Человечество включилось в общеисторический процесс, называемый информатизацией. Усложнение производственных отношений, возникновение глобальных проблем, решение которых прежними, хорошо известными средствами невозможно, поставило человечество перед необходимостью найти способ преодоления ограниченности естественных ресурсов среды своего обитания. В создавшихся условиях информация становится главным ресурсом научно-технического и социально-экономического развития мирового сообщества и существенно влияет на ускоренное развитие науки, техники и различных отраслей хозяйства, играет значительную роль в процессах образования, общения между людьми,
в других социальных областях.
Информатизация - это система взаимосвязанных процессов:
• и н ф о р м а ц и о н н о г о, обеспечивающего представление всей социально значимой информации в форме, доступной для хранения, обработки и передачи электронными средствами;
• познавательного, направленного на формирование и сохранение целостной информационной модели мира, позволяющей обществу осуществлять регулирование своего развития на всех уровнях - от индивидуальной деятельности до функционирования общечеловеческих институтов;
• материального, формирующего глобальную инфраструктуру электронных средств хранения, обработки и передачи информации.
Информатизация современного общества влечет за собой:
–увеличение числа работников, занятых в информационной сфере, а также появление новых профессий, связанных с переработкой информации;
–интеллектуализацию многих видов труда и повышение требований к общеобразовательной и профессиональной подготовке специалистов на основе информационных технологий;
–создание новых наукоемких технологий для производства технических средств информатизации;
–другие социальные последствия.
В науке, технике и в жизни современного общества информационные процессы (сбор, обмен, накопление, хранение, обработка и выдача информации) играют важную роль. Они осуществляются на базе технических средств информатизации. Диапазон современных технических средств информатизации крайне широк: от компьютера с постоянно развивающимися периферийными устройствами до телекоммуникационных средств, устройств копирования и уничтожения документов. Не менее разнообразны физические принципы, положенные в основу функционирования этих устройств. Специалисты в области автоматизированных систем обработки информации и управления, а также программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем, в какой бы области они ни работали, должны не только выступать в качестве пользователей, но и быть знакомы с принципом действия, конструкцией, технологией производства, правилами эксплуатации и основами выбора технических средств информатизации. Характерной особенностью технических средств информатизации являются постоянное развитие, совершенствование, появление новых устройств, реализующих ранее невиданные возможности. Некоторые образцы техники морально устаревают, не успевают попасть на рынок. В связи с этим при написании настоящего учебника авторы ставили перед собой задачу дать лишь общие представления о принципах действия и характеристиках различных технических средств информатизации, не рассматривая подробно особенности конструктивных решений и технические характеристики отдельных моделей.
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА
ИНФОРМАТИЗАЦИИ
АППАРАТНЫЙ БАЗИС
ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
В процессе своего развития человеческое общество прошло этапы проникновения в тайны материи, научилось управлять различными видами энергии и, наконец, вступило в эпоху информатизации. До середины XIX в., когда доминирующими были процессы сбора и накопления информации, средства информатизации представляли собой перо, чернильницу и бумагу. На смену примитивным средствам информационной техники в конце XIX в. Пришли механические: пишущая машинка, телефон, телеграф, что послу
жило базой для принципиальных изменений в технологии обработки информации. Лишь спустя много лет информационные процессы запоминания и передачи информации были дополнены процессами ее обработки. Это стало возможным с появлением во второй половине ХХ в. такой информационной техники, как электронные вычислительные машины (ЭВМ), положившие начало информационным технологиям (ИТ).
Информационные технологии базируются на следующих технических достижениях:
новые средства накопления информации на машиночитаемых носителях (магнитные ленты, кинофильмы, магнитные и лазерные диски и т.п.);
системы дистанционной передачи информации (локальные вычислительные сети, сети передачи данных, телефонная сеть, радиосвязь, спутниковая связь и др.);
автоматизированная обработка информации с помощью компьютера по заданным алгоритмам.
Естественно, что информационные технологии строятся на сочетании аппаратных средств, программных средств и творческой мысли создателей как этих средств, так и компьютерных технологий.
Специалисты называют аппаратные средства компьютерной
техники Hardware (скобяные товары или жесткая проволока), а
программное обеспечение - Software (мягкая проволока). Сочетание «Hardware & Software», переводимое как «твердый и мягкий», профессиональный термин. В России программы на профессинальном сленге иногда называют «софтвер», а компьютер и периферию - «железом». Приоритетность роли программных или аппаратных средств в информационных технологиях не подлежит обсуждению, поскольку без программного обеспечения любой самый совершенный компьютер представляет собой набор электронных плат.
Технические средства информатизации представляют собой совокупность компьютерной техники и ее периферийных устройств -Hardware, обеспечивающих сбор, хранение и переработку информации, и коммуникационной техники (телефон, телеграф, радио, телевидение, спутниковая связь, сети ЭВМ), осуществляющей дистанционную передачу информации.
Создание электронно-вычислительных машин в середине ХХ в. является одним из самых выдающихся достижений в истории человечества. Постоянное развитие индустрии компьютерной техники и других технических средств информатизации за короткий срок превратилось в один из определяющих факторов научно-технического прогресса.
Многие крупные научно-технические проекты современности в области космических исследований, атомной энергетики, экологии не могли бы претворяться в жизнь без применения технических средств информатизации. На протяжении последних десятилетий информационные технологии, базирующиеся на современных технических средствах информатизации, все активней вторгаются в различные сферы человеческой деятельности.
Несомненна тесная взаимосвязь совершенствования программного обеспечения, технических средств информатизации и наукоемких технологий, на базе которых они производятся. Разработка нового программного обеспечения требует создания все более совершенных технических средств, что, в свою очередь, стимулирует разработку новых высокопроизводительных и экономичных технологических процессов для производства технических средств информатизации.
- КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ. ЕДИНИЦЫ
ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ИНФОРМАЦИИ
При обработке информации с помощью технических средств удобно пользоваться распространенным в информатике подходом к понятию «информация» как мере уменьшения неопределенности.
Для количественного определения любой величины необходимо выбрать единицу измерения. Известно, что единицей измерения длины является метр, массы - килограмм. За единицу количества информации бит принято такое ее количество, которое имеет место при уменьшении неопределенности в два раза.
В компьютере информация представлена в двоичном коде, т. е.
на машинном языке, алфавит которого состоит из двух цифр (О и 1).
Эти цифры представляют собой по сути два равновероятных состояния. При записи одного двоичного разряда реализуется выбор одного из двух возможных состояний (одной из двух цифр), т.е. неопределенность уменьшается в два раза. Отсюда следует, что один двоичный разряд несет количество информации в 1 бит. При этом количество информации в битах равно числу двоичных разрядов.
С другой стороны, число различных цифр N, которое можно за
писать с помощью I двоичных разрядов:
N= 2 I.
В Международной системе единиц (СИ) в качестве множителя
кратных единиц используется коэффициент 10 N , например при
п = 3, 6, 9, соответственно в названиях этих единиц применяются десятичные приставки: кило, мега, гига. В информатике наиболее употребляемой единицей измерения количества информации является байт, причем 1 байт
= 8 бит.
Производные единицы измерения количества информации следующие:
1 Кбайт = 210байт=1024 байт;
1 Мбайт=210Кбайт=1024 Кбайт.
СПОСОБЫПРЕДСТАВЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
ДЛЯ ВВОДА В ЭВМ
Современные технические средства информатизации выполняют функции обработки и хранения числовой, текстовой, графической, звуковой и видеоинформации с помощью компьютера. Для работы с информацией, столь разной по физической сущности, необходимо привести ее к единой форме. Все эти виды информации кодируются в последовательности электрических импульсов: есть импульс - 1, нет импульса - О, т. е. в последовательности нулей и единиц. Такое кодирование информации в компьютере называется двоичным кодированием, а логические последовательности нулей и единиц - машинным языком.
Двоичное кодирование числовой информации заключается в том, что числа в компьютере представлены в виде последовательностей О и 1, или битов. В начале 1980-х гг. процессоры компьютеров были В-разрядными, за один такт работы процессора компьютер мог обработать 8 бит, т. е. максимальное обрабатываемое целое десятичное число не могло превышать 11111111 в двоичной системе. При дальнейшем повышении разрядности процессоров до 64-разрядных возросла и величина максимального числа, обрабатываемого за
один такт. Двоичное кодирование текстовой информации используют для
кодирования каждого символа 1 байт (8 двоичных разрядов), что позволяет закодировать N = 2 8 = 256 различных символов, которых обычно бывает достаточно для представления текстовой информации: прописные и строчные буквы русского и латинского алфавитов, цифры, знаки, графические символы. Присвоение символу конкретного двоичного кода произведено в соответствии с принятым соглашением, зафиксированным в кодовой таблице.
В различных кодировках одному и тому же двоичному коду соответствуют различные символы. Каждая кодировка задается своей собственной кодовой таблицей.
В задачу пользователя не входит решение проблемы перекодировки текстовых документов. При работе в приложениях Windows предусмотрена возможность автоматической перекодировки документов, созданных в приложениях MS-DOS. При работе в Intemet с использованием браузеров Intemet Explorer, Opera или Google происходит автоматическая перекодировка WеЬ-страниц.
При двоичном кодировании текстовой информации каждому символу соответствуют своя уникальная последовательность из восьми нулей и единиц, свой уникальный двоичный код от 00000000 до 11111111 (десятичный код от О до 255).
Первые 33 кода (с О по 32) соответствуют не символам, а операциям (перевод строки, ввод пробела и т.д.). Коды с 33 по 127 являются интернациональными и соответствуют символам латинского алфавита, цифрам, знакам арифметических операций и знакам препинания. Коды с 128 по 255 являются национальными, т. е. в национальных кодировках одному и тому же коду соответствуют различные символы.
В настоящее время существуют пять различных кодовых таблиц для русских букв, поэтому тексты, созданные в одной кодировке, не будут аналогично отображаться в другой.
Одним из первых стандартов кодирования русских букв на компьютерах был код КОИ-8 (код обмена информацией 8-битный) для компьютеров с операционной системой UNIX.
Наиболее распространенной является стандартная кириллическая кодировка Microsoft Windows, обозначаемая СР1251 (СР - Code Page - коgовая страница), которую поддерживают все Windоws-приложения, работающие с русским языком.
В среде операционной системы MS-DOS используется «альтернативная» кодировка, в терминологии фирмы Microsoft - кодировка СР866.
компьютеров Macintosh фирма Apple разработала свою собственную кодировку русских букв (Мае).
Международная организация по стандартизации (lnternational Standards Organization - ISO) утвердила в качестве стандарта для русского языка кодировку, называемую ISO 8859-5.
Международный стандарт Unicode отводит на каждый символ не один байт, а два, и потому с его помощью можно закодировать не 256 символов, а N = 216
= 65 536 различных символов. Эту кодировку поддерживает платформа Microsoft Windows.
- КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
ИНФОРМАТИЗАЦИИ
Современные технические средства информатизации в общем случае можно представить в виде информационно-вычислительного комплекса, содержащего собственно компьютер с его основными устройствами, а также дополнительные, или периферийные, устройства.
К числу основных устройств персонального компьютера, располагающихся в его системном блоке, относят материнскую плату, процессор, видеоадаптер (видеокарту), звуковую карту, средства обработки видеосигнала, оперативную память, ТУ-тюнер. В системном блоке располагаются также приводы и дисководы для накопителей информации различных типов.
Все разнообразие функций, выполняемых периферийными устройствами при решении различных задач, можно подразделить на несколько групп:
Устройства отображения (вывода) информации служат для обработки видеоинформации и ее представления для визуального восприятия. Это прежде всего мониторы, изготовленные на базе широкого спектра современных технологий, в том числе и З D мониторы.
Формирование объемных изображений осуществляется с помощью шлемов виртуальной реальности, ЗD-очков и ЗD-мониторов различного принципа действия.
Для решения задач, связанных с демонстрацией информации на экране для большой аудитории, применяют различные проекторы.
Для обеспечения взаимосвязи между компьютером и устройством отображения информации служит видеоадаптер, выполняющий преобразование цифрового сигнала, циркулирующего внутри ПК, в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. Для компьютерной обработки сигналов таких устройств, как телевизионный тюнер, видеомагнитофон, видеокамера, т. е. преобразования их из аналоговой в цифровую форму, применяют специальные средства обработки видеосигнала, например видеобластер.
Звуковая и акустическая системы компьютера обеспечивают обработку и воспроизведение аудиоинформации.
Устройства ввода информации представляют собой совокупность устройств управления и ввода данных. Эти функции выполняют клавиатура, мышь, джойстик. Для ввода информации в ПК широко применяются световое перо, сканер, цифровая камера, дигитайзер, электронный планшет.
Печатающие устройства (принтеры) служат для вывода информации как на твердые, как правило, бумажные носители в текстовой форме, так и в объемном виде. По принципу действия принтеры весьма разнообразны: ударные, струйные, лазерные, светодиодные, термические и ряд других, реализующих технологии многомерной печати. Для вывода графической информации в виде чертежей используют плоттеры. Функционирование пишущих блоков плоттеров основано на тех же принципах, что и принтеров, а по конструкции они подразделяются на планшетные и рулонные.
Среgства телекоммуникаций предназначены для дистанционной передачи информации. К ним относятся пейджеры, радиотелефоны, персональные терминалы для спутниковой связи, обеспечивающие передачу звуковой и текстовой информации. Факсимильные аппараты, осуществляющие процесс дистанционной передачи изображения и текста, подразделяются на термографические, электрографические, струйные, лазерные, фотографические, электрохимические и электромеханические. Модемы в основном используются для обмена информацией между компьютерами через телефонную линию и конструктивно выполняются как внешними,
функционирующими автономно, так и внутренними, встраиваемыми в аппаратуру.
Широко распространенными средствами работы с информацией на твердых носителях являются многочисленные устройства копировальной техники: электрографические, термографические, диазографические,фотографические, электронно-графические.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Что входит в состав технических средств информатизации?
2. Что принято за единицу измерения количества информации?
З. Как кодируются символы текста?
4. В чем разница между традиционными 8-битными кодировками
и новой кодировкой Unicode?
-
ВАЖНЕЙШИЕ ЭТА П ЫИСТОРИИ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОИ ТЕХНИКИ
Создание электронно-вычислительных машин (ЭВМ) в середине ХХ в. по праву относят к числу самых выдающихся достижений в истории человечества. Вычислительная техника расширила интеллектуальные возможности человека и превратилась в один из решающих факторов научно-технического прогресса. При этом ее развитие неразрывно связано с развитием техники и технологии в ряде промышленных отраслей.
История использования механических и полуавтоматических средств для арифметических операций насчитывает не одно тысячелетие. Первые вычислительные устройства были созданы еще в Древней Греции. В 1642 г. французский математик Блез Паскаль (1623-1662) создал механический арифмометр, позволивший выполнять четыре арифметических действия. Немецкий философ и математик Готфрид Вильгельм фон Лейбниц (1646-1716) изобрел механическую счетную машину, выполняющую сложение и умножение. Англичанин Чарльз Бэббидж (1792-1871) разработал концепцию вычислительной машины с гибкой схемой программирования
и запоминающим устройством. Программы вводились с помощью
перфокарт - карточек из плотного материала, на которых информация представлялась в виде комбинации отверстий и хранилась в
«складе» (памяти) в виде данных и промежуточных результатов.
Машина работала от пара, процесс вычислений был автоматизирован, а результаты расчета в виде таблиц распечатывались.
В 1878 г. русский математик и механик Панфутий Львович Чебышев (1821-1894) создал суммирующий аппарат с непрерывной
передачей десятков, а в 1881 г. - приставку к нему для умножения
и деления.
Немецкий эмигрант Герман Холлерит (1860-1929) запатенто-
11ал электромеханическую «машину для переписи населения)), ис-
110льзующую для ввода данных перфокарты. Машина управлялась
·•лектрическими импульсами, возникающими при замыкании элек
трической цепи через отверстия в перфокарте.
Наиболее стремительным и последовательным развитием и вне
дрением вычислительных устройств ознаменовалась первая поло
вина ХХ в. Возможность создания универсальной вычислительной
машины обосновал английский математик н Матисон Тьюринг
(1912-1954).
В 1938 г. немецкий инженер Конрад Зусе изготовил макет механи
ческой программируемой цифровой машины Z-1, в составе которой
была клавиатура для ввода данных с перфокарт в блок памяти. При
создании этой машины впервые в мире использована предложенная
автором двоичная система счисления и термин «машинное слово)),
В 1943 г. американец Говард Эйкен на основе уже созданных к
этому времени электромеханических реле сконструировал и изго
товил на одном из предприятий фирмы IBM вычислительную ма
шину, названную «Марк-1)).
Применение электронных ламп при создании первых вычисли
тельных машин способствовало прогрессу в этой области. В 1946 г.
в США группой специалистов под руководством Джона Мочли и
Преспера Экерта была создана первая вычислительная машина на
основе электронных ламп, названная ENIAC (Electronic
Numerical Integrator and Computer - электронный числовой инте
гратор и вычислитель), предназначенная для балисстических рас
четов. Для выполнения других вычислений требовалось практиче
ски заново перестраивать машину.
В 1949 г. был создан компьютер, в котором нашли воплощение
принципы построения логической схемы вычислительной машины
выдающегося математика Джона фон Неймана (1903-1957). Эта
машина имела возможность использовать гибкую запоминаемую
программу, которую можно было бы изменять, не перестраивая
всей машины.
Компьютеры на электронных лампах были громоздкими и стои
ли очень дорого, поэтому были доступны только крупным компани
ям и учреждениям.
Изобретение в 1948 г. т р а н з и ст о р о в, заменивших в компьютерах электронные лампы, развитие технологии их массового производства способствовали в 1950-х гг. существенному усовершенствованию, уменьшению размеров компьютеров и снижению их стоимости.
В 1952 r. фирма IBM выпустила свой первый промышленный электронный компьютер IBM 701, который представлял собой синхронную ЭВМ параллельного действия, содержащую 4 ООО электронных ламп и 12 000 германиевых диодов. А в 1956 r. IВМ предложила первый компьютер с накопителем информации на магнитных дисках.
Следующий шаг по пути миниатюризации и совершенствования
компьютеров был связан с изобретением и н те г р а л ь н ы х
схем. В 1959 r. Роберт Нойс, впоследствии основатель фирмы Intel,
предложил создавать на одной пластине как сами транзисторы, так
и все соединения между ними, так называемые интеrральные схемы, или чипы. Первый компьютер на интегральных схемах выпустила в 1968 r. фирма Buттoughs. В 1970 r. конструкторы фирмы Intel создали интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ, первый микропроцессор, который был способен одновременно обрабатывать только 4 бит информации. На базе Intel-8080 в 1975 r. был создан первый коммерчески распространяемый компьютер «Альтаир 8800)) с оперативной памятью 256 байт, еще не укомплектованный клавиатурой и монитором. Популярность персональный компьютер «Альтаир)) получил благодаря тому, что Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основатели фирмы Microsoft) создали мя него интерпретатор языка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компьютером. Компьютеры стали продаваться уже в полной комплектации, с клавиатурой и монитором, спрос на них увеличивался ежегодно.
В 1979 r. фирма IBM (Intemational Business Machine Corporation) вышла на рынок персональных компьютеров. В качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel-8088 с емкостью памяти 1 Мбайт, были использованы комплектующие различных фирм, а программное обеспечение было поручено разработать тогда небольшой фирме Microsoft. В августе 1981 r. состоялась официальная презентация нового компьютера под названием IBM РС, который быстро занял ведущее место на рынке, став стандартом персонального компью
тера. Сейчас компьютеры, совместимые с IBM РС, составляют более 90 % всех производимых в мире персональных компьютеров.
Популярность компьютеров IBM РС заключается в том, что фирма IВМ при разработке руководствовалась принципом открытой архитектуры, т. е. изначально сделала компьютер не единым неразъемным устройством, а обеспечила возможность его сборки из независимо изготовленных частей, причем методы сопряжения устройств с компьютером IВМ РС были доступны всем.
Под архитектурой ЭВМ понимается совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих классов задач. Архитектура ЭВМ охватывает широкий круг проблем, связанных с построением комплекса аппаратных и программных средств и учитывающих такие факторы, как стоимость, сфера применения, функциональные возможности, удобство эксплуатации, причем одним из главных компонентов архитектуры выступают аппаратные средства. Архитектура регламентирует не все связи составных частей вычислительного средства, а наиболее важные, нужные для более эффективного использования. Архитектуру вычислительного средства следует отличать от его структуры.
Структура вычислительного средства определяет его конкретный состав на некотором уровне детализации (устройства, блоки, узлы и т. д.) и описывает связи внутри системы.
В соответствии с принципом открытой архитектуры на основной электронной плате компьютера IВМ РС - системной, или материнской, - размещены только те блоки, которые осуществляют обработку информации (вычисления). Схемы, управляющие всеми остальными (периферийными) устройствами компьютера - монитором, дисками, принтером, реализованы на отдельных платах (контроллерах), которые вставляются в стандартные разъемы на системной плате - слоты. К этим электронным схемам подводится электропитание из единого блока питания, а для удобства и надежности все это заключается в общий корпус - системный блок. От
крытость архитеы заключается в том, что для IBM РС совместимых компьютеров все спецификации взаимодействия внешних устройств с контроллерами, контроллеров с системной платой (шиной) доступны.
- УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭВМ
На разных этапах развития техники и технологии были приняты различные названия для компьютеров: арифметико-логическое устройство (АЛУ), программируемое электронно-вычислительное устройство (ПЭВМ или ЭВМ), вычислительная машина, компьютер.
Основные принципы построения логической схемы вычислительной машины, изложенные выдающимся математиком Джоном фон Нейманом.
Фон-неймановская архитектура реализованная в вычислительных машинах первого и второго поколений, содержит следующие основные блоки:
• арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;
• устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программ;
• внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), или память,
хранения программ и данных;
• оперативное запоминающее устройство (ОЗУ);
• устройства ввода и вывода информации (УВВ).
Внешняя память отличается от устройств ввода и вывода тем, что данные в нее заносятся в виде удобном компьютеру, но недоступном непосредственного восприятия человеком. Например, накопитель на магнитных дисках относится к внешней памяти;
устройством ввода является клавиатура, а монитор и принтер -
устройства вывода. Причем, если монитор можно отнести к устройствам отображения информации, то принтер - типичное печатающее устройство.
Взаимодействие основных устройств компьютера реализуется в
соответствии со следующей последовательностью. В память компьютера вводится программа с помощью какого-либо внешнего устройства. Память компьютера состоит из некоторого количества пронумерованных ячеек. В каждой ячейке могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройсrвом - счетчиком команд в УУ.
Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая инструкция (команда) программы, и организует ее выполнение. Как правило, после выполнения одной команды устройство управления начинает выполнять команду из ячейки памяти, которая находится непосредственно за ячейкой, где содержится только что выполненная команда.
Управляющее устройство выполняет инструкции программы автоматически и может обмениваться информацией с оперативным запоминающим устройством и внешними устройствами компьютера. Поскольку внешние устройства работают значительно медленнее, чем остальные части компьютера, управляющее устройство может приостанавливать выполнение программы до завершения операции ввода-вывода. Все результаты выполненной программы должны быть ею выведены на внешние устройства компьютера, после чего компьютер переходит к ожиданию каких-либо сигналов внешних устройств.
Схема устройства современных компьютеров несколько отличается от приведенной ранее. Например, арифметико-логическое устройство и устройство управления объединены в единое устройство - центральный процессор - СРИ (Central Processing Unit).
Появление ЭВМ третьего поколения было обусловлено переходом от транзисторов к интегральным микросхемам. В них не только были значительно уменьшены размеры базовых функциональных узлов, но и появилась возможность существенно повысить быстродействие процессора. При этом возникло противоречие между высокой скоростью обмена информацией внутри ЭВМ и медленной работой устройств ввода-вывода. Решение этой проблемы было найдено посредством освобождения центрального процессора от функций обмена и передачи их специальным электронным схемам управления работой внешних устройств. Такие схемы имели различные названия: каналы обмена, процессоры ввода-вывода, периферийные процессоры, но в последнее время все чаще используется
термин «контроллер внешнего устройства», или «контроллер».
Контроллер можно представить как специализированный процессор, управляющий работой какого-либо внешнего устройства по специальным встроенным программам обмена. Например, контроллер дисковода (накопителя на гибких магнитных дисках) обеспечивает позиционирование головки, чтение или запись информации. Результаты выполнения каждой операции заносятся во внутренние регистры памяти контроллера и могут быть в дальнейшем прочитаны CPU - центральным процессором. CPU в свою очередь выдает задание на выполнение контроллеру. Дальнейший обмен
информацией может происходить под руководством контроллера, без участия CPU. Наличие таких интеллектуальных контроллеров внешних устройств стало важной отличительной чертой ЭВМ третьего и четвертого поколений. Шинная архитектура ЭВМ, содержащей интеллектуальные контроллеры (К).
Для связи между отдельными функциональными узлами ЭВМ используется общая магистраль - шина, состоящая из трех частей:
шины данных, по которой передается информация; шины адреса,
определяющей, куда передаются данные, и шины управления, регулирующей процесс обмена информацией.
Следует отметить, что в некоторых моделях компьютеров шины данных и адреса объединены: на шину сначала выставляется адрес, а потом данные. Сигналы по шине управления определяют, для какой цели используется шина в каждый конкретный момент.
Такая открытость архитектуры ЭВМ позволяет пользователю свободно выбирать состав внешних устройств, т. е. конфигурировать компьютер.