правило,
кнопки
нажимаются
пальцами.

6. Системный блок.

Системный блок — корпус, в котором
находятся основные функциональные
компоненты персонального компьютера.
Корпуса обычно созданы из деталей на основе
стали, алюминия и пластика, также иногда
используются такие материалы как дерево или
органическое стекло.
В системном блоке расположены
МАТЕРИНСКАЯ ПЛАТА с установленным на ней
ПРОЦЕССОРОМ, ОЗУ, картами расширения
(ВИДЕОАДАПТЕР, ЗВУКОВАЯ КАРТА).
отсеки для накопителей — HDD, дисководов
CD-ROM, блок питания.
Именно к системному блоку подключаются все
остальные устройства компьютера.

7. Материнская плата.

Материнская плата это главная плата в
компьютере. Именно к ней подключаются
центральный процессор, графическая плата,
звуковая плата, жёсткий диск, оперативная
память.

8. Оперативная память.

Операти́ вная па́мять, (ОЗУ —
оперативное запоминающее
устройство) — в информатике —
память, предназначенная для
временного хранения данных и
команд. Оперативная память
передаёт процессору команды и
данные непосредственно. ОЗУ
измеряется в мегабайтах и
представлена модулями памяти.

9. Центральный процессор

Центральный процессор
представляет собой чип, который
отвечает за преобразования
информации и осуществляющий
управление всеми устройствами
компьютера. Т.е. любой вид
информации, который мы заносим
в компьютер обязательно
проходит через центральный
процессор.
Звуковая плата
Видеоадаптер
Графическая плата (известна также как
графическая карта, видеокарта,
видеоадаптер) — устройство,
преобразующее изображение, находящееся
в памяти компьютера, в видеосигнал для
монитора.
Звуковая плата (также называемая как
звуковая карта, музыкальная плата) —
позволяет работать со звуком на
компьютере. В настоящее время звуковые
карты бывают как встроенными в
материнскую плату, так и отдельными
платами расширения или как внешними
устройствами.

11. Жёсткий диск

Жёсткий диск (HDD)
является основным местом
хранения всей информации
на компьютере. Все
фильмы, игры, фотографии
и документы хранятся на
жестком диске.

12. Дисковод.

Дисковод это специальное устройство
для чтения и записи информации на
различные устройства.
Дисководы бывают нескольких типов:
o Дисководы для обычных дискет;
o Дисководы для чтения Cd, Dvd
дисков.

13. Дополнительные устройства компьютера.

К дополнительным относят устройства, которые помогают нам в работе за
компьютером. Они делятся на:
Доп.Уст. для
ввода
информации
Доп.Уст. для
вывода
информации
Доп.Уст. Для
управления
компьютером

14. Доп.Уст. для ввода информации

Микрофон
Графический
планшет
Сканер

15. Доп.Уст. для вывода информации

Колонки
Принтер

16. Доп.Уст. Для управления компьютером

Мышь
Джойстик

17. Основная структура ПК

18. Структура системного блока

Процессор
Материнская плата
Оперативная память (ОЗУ)
Винчестер (HDD)
Видеокарта
Звуковая карта
Блок питания
Дисковод 3,5” (FDD)
Дисковод CD/DVD-ROM
Сетевая карта
Внутренний модем

19. Магистрально-модульное устройство ПК

Шина данных — шина для передачи данных между различными
устройствами.
Шина адреса — шина для выбора устройства или ячейки памяти,
куда пересылаются или откуда считываются данные по шине
данных.
Шина управления — шина для передачи сигналов, определяющих
характер обмена информацией по магистрали.

20. Процессор

Процессор – устройство, выполняющее обработку данных и
управляющее ПК.
Основные характеристики процессора:
1.
2.
Тактовая частота – количество тактов в секунду.
Разрядность – количество двоичных разрядов, которые могут
передаваться или обрабатываться процессором одновременно.
Производительность – скорость выполнения определённых
операций в какой-либо программной среде.
3.
Материнская плата
Слот для
видеокарты
Слот для
звуковой карты
Слот для
ОЗУ(ROM)
Слот для
процессора
Слот для
винчестера
Слот для
блока питания
Слот для
дисковода для
гибких дисков
Слот для
дисковода для
компакт-дисков
CD

22. Материнская(системная) плата

Основным аппаратным компонентом компьютера является
системная плата. На системной плате реализована
магистраль обмена информацией, имеются разъёмы для
установки процессора и оперативной памяти, а также слоты
для установки контроллеров внешних устройств.

23. Устройства долговременной памяти (ПЗУ)

Наименование
устройства
Информационная
ёмкость
Опасные
воздействия
1,4 Мбайт
Магнитные поля;
высокая температура
HDD
500 Гбайт
Удары при установке
и эксплуатации
CD-R/RW диск
700 Мбайт
Царапины; загрязненеия
DVD-R/RW диск
8,5 Гбайт
Царапины; загрязненеия
FDD
Flash-память
8 Гбайт
Неправильное отключение

24. Устройства ввода информации

Клавиатура – устройство ввода текстовой и числовой
информации.
Графический планшет – устройство для рисования и
ввода рукописного текста.
Сканер – устройство для преобразования графической
информации из аналоговой формы в цифровую.
Цифровая камера – устройство для получения фото и
видео непосредственно в цифровом формате.
Микрофон + звуковая карта – устройство для
перевода звука из аналоговой формы в цифровую.
Мышь, трекбол, джойстик – манипуляторы.

25. Устройства вывода информации

Монитор – устройство для вывода текстовой,
числовой и графической информации.
Принтер – устройство для вывода на бумагу
текстовой, числовой и графической информации.
Акустические колонки и наушники – устройства
для вывода звука.

26. Сетевые устройства

Сетевой адаптер – устройство для передачи и
приёма информации по сети.
Модем – устройство для передачи, модуляции и
демодуляции информации.
Витая пара – устройство для соединения
компьютеров в ЛС.

Структура системного блока

Информатика Структура системного блока

просмотров — 750

К типовым внутренним устройствам системного блока (рис. 4.2) относятся материнская плата͵ жесткий диск, накопители внешней памяти (НВП), видеоадаптер и звуковая карта.

В состав материнской платы входят следующие устройства (на рис. 4.2 выделœены затенением):

· процессор – основная микросхема ПК, управляющая работой всœех блоков машины и выполняющая арифметические и логические операции над данными;

· основная память – набор микросхем, предназначенных для хранения данных;

· микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

· память CMOS – микросхема «энергонезависимой памяти», хранящей системные часы, календарь, а также данные о гибких и жестких дисках, процессоре и некоторых других устройствах материнской платы;

· системная шина обеспечивает сопряжение и связь всœех устройств ПК между собой;

·

 
 
адаптеры периферийных устройств – микросхемы, управляющие обменом информацией с внешними устройствами ПК.

Жесткий диск («винчестер») – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Представляет группу соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью. Управляют работой «винчестера» микросхемы, входящие в состав чипсета. К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производительность. Сегодня достигнут технологический уровень порядка 20 Гбайт на пластину. Производительность (скорость внутренней передачи данных) в зависимости от типа интерфейса, связывающего «винчестер» с материнской платой, для наиболее современных из них – типа IEEE, составляет от 50 Мбайт/с и выше. Для повышения производительности «винчестер» кэшируют. КЭШ-память недоступна для пользователя и служит быстродействующим буфером памяти (промежуточной памятью) для кратковременного хранения информации, считываемой или записываемой на диск. Кэширование исключительно полезно в тех случаях, когда программа неоднократно читает с диска одни и те же данные. После того как они один раз будут помещены в кэш, обращений к диску больше не потребуется. С КЭШ-памятью производительность «винчестера» может превышать 100 Мбайт/с. С производительностью диска напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он определяет интервал времени, необходимый для поиска нужных данных, и тем меньше, чем больше скорость вращения диска. Так, для дисков с частотой вращения 7200 об/мин среднее время доступа составляет 7-8 мкс.

Накопители (дисководы) внешней памяти обеспечивают транспортировку данных и программ с одного компьютера на другой. Существуют дисководы гибких дисков и компакт-дисков CD-ROM. Параллельно со стандартными дисководами CD-ROM, работающими только в режиме чтения, существуют и устройства однократной записи CD-R, и устройства многократной записи CD-RW. Основным параметром дисководов компакт дисков является скорость чтения/записи данных. Она измеряется в долях, кратных скорости чтения в первых серийных образцах (150 Кбайт/с) – 32х (4800 Кбайт/с), 48х (7200 Кбайт/с) и т.д.

Видеоадаптер выполнен в виде отдельной платы, которая вставляется в один из слотов (разъемов) материнской платы и принято называть видеокартой. Для каждого размера монитора видеоадаптер обеспечивает свое оптимальное разрешение экрана: 14″ – 640´480, 15″ – 800´600, 17″ – 1024´768, 19″ – 1280´1024. Вместе с тем, видеоадаптер обрабатывает изображение чисто аппаратным путем, устраняя крайне важность выполнения математических вычислений. Тем самым снижается нагрузка на процессор компьютера. Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему ПК.

Звуковая карта подключается к одному из слотов материнской платы и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель и далее на звуковые колонки. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования. Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой (непрерывной) формы в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем выше качество звучания. Наибольшее распространение на сегодняшний день имеют 32-разрядные и 64-разрядные устройства.


Читайте также


  • — Структура системного блока

    К типовым внутренним устройствам системного блока (рис. 4.2) относятся материнская плата, жесткий диск, накопители внешней памяти (НВП), видеоадаптер и звуковая карта. В состав материнской платы входят следующие устройства (на рис. 4.2 выделены затенением): · процессор –… [читать подробенее]


  • Структура персонального компьютера (ПК).

    Технические характеристики.

    Общие представления о ПК. Основные устройства.

    Лекция №2-3

    Структура компьютера– некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.

    Рассмотрим состав и назначение базовых блоков ПК.

    Примечание. Здесь и далее организация ПК рассматривается применительно к самым распространенным в настоящее время IBM PC совместимым компьютерам (ПК=PC – personal computer).

    ПК состоит из системного блока и периферийного оборудования.

    Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере крайне важно сти. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться.

    Сегодня в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

    ‣‣‣ системный блок;

    ‣‣‣ монитор;

    ‣‣‣ клавиатура;

    ‣‣‣ мышь.

    Системный блок— корпус, в котором размещены основные электронные компоненты или модули ПК. Корпуса бывают двух базовых разновидностей:

    · вертикального расположения (tower – башня), разновидности: baby-tower, mini-tower, midi-tower, big-tower.

    · горизонтального расположения (desktop), разновидности: small-footprint, slimline, (ultra) superslimline.

    В состав системного блока входят:

    · системная (или материнская) плата (motherboard) с расположенными на ней электронными компонентами, платами и разъемами;

    · накопители или приводы для сменных накопителœей;

    · блок питания.

    Самая главная часть системного блока для компьютера это материнская плата͵ на которой располагаются различные устройства.

    Материнская плата представляет собой специальную многослойную плату, на которую устанавливаются различные компоненты. Именно материнская плата объединяет и координирует работу таких комплектующих как процессор, оперативная память, платы расширения и всœевозможные накопители, о которых речь пойдет далее.

    На материнской плате располагаются различные разъемы, необходимые для подключения внешних устройств. Это разъемы USB, аудио разъемы для наушников и микрофона, разъемы HDMI для подключения к телœевизору, разъем для подключения монитора и т.д.

    К этим разъемам вы можете подключать мышь, клавиатуру, колонки, аудиосистемы, а также различные игровые инструменты, такие как руль и педали для полного погружения в компьютерную игру.

    Архитектура Персонального компьютера Основная структура ПК Системный

    Архитектура Персонального компьютера

    Основная структура ПК Системный блок l Монитор l Клавиатура l Мышь l Колонки, наушники l Принтер l Сканер l

    Структура системного блока Ø Ø Ø Процессор Материнская плата Оперативная память (ОЗУ) Винчестер (HDD) Видеокарта Звуковая карта Блок питания Дисковод 3, 5” (FDD) Дисковод CD/DVD-ROM Сетевая карта Внутренний модем

    Магистрально-модульное устройство ПК Ø Ø Ø Шина данных — шина для передачи данных между различными устройствами. Шина адреса — шина для выбора устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных. Шина управления — шина для передачи сигналов, определяющих характер обмена информацией по магистрали.

    Процессор ÿ Процессор – устройство, выполняющее обработку данных и управляющее ПК. ü Основные характеристики процессора: 1. Тактовая частота – количество тактов в секунду. Разрядность – количество двоичных разрядов, которые могут передаваться или обрабатываться процессором одновременно. Производительность – скорость выполнения определённых операций в какой-либо программной среде. 2. 3.

    Материнская(системная) плата Ø Основным аппаратным компонентом компьютера является системная плата. На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъёмы для установки процессора и оперативной памяти, а также слоты для установки контроллеров внешних устройств.

    Устройства долговременной памяти (ПЗУ) Наименование устройства Информационная ёмкость Опасные воздействия 1, 4 Мбайт Магнитные поля; высокая температура HDD 500 Гбайт Удары при установке и эксплуатации CD-R/RW диск 700 Мбайт Царапины; загрязненеия DVD-R/RW диск 8, 5 Гбайт Царапины; загрязненеия FDD Flash-память 8 Гбайт Неправильное отключение

    Устройства ввода информации Клавиатура – устройство ввода текстовой и числовой информации. Графический планшет – устройство для рисования и ввода рукописного текста. Сканер – устройство для преобразования графической информации из аналоговой формы в цифровую. Цифровая камера – устройство для получения фото и видео непосредственно в цифровом формате. Микрофон + звуковая карта – устройство для перевода звука из аналоговой формы в цифровую. Мышь, трекбол, джойстик – манипуляторы.

    Устройства вывода информации Монитор – устройство для вывода текстовой, числовой и графической информации. Принтер – устройство для вывода на бумагу текстовой, числовой и графической информации. Акустические колонки и наушники – устройства для вывода звука.

    Сетевые устройства Сетевой адаптер – устройство для передачи и приёма информации по сети. Модем – устройство для передачи, модуляции и демодуляции информации. Витая пара – устройство для соединения компьютеров в ЛС.

    Смотреть снова Главное меню

    Структура системного объекта. Основы AS/400

    Читайте также

    Контекст системного вызова

    Контекст системного вызова Как уже обсуждалось в главе 3, «Управление процессами», при выполнении системного вызова ядро работает в контексте процесса. Указатель current указывает на текущее задание, которое и есть процессом, выполняющим системный вызов.В контексте процесса

    Понятия объекта и экземпляра объекта

    Понятия объекта и экземпляра объекта В начале этой главы мы познакомились с типами данных, определяющими саму природу данных и набор действий, которые можно выполнять с этими данными. Так, строковый тип определяет, что данные этого типа представляют собой строки —

    1.4. Методология системного анализа и системного моделирования

    1.4. Методология системного анализа и системного моделирования Системный анализ как научное направление имеет более давнюю историю, чем ООП и ООАП, и собственный предмет исследования. Центральным понятием системного анализа является понятие системы, под которой

    2.2. Диаграммы структурного системного анализа

    2.2. Диаграммы структурного системного анализа Под структурным системным анализом принято понимать метод исследования системы, который начинается с наиболее общего ее описания с последующей детализацией представления отдельных аспектов ее поведения и

    Внутри системного объекта

    Внутри системного объекта Хотя в MI нет концепции памяти, все процессоры AS/400 используют физическую память, включая основную память и диск. Системные объекты, расположенные ниже MI, реализованы как строго определенные структуры, хранящиеся в этой памяти. За создание и

    Понятия объекта и экземпляра объекта

    Понятия объекта и экземпляра объекта В начале этой главы мы познакомились с типами данных, определяющими саму природу данных и набор действий, которые можно выполнять с этими данными. Так, строковый тип определяет, что данные этого типа представляют собой строки —

    Образ системного диска

    Образ системного диска Итак, прежде всего, давайте выясним, что такое «образ системного диска». Если вы откроете Проводник Windows, то увидите, что жесткий диск вашего компьютера разбит на несколько логических разделов, каждый из которых имеет свое имя или просто букву C:, D:, E:

    Группа системного проектирования

    Группа системного проектирования Является коллективом сотрудников (руководителей и технических специалистов), которые несут ответственность за определение системных требований; отнесение этих требований к оборудованию, ПО и другим компонентам; определение

    Группа системного тестирования

    Группа системного тестирования Группа системного тестирования представляет собой коллектив сотрудников (руководителей и технических специалистов), которые несут ответственность за планирование и выполнение независимого системного тестирования ПО, проводимого в

    21.6. Команды системного администратора

    21.6. Команды системного администратора 21.6.1. Команды free и df— информация о системных ресурсах Команда free выводит информацию об использовании оперативной и виртуальной памяти, а df — об использовании дискового пространства. Из рис. 21.5 видно, что в системе установлено всего

    Информация о классе объекта (структура CRuntimeClass)

    Информация о классе объекта (структура CRuntimeClass) Во многих случаях бывает необходимо уже во время работы приложения получить информацию о классе объекта и его базовом классе. Для этого любой класс, наследованный от базового класса CObject связан с структурой CRuntimeClass. Она

    5.1.2. Расположение системного блока и монитора

    5.1.2. Расположение системного блока и монитора Системный блок и монитор нужно устанавливать только на ровную поверхность. Корпус системного блока бывает вертикального типа (его называют tower) или горизонтального типа (desktop). В последнее время чаще используются корпусы

    6.4.2. Изменение системного времени

    6.4.2. Изменение системного времени Для изменения системного времени (и даты) дважды щелкните на системных часах. Откроется окно Свойства: Дата и время (рис. 42). Данное окно позволяет изменить дату, время, выбрать часовой пояс, а также установить параметры синхронизации

    Системный анализ

    Системный анализ

    Для того чтобы получить информационную модель любого реального объекта или процесса, необходимо рассмотреть его с системной точки зрения — выполнить системный анализ объекта. Задача системного анализа, который проводит исследователь, — упорядочить свои представления об изучаемом объекте для того, чтобы отразить их в информационной модели. Таким образом, просматривается следующий порядок этапов перехода от реального объекта к информационной модели:

    РЕАЛЬНЫЙ  ОБЪЕКТ =>  СИСТЕМНЫЙ  АНАЛИЗ =>
    СИСТЕМА ДАННЫХ,  СУЩЕСТВЕННЫХ ДЛЯ  МОДЕЛИРОВАНИЯ  => ИНФОРМАЦИОННАЯ   МОДЕЛЬ

    Понятие системы

    Под системой понимается любой объект, состоящий из множества взаимосвязанных частей и существующий как единое целое.

    Наука о системах называется системологией. Любой объект окружающего мира можно рассматривать как систему. Системы бывают материальные, нематериальные и смешанные. Примеры материальных систем: дерево, здание, человек, планета Земля, Солнечная система. Примеры нематериальных систем: человеческий язык, математика. Пример смешанных систем — школа.. Она включает в себя как материальные части (школьное здание, оборудование, тетради, учебники и пр.), так и нематериальные (учебные планы, программы, расписания уроков).

    Все разнообразие существующих систем можно разделить на две категории: на естественные системы, т.е. -существующие в природе, и искусственные системы — созданные человеком. Например, Солнечная система — естественная, а компьютер — искусственная система. Для всякой искусственной системы существует цель ее создания человеком: автомобиль — перевозить людей и грузы, компьютер — работать с информацией, завод — производить продукцию. В системологии искусственную систему определяют как «средство достижения цели»*. Именно целесообразностью системы определяется ее состав и структура.

    Состав системы. Подсистемы

    Состав системы — это множество входящих в нее частей. В качестве примера системы рассмотрим объект, с которым ученикам приходится иметь дело на уроках информатики, — персональный компьютер.

    Самое поверхностное описание ПК такое: это система, составными частями которой являются системный блок, клавиатура, монитор, принтер, мышь. Можно ли назвать их простыми элементами компьютера? Конечно, нет! Каждая из этих частей — это тоже система, состоящая из множества взаимосвязанных частей. В состав системного блока входят: центральный процессор, оперативная память, накопители на жестких и гибких магнитных дисках, CD-ROM, контроллеры внешних устройств и пр. В свою очередь, каждое из этих устройств — также сложная система. Например, центральный процессор состоит из арифметико-логического устройства, устройства управления, регистров. Так можно продолжать и дальше, все более углубляясь в подробности устройства компьютера.

    Систему, входящую в состав какой-то другой, более крупной системы, называют подсистемой.

    Из данного определения следует, что системный блок является подсистемой персонального компьютера, а процессор — подсистемой системного блока.

    А можно ли сказать, что какая-то простейшая деталь компьютера, например гайка, системой не является? Все зависит от точки зрения. В устройстве компьютера гайка — простая деталь, поскольку на более мелкие части она не разбирается. Но с точки зрения строения вещества, из которого сделана гайка, это не так. Металл состоит из молекул, образующих кристаллическую структуру, молекулы — из атомов, атомы — из ядра и электронов. Чем глубже наука проникает в вещество, тем больше убеждается, что нет абсолютно простых объектов. Даже частицы атома, которые называли «элементарными» (например, электроны), тоже оказались не простыми.

    Любой реальный объект бесконечно сложен. Описание его состава и структуры всегда носит модельный характер, т.е. является приближенным. Степень подробности такого описания зависит от его назначения. Одна и та же часть системы в одних случаях может рассматриваться как ее простой элемент, в других случаях — как подсистема, имеющая свой состав и структуру.

    Структура системы

    Всякая система определяется не только составом своих частей, но также порядком и способом объединения этих частей в единое целое. Все части (элементы) системы находятся в определенных отношениях или связях друг с другом. Здесь мы выходим на следующее важнейшее понятие системологии — понятие структуры.

    Структура — это совокупность связей между элементами системы.

    Можно еще сказать так: структура — это внутренняя организация системы. Многие открытия в науке связаны именно с выяснением структуры природных систем. Например, экспериментально было доказано, что атом состоит из положительно и отрицательно заряженных частиц. Однако лишь открытие орбитальной структуры атома, сделанное Нильсом Бором, в полной мере объяснило природу атома. Стали понятны многие физические явления (например, механизм электромагнитного излучения).

    Всякая система обладает определенным составом и структурой. Свойства системы зависят от того и от другого. Даже при одинаковом составе системы с разной структурой обладают разными свойствами, могут иметь разное назначение.

    С примерами зависимости свойств различных систем от их структуры ученики встречаются в разных школьных дисциплинах. Например, известно, что графит и алмаз состоят из молекул одного и того же химического вещества — углерода. Но в алмазе молекулы углерода образуют кристаллическую структуру, а у графита структура совсем другая — слоистая. В результате алмаз — самое твердое в природе вещество, а графит — мягкий, из него делают грифели для карандашей. В химии известно явление, которое называется изомерией. Вещества, состоящие из молекул одинакового атомарного состава, но различающиеся структурой молекул, обладают разными свойствами.

    Типы связей в системах

    Связи в системах бывают материальными и информационными. В естественных системах неживой природы (космические системы, атомы и молекулы, природные системы на Земле и пр.) связи носят только материальный характер, а в системах живой природы существуют связи материальные и информационные.

    Информационные связи — это обмен информацией между частями системы, поддерживающий ее целостность и функциональность.

    Очевидно существование информационных связей в животном мире, в человеческом обществе. В технических системах, используемых в информационной сфере (радио, телевидение, компьютерные сети), также действуют связи информационного типа. В них информация — это семантическое содержание физических сигналов, передаваемых между частями системы.

    Общественные (социальные) системыэто различные объединения, людей. Конечно, между ними тоже есть определенные материальные связи (например, общее помещение, экономическая зависимость, родственно-генетические связи), но очень важны информационные связи. Ни один коллектив, от семьи до государства, не может существовать без информационного обмена.

    Системный эффект

    Следующее важное положение системологии формулируется так: всякая система приобретает новые качества, не присущие ее составным частям.

    Например, отдельные детали велосипеда: рама, руль, колеса, педали, сиденье — не обладают способностью к езде. Но вот эти детали соединили определенным образом, создав систему под названием «велосипед», которая приобрела новое качество — способность к езде, т.е. возможность служить транспортным средством. Этим свойством не обладала ни одна из деталей в отдельности. То же самое можно показать на примере самолета: ни одна часть самолета в отдельности не обладает способностью летать; но собранный из них самолет (система) — летающее устройство. Еще пример: социальная система — строительная бригада. Один рабочий, владеющий одной специальностью (каменщик, сварщик, плотник, крановщик и пр.), не может построить многоэтажный дом, но вся бригада вместе справляется с этой работой.

    Появление нового качества у системы называется системным эффектом. Это же свойство выражается фразой: «Целое больше суммы своих частей».

    Модели систем

    Наши представления о реальных системах носят приближенный, модельный характер. Описывая в какой-либо форме реальную систему, мы создаем ее информационную модель. Рассмотрим три разновидности информационных моделей систем:

    1. модель    черного ящика;
    2. модель состава;
    3. структурная модель.

    Модель «черного ящика». Всякая система — это нечто цельное и выделенное из окружающей среды. Система и среда взаимодействуют между собой. В системологии используются представления о входах и выходах системы. Вход системы — это воздействие, на систему со стороны внешней среды, а выход — это воздействие, оказываемое системой на окружающую среду. Такое представление о системе называется моделью «черного ящика» (см. рисунок).

    Модель «черного ящика» используется в тех случаях, когда внутреннее устройство системы недоступно или не представляет интереса, но важно описать ее внешние взаимодействия. Например, в любой инструкции по использованию бытовой техники (телевизор, магнитофон, стиральная машина и пр.) дается описание работы с ней на уровне входов и выходов: как включить, как регулировать работу, что получим на выходе. Такого представления может быть вполне достаточно для пользователя данной техникой, но не достаточно для специалиста по ее ремонту.

    Модель «черного ящика» отражает лишь взаимодействие системы с окружающей средой. Такой подход к сложным системам был введен в кибернетике. Казалось бы, это простейшая модель, которая не углубляется во внутреннее устройство системы. Однако и внешние взаимодействия реальной системы оказываются бесконечно сложными. Поэтому модель «черного ящика», как и любая другая, строится в соответствии с целью моделирования, учитывая лишь те входы и выходы системы, которые существенны с точки зрения цели моделирования, назначения создаваемой модели.

    Если описать компьютер как «черный ящик», учитывая только его информационное взаимодействие с внешней средой, то модель получится следующей:

    Если, кроме информационного, учитывать еще и физическое взаимодействие компьютера с внешней средой, то на входе надо добавить: «электропитание», «температурное воздействие», «вибрационное воздействие». На выходе: «излучение экрана», «шум вентилятора», «нагрев от монитора». В таком расширенном списке входов и выходов следует выделить основные параметры и побочные. Основные — это те, которые связаны с главной функцией системы: работа с информацией. Среди побочных можно выделить необходимые (электропитание) и нежелательные (излучение экрана, шум вентилятора).

    Модель можно расширить, добавив в нее экономические параметры, связанные с финансовыми расходами на входе (исходная цена, оплата электроэнергии, оплата за пользование Интернетом) и возможными доходами на выходе, если компьютер является рабочим инструментом, в результате использования которого человек зарабатывает деньги.

    Модель состава системы дает описание входящих в нее элементов и подсистем, но не рассматривает связей между ними. Очевидно, что и модель состава компьютера может иметь разные варианты в зависимости от отражаемой в ней точки зрения на систему. Например:

    Вариант 1: системный блок, клавиатура, монитор, принтер, мышь.

    Вариант 2: оперативная память, внешняя память, центральный процессор, устройства ввода, устройства вывода.

    Вариант 3: центральный процессор, ОЗУ, ПЗУ, жесткий диск, флоппи-диск, лазерный диск, информационная магистраль, клавиатура, монитор, контроллеры внешних устройств и пр.

    Структурную модель системы еще называют структурной схемой. На структурной схеме отражается состав системы и ее внутренние связи. Наряду с термином «связь» нередко употребляют термин «отношение».

    Наглядным способом описания структурной модели системы являются графы. На рисунке в виде ориентированного графа приведена структурная модель компьютера.

    Здесь стрелки обозначают информационные связи между элементами системы. Направление стрелок указывает на направление передачи информации.

    Однако если нас интересуют связи по управлению, то получится следующая граф-модель компьютера:

    Здесь стрелка обозначает направление управляющего воздействия. Смысл схемы заключается в том, что процессор управляет работой всех остальных устройств компьютера.

    Следовательно, структурная модель одной и той же системы может быть разной. Все определяется целями моделирования.

    Методические рекомендации

    Одной из наиболее заметных тенденций в современном развитии школьной информатики стало проникновение в ее содержание элементов системного анализа. Знакомство учащихся с системным анализом может происходить по двум целевым направлениям:

    • развитие системного мышления учащихся;
    • знакомство с системным анализом как этапом информационного моделирования.

    Начиная обсуждение понятия «система», следует обратить внимание учащихся на то, что с этим понятием они многократно встречались как в учебных дисциплинах, так и в повседневной жизни. Примеров можно привести достаточно много: Солнечная система, периодическая система химических элементов, системы растений и животных, система образования, система транспорта, система здравоохранения и многое другое. Безусловно, ученики имеют некоторое интуитивное понимание того, что такое система. Однако для информатики это понятие является одним из фундаментальных и поэтому здесь нельзя ограничиться интуитивным представлением.

    Сформулировав определение системы, его необходимо подробно обсудить. В ходе такого обсуждения следует использовать знакомые и понятные ученикам примеры систем. Наряду с теми, что были перечислены выше, нужно напомнить примеры систем, с которыми ученики встречались в курсе информатики. Например, совокупность взаимосвязанных данных, предназначенных для . обработки на компьютере, называется системой данных. Совокупность взаимосвязанных программ определенного назначения образует программные системы: операционные системы, системы программирования. Файловая система — организованная совокупность файлов и папок на дисках компьютера.

    Двигаясь от интуитивного представления учащихся о системах к более строгому, научному пониманию, необходимо последовательно раскрыть следующие свойства систем:

    • функция  (цель, назначение) системы;
    • взаимодействие системы с окружающей средой;
    • состав системы;
    • структура системы;
    • системный эффект.

    На конкретных примерах необходимо показать неразрывность системного анализа с информационным моделированием. Информационная модель базируется на данных, т.е. на информации об объекте моделирования. Любой реальный объект — это сложная система, которая обладает бесконечным множеством различных свойств и характеристик. Важнейшим этапом моделирования является разделение параметров, характеризующих моделируемый объект или процесс, по степени важности влияния их изменений на поведение объекта или процесса, — то поведение, которое представляется важным с точки зрения достижения целей моделирования. Такой процесс называется ранжированием. Чаще всего невозможно (да и не нужно) учитывать все факторы, которые могут повлиять на поведение объекта или процесса, — нужно выделить важнейшие из них. От того, насколько удачно на этапе системного анализа будут выделены важнейшие факторы, зависит успех моделирования, быстрота и эффективность достижения цели.

    Выделить более важные (или, как говорят, значимые) факторы и отсеять менее важные может лишь специалист в той предметной области, к которой относится модель. Например, если учитель хочет создать модель учебного процесса в классе, то ему потребуются данные об изучаемых предметах, расписании занятий, сведения об оценках учеников, о преподавателях. Если же он задался целью смоделировать процесс летнего отдыха (например, коллективную поездку на юг), то ему потребуются совсем другие данные: сроки поездки, маршрут поезда, стоимость билетов, стоимость расходов на питание и пр. Возможно, что единственными общими данными для этих двух моделей будет список учеников класса.

    Задание:

      1. Составить схему ключевых понятий;
    • Подобрать практические задания с решениями для базового и профильного курсов информатики.

    Структура блок-схемы — обзор

    В период между первоначальным анализом и публикацией спецификации выполняется большая работа по определению объектов, из которых должна состоять система, и содержания всех спецификаций для этих объектов в качестве предварительного условия для синтеза. этих требований в дизайн продукта, источники материалов и производство продукта. На рис. 1.12 показаны два основных действия, составляющих эту работу: UADF и анализ требований.В первый включены четыре метода моделирования проблемного пространства, которые эффективны в качестве ведущего анализа: (1) функциональный анализ, (2) современный структурный анализ/процесс для системной архитектуры и разработки требований (MSA/PSARE), (3) унифицированный язык моделирования / язык системного моделирования (UML / SYSML) и (4) интегрированное определение / структура архитектуры министерства обороны / структура архитектуры министерства обороны (IDEF / DODAF / MODAF). Некоторые из этих четырех действий по моделированию пространства задач также включают в себя возможности моделирования пространства решений, но автор рекомендует использовать общий подход к моделированию пространства решений для сущности продукта, интерфейса, специального проектирования и моделирования среды, как читатель может увидеть в разделе моделирование пространства решений ( F41212) на рисунке 1.12.

    Когда функциональный анализ сочетается с этими четырьмя моделями пространства решений, автор называет составную модель TSA, которая представляет собой процесс моделирования, который в первую очередь исследуется в этой книге. Затем мы рассмотрим три другие модели, скоординированные с их собственными моделями пространства решений, и способ замены их собственных моделей пространства решений общим набором моделей. Наша цель в этой книге — предложить универсальные возможности моделирования, которые системный инженер или предприятие могут выбрать и успешно применять для всей работы по определению системы, которую они могут выполнять.Некоторые читатели и их работодатели могут счесть необходимым освоить весь набор, но некоторые могут получить пользу, сосредоточившись на одной комплексной модели.

    1.3.6.1.4.1 Функциональный анализ

    Каждая IPPT продолжает расширять функциональную модель, начатую PIT, чтобы получить представление о требованиях к характеристикам элемента и физических объектах продукта на нижних уровнях. Анализ ограничений дополняет содержание спецификаций более низкого уровня с точки зрения требований к интерфейсу, окружающей среде и специальным инженерным решениям.Этот процесс, возможно, придется выполнять неоднократно для каждого из элементов, за которые отвечает группа. Каждая спецификация должна быть рассмотрена и одобрена PIT или руководителем программы до начала любых работ по детальному проектированию.

    Спецификации разрабатываются для всех элементов системной архитектуры, которые также определяются в этом процессе. Эта задача также охватывает разработку и поддержку прослеживаемости требований, управление требованиями и другие связанные задачи. Понимание состоит в том, что PIT первоначально применяет этот процесс (в функции F4111) для разработки спецификации системы и, возможно, спецификаций следующего уровня.Затем IPPT применяют этот процесс для разработки всех спецификаций более низкого уровня, за которые они несут ответственность.

    Распределение функциональности приводит к идентификации вещей, которые должны быть вписаны в физическую модель структуры объекта системного продукта. Основные результаты включают:

    1.

    Лист анализа требований. RAS в бумажном формате или в формате экрана компьютера фиксирует отношения между функциями, требованиями к производным объектам (производительность) и объектами продукта, которые выполняют соответствующие функции.Кроме того, ясна взаимосвязь между специальным проектированием, моделированием окружающей среды и интерфейсов, вытекающими требованиями и объектами, к которым они относятся. Эта таблица увязывает все требования с моделями, из которых они были получены.

    2.

    Отчет об архитектуре системы. SAR фиксирует системные диаграммы, определяющие состав системы. Например, если используется TSA, он включает (a) функциональную блок-схему, иллюстрирующую необходимые функциональные возможности системы; (b) агрегированный RAS (полностью или со ссылкой на инструмент компьютерной базы данных, содержащий его), отражающий распределение функциональных возможностей по сущностям продукта; (c) блок-схема структуры сущности продукта, определяющая вещи в системе; (d) SBD, определяющий отношения между всеми вещами, показанными на блок-схеме структуры объекта продукта; и (e) любые другие продукты моделирования процесса определения системы.

    3.

    Чертеж разбивки структуры. Наложение инженерных чертежей архитектуры продукта, показывающее, какие инженерные чертежи будут созданы.

    4.

    Дерево спецификаций. Наложение спецификации на структуру объекта продукта, указывающее, какие спецификации будут подготовлены и в каком формате они будут следовать.

    5.

    Структура производственной структуры. Производственное наложение структуры объекта продукта, определяющее группы вещей, перемещаемых из одной основной производственной области в другую.

    6.

    Конфигурация/конечный список элементов. Идентификация вещей, посредством которых будет управляться программа.

    7.

    Обязанности IPPT. Границы ответственности команды по отношению к сущностям продукта также четко определяют обязанности по интерфейсу.

    8.

    Структура работы. Продуктовый компонент WBS представляет собой финансовое наложение структуры продуктового объекта, на которой основан весь программный план.

    Спецификации верхнего уровня утверждаются руководством группы и программы в качестве предварительного условия для разработки спецификаций нижнего уровня и предварительных проектов верхнего уровня. На протяжении всей этой работы PIT должен интегрировать и оптимизировать развивающийся пул требований и сделать так, чтобы работа по моделированию, выполненная несколькими группами, отображалась как один анализ. Этого можно добиться, если PIT будет нести ответственность за SAR, подготовленный всеми командами. Поскольку спецификации рассматриваются для выпуска, их основа структурированного анализа также должна быть рассмотрена, и, в случае утверждения, последняя принимается в SAR по мере выпуска спецификации.Рисунок 1.12 иллюстрирует этот процесс, показывая, как несколько действий по анализу требований передают содержимое в приложения к SAR и, в частности, фиксируются в Приложении G, RAS, где требования распределяются по объектам продукта.

    В деталях более низкого уровня, которые будут раскрыты в главах с 3 по 5, глава 3, глава 4, глава 5, обсуждаются несколько различных моделей структурированного анализа, которые можно применять выборочно, в зависимости от характера решаемой проблемы и навыков и опыта специалиста. команда, выполняющая работу.Самая старая модель, которая годами использовалась для системного и аппаратного анализа, а также на ранних этапах разработки программного обеспечения, называется FA и использует функциональную блок-схему, но некоторые организации обнаружили, что они могут эффективно использовать SysML для этой цели. Если проект будет реализован в компьютерном программном обеспечении, можно использовать одну из программных моделей, например MSA или UML, в функции F412112 или F412113. Проблема заключается в том, что ни одна модель структурированного анализа не является универсально приемлемой для всех видов проблем и намерений реализации (аппаратное обеспечение, программное обеспечение и персонал, выполняющий процедуры).В этой книге автор объясняет все эти модели и дает надежду, что продолжающаяся работа приведет нас к универсальной модели в ближайшем будущем. На данный момент процесс, предлагаемый в этой книге, поощряет выбор одной из трех UADF, описанных в главе 6: (1) использование FA для систем, оборудования, процедурной деятельности и программного обеспечения с использованием старого варианта блок-схемы в разделе 6.2, (2 ) сочетание MSA и PSARE в разделе 6.3 или (3) сочетание SysML и UML в разделе 6.4.

    Каждое требование, указанное в каждой спецификации, проверяется на наличие способов подтверждения соответствия проекта.Этот процесс начинается с каждого требования, которое расширяется до требования проверки, связанного с задачами проверки, для которых разрабатываются и реализуются планы, а результаты выполнения этих планов документируются в отчетах. Отчеты предоставляют доказательства соблюдения. Этот процесс начинается с разработки PIT требований к проверке системы и данных планирования, после чего IPPT реализует тот же процесс для своих сфер ответственности при координации, интеграции и проверке со стороны PIT.

    Во время предварительного проектирования, следующего за работой по определению требований, проверка фокусируется на планировании квалификации элемента, а во время детального проектирования планирование проверки фокусируется на планировании приемки, тестировании и оценке системы. Вся документация по проектированию и анализу, разработанная для элемента, составляется в виде согласованного пакета и проходит через формальный процесс выпуска, который гарантирует, что все требования к корпоративной документации были выполнены в пакете, а содержание взаимно согласовано в контексте элемента и система в целом.

    Параллельно с разработкой программного продукта мы также должны развивать программные процессы так, чтобы они были взаимно согласованы. Команды работают над определением проблемы процесса в форме требований к процессу, выраженных в спецификациях и планах процесса.

    1.3.6.1.4.3 Моделирование пространства решений

    Несколько эффективных подходов к моделированию были разработаны и широко используются в программах для понимания задач, для решения которых разрабатываются системы пространства. Ни один из этих наборов для моделирования не является полным, по мнению автора.В дополнение к проблемному пространству необходимо также смоделировать пространство решений, чтобы иметь возможность заявить, что вы применили комплексный подход к моделированию и реализовать цель получения всех требований из моделей. На рис. 1.12 показаны четыре задачи моделирования пространства решений в функции F41212. Мы формально идентифицируем сущности продукта посредством распределения функциональных возможностей, представленных в работе по моделированию пространства проблем, и формально идентифицируем их на блок-диаграмме сущности продукта в функции F412124, описанной в разделе 3.5. Все интерфейсы, которые должны существовать между этими сущностями, предопределены тем, как вы распределяете функциональность между сущностями продукта, но это трудно понять в функциональном плане. Его можно легко определить с помощью SBD n -квадратных диаграмм, которые требуют оценки парных отношений между объектами на основе способа распределения функций. См. разделы 3.6 и 5.2, раздел 3.6, раздел 5.2 для объяснения того, как выполняется работа, связанная с функцией F412121.

    Было определено множество специальных инженерных дисциплин, и каждая из них связана с набором моделей, эффективных для выполнения соответствующей работы над программами, и некоторые из этих методов позволяют определить требования к продукту. В разделе 5.1 функция F412122 исследуется с использованием матрицы, которая позволяет определить связь, которая должна существовать между объектами продукта и специальными дисциплинами. После определения инженеры, ответственные за эти дисциплины, должны применить свои модели для определения соответствующих требований.

    Наиболее сложная модель применяется для определения экологических требований. Раздел 5.3 охватывает три уровня моделей для определения требований к окружающей среде системы, конечного элемента и компонента в функции F412123.


    1. Блочная структура ЭВМ

    Блок-схема компьютера фон Неймана показана на рисунке ниже. Мы видим четыре составляющих блока:

    • Блок управления
    • Арифметико-логическое устройство (АЛУ)
    • Оперативная память
    • Блок ввода/вывода

    Блоки на схеме соединены между собой сплошными и пунктирными линиями, обозначающими пути передачи данных и управляющих сигналов.

    Общая блок-схема компьютера с архитектурной моделью фон Неймана

    Блок управления извлекает инструкции машинного языка из оперативной памяти, декодирует их и генерирует управляющие сигналы для трех оставшихся блоков компьютера. Блок управления отправляет данные в арифметико-логический блок или блок ввода-вывода, когда он декодировал инструкцию, которая непосредственно содержит данные (непосредственный аргумент). Блок управления извлекает данные из этих блоков, если результаты их работы влияют на управление в программе, напр.состояние триггеров флагов, относящихся к условным инструкциям, таким как условный переход. Блок управления содержит адресных регистров , которые используются для хранения адресов памяти во время выполнения программы. Он также обычно содержит дополнительные регистры, используемые для временного хранения информации о состоянии вычислений: регистр состояния , регистры-указатели (на важные области в оперативной памяти) и подобные. Блок управления отправляет данные в оперативную память, когда он выполняет инструкции, связанные с управлением в программе (команды управления), напр.инструкция вызова подпрограммы, когда адрес возврата должен быть сохранен в стеке (реализован в оперативной памяти) или когда обслуживается прерывание, и в этом случае контекст выполнения программы должен храниться в стеке вместе с адресом возврата к прерванному программа. Блок управления может содержать общепринятую в настоящее время кэш-память , в которой хранятся текущие инструкции выполняемой программы. Кэш может быть общей кэш-памятью для инструкций и данных или двумя отдельными кэш-памятью для данных и инструкций.

    Оперативная память ( основная память ) — это память, в которой хранятся исполняемые в данный момент программы с их данными. Оперативная память может предоставлять данные (или быть источником данных) для трех оставшихся блоков компьютера. Для многих инструкций (например, команд управления, таких как вызов подпрограммы, возврат из подпрограммы) данные представляют собой адреса ячеек оперативной памяти.

    Арифметико-логическое устройство — АЛУ получает от блока управления декодированную команду на выполнение.Арифметико-логические блоки содержат исполнительные (функциональные) устройства, используемые для реализации арифметических и логических инструкций ЭВМ. Эти блоки содержат регистров общего назначения , которые используются для хранения данных, необходимых для выполнения арифметических и логических операций. Эти блоки обычно используют кэш данных , который принадлежит этому блоку. Если инструкция требует выборки (сохранения) данных из (в) оперативной памяти, блок управления реализует такую ​​операцию аппаратно и передает данные в кэш-память и регистры общего назначения.Арифметико-логический блок может получать от блока управления немедленные данные данных, хранящиеся в инструкции, или он может передавать в блок управления информацию о состоянии выполнения программы (биты из флагов условий), формируемую автоматически после выполнения арифметических и логических инструкций. Арифметико-логические блоки выполняют (в небольших компьютерах) арифметические операции, связанные с адресацией следующих инструкций, которые должны быть выполнены.

    Блоки ввода/вывода осуществляют взаимодействие компьютера с так называемыми внешними или периферийными устройствами .Эти устройства позволяют вводить и выводить информацию (данные, программы, директивы) в компьютер и из него.

    Периферийные устройства — клавиатура, мышь. джойстик, монитор, устройства отображения (видеокамеры, телевизоры, устройства чтения компакт-дисков и DVD), различные звуковые устройства (громкоговорители, диктофоны), устройства передачи данных (модемы, сетевые коммутаторы) и т. д. К периферийным устройствам относятся все типы вторичного хранилища (памяти) или периферийной памяти (хранилища) компьютера, такие как магнитная память на жестких и гибких дисках, память на магнитной ленте, оптическая память на компакт-дисках (CD), память на дисках DVD и аналогичные .

    Блоки ввода-вывода содержат аппаратные контроллеры (оснащенные как минимум регистрами, но часто и другими формами памяти большей емкости), которые с одной стороны доступны для компьютера, а с другой стороны — для периферийных устройств. Блоки ввода/вывода выполняют инструкции ввода/вывода, размещенные в компьютерных программах на машинном языке. В результате этих инструкций происходит информационный обмен между памятью устройств ввода/вывода и памятью компьютера.

    Блок управления, арифметико-логические блоки и набор регистров ЭВМ составляют процессор компьютера, который также можно назвать центральный процессор, центральный процессор — сокращенно CPU .


    Диаграмма определения структурных блоков (BDD)

    Диаграмма определения структурных блоков (BDD)

     

    Структура BDD представляет композиционную структуру систем, компонентов, элементов, концептуальных объектов и логических абстракций.Часть набора представлений физической архитектуры, она похожа на традиционную физическую иерархию с некоторыми семантическими и репрезентативными отличиями. В частности, диаграмма определения структурного блока может дополнительно указывать роль, которую часть играет в своем родительском элементе, и множественность в отношении композиции (захваченное с помощью атрибута partMultiplicity в отношении, построенном из).

     

    Структура BDD доступна для элементов в классе Component (а также в любых других подклассах RegistrationUnit).

     

     

    Структура BDD использует структурированный макет с определенными правилами перемещения для каждого узла. Однако доступно несколько вертикальных и горизонтальных макетов, поэтому выберите тот, который лучше всего соответствует вашему конкретному стилю и конкретному набору данных.

     

     

    CORE реализует второй вариант диаграммы определения блока — классификацию BDD — для представления дерева наследования для единицы реализации.

     

    Блок-схемы поддерживают несколько представлений узлов. В дополнение к имени элемента вы часто будете видеть комбинацию следующих полей:

    • Операции — поведенческие аспекты, выделенные в блок. Операции описывают синхронные взаимодействия, когда инициатор запроса ожидает обработки запроса. Операции отражают подмножество выделенных функций (как по определению, так и в силу того, что пользователи классически представляют только подмножество операций на узле).Это было захвачено как атрибут операций. Обратите внимание, что для согласованности любая операция, перечисленная здесь, также должна быть отражена в наборе функций, выделенных для этого компонента.
    • Приемы — поведенческие аспекты, выделенные в блок. Приемы описывают асинхронное поведение, при котором запросчик может продолжать работу, не дожидаясь ответа. Параллельные операции, прием фиксируется как атрибут приема.
    • Значения — представляют количественные характеристики блока, такие как физические и рабочие характеристики — вес, надежность и т. д.Это зафиксировано в атрибуте values.
    • Части — это иерархическая композиция блока (дети). Это фиксируется с помощью отношения построено из.
    • Flow Ports — укажите, что может входить и выходить из блока. Имя порта указывается в качестве атрибута соединения с отношением между блоком и ссылкой.
    • Стандартные порты — укажите, какие поведенческие функции требуются или предоставляются блоком. Имя порта указывается в качестве атрибута при соединении связи между блоком и интерфейсом.

     

     

    В то время как CORE представляет собой разницу между композицией и ссылкой («внутри, но не из»), это украшение отображается только в том случае, если используются диагональные линии. Если используются ортогональные линии, по умолчанию отображается ромбовидное украшение композиции. Если используются диагональные линии, каждая линия помечается полым ромбом, если общая множественность отношения равна 1.

     

     

    Дополнительную информацию о BDD можно найти в главе 7 книги «Практическое руководство по SysML: язык моделирования систем» Сэнфорда Фриденталя, Алана Мура и Рика Штайнера (2012).

    Варианты схемы

    В дополнение к параметрам классической схемы, настройки BDD включают:

    • Use Compact Placement (Использовать компактное размещение) — определяет, используется ли алгоритм компактного размещения при компоновке диаграммы.

    • Использовать ортогональные линии — определяет, будут ли ортогональные или прямые линии использоваться для соединения узлов на диаграмме.

    • Показать имена ролей — определяет, будет ли на диаграмме отображаться роль детали для узла.

    • Макет — управляет макетом диаграммы по умолчанию для использования с диаграммой. Доступные варианты макетов диаграмм включают вертикальные деревья, горизонтальные деревья и многое другое.

    • Уровни — управляет начальным количеством уровней, отображаемых на диаграмме. Затем отдельные узлы можно развернуть или свернуть по желанию.

    Палитра диаграмм

    Вкладки конструкций и ключевых сущностей позволяют быстро разработать определение блока, а вкладка всех сущностей позволяет связать блоки с остальной частью определения системы.

    Команды меню диаграммы

    Советы и рекомендации

    • Чтобы передать всю техническую глубину блочной структуры, BDD классически включают гораздо больше содержимого на узел, чем другие диаграммы. Широко используйте возможность указывать разные шаблоны значков для каждого узла, используя более полные шаблоны, где операции/значения/порты желательны, и меньшие шаблоны, где они не нужны. Это не только сужает диаграмму, но и помогает сосредоточить внимание на критических аспектах, которые вы хотите подчеркнуть.

     

    Моделирование структуры элементов с помощью схемы определения блоков

    Диаграмма определения блока, полученная из диаграммы классов UML, является наиболее широко используемой диаграммой для моделирования статической структуры системы. Он часто используется для объявления Блоков и их композиционных, логических отношений и отношений обобщения/наследования.

    Унаследованные от UML классы и объекты становятся блоками и их экземплярами, а части могут быть связаны вместе с помощью соединителей; физическое соединение между экземплярами Частей — это Ссылка; Соединители могут быть типизированы ассоциациями, которые могут быть определены блоками ассоциации.Вы можете отображать различные типы элементов модели и взаимосвязей на BDD для представления информации о структуре системы.

    Структурные диаграммы Определение блока и внутренняя структура блока и схема упаковки

    Основными структурными представлениями являются блок-схема определения (BDD), являющаяся модификацией схемы классов UML, и внутренняя блок-схема (IBD), модифицированная на основе составной структурной схемы UML.

    • BDD используется для определения элементов системы, включая отношения композиции, ссылки, ассоциации и обобщения/наследования.
    • IBD показывает, как используются системные элементы, и подчеркивает взаимодействие между элементами (обычно частями внутри блока), включая различные виды интерфейсов и потоков.
    • Как и в UML, для организации модели используются пакеты.

    Когда использовать схему определения блока?

    Вы можете отображать различные типы элементов модели и взаимосвязей на BDD для представления информации о структуре системы. Вы также можете использовать методы проектирования для создания расширяемых системных структур, которые сокращают время и затраты на изменение вашего проекта по мере развития потребностей ваших заинтересованных сторон.

    От системного контекста к структуре компонента

    Мы можем использовать определяемое пользователем использование (используя некоторые стереотипы UML) внутренней блок-схемы (часто называемой системной контекстной диаграммой) для изображения некоторых сущностей верхнего уровня всего предприятия и их взаимосвязей. Сущности являются концептуальными на начальном этапе разработки, но будут уточнены в процессе разработки для использования диаграммы прецедентов и диаграммы определения блока. Отношения на этой диаграмме также отражены в диаграмме определения блока модели автомобильной предметной области, которая будет показана в следующем разделе.

    Это определяемое пользователем использование IBD позволяет разработчику моделей или методологу указать уникальное использование типа диаграммы SysML с помощью механизма расширения, определив следующее:

    • Стереотипы «система» и «внешний» определяются пользователем, не специфицируются в SysML, но помогают разработчику модели идентифицировать интересующую систему относительно ее окружения.
    • Каждый изображенный элемент модели может включать графический значок, помогающий передать его предполагаемое значение.
    • Пространственные отношения сущностей на диаграмме иногда также выражают понимание, хотя это не отражено конкретно в семантике.
    • Кроме того, фон, такой как карта, может быть включен для обеспечения дополнительного контекста.
    • Связи между классами могут представлять собой абстрактные концептуальные отношения между сущностями, которые будут уточнены на последующих диаграммах.

    Диаграмма определения блока высокого уровня

    Диаграмма определения блока высокого уровня, показанная ниже, определяет концепции, показанные ранее в примере контекстной диаграммы выше.

    Блок-схема

    — гибридный внедорожник

    Эта схема определения блока нижнего уровня определяет компоненты блока HybridSUV.

    Обратите внимание, что BrakePedal и WheelHubAssembly используются, но не содержатся в блоке PowerSubsystem.

    Мастер извлечения структуры

    Функция извлечения структуры позволяет вам выбрать часть существующей структуры системы и преобразовать ее в другой повторно используемый блок (или подсистему), который затем можно использовать в качестве частей во многих других структурах. Вы также можете играть роль «перемещения» или «разложения», когда структура становится слишком сложной и требует разложения на несколько более мелких повторно используемых частей.Рекурсивная декомпозиция структуры и поведения является важным аспектом итеративного процесса разработки. Эта функция особенно полезна для автомобильных, аэрокосмических и оборонных сообществ для моделирования сложных систем систем и создания повторно используемых компонентов.

    Вы можете извлечь свою структуру с помощью Мастера извлечения структуры . Он позволяет извлекать выбранные свойства детали внутренней блок-схемы в отдельную диаграмму. С помощью этого мастера вы можете:

    • Создать и указать целевую диаграмму, которую вы хотите создать в результате извлечения.Выбранная часть извлекается во вновь созданную диаграмму.
    • Выберите порты, которые вы хотите создать на новой диаграмме. Порты перечислены для каждого пересекающегося соединителя из исходной схемы.
    • Укажите ссылочный элемент (в данном случае свойство), созданный в исходной внутренней блок-схеме и представляющий элементы, перемещенные на целевую диаграмму во время извлечения.

      Мастер извлечения структуры состоит из следующих областей:

    • Область шагов: отображает все шаги мастера и текущий шаг, над которым вы работаете.
    • Область параметров: позволяет выбрать и указать необходимые параметры.

    Извлечение структуры


    1. На внутренней блок-схеме SysML или в разделе структуры выберите свойства детали, которые требуется извлечь.
    2. Щелкните правой кнопкой мыши выбранные детали и в контекстном меню выберите Refactor > Extract .
    3. Следуйте инструкциям мастера извлечения структуры . Как работать на каждом шаге мастера извлечения структуры >>
    4. Нажмите Готово , когда закончите.
      Свойства выбранной детали декомпозируются: создается еще один повторно используемый блок (или подсистема) и внутренняя блок-схема (см. рисунок ниже).

    Извлекаются выбранные свойства детали в IBD управления микроклиматом. В результате создаются новый блок
    климатической системы и внутренняя блок-схема SysML.

    Оптимизация крупномасштабных задач линейной энергетической системы с блочно-диагональной структурой с использованием методов параллельных внутренних точек

    версия 1
    ИЛИ_бумага.gif (значок) [7,23 КБ] 29 июн 2018, 14:35 Открытый доступ
    OR_paper.jpg (icon-1440) [130,17 КБ] 29 июн 2018, 14:35 Открытый доступ
    ИЛИ_бумага.jpg (значок-180) [13,06 КБ] 29 июн 2018, 14:35 Открытый доступ
    OR_paper.jpg (icon-640) [130,17 КБ] 29 июн 2018, 14:35 Открытый доступ
    ИЛИ_бумага.пдф [194,61 КБ] 29 июн 2018, 14:35 Открытый доступ
    OR_paper.pdf (pdfa) [118,13 КБ] 29 июн 2018, 14:35 Открытый доступ

    Блочный план — Колледж Колорадо

    В CC время работает иначе.
    Мы тоже.
    Мы поднимаемся выше.

    Мы решаем проблемы быстрее.

    Смотрим глубже.
    Вы тоже можете.

    Один блок длится три с половиной недели или 18 дней с первого понедельника до четвертой недели среды.

    Блочный план позволяет вам сосредоточить свою энергию исключительно на том, что вы хотите сделать.Посещая по одному уроку, обычно встречаясь каждое утро с 9 утра до полудня, вы тратите свое время на глубокое обучение. Один блок в CC эквивалентен материалу за один семестр в другой школе.

    Уникальная академическая направленность Блок-плана позволяет вам создать гибкость в вашем расписании, следуя своему собственному курсу обучения, а также традиционным, оставляя достаточно времени каждый день для ваших увлечений вне занятий.

    От волонтерства до разработки собственного исследовательского проекта в любой точке мира, до инноваций и продвижения собственной большой идеи — в CC ваше время принадлежит только вам.

    Используйте это правильно.

     

    Основы блоков

    • Блок длится три с половиной недели, начиная с понедельника и заканчивая следующей четвертой средой.
    • Один блок равен одному занятию в семестровом плане.
    • Четыре блока в семестр; восемь блоков в год, плюс дополнительный полублок зимой и летняя сессия летом.
    • Класс
    • обычно собирается с 9:00 до 12:00 с понедельника по пятницу, с соответствующими лабораторными работами во второй половине дня, но профессора могут планировать занятия в формате, который, по их мнению, наиболее подходит для предмета.
    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.