Системный блок

Центральный

Микропроцессор (цп)

Внутренняя

память

Внешняя

память

Системная шина (магистраль)

Устройства ввода – вывода (периферийные устройства)

Устройства ввода – вывода (периферийные устройства)

Клавиатура

Монитор

Принтер

Мышь

Компьютер обменивается информацией с внешним миром с помощью периферийных устройств. Только благодаря периферийным устройствам человек может взаимодействовать с компьютером, а также со всеми подключенными к нему устройствами. Наиболее распространенные периферийные устройства приведены на рисунке:

Периферийные устройства делятся на устройства ввода и устройства вывода. Устройства ввода предназначены для ввода в компьютер данных и программ. Устройства вывода предназначены для вывода результатов. Устройства ввода преобразуют информацию в форму понятную машине, после чего компьютер может ее обрабатывать и запоминать. Устройства вывода переводят информацию из машинного представления в образы, понятные человеку.

Все устройства ввода-вывода, а также устройства внутренней памяти подключают к системной шине через соответствующие специальные платы, которые называют адаптерами или контроллерами. К основным платам расширения, предназначенным для подключения к шине дополнительных устройств, относятся:

• Видеоадаптеры (видеокарты)

• Звуковые платы

• Внутренние модемы

• Сетевые адаптеры (для подключения к локальной сети).

Видеоадаптер – это плата (карта) расширения для обработки изображений и обеспечения работы монитора. Это устройство содержит некоторую часть оперативной памяти – видеопамять, а также обеспечивает программную настройку режимов цветности экрана. Разновидностью видеоадаптеров можно считать TV-тюнеры, обеспечивающие приём и обработку телевизионного сигнала, что приводит к использованию ПК ещё и как телевизора.

Звуковой адаптер - это плата (карта) расширения для обработки звуковой информации (записи, воспроизведения, создания звука программными средствами). Звуковой адаптер обеспечивает соединение ПК с такими устройствами ввода и вывода как микрофон, наушники, акустические системы, синтезаторы и др.

Взаимодействие периферийных устройств с адаптером происходит через порты ввода/вывода. По способу передачи информации порты ввода/вывода делятся на последовательные (1 провод) и параллельные (несколько проводов). Через последовательный порт подключаются удалённые от компьютера внешние устройства, а через параллельный – находящиеся рядом.

Системная плата (материнская, англ. matherboard) – это электронное устройство для размещения и соединения основных компонентов ПК, определяющих его архитектуру: процессора, внутренней памяти, плат расширения и портов подключения. Системная плата занимает важнейшее место внутри системного блока.

3.

Рассмотрим подробнее назначение и основные характеристики устройств, входящих в системный блок.

Центральный процессор (ЦП)- это центральное устройство компьютера, которое выполняет операции по обработке данных и управляет периферийными устройствами компьютера.	Процессор конструктивно создан на полупроводниковом кристалле путём применения сложной микроэлектронной технологии. Это очень маленький кремниевый кристалл с несколько миллионов размещённых в нём транзисторов. Из-за его размеров ЦП называют микропроцессором, или чипом (от англ. сhip – тонкий кусочек). Центральный процессор состоит из следующих устройств: устройство управления (УУ или CU (control unit)). Это координатор всех действий. Устройство управления организует процесс выполнения программ и координирует взаимодействие всех устройств ЭВМ во время её работы.; арифметико-логическое устройство (АЛУ ). Это устройство выполняет все вычислительные операции: и арифметические, и логические; регистры процессора служат промежуточной быстрой памятью, используя которые, процессор выполняет расчёты и сохраняет промежуточные результаты. Для ускорения работы с оперативной памятью используется кэш-память, в которую с опережением подкачиваются команды и данные из оперативной памяти, необходимые процессору для последующих операций
К основным характеристикам процессора относятся: Производительность (быстродействие), которая определяется тактовой частотой (МГц). С помощью сигналов тактовой частоты синхронизируется работа всех устройств ПК. Тактовая частота отражает уровень промышленной технологии, по которой изготавливался данный процессор. Увеличение частоты – одна из основных тенденций развития микропроцессоров. На рынке массовых компьютеров лидирующее место среди производителей процессоров занимают 2 фирмы: Intel и AMD. Разрядность процессора - это максимальное количество бит информации, которые могут обрабатываться и передаваться процессором одновременно. Разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные. Например, если регистр имеет разрядность 2 байта, то разрядность процессора равна 16 (2x8); если 4 байта, то 32; если 8 байтов, то 64.

• Оперативная память (ОП) предназначена для  временного хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Это энергозависимая память. Физически реализуется в модулях ОЗУ (оперативных запоминающих устройствах) различного типа. При выключении электропитания вся информация в оперативной памяти исчезает.

• Объём хранящейся информации в ОЗУ составляет от 32 до 512 Мбайт и более. Занесение информации в память и её извлечение, производится по адресам. Каждый байт ОП имеет свой индивидуальный адрес (порядковый номер). Адрес – число, которое  идентифицирует ячейки памяти (регистры). ОП состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых хранится определенный объем информации. ОП непосредственно связана с процессором. Возможности ПК во многом зависят от объёма ОП.

• Кеш память - очень быстрая память малого объема служит для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств различной скорости.

• Специальная - постоянная, Fiash, видеопамять и тд.

• Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – энергонезависимая память для хранения программ управления работой и  тестирования устройств ПК. Важнейшая микросхема ПЗУ – модуль BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода), в котором хранятся программы автоматического тестирования устройств после включения компьютера и загрузки ОС в оперативную память. Это Неразрушимая память, которая не изменяется при выключении питания

• Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого

• CMOS  RAM (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) - память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и  составе оборудования компьютера, о режимах его работы. Содержимое изменяется программой, находящейся в  BIOS (Basic Input Output System).

• Видеопамять – запоминающее устройство, расположенное на плате управления дисплеем и предназначенное для хранения текстовой и графической информации, отображаемой на экране. Содержимое этой памяти сразу доступно двум устройствам – процессору и дисплею, что позволяет изменять изображение на экране одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

В ПЗУ находятся:

• Программа управления работой самого процессора;

• Программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью;

• Программы запуска и остановки ЭВМ;

• Программы тестирования устройств, проверяющие при каждом включении компьютера правильность работы его блоков;

Информация о том, где на диске находится операционная система.

Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это оперативное (быстрое) запоминающее устройство, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

Объем ОЗУ обычно составляет от 32 до 1024 Мбайт. В настоящее время появились ОЗУ до 2 Гбайт. Для несложных административных задач бывает достаточно и 32 Мбайт ОЗУ, но сложные задачи компьютерного дизайна могут потребовать от 512 Мбайт до 2 Гбайт ОЗУ.

Микросхемы памяти

RIMM (сверху) и DIMM (снизу)

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого с дискеты

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой стороны — важный модуль любой операционной системы.

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера  и  загрузки операционной системы в оперативную память.

Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.

CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы.

Микросхемы BIOS и CMOS

К устройствам специальной памяти относят видеопамять. Видеопамять используется для хранения графической информации. Видеопамять содержит данные, соответствующие текущему изображению на экране.

Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Объем VRAM обычно составляет от 16 до 512 Мбайт.

Внешняя память (ВП) предназначена для продолжительного хранения программ и данных. Устройства внешней памяти компьютера совмещают возможности ОЗУ и ПЗУ - хранят информацию по желанию пользователя независимо от электропитания. Но в отличие от внутренней памяти, они не связаны прямо с процессором. Внешняя память компьютера – это самые современные носители информации. Они характеризуются: плотностью записи (количество единиц информации на единицу площади поверхности материала изготовления); скоростью передачи данных, записи и чтения (количество единиц информации, передаваемое в единицу времени); надёжностью (длительность хранения информации). Чтение и запись информации с магнитных и оптических носителей выполняют дисководы — устройства передачи информации. У них есть механическая часть, которая вращает носитель вокруг его центра и перемещает головку чтения/записи в радиальном направлении: Вращение диска и перемещение головки обеспечивают быстрый доступ к любому участку поверхности диска. В устройстве, которое называют винчестер, магнитный диск и устройство чтения/записи (дисковод) собраны в одно целое. Поэтому можно сказать, что винчестер не только хранит информацию, но и служит устройством для ее ввода/вывода по отношению к ОЗУ.
	В 1973 г. фирмой IBM был разработан первый жёсткий диск - винчестер. (16 Кбайт ). Современные диски могут иметь ёмкость до100 Гбайтов. Обычно винчестер имеет от одного до пяти и более обработанный с высокой точностью керамических или алюминиевых пластин (дисков), на которые нанесён специальный магнитный слой. Диски жёстко закреплены через равные промежутки на вертикальном стержне (привод). Стержень вращается вокруг своей оси. Наиболее важной частью любого накопителя являются головки чтения/записи. Здесь также используется механизм кэширования для согласования взаимодействия медленно действующей дисковой памяти и более быстрой оперативной памяти.
	Накопители на гибких магнитных дисках используются для хранения небольших объёмов информации и для её переноса с одного компьютера на другой. Они состоят из дискеты и привода, называемого дисководом. Дискета представляет собой тонкую пластиковую основу с магнитным слоем. Для защиты от повреждений она помещена в квадратный жёсткий чехол. Основные параметры дискет: диаметр и ёмкость памяти. Наиболее распространёнными в настоящее время являются 3-дюймовые (3,5) дискеты. Современные 3-дюймовые дискеты, как правило, DS/ HD-типа и рассчитаны на хранение 1,44 Мбайтов информации. На чехле дискеты такого типа есть отверстие, указывающее на то, что она высокой плотности.
	Для переноса с одного компьютера на другой большого количества информации существуют специальные накопители – на оптических дисках. Виды оптических дисков: CD-диски (вмещают до 780 Мб данных) DVD-диски (вмещают до 17 Гб данных). На этих дисках, как правило, поставляются программные продукты, базы данных, мультимедийные приложения. По принципу действия различают диски: CD-ROM – неперезаписываемые лазерно-оптические диски; CD-R – однократно записываемые; CD-RW – допускающие повторную запись. Для хранения больших объёмов видеоинформации (музыкальные клипы, кинофильмы, игры) используется технология DVD, основанная на хранении информации в цифровом формате. Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации. На лазерных дисках CD (CD — Compact Disk, компакт диск) и DVD (DVD — Digital Video Disk, цифровой видеодиск) информация записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося диска, а интенсивность отраженного луча зависит от отражающей способности участка дорожки и приобретает значения 0 или 1.
	Flash-память - это энергонезависимый тип памяти, позволяющий записывать и хранить данные в микросхемах. Устройства на основе flash-памяти не имеют в своём составе движущихся частей, что обеспечивает высокую сохранность данных при их использовании в мобильных устройствах.

4.