Персональные компьютеры. Типовой комплект персонального компьютера

Персональный компьютер представляет собой универсальную однопользовательскую микроЭВМ. Персональный компьютер (ПК) в первую очередь является общедоступной ЭВМ и обладает определенной универсальностью. В общем случае, для удовлетворения потребностей пользователя ПК должен обладать следующими свойствами:

· иметь относительно небольшую стоимость, находящуюся в пределах доступности для индивидуального покупателя;

· обеспечивать автономность эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;

· обеспечивать гибкость архитектуры, делающей возможным ее перестройку для разнообразных применений в сфере управления, науки, образования, в быту;

· операционная система и программное обеспечение должно быть достаточно простым, чтобы с ПК мог работать пользователь без профессиональной специальной подготовки;

· высокую надежность работы (более 5000 ч наработки на отказ).

В соответствии с международным стандартом-спецификацией PC99 ПК по назначению делятся на следующие категории:

1. массовый ПК (Consumer);

2. деловой ПК (Office PC);

3. портативный ПК (Mobile PC);

4. рабочая станция (Workstation PC);

5. развлекательный ПК (Entertainment PC).

Большинство ПК, присутствующих в настоящее время на рынке, попадают в категорию массовых ПК. Для деловых ПК минимизированы требования к средствам воспроизведения графики, а к средствам работы со звуковыми данными требования вообще не предъявляются. Для портативных ПК обязательным является наличие средств для создания соединений удаленного доступа, то есть средств компьютерной связи. В категории рабочих станций повышены требования к устройствам хранения данных, а в категории развлекательных ПК – к средствам воспроизведения звука и видео.

По поколениям ПК подразделяются:

· ПК 1-го поколения - используют 8-битные микропроцессоры;

· ПК 2-го поколения - используют 16-битные микропроцессоры;

· ПК 3-го поколения. -используют 32-битные микропроцессоры;

· ПК 4-го поколения - используют 64-битные микропроцессоры.

ПК можно также разделить на две большие группы: стационарные и переносные. К переносным компьютерам относятся ноутбуки, электронные записные книжки, секретари и блокноты.

В соответствии со структурой ЭВМ Джона фон Неймана типовой комплект ПК должен обеспечивать функционирование основных структурных составляющих. Конструктивно типовой комплект состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и печатающего устройства (принтера). Внутри системного блока находятся два из трех основных структурных составляющих: процессор и память.

Системный блок включает:

1) системную (материнскую) плату, где расположены процессор, оперативная и постоянная память, которые выполнены в виде больших интегральных микросхем (БИС). Кроме них на системной плате расположены генератор тактовых импульсов (ГТИ) и специальные переключатели, которые необходимы для обеспечения работы компьютера при выбранном составе внешних устройств.

2) адаптеры, контроллеры и порты – устройства, обеспечивающие связь с внешними устройствами;

3) накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД), на гибких магнитных дисках (НГМД), на оптических дисках (НОД);

4) блок питания.

Примечание. Конструктивно адаптеры, контроллеры могут располагаться непосредственно на системной плате.

Монитор, клавиатура, мышь и принтер являются базовыми устройствами ввода/вывода, обеспечивающими минимально необходимые функции ПК. С помощью клавиатуры пользователем в ПК вводится символьно-цифровая информация.

Монитор (экран) служит для отображения информации в удобном для пользователя виде. Мониторы в настоящее время подразделяются на мониторы с электронно-лучевой трубкой и жидко кристальные мониторы. Размеры мониторов измеряются в дюймах (^|) по диагонали. Стандартными являются 14”, 15”,17”,19”,22” - мониторы. Кроме размеров важнейшей характеристикой монитора является частота обновления. Чем выше частота обновления, тем лучше качество изображения. Современные мониторы работают на частоте 75, 85, 100 или 120 Гц. Наилучшим качеством отличаются мониторы фирм LG и Samsung.

Мышь позволяет в графической среде WINDOWS осуществлять управление курсором на экране монитора, а также запускать выполнение команд и программ. Мыши бывают механические и оптические.

С помощью принтера осуществляется вывод информации на бумажные носители. В зависимости от способа и принципа печати принтеры делятся на лазерные, струйные (чернильные) и матричные (игольчатые). Наиболее распространенными в настоящее время на рынке являются принтеры фирм Hewlett-Packard, Epson, Lexmark, Xerox.

Структура персонального компьютера (ПК)

Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК. Примечание. Здесь и далее организация ПК рассматривается применительно к самым распространенным в настоящее время IBM PC совместимым компьютерам (ПК=PC – personal computer).

ПК состоит из системного блока и периферийного оборудования.

Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться.

В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

• системный блок;

• монитор;

• клавиатура;

• мышь.

Системный блок - корпус, в котором размещены основные электронные компоненты или модули ПК. Корпуса бывают двух основных разновидностей:

- вертикального расположения (tower – башня),

- горизонтального расположения (desktop), разновидности: small-footprint, slimline, (ultra) superslimline.

разновидности: baby-tower, mini-tower, midi-tower, big-tower.

В состав системного блока входят:

- системная (или материнская) плата (motherboard) с расположенными на ней электронными компонентами, платами и разъемами;

- накопители или приводы для сменных накопителей;

- блок питания.

Блок питания смонтирован вместе с корпусом системного блока. Мощность блока питания варьируется в зависимости от типа корпуса — от 100– 150 Вт (slim) до 300–450 Вт (big tower). На корпусе блока питания расположены охлаждающий вентилятор, общий сетевой разъем, тумблер, иногда сетевой разъем для подключения монитора. Электронные компоненты компьютера требуют различные напряжения питания Тип блока питания на рисунке:

FSP ATX-400PNF, 24+4 pin, 20+4 pin.

Напряжения питания и мощность: +3.3V - 30A, +5V - 28A, +12V1 - 18A, +12V2 - 18A, +5VSB - 2.0A, -12V - 0.5A; Комбинированная нагрузка: +3.3VDC & +5VDC - 150 Вт +12V1 & +12V2 - 348 Вт

Системная (материнская плата)

Материнская плата предназначена для размещения или подключений всех остальных внутренних устройств компьютера – служит своеобразной платформой, на базе которой строится конфигурация всей системы.

Тип и характеристики различных элементов и устройств материнской платы, как правило, определяется типом и архитектурой центрального процессора. Как правило, именно центральный процессор или процессоры, их семейство, тип, архитектура и исполнение определяют тот или иной вариант архитектурного исполнения материнской платы.

По числу процессоров, составляющих центральный процессор, различают однопроцессорные и многопроцессорные (мультипроцессорные) материнские платы.

Большинство персональных компьютеров являются однопроцессорными системами и комплектуются однопроцессорными материнскими платами.

Настройка материнской платы на конкретные электронные компоненты осуществляется с помощью перемычек (jumpers). В частности, этими перемычками устанавливается настройка на конкретную модель процессора – регулируются тактовая частота и напряжение питания. Материнская плата крепится к шасси корпуса системного блока, как правило, несколькими винтами с изолирующими пластмассовыми креплениями.

На материнской плате располагаются:

1. Наборы больших однокристальных электронных микросхем – чипов (центральный процессор, чипсет, интегрированные контроллеры устройств и их интерфейсы).

2. Микросхемы памяти и разъемы их плат.

3. Микросхемы электронной логики.

4. Разъемы системной шины (стандартов ISA, EISA, VESA, PCI, AGP, PCI-Express и др.)

5. Простые радиоэлементы (транзисторы, конденсаторы, сопротивления и др.).

6. Слоты для подключения плат расширений (видеокарт или видеоадаптеров, звуковых карт, сетевых карт, интерфейсов периферийных устройств IDE, EIDE, SCSI…).

7. Разъемы портов ввода/вывода (COM, LPT, USB, PS/2 и др.).

На сегодняшний день существует четыре преобладающих типоразмера (форм-фактора) материнских плат - AT (12"), ATX (12"х9,6"), LPX (9"х13") и NLX. Кроме того, есть уменьшенные варианты формата AT (Baby-AT) (8,5"х13"), ATX (Mini-ATX (11,2"х8,2"), microATX) и NLX (microNLX). Более того, недавно выпущено расширение к спецификации microATX, добавляющее к этому списку новый форм-фактор - FlexATX.

Спецификация ATX была предложена корпорацией Intel в 1995 году, и в настоящее время принята всеми ведущими изготовителями компьютеров. Задача ATX - предоставить стандартную спецификацию конструктива PC, на базе которой независимые разработчики компьютеров смогли бы строить взаимно-унифицированные системы. ATX предусматривает следующие основные предпосылки:

- Интеграцию на системной плате набора стандартных периферийных узлов: контроллеров HDD и FDD, портов COM и LPT, а также (по мере необходимости) видеоконтроллеров, звуковых портов, модемов и интерфейсов локальных сетей. Все это требует большего пространства для размещения разъемов.

- Переход электронной промышленности на повсеместное применение элементной базы, рассчитанной на пониженное напряжение питания 3,3 или 3,0 В. Снижение потребляемой мощности компьютерными системами и снижения затрат на системы охлаждения (вентиляторы и т.п.) для компьютеров.

- Снижение затрат на сборку компьютеров на заводах и упрощение их модернизации пользователем.

- Возможность применения новых производительных микропроцессоров.

Конструктив АТХ должен сыграть ту же роль в электронной промышленности, что и конструктив AT, появившийся в 1982 году и ставший стандартом de facto Конструктив использует унифицированное расположение крепежных отверстий, благодаря чему в корпус можно установить платы Baby-AT, полноразмерную плату AT или плату ATX.

Системная шина

Это основная интерфейсная система компьютера. Интерфейс (interface) -совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Системная шина представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов.

В качестве системной шины в ПК используются:. шины расширений - шины общего назначения, позволяющие подключать большое число самых разнообразных устройств,. локальные шины, специализирующиеся на обслуживании небольшого количества устройств определенного класса

Конструктивно выполняются в виде щелевых разъемов (слотов) на материнской плате для установки плат адаптеров.

Чипсет – набор управляющих интегральных схем, при подключении которых друг к другу формируется функциональный блок вычислительной системы, отвечающих за взаимодействие всех компонентов системного блока, связующее звено между всеми компонентами системной платы (i810, i815 – для P III, Celeron; i845, i850 – P4). В классическом варианте чипсет состоит из двух микросхем, называемых «северный мост» (North bridge) и «южный мост» - (South bridge). Определения «северный» и «южный» микросхемы получили из-за своего местоположения на системной плате - первый, соответственно, вверху, ближе к процессору и модулям памяти, второй внизу, в районе слотов расширения и разъемов контроллера IDE. Что касается слова «мост» (реже употребляют еще слово «магистраль») - то набор из этих двух микросхем представляет собой как бы систему мостов, объединяющих все контроллеры и периферийные устройства.

К шине подключаются адаптеры или контроллеры, служащие для согласования работы устройства с остальными блоками ПК.

Адаптер – блок для соединения устройств, использующих различные интерфейсы.

Контроллер – то же, что и адаптер, только с некоторыми самостоятельными функциями, способен выполнять собственные программы управления.

P Вопросы для самоконтроля:

1. По каким признакам можно классифицировать вычислительную технику?

2. Назовите принципы построения компьютеров.

3. Архитектура и структура ЭВМ.

4. Назовите основные характеристики распространенных компьютерных архитектур.

5. Назовите основные этапы и перспективы развития вычислительной техники.

6. Какова базовая конфигурация компьютера для офиса? Назовите основные требования к его характеристикам.

7. Охарактеризуйте устройства ввода информации в персональный компьютер (назначение, принцип работы, основные пользовательские характеристики).

8. Охарактеризуйте устройства вывода информации в персональный компьютер (назначение, принцип работы, основные пользовательские характеристики).

9. Охарактеризуйте устройства отображения информации в персональном компьютере (назначение, принцип работы, основные пользовательские характеристики).

10. Охарактеризуйте устройства хранения информации в персональном компьютере (назначение, принцип работы, основные пользовательские характеристики).

11. Охарактеризуйте устройства передачи информации в персональном компьютере.

12. Охарактеризуйте устройства передачи информации между персональными компьютерами.

13. Охарактеризуйте устройства обработки информации в персональном компьютере (назначение, принцип работы, основные пользовательские характеристики).

PПримеры тестовых заданий:

1.) Архитектура компьютера:

А. Определяется совокупностью свойств, существенных для пользователя

Б. Модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов

В. Набор правил создания и обслуживания вычислительной техники

Г. Справедливо все перечисленное

2)Совокупность ЭВМ и её программного обеспечения называется:

А. вычислительной системой

Б. интегрированной системой

В. встроенной системой

Г. построителем кода

3)Принципы фон Неймана основаны на:

А. идее о единой стандартизации на все комплектующие компьютера

Б. идее о самостоятельном определении операционной системой, какие устройства подключены к ПК

В. идее о закреплении отдельных операций процесса вычислений за разными специализированными устройствами

Г. все ответы верны

4)Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности. Это формулировка..

А. Принципа программного управления

Б. Принципа однородности памяти

В. Принцип адресности

5)Программы и данные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять те же действия, что и над данными. Это формулировка..

А. Принципа программного управления

Б. Принципа однородности памяти

В. Принципа адресности

6) Основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек. Это формулировка …

А. Принципа программного управления

Б. Принципа однородности памяти

В. Принципа адресности

7) На системной (материнской) плате размещаются: (выберите все правильные ответы)

А. микропроцессор и математический сопроцессор

Б. генератор тактовых импульсов

В. микросхемы памяти

Г. контроллеры внешних устройств, звуковая и видео карты, таймер

Д. блок питания системного блока

8)Системная шина обеспечивает следующие направления передачи информации: (выберите все правильные ответы)

А. между микропроцессором и основной памятью

Б. между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств

В. между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств

Дата добавления: 2014-01-11