Устройство персонального компьютера
Базовая конфигурация персонального компьютера состоит из следующих устройств:
системный блок, монитор, клавиатура, мышь
Устройства, размещаемые внутри системного блока
материнская плата , на которой размещены:
процессор
оперативная память
шины
набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств и характеризующих материнскую плату- чипсет
постоянное запоминающее устройство
разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты)
жесткий диск
дисковод гибких дисков
дисковод компакт-дисков CD-ROM
видеокарта (видеоадаптер)
звуковая карта
Р
ис.
2. Внутреннее устройство системного
блока
Все устройства, находящиеся вне материнской платы называются периферийными или внешними.
Материнская плата
Это основная плата компьютера, на которой расположены самые важные устройства ПЭВМ.
Основными параметрами, по которым они различаются, являются параметры микосхем(чипсетов), расположенных на материнской плате. Они определяют тип центрального процессора, который размещается на системной плате этого типа, максимальную тактовую частоту, с которой он работает, наличие сопроцессора, тип шины, в которую вставляются платы расширения, объем оперативной памяти и некоторые другие параметры. Таким образом, если нужно установить в компьютер новый процессор или плату расширения, следует точно знать соответствует ли эти устройства типу материнской платы.
Основная память
Она состоит из оперативного (ОЗУ) и постоянного запоминающего устройств (ПЗУ).
Оперативная память (RAM) - устройство для временного хранения информации, когда компьютер включен, Она предназначена для размещения программ (системных, и прикладных) и хранения исходных данных, промежуточных и окончательных результатов выполнения этих программ. Программы, которые есть в компьютере, хранятся на жестком диске. Программы, которые нужно выполнить на компьютере (т.е. решить с их помощью некоторую задачу) извлекаются из "хранилища" и размещаются в оперативной памяти. При включении компьютера в оперативную память загружаются программы операционной системы, которые будут управлять исполнением команд пользователя и всеми ресурсами компьютера (аппаратурой, файловой системой) во время его работы .
Прикладные программы загружаются в оперативную память по команде пользователя и удаляются из нее по его желанию.
Каждый элемент оперативной памяти хранит один двоичный разряд- бит. Биты объединены в группы по 8 бит (1 байт) и каждая такая группа имеет адрес, по которому к ней можно обратиться (номер байта в последовательности байтов ОП).
Существуют следующие единицы измерения объема ОП:
Килобайт --- 1Кб = 1024 байта
Мегабайт --- 1Мб = 1024 Кб
Гигабайт --- 1Гб = 1024 Мб
Терабайт --- 1Тб = 1024 Гб
Для представления в оперативной памяти одного символа текста нужен один байт. Для представления страницы текста - около 2 Кб.
В современных компьютерах объем памяти обычно составляет 128-512 Мбайта.
Объем памяти - важная характеристика компьютера, она влияет на скорость работы компьютера и на работоспособность программ.
Микросхемы ОП размещаются на специальных платах, которые вставляются в разъемы на материнской плате (см. рис. 2).
ПЗУ и BIOS
ПЗУ (ROM) используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержимое памяти специальным образом "зашивается" в устройстве при его изготовлении для постоянного хранения даже когда компьютер выключен.
Комплект программ, "зашитых" в ПЗУ, представляют собой базовую систему ввода-вывода (BIOS -Basic Input Output System)
При включении компьютера оперативная память обнуляется, а процессор сразу после включения выполняет программы из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), которые проверяют состав и работоспособность компьютера в момент включения, выдают на экран монитора диагностические сообщения, проверяют защиту компьютера при помощи пароля (если она установлена). Эти программы обеспечивают взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков, и т.п. не только при загрузке, но и во время работы компьютера.
ПЗУ содержит программу SETUP, которая позволяет вручную выполнить настройку параметров аппаратных средств, определить последовательность загрузки компьютера, защитить компьютер паролем, чтобы предотвратить несанкционированное использование машины и т.д. Для хранения данных, установленных пользователем при помощи SETUP, используется еще одна микросхема - CMOS .
В своей работе BIOS использует сведения об аппаратной конфигурации компьютера, которые хранит CMOS . Это энергозависимая память, постоянно подпитываемая от батарейки, которая тоже находится на материнской плате. Та же батарейка питает и схему кварцевых часов, непрерывно отсчитывающих время и текущую дату. Питание от батарейки позволяет хранить информацию в CMOS и отсчитывать время и тогда, когда компьютер выключен.
Процессор
Основным устройством любого компьютера является процессор.
Микропроцессор можно рассматривать как автомат, способный выполнять последовательность команд (программу). Эти команды называются машинными. Каждый процессор настроен на выполнение определенного числа команд. Их совокупность образует систему команд процессора.
Набор машинных команд у каждой марки процессора свой собственный, отличный от набора процессора любой другой системы или модели.
Машинные команды и данные, над которыми осуществляется действие, хранятся в одной и той же оперативной памяти. Процессору в любой момент времени доступен любой байт оперативной памяти.
Из оперативной памяти извлекаются исходные данные для выполнения команды (например, для команды сложения - числа, которые нужно сложить) и туда же помещается результат ее исполнения (для команды сложения - сумма этих чисел).
.Программист, создавая программы, пишет их на одном из языков программирования, затем программа транслируется (т.е. переводится на машинный язык), редактируется, и только после этого может быть выполнена процессором.
Микропроцессор исполняет машинные команды только той программы, которая расположена в оперативной памяти, поэтому для выполнения программы ее машинные команды переписываются с внешней памяти в оперативную.
Скорость работы процессора задается микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты. Это своеобразный метроном внутри компьютера. На выполнение процессором каждой машинной команды отводится определенное количество тактов. Ясно, что если метроном "стучит быстрее", то и процессор работает быстрее. Тактовая частота процессора характеризует быстродействие компьютера.
Шины
Связь между всеми внутренними и внешними устройствами выполняют шины и микросхемы чипсета. Упрощенно системную шину можно представить как совокупность проводников, объединенных по их назначению (шина данных, шина адреса, шина команд). Основной характеристикой этих линий является их разрядность - количество параллельных линий, по которым одновременно передаются биты адресов или данных.
Когда процессор обращается к ОП за очередной машинной командой выполняемой программы, она передается в процессор по шине команд, адрес нужного операнда команды передается по шине адреса, а сами данные - по шине данных.
Если у процессоров Intel Pentium:
адресная шина 32-разрядная, это означает, что в этих компьютерах можно обратится к байту с адресом равным 232=4294967296 байт = 4 Гбайт, т. е. можно работать с ОП объемом в 4 Гб. 36-разрядная - можно работать с 64Гб.
шина данных-64-разрядная, следовательно, за один раз на обработку поступают 8 байтов.
шина команд 32-разрядная - можно передать команду длиной в 4 байта.
В ПЭВМ выполненных на базе процессоров Intel Pentium используется шина PCI (Peripheral Component Interconnect).