Тема 3. Компьютерная техника

Тема 3.1. Архитектура персонального компьютера

1. Состав системного блока. Назначение устройств и принципы их взаимодействия.

2. Шинные интерфейсы материнской платы.

3. Микропроцессор. Характеристика микропроцессоров.

4. Устройства ввода и вывода информации.

Тема 3.2. Память современного персонального компьютера

1. Разновидности памяти ПК.

2. Внутренняя память, разновидности и основные характеристики.

3. Внешняя память, разновидности и основные характеристики.

Тема 3.1. Архитектура персонального компьютера

В 1945г. американский математик Джон фон Нейман сформулировал основные принципы работы и компоненты современного программного управляемого компьютера. Он определил пять компонентов: арифметико – логическое устройство и устройство управления, память, устройство ввода, устройство вывода информации. С этих пор архитектура подавляющего большинства современных компьютеров называется фон – неймановский

Под архитектурой ЭВМ понимается совокупность общих принципов построения ЭВМ, реализующих программное управление и взаимодействие основных ее функциональных узлов. Общие принципы построения ЭВМ, которые относятся к архитектуре:

• Структура памяти ЭВМ;

• Способы доступа к памяти и внешним устройствам;

• Возможность изменения конфигурации компьютера;

• Система команд;

• Форматы данных;

• Организация интерфейса.

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.

Основными характеристиками ПК являются:

- Тип процессора и его характеристики.

- Объём оперативной памяти.

- Наличие и объём кэш – памяти.

- Тип системной шины и её пропускная способность.

- Тип и ёмкость винчестера.

- Тип видеоконтроллёра и объём видеопамяти.

- Тип монитора и его характеристики.

- Наличие мультимедиа – компонентов (CD – ROM, звуковая карта, колонки).

- Мощность энергопотребления.

- Габаритные размеры.

ПК состоит из следующего минимального набора отдельных компонентов: системного блока, монитора, клавиатуры и мыши. К компьютеру могут подключаться и другие устройства: принтер, акустические колонки, сканер и др.

Совокупность материальных компонент компьютера, в которых реализуются различные информационные процессы, называется аппаратным обеспечением, или оборудованием ПК. Английский вариант названия аппаратного обеспечения ПК - hardware, что в переводе означает твердое изделие В зависимости от своего назначения и конструктивных особенностей различают следующие категории ПК: настольные или desktop (их вид наиболее привычен для большинства пользователей), переносные (portable), наколенные (laptop), блокнотные (notebook) и карманные (pocket) компьютеры.

Наиболее производительными являются настольные ПК. Отметим, что производительность компьютера определяется объемом операций, которые он выполняет в единицу времени. Настольные компьютеры предназначаются, как правило, для стационарной установки в офисе, компьютерном классе или дома. Иногда настольные ПК выполняются в напольном варианте.

1. Состав системного блока. Назначение устройств и принципы их взаимодействия.

Все основные компоненты настольного компьютера находятся в системном блоке. Это материнская плата с процессором и оперативная память, накопители на жестких и гибких дисках, CD-ROM и др. В системном блоке находится блок питания. Все эти компоненты жизненно важные для компьютера, без них он не может работать. Поэтому данный блок называется системным.

Системный блок, как правило, вмещает в себя следующие узлы:

электронные схемы, управляющие работой ПК (микропроцессор, системная шина и др.);

накопители на жестких и гибких магнитных дисках, на оптических (CD-ROM);

блок питания, преобразующий переменное напряжение сети в низкое напряжение, необходимое для работы электронных схем;

система вентиляции, обеспечивающая необходимый температурный режим для МП и других электронных узлов ПК;

дополнительные узлы: дисковод для компакт-дисков, звуковая карта, внутренний модем и др.

Размещение внутри блока перечисленных узлов зависит от типа корпуса системного блока. Чаще всего в настольных компьютерах используется высокий вертикальный корпус tower, что в переводе означает «башня» На передней панели системного блока имеются кнопки, например, Power (питание) и Reset (перезапуск), а также индикаторные лампочки Power (сигнализирует о включенном питании) и HDD (сигнализирует о работе жесткого диска). На ряде корпусов имеется кнопка Turbo и цифровой индикатор, указывающий тактовую частоту работы МП.

Оборудование, которое расположено вне системного блока, относится к внешним, устройствам ввода-вывода. Это оборудование называют также периферийными устройствами. Однако к периферийным устройствам можно отнести и некоторые устройства внутри самого системного блока. В первую очередь, это все типы накопителей

2. Шинные интерфейсы материнской платы.

Плата - плоская текстолитовая основа, чаще прямоугольной формы, на которой крепятся и соединяются между собой электрические компоненты. Часто имеется возможность стыковать плату с другими компонентами компьютера. Каждая конкретная плата выполняет свои определенные функции. Она может быть ответственна, например, за вывод информации на монитор, или за вывод звука через колонки, или обеспечивать связь Вашего компьютера с другими компьютерами посредством специального кабеля или имеющихся телефонных коммуникаций, в общем, каждая конкретная плата в компьютере выполняет какие либо свойственные ей функции.

Материнская плата (Motherboard) - основной компонент каждого ПК. Называется главной (Mainboard), или системной, платой. Это самостоятельный элемент, который управляет внутренними связями и взаимодействует с внешними устройствами; Материнская плата является основным элементом внутри ПК, влияющим на производительность компьютера в целом.

Структура типовой материнской платы:

• процессор, установленный в специальный разъем и охлаждаемый радиатором с вентилятором;

• микросхемы кэш-памяти второго уровня (внешней)

• слоты для установки модулей оперативной памяти;

• слоты для установки карт расширения.

• микросхема перепрограммируемой памяти, в которой хранятся программы BIOS, программы тестирования ПК, загрузки операционной системы, драйверы устройств, начальные установки;

• разъемы для подключения накопителей HDD, FDD.

Все компоненты материнской платы связаны между собой системой проводников (линий), по которым происходит обмен информацией. Эту совокупность линий называют информационной шиной, или просто шиной (Bus).

Шиной в электротехнике называется толстый медный провод, предназначенный для передачи больших токов. В компьютерной технике словом «шина» обозначают устройство для связи между собой нескольких узлов компьютера. Связь и обмен информацией всех узлов компьютера организуется с помощью системной шины, которая называется также магистралью.

Системная шина связывает, в первую очередь, МП со всеми узлами компьютера. Кроме этого, через системную шину-магистраль узлы связываются между собой. Магистраль включает в себя следующие три шины.

Шина управления, которая служит для управления со стороны МП всеми системами и процессами, происходящими в компьютере.

Шина адреса (адресная шина), с помощью которой осуществляется выбор нужной ячейки памяти, а также портов ввода-вывода.

Шина данных, по которой информация передается от МП к какому-либо устройству либо, наоборот, от устройства к МП.