Понятие архитектуры и структуры компьютера. Структурная схема персонального компьютера.

Архитектура компьютераопределяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные.

Основные функцииопределяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами.

Дополнительныефункции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные функции ЭВМ реализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.

Структура персонального компьютера

Обычно персональный компьютер состоит из трех частей:

· системного блока;

· клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;

· монитора (или дисплея) – для изображения текстовой или графической информации.

Компьютеры выпускаются и в портативном варианте (как дипломат) или блокнотном (ноутбук) исполнении. Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок "спрятан" под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре.

Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере "главным". В нем располагаются все основные узлы компьютера:

· электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессоры, оперативная память, контроллеры устройств);

· блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

· накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);

· накопитель на жестких магнитных дисках, предназначенные для чтения и записи на несъемные жесткие магнитные диски (винчестер).

Микропроцессор – важнейший элемент компьютера, так как им определяется скорость выполнения машиной программ пользователя. Со времени появления персональных компьютеров (ПК) сменилось несколько поколений процессоров, что составляет следующий ряд в порядке увеличения скорости: 8088, 286, 386SX, 386DX, 486SX, 486DX, 486DX2, Pentium, Pentium Pro и другие.

Параметры процессора:

· разрядность – ширина "такта", по которому передается компьютерная информация: 8, 16, 32 или 64 бита;

· тактовая частота, характеризующая число команд, выполняемых процессором за одну секунду (измеряется в мегагерцах (МГц)). Обычно тактовая частота соответствует 160…200МГц.

Микропроцессор включает в себя:

· арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое выполняет операции (микрооперации), необходимые для выполнения команд микропроцессора;

· устройство управления (УУ) – управляет всеми частями компьютера посредством принципов программного управления;

· микропроцессорная память (МПП). В микропроцессоре есть несколько ячеек собственной памяти, они называются регистрами. Некоторые из них предназначены для хранения операндов – величин, участвующих в текущей операции. Такие регистры называются регистрами общего назначения (RON).

Регистр команд (RK) предназначен для хранения текущей команды. В регистре – счетчике команд (СК) хранится текущий адрес. Перед выполнением программы необходимо задать ее начальный адрес – записать его в счетчик команд.

Через интерфейсную систему, основу которой составляет системная шина персонального компьютера, микропроцессор соединяется с:

а) Основной памятью компьютера:

- оперативное запоминающее устройство (RAM) хранит работающую программу и данные;

- постоянное запоминающее устройство (ROM) - хранит информацию, которая необходима для постоянной работы.

RAM и ROM разбиты на ячейки, каждой из которых присвоен порядковый номер (адрес).

б) Внешней памятью:

- накопители на жестких магнитных дисках – устройства с несъемными носителями (винчестеры). Жесткие диски служат для постоянного хранения в компьютере программ и данных.

Выполнение многих современных прикладных программ без них невозможно. Большинство жестких дисков, в отличие от имеющих меньшую емкость дискет, нельзя снять, поэтому их иногда называют несъемными дисками. Можно, однако приобрести и съемные жесткие диски. Они ценны, когда нужно сохранять конфиденциальность информации и как средство переноса больших объемов данных между компьютерами. Емкость современных накопителей на жестких магнитных дисках может достигать нескольких Гбайт.

Более популярны становятся накопители на оптических дисках благодаря большой емкости и надежности.

Неперезаписываемые лазерно-оптические диски обычно называют компакт-дисками ПЗУ – Compact disc (CD) ROM. Они имеют емкость до 1,5Гбайт, время доступа – от 30 до 300мс.

- накопители на гибких магнитных дисках. Для данных накопителей носителями являются дискеты (флоппи-диски).

в) С монитором через видеоадаптер.

г) С принтером через адаптер принтера.

д) С источником питания.

ж) С каналом связи через сетевой адаптер.

Сетевой адаптер дает возможность подключить компьютер в локальную сеть. При этом пользователь может получать доступ к данным, находящимся на других компьютерах.

з) С таймером (таймер – внутренние электронные часы, которые подключены к автономному источнику питания (аккумулятору), продолжающий работать даже после отключения машины от питающей сети).

и) Микропроцессор через интерфейс связан с клавиатурой, а также имеет генератор тактовых импульсов, который генерирует последовательность электрических импульсов, а частота этих импульсов определяет тактовую частоту машины (ее быстродействие).

к) С математическим сопроцессором.

Обычно универсальные микропроцессоры относительно медленно выполняют арифметические операции над числами с плавающей запятой. Это объясняется тем, что они работают с целыми числами, и при использовании чисел, представленных в другой форме, им требуются дополнительные команды преобразования.

Для ускорения выполнения арифметических операций часто используется отдельный процессор, называемый математическим сопроцессором. Он выполняет арифметические операции над числами с плавающей запятой самостоятельно, без дополнительных программных средств. Благодаря этому в несколько раз возрастает скорость вычислительного процесса.

2 Общие сведения о периферийных устройствах ПК

Различные типы периферийных устройств, подключаемых к компьютерной системе, играют важную роль в ее работе. Они в значительной степени определяют возможности использования компьютеров и их технические характеристики. Широкий ассортимент выпускаемых периферийных устройств позволяет выбирать те из них, с которыми профессиональные компьютеры используются наиболее эффективно в различных областях деятельности.

В зависимости от функций, выполняемых компьютерной системой, периферийные устройства могут подразделяться на две основные группы. К первой относятся те периферийные устройства, наличие которых абсолютно необходимо для функционирования компьютерной системы. Их обычно называют системными периферийными устройствами. К этой группе относятся видеомонитор, клавиатура, накопитель на гибком магнитном диске (НГМД), накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД) и печатающее устройство (принтер).

Ко второй группе периферийных устройств относятся накопители на магнитной ленте, устройства для ввода графической информации, устройства для вывода графической информации (плоттеры), модем, сканер, аудиоплата, мышь или трекбол, коммуникационные адаптеры и другие. Они предоставляют профессиональному компьютеру дополнительные возможности. Однако наличие их в его конфигурации определяется конкретной областью деятельности. В связи с этим данная группа носит название дополнительных периферийных устройств.

Многие периферийные устройства подсоединяются к компьютеру через специальные гнезда (разъемы),находящиеся обычно на задней стенке системного блока компьютера. Кроме монитора и клавиатуры такими устройствами являются:

· принтер – устройство для вывода на печать текстовой и графической информации;

· мышь – устройство, облегчающее ввод информации в компьютер;

· джойстик – манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр;

а также другие устройства.

Некоторые устройства, например, многие разновидности сканеров (приборов для ввода рисунков и текста в компьютер), используют смешанный способ подключения: в системный блок компьютера вставляется только электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем.

В настоящее время разрабатываются все более новые и совершенные периферийные устройства.

19.Состав системного блока (назначение и характеристики основных устройств).

Системный блок - основной компонент системы. Все составляющие части системного блока являются модульными, и при необходимости позволяют легко провести реконфигурацию компьютера.

Что скрывает за собой корпус системного блока? В стандартной комплектации компьютера необходимо, чтобы присутствовали следующие компоненты:

· материнская плата

· процессор

· ОЗУ (оперативное запоминающие устройство) или оперативная память

· жёсткий диск (винчестер)

· блок питания

· видеокарта, звуковая карта

· дисковод CD-ROM или дисковод CD-RW (для компакт-дисков)

· при необходимости - дисковод FDD (для гибких дисков).

· Материнская плата имеет второе имя: системная плата.Часто её называют просто «мамой», потому что она обеспечивает связь между всеми непохожими друг на друга элементами системного блока. Именно к материнской плате подключаются процессор, жесткий диск, дисководы, видеокарта, монитор, клавиатура, мышь, принтер, модем, прочее.

· Для этого на плате располагаются разъемы (или слоты), одни из которых имеют выход наружу, а другие нет. На задней стенке системного блока можно увидеть разъемы, которые выходят из компьютера и предназначены для подключения внешних устройств (клавиатуры, мыши, принтера, монитора и др.)

· А вот те разъемы на материнской плате, что снаружи нам не видны, используются для "втыкания" в них основных деталей, которые отвечают за быстродействие компьютера в целом. Наиважнейшим элементом, который крепится к плате, является процессор.

· Это мозг компьютера. Его основные характеристики – разрядность и тактовая частота, чем выше эти показатели, тем мощнее процессор. От частоты работы процессора (количество операций в секунду) зависит скорость работы компьютера. Частота измеряется в герцах.

· Для того чтобы у процессора «мозги не закипели» от усердной работы, сверху прямо на него устанавливаютвентилятор. Вентилятор очень старается охладить процессор и от того, увы, иногда начинает жужжать. Вентилятор еще называют кулер: от англ. «cool», что следует понимать не в смысле «круто», а как охлаждать или прохлада.

· В старых компьютерах вентиляторов вообще не было, в них не было необходимости. Однако с увеличением мощности компьютеров некоторые элементы, потребляя электрический ток, стали перегреваться и выходить из строя. Возникла потребность в их охлаждении, так в системных блоках появились вентиляторы. Сейчас кулеры могут быть установлены внутри блока питания, на процессоре, на видеокарте. Дополнительный кулер может быть установлен на системном блоке, для охлаждения всего блока.

· Кроме процессора на материнской плате находится еще оперативное запоминающее устройство (сокращенно ОЗУ). Такая память называется оперативной. Она нужна для того, чтобы хранить в себе информацию, с которой компьютер работает в данный момент времени. То есть она существует для того, что бы постоянно не "рыться" в огромном массиве данных на жестком диске, а работать лишь с определенным объемом, тем самым сокращая время выполнения заданных операций. Чем память больше, тем быстрее работает компьютер. Кроме того, ОЗУ отвечает за то, какое количество программ может выполняться одновременно.

· Для оперативной памяти на материнской плате выделено несколько разъемов, поэтому со временем, когда ее начнет не хватать, можно вставить дополнительную

· При выключении компьютера вся информация из оперативной памяти удаляется. Однако все, что Вам нужно сохранить, всегда сохраняется на жесткий диск(HDD -сокращение отангл. Hard Disk Drive). Нужно только не забывать о сохранении своей работы!

· Жесткий дискчаще называют«винчестер», он же «винт», он же «винч». Располагается внутри системного блока. Это волшебный диск, на который записывается все, что нам нужно. При выключении компьютера вся информация, которая была записана на винчестер, остается. Если хотите, можете проверить. Главное, иметь такую полезную привычку во время работы за компьютером, как периодически сохранять свою работу на винчестере. Как говорится «на Бога надейся, но сам не плошай».

· Кстати, а Вы знаете, откуда такое название у жесткого диска – «винчестер»? В 1973 году фирма IBM создала первую модель жесткого диска, который имел 30 дорожек и 30 секторов. Поэтому инженеры – разработчики диска, общаясь между собой, использовали краткое название «30-30». Это случайно совпало с «Winchester 30/30» – маркировкой патрона одноименной фирмы, который имел калибр 0,30 дюйма, то есть 7,62 миллиметра, и стандартный заряд в 30 гран (около 2-х граммов) бездымного пороха. Как винтовка без патрона не выстрелит, так и компьютер без жесткого диска работать не будет.

Кроме винчестера, который расположен внутри системного блока в обязательном порядке, можно при необходимости еще подключить так называемый «внешний винчестер». Его можно подключать к нескольким компьютерам и переносить с места на место. Особенно он актуален для ноутбуков, где ресурсы встроенного жесткого диска обычно невелики.

Материнская плата (наша «мама»), расположенная внутри системного блока, общается с нами с помощью двух видов карт: видеокарта и звуковая карта.

Видеокарта нужна для связи монитора с материнской платой. Онапредставляет из себя некий маленький компьютер со своим процессором, памятью и даже вентилятором. Результатом ее работы является изображение, которое мы видим на мониторе.

"Продвинутые" видеокарты нужны обычному пользователю в основном для новых игр, имеющих с каждым разом все более высокие системные требования. Кроме того, к такой видеокарте нужен в качестве пары «продвинутый» монитор. Однако для работы с текстами и самыми распространенными программами достаточно простой видеокарты и обычного монитора.

Звуковая карта для компьютера является посредником между материнской платой и колонками с микрофоном. Она может быть:

· встроенной в материнскую плату (для обычных колонок этого вполне достаточно),

· отдельной платой внутри системного блока,

· внешним устройством, у которого качество звучания при прочих равных условиях лучше, чем у внутренней звуковой платы.

Сейчас практически все материнские платы, наряду со встроенной звуковой картой, имеют и сетевую.

Сетевая карта для ПК известна также как сетевая плата или сетевой адаптер. Она может быть:

· встроена в материнскую плату,

· либо отдельно устанавливается в нее,

· либо является внешней.

Сетевая карта служит для подключения к сети Интернет или для соединения компьютера с другими компьютерами по локальной сети.

Блок питаниясистемного блока питает все устройства внутри компьютера. Блоки питания отличаются по мощности. Мощность компьютера и его функциональные возможности напрямую зависят от его блока питания. Чем мощнее блок питания, тем больше устройств вы сможете подключить внутри системного блока.

В некоторых системных блоках естьфлоппи-дисководы. Они предназначены для работы с флоппи-дисками, которые еще называют дискетами или гибкими дисками. Впрочем, современные системные блоки далеко не всегда укомплектованы такими дисководами.

Наконец, несколько слов о разъемах и портах ввода-вывода, расположенных на системном блоке. Они предназначенные для подключения монитора, клавиатуры, мышки, принтера и т.п. Подробно о разъемах и портах говорить не будем, просто перечислим некоторые из них: USB, VGA, разъем питания, COM-порт, LPT-порт, стандартный разъем для подключения звуковых колонок и т.д.

Таким образом, системный корпус представляет из себя корпус-оболочку для наиважнейших компонентов компьютера таких, как материнская или системная плата, процессор, оперативная память, жесткий диск (винчестер), блок питания. Дополнением к этому незаменимому комплекту может быть видеокарта, звуковая карта, сетевая карта, дисководы.