Архитектура современного персонального компьютера

Классификация:

• main-frame¹

• мини-ЭВМ

• суперсерверы

• персональные компьютеры

Персональный компьютер визуально состоит из следующих элементов:

• видеомонитор

• системный блок

• манипулятор графической информации

• клавиатура

Современный main-frame представляет собой достаточно компактный (около 6 м2) аппарат, позволяющий производить многопроцессорную обработку информации. При многопроцессорной обработке данных компьютер может работать в синхронном и асинхронном режимах. Синхронный режим – выполнение одной функции, мощность процессорного объединения, повышение быстродействия. Асинхронный режим – за каждым из процессоров закрепляется определенная функция (одновременное выполнение разных функций). В этих режимах сильно повышается быстродействие. Используются в обороне, крупных транспортных системах, космической отрасли, в системе государственного управления.

Мини-ЭВМ продолжают использоваться в качестве серверов крупных вычислительных систем. Их стоимость достигает нескольких десятков миллионов долларов. Используются для управления корпоративными сетями и сетями кампусов.

Супер-сервер – используется для управления сетями кампусов, сетями отделов.

Персональный компьютер – используется для организации рабочих мест специалистов и для управления мелкими вычислительными сетями (рабочие группы, сети отделов).

Компьютером будем считать то, что в период массовых продаж предлагает большинство торгующих организаций.

Видеомониторы

1. Размер – диагональ (измеряется в дюймах)

2. Разрешение – количество точек на дюйм (чем больше разрешение, тем выше качество).

3. Р азмер зерна – чем меньше зерно, тем выше качество.

4. Частота развертки – не ниже 60 Гц.

5. Способ передачи изображения

• ЭЛТ

• ЖК²

• Плазма³

6. Соответствие экологическим и гигиеническим стандартам

7. Соответствие стандартам энергосбережения

8. Наличие дополнительного оборудования

9. Фирма-производитель

10. Стоимость

Манипуляторы графической информации

1. Мышь⁴

2. Трекбол

3. Пьезопанель

4. Электронный карандаш

Характеристики мыши:

1. количество кнопок

2. способ подключения

• радиопорт

• инфракрасный порт

• PS/2

• USB порт – универсальный порт, к которому можно подключить любое оборудование, имеет сильный электрический сигнал, обладает высокой скоростью

3. способ передачи импульса

• шариковая

• оптическая

На стоимость мыши влияет материал, из которого она изготовлена, количество кнопок и фирма-производитель.

Клавиатура⁵

1. с тандартная – 101 клавиша и специальная – специальные клавиши

2. способы подключения

• стандартный

• PS/2

• ИК-порт

• радио-порт

3. клавиши

• кнопки

• эргономичные

• пленка с контактами

4. дополнительное оборудование – подсветка

Системный блок6

Материнская плата – большая печатная микросхема, на которой монтируются все элементы

• чипсет – набор микросхем, формирующих материнскую плату

• фирма-производитель

• частота системной шины

• набор различных компонентов, интегрируемых в МП, набор различных интерфейсов, подключение различных устройств

• стандарт МП на соответствие корпусу (AT/ATX)⁷

О сновные элементы, расположенные на материнской плате

- набор микросхем чипсет

- разъём для подключения процессора

- модули оперативной памяти

- микросхема BIOS

- аккумуляторная батарейка

- кэш-память

- слот расширения

- контроллеры

- встроенные видео/звуковая/сетевая карты

- Dip-переключатели

П роцессор – основной элемент, располагающийся на материнской плате

• тип процессора

• фирма-производитель

• тактовая частота

• наличие математического сопроцессора (внешний или внутренний)

• подключение к МП (в виде микросхемы или литой)

• дополнительные характеристики (MMX)

Современные ЦПУ, выполняемые в виде отдельных микросхем (чипов), реализующих все особенности, присущие данного рода устройствам, называют микропроцессорами. С середины 80-х последние практически вытеснили прочие виды ЦПУ, вследствие чего термин стал всё чаще и чаще восприниматься как обыкновенный синоним слова «микропроцессор». Тем не менее, это не так: центральные процессорные устройства некоторых суперкомпьютеров даже сегодня представляют собой сложные комплексы больших (БИС) и сверхбольших (СБИС) интегральных схем.

Изначально термин Центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, предназначенных для выполнения сложных компьютерных программ. Вследствие довольно точного соответствия этого назначения функциям существовавших в то время компьютерных процессоров, он естественным образом был перенесён на сами компьютеры. Начало применения термина и его аббревиатуры по отношению к компьютерным системам было положено в 60-х годах XX века. Устройство, архитектура и реализация процессоров с тех пор неоднократно менялись, однако их основные исполняемые функции остались теми же, что и прежде.

М икросхема BIOS – в ней находится программа начальной загрузки компьютера и программа, описывающая конфигурацию компьютера. Работоспособность BIOS поддерживает специальная аккумуляторная батарея, которая заряжается при включении и разряжается при выключении ПК. Поддерживает работоспособность BIOS в течении двух лет.

Характеристики микросхемы BIOS:

- фирма-производитель

- дата изготовления

Кэш-память⁸ (внутренняя или внешняя) – это буфер между накопителем информации и оперативной памятью, в котором хранятся последние 512/1024/2048 кб информации, считанные с диска. Наличие кэш-памяти на отдельных приложениях позволяет повысить производительность компьютера на 30 %.

О перативная память – существует для загрузки программ, хранения промежуточных результатов расчетов процессора. С выключением питания информация, находящаяся в ОП, исчезает. В настоящее время используют память типа SDRAM, DDRAM, RIMM.

• размер памяти

• частота системной шины

• пропускная способность

Ячейка памяти — часть запоминающего устройства ЭВМ для хранения 1 машинного слова (числа) или его части (например, 1 байта). Общее число ячеек памяти всех запоминающих устройств определяет ёмкость памяти ЭВМ.

Слоты расширения

• PCI – универсальный

• AGP – специализируется на видеокартах

Контроллер – техническое устройство, своего рода адаптер для преобразования сигнала конкретных устройств.

• IDE – для подключения к компьютеру различных накопителей информации. Представляет собой совокупность двух контроллеров: Primary и Secondary. К каждому может быть подключено два устройства. Одно из них ведущее, другое – ведомое.

• UDMA – технология быстрых дисков.

• Floppy дисков

• Портов

Перемычки и дип-переключатели бывают двух видов: простые и с кнопкой.

Винчестер⁹ – металлические или пластиковые диски, покрытые магнитным слоем, запись на магнитный носитель. Для подключения к компьютеру используют специальный кабель – шлейф.

• размер или объем памяти

• скорость доступа

• поддержка технологии UDMA

• ф ирма

CD-ROM¹⁰ – накопитель на оптических дисках

• поддержка форматов

• скорость чтения

Дисковод

• размер (3.5, 5.25 и 8 дюймов)

• плотность записи (0.8, 1.44 и 2.88 Мб)

Блок питания – осуществляет снабжение электроэнергией

• тип (AT/ATX)

• мощность

К улер – дополнительный вентилятор, который устанавливается на корпусе компьютера или на отдельных микросхемах для обеспечения дополнительного охлаждения.

Как правило, используется следующующая схема: на тепловыделяющий компонент устанавливается радиатор (чаще всего — из алюминия или меди), а на него — вентилятор, осуществляющий приток воздуха к радиатору. Для увеличения полезной площади радиатора (повышения теплоотдачи) производители прибегают к различным уловкам и, в следствие этого, форма радиатора порой принимает весьма причудливые формы.

Видеокарта¹¹ – вид контроллера, управляющего работой видеомонитор

• способ подключения к компьютеру (PCI или AGP)

• разрешение

• к оличество цветов

• стандарт (CGA, VGA, XGA)

• частота

• объем памяти

• поддержка 3d-графики

• поддержка стандарта 3d (OpenGL, Direct3D)

Корпус компьютера

• башня или настольный

• размер (mini, midi, high)

Порты – предназначены для ввода и вывода информации

• для подключения клавиатуры (ИК, PS/2)

• для подключения мыши (COM, PS/2, USB)

• параллельный (LPT)

• универсальный (USB)