Устройство персонального компьютера

Введение 

Создание  персонального компьютера можно  отнести к одному из самых значительных изобретений 20 века. ПК существенно  изменил роль и значение вычислительной техники в жизни человека. Современные  ЭВМ бывают самыми разными: от больших, занимающих целый зал, до маленьких, помещающихся на столе, в портфеле и даже в кармане. Сегодня самым массовым видом ЭВМ являются персональные компьютеры.  

Вот далеко не полный список использования компьютера: подготовка текстовых документов, графических  изображений, электронная почта, обучение, подготовка к изданию рекламных листков, журналов, газет и книг, организация бухгалтерского учета и учета материальных ценностей, подготовка рекламных роликов и демонстрационных программ, математические расчеты, создание и исполнение музыкальных произведений,  игры и развлечения. 

Но для  нормальной работы необходимо чётко  и ясно представлять, из чего компьютер  состоит. 

Структура ПК 
 

Составные части, из которых состоит компьютер, называют модулями. Среди всех модулей  выделяют основные модули, без которых работа компьютера невозможна, и остальные модули, которые используются для решения различных задач: ввода и вывода графической информации, подключения к компьютерной сети и т.д.

     Персональные  компьютеры обычно состоят из следующих  основных модулей:  

Мышь  

 
 

Системный блок 

 

Монитор 

 
 
 
 
 
 

Клавиатура

 

                                                     

Системный блок. 

В системном  блоке находятся все основные узлы компьютера: 

•    материнская плата; 

•    электронные схемы (процессор, контроллеры устройств и т.д.); 

•    блок питания; 

•    дисководы (накопители). 

Характеристики  основных модулей ПК 

Материнская плата 

Материнская (системная, главная) плата является центральной частью любого компьютера. На материнской плате размещаются в общем случае центральный процессор, сопроцессор, контроллеры, обеспечивающие связь центрального процессора с периферийными устройствами, оперативная память, кэш-память, элемент ROM-BIOS, аккумуляторная батарея, кварцевый генератор тактовой частоты и слоты для подключения других устройств. 

Общая производительность материнской платы  определяется не только тактовой частотой, но и количеством данных, обрабатываемых в единицу времени центральным  процессором, а также разрядностью шины обмена данных между различными устройствами материнской платы. 

По функциональному  назначению шины делятся на: 

•       шину данных; 

•       адресную шину; 

•       шину управления. 

По шине данных происходит обмен данными  между центральным процессором, картами расширения и памятью.  

По адресной шине происходит адресация ячеек  памяти, в которые производится запись данных.  

По шине управления или системной шине происходит передача управляющих сигналов между  центральным процессором и периферией. На материнской плате системная шина заканчивается слотами для установки других устройств.  

В настоящее  время существует несколько стандартов шин: ISA, MCA, EISA, VESA, PCI, USB. Архитектура  материнских плат постоянно совершенствуется: увеличивается их функциональная насыщенность, повышается производительность.  

Порт  – многоразрядный вход или выход  в устройстве. 

Процессор 

В общем  случае под процессором понимают  устройство, производящее набор операций над данными, представленными в  цифровой форме. Применительно к  вычислительной технике под процессором понимают центральное процессорное устройство, обладающее способностью выбирать, декодировать и выполнять команды, а также передавать и принимать информацию от других устройств.  

Производство  современных персональных компьютеров начались тогда, когда процессор был выполнен в виде отдельной микросхемы. 

Функции процессора: 

1.обработка  данных по заданной программе  – функция АЛУ; 

2.программное  управление работой устройств  ЭВМ – функция УУ (устройства  управления). 

В состав процессора входят также регистры  – ряд специальных запоминающих ячеек. 

Регистры  выполняют две функции: 

•       кратковременное хранение числа или команды; 

•       выполнение над ними некоторых операций. 

Производительность CPU характеризуется следующими основными  параметрами: 

1.  тактовой  частотой; 

2.  степенью  интеграции;  

3.  внутренней  и внешней разрядностью обрабатываемых  данных; 

4.  памятью,  к которой может адресоваться CPU. 

Тактовая  частота указывает, сколько элементарных операций микропроцессор выполняет за одну секунд. Тактовая частота определяет быстродействие процессора.  

Степень интеграции микросхемы показывает, сколько  транзисторов  может поместиться  на единице площади. Для процессора Pentium Intel эта величина составляет приблизительно 3 млн. на 3,5 кв.см, у Pentium Pro – 5 млн. 

Внутренняя  разрядность процессора определяет, какое количество битов он может  обрабатывать одновременно при выполнении арифметических операций. Внешняя разрядность  процессора определяет, сколько битов  одновременно он может принимать или передавать во внешние устройства.  

Для процессора различают внутреннюю тактовую частоту  процессора и внешнюю. Количество адресов  ОЗУ, доступное процессору, определяется разрядностью адресной шины. 

Память 

Центральный процессор имеет доступ к данным, находящимся в оперативной памяти. Работа компьютера с пользовательскими программами начинается после того как данные будут считаны из внешней памяти в ОЗУ.  

ОЗУ работает синхронно с центральным процессором  и имеет малое время доступа. Оперативная память сохраняет данные только при включенном питании. Отключение питания приводит к необратимой потере данных, поэтому пользователю, работающему с большими массивами данных в течение длительного времени, рекомендуют периодически сохранять промежуточные результаты на внешнем носителе.  

Функции памяти:  

•      приём информации от других устройств; 

•      запоминание информации; 

•      передача информации по запросу в  другие устройства машины. 

Память  делят на: 

1.  основную: 

        ОЗУ (оперативно запоминающее устройство); 

        ПЗУ (постоянное запоминающее  устройство); 

2.  внешнюю. 

Носители  внешней памяти: жесткие и гибкие магнитные диски, а также лазерные диски (CD). Прежде, чем использовать, диски форматируют на дорожки  и секторы. 

К функциям периферийных устройств относятся  ввод и вывод информации. 

Каждое  устройство имеет набор характеристик, которые позволяют подобрать  такую конфигурацию устройств, которая  наилучшим образом подходит для  решения определенного круга  задач с помощью компьютера. 

По способу  реализации оперативная память делится  на динамическую и статическую.  

Оперативная память бывает: SIMM и DIMM.  

Кэш-память. Кэш-память предназначена для согласования скорости работы сравнительно медленных  устройств, таких, например как динамическая память с быстрым микропроцессором. Использование кэш-памяти позволяет избежать циклов ожидания в его работе, которые снижают производительность всей системы. 

С помощью  кэш-памяти обычно делается попытка  согласовать также работу внешних  устройств, например, различных накопителей, и микропроцессора. Соответствующий контролер кэш-памяти должен заботиться о том, чтобы команды и данные, которые будут необходимы микропроцессору в определенный момент времени, именно к этому моменту оказывались в кэш-памяти. 

Назначение  и группы периферийных устройств. 

Основное  назначение ПУ - обеспечить поступление  в ПК из окружающей среды программ и данных для обработки, а также  выдачу результатов работы ПК в виде, пригодном для восприятия человека или для передачи на другую ЭВМ, или в иной, необходимой форме. ПУ в немалой степени определяют возможности применения ПК. 

Периферийные  устройства можно разделить на несколько  групп по функциональному назначению:  

1.    Устройства ввода-вывода – предназначены для ввода информации в ПК, вывода в необходимом для оператора формате или обмена информацией с другими ПК. К такому типу ПУ можно отнести внешние накопители, модемы. 

2.    Устройства вывода – предназначены для вывода информации в необходимом для оператора формате. К этому типу периферийных устройств относятся: принтер, монитор, аудиосистема. 

3.    Устройства ввода – Устройствами ввода являются устройства, посредством которых можно ввести информацию  в компьютер.  Главное их предназначение - реализовывать воздействие на машину. К такому виду периферийных устройств относятся: клавиатура, сканер, графический планшет и т.д. 

4.    Дополнительные ПУ – такие как манипулятор «мышь», который лишь обеспечивает удобное управление графическим интерфейсом операционных систем ПК и не несет ярковыраженных функций ввода либо вывода информации; WEB-камеры, способствующие передаче видео и аудио информации в сети Internet, либо между другими ПК. Последние, правда, можно отнести и к устройствам ввода, благодаря возможности сохранения фото, видео и аудио информации на магнитных или магнитооптических носителях. 

Каждые  из перечисленных групп устройств  выполняют определенные функции  ограниченные их возможностями и  назначением. 

Периферийные  устройства ввода-вывода информации. 

Периферийные устройства ввода-вывода бывают нескольких видов в зависимости от назначения. 

Винчестер 

Винчестеры  или накопители на жестких дисках – это внешняя память большого объема, предназначенная для долговременного  хранения информации, объединяющая в  одном корпусе сам носитель информации и устройство записи/чтения. По сравнению с дисководами винчестеры обладают рядом очень ценных преимуществ: объем хранимых данных неизмеримо больше, время доступа у винчестера на порядок меньше. Единственный недостаток: они не предназначены для обмена информацией. 

Физические  размеры винчестеров стандартизированы  параметром, который называют  форм-фактором. 

Винчестер состоит из не скольких жестких дисков, с нанесенным на поверхность магнитным  слоем и расположенных друг под другом. Каждому диску соответствует пара головок записи/чтения. При включенном компьютере диски винчестера постоянно крутятся, даже когда нет обращения к винчестеру, таким образом, экономится время на его разгон.