Тема 4. Апаратне забезпечення персональних комп’ютерів

План викладу матеріалу

1. Архітектура та принципи роботи ЕОМ.

2. Магістрально-модульна структура персонального комп’ютера.

3. Склад системного блока.

4. Пристрої введення/виведення інформації.

5. Зовнішня пам’ять комп’ютера.

6. Ноутбуки.

§ 1. Архітектура та принципи роботи еом

Архітектура ЕОМ – це опис сукупності пристроїв, блоків ЕОМ та принципів взаємодії компонентів комп’ютера.

Основними функціями ЕОМ є обробка і збереження інформації, а та­кож обмін інформацією з зовнішніми пристроями. В основі функ­ціо­ну­вання ЕОМ лежить принцип програмного управління (ЕОМ виконує прог­раму автоматично без втручання людини), тобто обчис­лювальна ма­ши­на повинна керуватися програ­мою з послідовним виконанням команд з цієї програми, а сама програма, як і самі дані, повинна зберіга­тися в пам’яті ЕОМ у вигляді кодів 0 та 1. Ці принципи роботи ЕОМ сфор­мулю­вав мате­матик фон Нейман у 1946 р.

Отже, програми – це керуючі засоби компонентами комп’ютера, що забезпечують функціонування комп’ютера та обробку ін­фор­­мації.

Команда – це інструкція компонентам ЕОМ, про те що вони мають робити на кожному кроці.

Програма – це упорядкована сукупність команд (директив), які може виконувати ЕОМ в автоматичному режимі.

За фон Нейманом обчислювальна машина має складатися з таких ос­нов­них компонентів.

1. Запам’ятовуючий пристрій, в якому можна було б записувати двій­кові коди та зчитувати їх. Цей пристрій називається опера­тив­ною пам’яттю (ОП). Виконана вона у вигляді комірок, кожна з яких має свій номер, тобто адресу. За адресою можна звернутися до пот­рібної комірки в операціях запису-зчитування.

2. Арифметико-логічний пристрій (АЛП). Цей пристрій призна­чений для автоматичного виконання певного набору арифметик­них та логічних операцій над числовими і символьними даними.

3. Пристрій управління (ПУ). Цей пристрій забезпечує читання та за­­пис інформації до комірок пам’яті. Він також формує і подає сиг­­на­ли в усі блоки ЕОМ для керування їх роботою, наприклад, коор­ди­нує роботою АЛП, зовнішніх пристроїв. Мікропроцесори (МП) в су­ча­­с­­них комп’ютерах на одній мікросхемі поєднують в собі АЛП та ПУ.

4. Зовнішні пристрої. Це, насамперед, пристрої введення та виве­дення інформації. Наприклад, клавіатура, монітор, прин­тер тощо.

§2. Магістрально-модульна структура персонального комп’ютера

Персональний комп’ютер – це багатофункціональна, одноко­рис­тувацька, малогабаритна обчислювальна машина, яка призна­чена для розв’язування задач обробки і збереження інформації.

Основними складовими частинами персонального комп’ютера є: сис­тем­ний блок, монітор, клавіатура, миша. Вони складають мінімальну кон­фігурацію сучасного персонального комп’ютера.

Модульний спосіб конструювання персонального комп’ютера ра­зом з магіст­ральним способом обміну інформацією і визначає магіст­рально-модульний принцип побудови ПК. Функціональна схема ПК має вигляд, який наведено на рис. 29.

Різноманітні вузли комп’ютера пов’язані з мікропроцесором та між собою через пристрій, що називається системною шиною. Обмін даними відбувається через системну шину, яку ще називають магіс­траллю.

Магістраль містить такі шини:

1. Шина даних, по якій інформація (дані) передається від МП до будь-якого пристрою або навпаки від пристрою до МП.

2. Шина адреси – сукупність проводів і відповідних схем, по яких передається в паралель всі коди адреси комірки ОП або портів введення/виведення.

3. Шина управління містить проводи для передачі управління (уп­равляючих сигналів) з боку мікропроцесора в усі блоки ПК.

4. Шина живлення, що містить проводи і схеми для підключення блоків ПК до системи електричного живлення.

Розрядність шини даних визначає розрядність комп’ютера. Напри­к­лад, якщо шиною даних передається 32 біти в паралель, то і ПК є 32-розрядним. Розрядність впливає на продуктивність комп’ю­тера.

Розрядність адресної шини визначає адресний простір – макси­мальну кількість комірок ОП. Кількість адресованих комірок становить 2ⁿ, де n – розрядність адресної шини. Для сучасних комп’ютерів вико­рис­товується 32-розрядна адресна шина (для процесорів сім’ї Pentium) і 64-розрядна (для процесорів сім’ї Itanium).

Рис. 29. Умовна схема ПК

Системна шина забезпечує три напрямки передачі інформації:

1. між мікропроцесором і ОП;

2. між МП і портами введення/ виведення зовнішніх пристроїв;

3. між основною пам’яттю і зовнішніми пристроями (в режимі пря­мого доступу до пам’яті).

Завдяки наявності системної шини IBM-сумісні ПК мають прин­цип відкритої архітектури, тобто вони складаються з кількох мо­ду­лів, що ви­готовляються у вигляді окремих плат. Модульна струк­тура дозволяє ко­рис­тувачу самому комплектувати необхідну йому конфі­гурацію ком­п’ю­тера та полегшує модернізацію комп’ютера і його ре­монт.

Один з важливих модулів – це материнська плата, на якій розмі­щені мікропроцесор, оперативна пам’ять, системна шина та слоти роз­ши­рен­ня для підключення інших модулів. Цими модулями є електронні плати-контролери зовнішніх пристроїв, наприклад, плата відео­конт­ро­лера (ві­део­­­карта), що створює сигнали для монітора.