Персонального компьютера

Функциональная организация

Материнская (системная) плата – важнейший элемент ПК, в нее устанавливается процес­сор, оперативная память, с ней связаны жесткий диск и CD-ROM, к ней через соответствующие различным интерфейсам разъемы (слоты)и порты подключаются дополнительные устройства, которые взаимодействуют с процессо­ром и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных – шину. При работе с опе­ративной памятью шина проводит поиск нужного участка памяти и обменивается информацией с найденным участком. Эти задачи выполняют две части системной шины: адресная шина и шина данных.

Аппаратно-логические устройства, отвечающие за совместное функционирование различных компонентов, называют интерфейсами. Совокупность интерфейсов, реализованных в компьютере, обра­зует архитектуру компьютера.

Для добавления в ПК нового дополнительного устройства необхо­дим контроллер – устройство, аппаратно согласовывающее работу системы и дополнительного устройства. Кроме того, необходим драй­вер этого устройства – программа, позволяющая программно связать это устройство с системой в целом.

Центральной частью компьютера является системный блок с при­соединенными к нему клавиатурой, монитором и мышью. В системном блоке располагаются все основные устройства компьютера:

• микропроцессор – «мозг» компьютера, который выполняет поступающие на его вход команды: проводит вычисления и управ­ляет работой остальных устройств ПК;

• оперативная память, предназначенная для временного хране­ния программ и данных;

• контроллеры, предназначенные для независимого от процес­сора управления отдельными процессами в работе ПК;

• накопитель на гибких магнитных дисках, используемый для чтения и записи на дискеты;

• накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на жесткий магнитный диск (винчестер);

• дисководы для компакт-дисков, обеспечивающие возмож­ность чтения данных с компакт-дисков и проигрывания аудиокомпакт-дисков, а также запись информации на компакт-диск;

• блок питания, преобразующий электропитание сети в посто­янный ток, подаваемый на электронные схемы компьютера;

• счетчик времени, который функционирует независимо от то­го, включен компьютер или нет;

• другие устройства.

Все компоненты ПК по их функциональному отношению к работе с информацией можно условно разделить на следующие устройства:

• обработки информации (центральный процессор, специализированные процессоры);

• хранения информации (жесткий диск, CD-ROM, оперативная память и др.);

• ввода информации (клавиатура, мышь, микрофон, сканер и т.д.);

• вывода информации (монитор, принтер, акустическая система и т.д.).

Микропроцессор (центральный микропроцессор, CPU) – программно управляемое устройство, предназначенное для обработки информации под управлением программы, находящейся сейчас в оперативной памяти. Конструктивно представляет собой небольшую микросхему, находящуюся внутри системного блока и установленную на материнской плате, связанную с материнской платой интерфейсом процессорного разъема (Socket).

Основными характеристиками процессора являются:

• быстродействие – количество операций, производимых в 1 секунду, измеряется в бит/сек.;

• тактовая частота – количество тактов, производимых процес­сором за 1 секунду. Операции, производимые процессором, не яв­ляются непрерывными, они разделены на такты. Эта характери­стика определяет скорость выполнения операций и непосредст­венно влияет на производительность процессора.

• разрядность – количество двоичных разрядов, которые про­цессор обрабатывает за один такт. Указывая разрядность процессо­ра 64, имеют в виду, что процессор имеет 64-разрядную шину дан­ных, т.е. за один такт он обрабатывает 64 бита.

Оперативная память (RAM – Random Access Memory, ОЗУ) – устройство, предназначенное для хранения обрабатываемых данных и программ, управляющих процессом обработки информации. Кон­структивно представляет собой набор микросхем, размещенных на одной небольшой плате (модуле, планке). Модуль (модули) опера­тивной памяти вставляется в соответствующий разъем материнской платы, позволяя таким образом связываться с другими устройства­ми ПК.

Для ускорения доступа к оперативной памяти используется кэш-­память (cache – запас). Это сверхбыстрая оперативная память, пред­назначенная для временного хранения текущих данных и помещенная между оперативной памятью и процессором. Специальные программно-аппаратные средства обеспечива­ют опережающее копирование данных из оперативной памяти в кэш и обратное копирование данных по окончании их обработки. Обра­ботка данных в кэш-памяти производится быстрее, что приводит к увеличению производительности ПК.

CMOS-память (изготовленная по технологии CMOS – Comple-Mentary Metal – oxide semiconductor) предназначена для длительно­го хранения данных о конфигурации и настройке компьютера (дата, время, пароль), в том числе и когда питание компьютера выключено.

Данные записываются и считываются под управлением команд, содержащихся в другом виде памяти – BIOS.

BIOS – постоянная память, т.е. память, хранящая информа­цию при отключенном питании теоретически сколь угодно долго, в которую данные занесены при ее изготовлении. Такой вид памяти называется ROM (read only memory). BIOS (Basic Input-Output Sys­tem) – базовая система ввода-вывода – содержит наборы групп ко­манд (функций) для непосредственного управления различными устройствами ПК, их тестирования при включении пи­тания и осуществления начального этапа загрузки операционной системы компьютера. В BIOS содержится также программа на­стройки конфигурации компьютера – SETUP. Она позволяет ус­тановить некоторые характеристики устройств ПК.

Жесткий магнитный диск (винчестер, HDD – Hard Disk Drive) – постоянная память, предназначена для долговременного хранения всей имеющейся в компьютере информации. Операцион­ная система, постоянно используемые программы загружаются с жесткого диска, на нем хранится большинство документов. Жесткий диск представляет собой герметичную коробочку, внут­ри которой спрятано несколько дисков, покрытых магнитным слоем. Над ними очень быстро движутся несколько головок чтения-записи.

Основные параметры жесткого диска.

• Емкость – винчестер имеет объем.

• Скорость чтения данных. Средний показатель – около 8 Мбайт/с.

• Среднее время доступа. Измеряется в миллисекундах (мс) и обо­значает то время, которое необходимо диску для доступа к любому выбранному участку. Средний показатель – 9 мс.

• Скорость вращения диска. Показатель, напрямую связанный со скоростью доступа и скоростью чтения данных. Скорость враще­ния жесткого диска в основном влияет на сокращение среднего вре­мени доступа. Повышение общей производительности особенно за­метно при выборке большого числа файлов.

• Размер кэш-памяти – быстрой буферной памяти небольшого объема, в которую компьютер помещает наиболее часто используе­мые данные. У винчестера есть своя кэш-память размером до 8 Мбайт.

• Фирма-производитель. Жесткие диски производят компании: Fujitsu, IBM-Hitachi, Maxtor, Samsung, Seagate, Toshiba и Western Digital. При этом каждая модель одного производителя имеет свои, только ей присущие особенности.

Проблема емких и надежных накопителей, являющихся внешними для компьютерной системы, стоит сегодня достаточно остро.

Классическим способом резервного копирования является при­менение стримеров – устройств записи на магнитную ленту. Емкость стримера достигает нескольких Гбайт, что меньше емкости современных вин­честеров, а время доступа во много раз больше.

Дисководы CD-ROM и CD-RW (Compact Disc-Rewritable). Запись производится мощным лазером, под воздействием которого материал CD частично теряет прозрачность.

Устройства, выполненные на одной микросхеме (кристалле) и не имеющие подвижных частей, основаны на кристаллах электри­чески перепрограммируемой флэш-памяти.

Порты – это устройства для подключения к системной шине различных внешних устройств. Различают несколько типов портов: внутренний (таймерный), клавиатурный, коммуникационный, игро­вой (джойстик). Коммуникационные порты обеспечивают подключение таких внешних устройств, как мышь, принтер, сканер, внешний модем и некоторых других. Эти порты подразделяются на последовательные (СОМ1 и COM2) и параллельные (LPT). Широкое распространение получил порт USВ (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина). Он обеспечивает вы­сокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких пери­ферийных устройств (сканера, цифровых камер и т.п.).

К средствам визуального отображения относятся мониторы и видеокарты.

Монитор подключается к видеокарте, которая установлена в слот расширения системной платы в системном блоке. Монитор ра­ботает под управлением специального аппаратного устройства – видеоадаптера, который преобразует информацию, предназначен­ную для вывода на экран, из внутреннего машинного представления в представление монитора. Изображение во внутреннем ма­шинном представлении (в виде нулей и единиц) хранится в опера­тивной памяти, называемой видеопамятью, размещенной на видеокарте. Изображение в представлении монитора формируется путем считывания содержимого видеопамяти компьютера и ото­бражения его на экран. Главным параметром видеокарты является объем видеопамяти.

Мониторы. В настоящее время наиболее распространены цветные монито­ры с видеоадаптером SVGA (Super Video Graphic Array – видеогра­фическая матрица). Мониторы имеют различный размер экрана. Размер диагонали экрана измеряется в дюймах (1 дюйм = 2,54 см) и составляет 15,17, 19, 21 и более дюймов.

Текстовый режим позволяет отображать на экране любой сим­вол из кодовой таблицы – прописные или строчные буквы англий­ского или русского алфавитов, служебные знаки («плюс», «минус», двоеточие и т.д.) и др. Основные характеристики изображения в графическом режи­ме – разрешающая способность видеоадаптера, т.е. количество то­чек, выводимых по горизонтали и вертикали, и число возможных цветов каждой точки. Минимальный элемент изображения на экра­не (точка) называется пикселем – от английского «picture element». Разрешающая способность конкретного адаптера зависит от режи­ма его работы. В типичных случаях SVGA выводит на экран 640 то­чек по горизонтали и 480 строк – 640x480, 800x600, 1024x768, 1600x1200.

В настоящее время обычно используются мониторы на основе электронно-лучевой трубки и жидкокристаллические мониторы.

Мониторы на ЭЛТ (CRT). Параметры монитора определяются характеристиками электрон­но-лучевой трубки (ЭЛТ) и качеством элементов, управляющих видеотрактом. В гор­ловине стеклянной колбы, дно которой покрыто слоем люминофо­ра, установлена электронная пушка, испускающая поток электронов. Такой поток отклоняется в нужном направлении электромагнит­ным полем управляющей системы и затем, проходя через теневую маску, установленную перед дном колбы, попадает на люминофор, вызывая его свечение.

Плоскопанельные дисплеи. Экраны на плоских панелях могут быть основаны на нескольких технологиях: жидких кристаллах (LCD), плазменных (PDP) или све­тодиодных элементах (LED), электронной эмиссии (FED) и других.

Жидкокристаллические (ЖК) мониторы (LCD, Liquid Crystal Display) имеют панели, ячейки (пиксели) которых содержат жидкие вещества, обладающие некоторыми свойствами, присущими кри­сталлам. В плазменных мониторах изображение формируется светом, выделяемым при газовом разряде в каждом пикселе экрана.

Клавиатура - устройство для ручного ввода информации в компьютер.

В качестве дополнительных устройств для ручного ввода информации наиболее широко используются устройства графического ввода типа «мышь». Существуют также другие устройства, например, джойстик, световое перо, цифровые (графические) планшеты.

Получить информацию на компьютере можно так же с помощью цифровых камер и сканеров. По своему конструктивному исполнению сканеры бывают ручные, планшетные, проекционные, роликовые.

Существует несколько типов устройств, обеспечивающих полу­чение твердой копии электронного документа на бумаге или другом материале. Наибольшее распространение получили два типа таких ус­тройств: принтеры и плоттеры. Принтеры бывают матричные, лазерные и струйные.

Вывод звуковой информа­ции осуществляется с помощью акустических колонок и головных телефонов (наушников), которые подключают­ся через специальный адаптер (контроллер, звуковую плату).

Устройства для соединения компьютеров в сеть используется модем и сетевая карта.

Дата добавления: 2014-11-29