Структура персонального комп’ютера

Апаратне забезпечення обробки інформації та мобільні комп’ютерні пристрої.

Обчислювальна техніка являє собою матеріальну основу інформаційних технологій, із її допомогою здійснюється збір, збереження, передача й обробка інформації. Сукупність пристроїв, призначених для автоматичної або автоматизованої обробки даних, називають обчислювальною технікою. Центральним ядром такої сукупності є ЕОМ [5].

ЕОМ - це електронний пристрій, призначений для автоматизації створення, уведення, збереження, обробки й видачі даних у формі, необхідної для подальшої роботи. У залежності від задач, що розв’язуються, обсягів і потоків інформації, яка обробляється, можуть використовуватися різні типи ЕОМ - від наймогутніших суперЕОМ (десятки мільярдів операцій у секунду й ціна десятки мільйонів доларів) до мікроЕОМ, вмонтованих у годинники, записні книжки, платіжні картки.

Класифікація ЕОМ звичайно здійснюється по таких основних параметрах як:

- кількість операцій, що виконуються у секунду,

- габарити комп’ютерів.

Границі класифікаційних угруповань досить умовні, тому що стрімкий науково-технічний прогрес в області електроніки й розвиток високих технологій постійно поліпшують зазначені параметри і мінімізують розміри комп’ютерів.

Особливе місце в поширенні й використанні сучасних інформаційних технологій займає сімейство персональних комп’ютерів (ПК).

ПК забезпечують рішення освітніх, професійних, розважальних, задач масового користувача – професіонала в області комп’ютерних наук. У підприємствах, установах, фірмах персональними комп’ютерами або їхніми периферійними пристроями оснащуються робочі місця, із їхньою допомогою організується взаємодія персоналу, клієнтів, контрагентів. Тому кожен фахівець повинен орієнтуватися в можливостях ПК, його необхідному мінімальному обслуговуванні й використанні професійних цілей. Можливості ПК обумовлені його технічними характеристиками та складом, наявним програмним забезпеченням.

До апаратної складової ПК належать (рис. 1.5):

1) системний блок;

2) пристрої введення інформації;

3) пристрої виведення інформації;

4) комунікаційне обладнання.

Рис. 1.5. Структура персонального комп’ютера

Системний блок є основою комп’ютера [5]. У певній мірі можна сказати, що він і є ПК. У ньому здійснюються усі обчислювальні операції. Він керує введенням - виведенням інформації, здійснює її обробку й збереження, а також керує всіма периферійними пристроями. Системний блок складається з наступних пристроїв:

- материнська плата (Motherboard);

- оперативний запам’ятовуючий пристрій (ОЗП);

- адаптери (контролери) зовнішніх пристроїв;

- НМД (накопичувачі на магнітних дисках);

- блок живлення;

- генератор тактової частоти;

- Чипсет – комплект мікросхем логіки, що підгримують роботу плати центрального процесора.

Материнська плата (рис. 1.6) – складний електронний пристрій.

На ній знаходиться мікропроцесор, постійна й енергонезалежна пам’ять, апаратна частина системи введення-виведення (BIOS), системна шина пам’яті, мікропроцесорний комплект (чипсет) – набір мікросхем, які керують роботою внутрішніх пристроїв комп’ютера та визначають основні функціональні можливості материнської плати; рознімання для підключення мікросхем (чипів) оперативної пам’яті, спеціальні рознімання (слоти) для підключення адаптерів зовнішніх пристроїв.

Рис. 1.6. Материнська плата

Процесор (центральний мікропроцесор) – це невелика мікросхема, що виконує всі обчислення і обробку інформації, це ядро ПК. У комп’ютерах типа IBM РС використовуються мікропроцесори фірми Intel і сумісні з ними мікропроцесори інших фірм.

Компоненти мікропроцесора:

• АЛУ виконує логічні і арифметичні операції

• Пристрій управління управляє всіма пристроями ПК

• Регістри використовуються для зберігання даних і адрес

• Схема управління шиною і портами – здійснює підготовку пристроїв до обміну даними між мікропроцесором і портом введення – виводу, а також управляє шиною адреси і управління.

Основні характеристики процесора:

• Розрядність – число двійкових розрядів, що одночасно обробляються при виконанні однієї команди. Більшість сучасних процесорів – це 32 – розрядні процесори, але випускаються і 64 - розрядні процесори.

• Тактова частота – кількість циклів роботи пристрою за одиницю часу. Чим вище тактова частота, тим вище продуктивність.

• Наявність вбудованого математичного співпроцесора

• Наявність і розмір Кеш- пам’яті.

Оперативна пам’ять (ОЗП або RAM) – це область пам’яті, призначена для зберігання інформації протягом одного сеансу роботи з комп’ютером. Конструктивно ОЗП виконано у вигляді інтегральних мікросхем.

З пам’яті процесор прочитує програми і вхідні дані для обробки в свої регістри, в пам’ять записує отримані результати. Назву “оперативна” ця пам’ять отримала тому, що вона працює дуже швидко, в результаті процесору не доводиться чекати при читанні або записі даних в пам’ять.

Проте швидкодія ОЗП нижча за швидкодію регістрів процесора, тому перед виконанням команд процесор переписує дані з ОЗП в регістри. За принципом дії розрізняють динамічну пам’ять і статичну.

Елементи динамічної пам’яті є мікроконденсаторами, які нагромаджують заряд на своїх обкладаннях. Елементи статичної пам’яті є тригерами (елемент мікросхеми), які можуть знаходитися в двох стійких станах.

Основні параметри, які характеризують ОЗП, – це ємність і час звернення до пам’яті. ОЗП типа DDR SDRAM (синхронна пам’ять з подвійною швидкість передачі даних) на теперішній час є найбільш поширеною в ПК.

Кеш-пам’ять служить для забезпечення швидкого доступу до оперативної пам’яті, інакше мікропроцесор простоюватиме, і швидкодія комп’ютера зменшиться. Тому сучасні комп’ютери оснащуються Кеш-пам’яттю або надоперативною пам’яттю.

За наявності Кеш-пам’яті дані з ОЗП спочатку переписуються в неї, а потім в регістри процесора. При повторному зверненні до пам’яті спочатку проводиться пошук потрібних даних в Кеш-пам’яті і необхідні дані з Кеш-пам’яті переносяться в регістри, тому підвищується швидкодія.

Контролери. Лише та інформація, яка зберігається в ОЗУ, доступна процесору для обробки. Тому необхідно, аби в його оперативній пам’яті знаходилися програма і дані.

У ПК інформація із зовнішніх пристроїв (клавіатури, жорсткого диска і так далі) пересилається в ОЗП, а інформація (результати виконання програм) з ОЗП також виводиться на зовнішні пристрої (монітор, жорсткий диск, принтер і так далі).

Таким чином, в комп’ютері повинен здійснюватися обмін інформацією (уведення-виведення) між оперативною пам’яттю і зовнішніми пристроями. Пристрої, які здійснюють обмін інформацією між оперативною пам’яттю і зовнішніми пристроями називаються контролерами або адаптерами, інколи картами. Контролери, адаптери або карти мають свій процесор і свою пам’ять, тобто є спеціалізованим процесором.

Контролери або адаптери (схеми, керівники зовнішніми пристроями комп’ютера) знаходяться на окремих платах, які вставляються в уніфіковані роз’єми (слоти) на материнській платі.

Системна магістраль (шина) – це сукупність дротів і роз’ємів, що забезпечують об’єднання всіх пристроїв ПК в єдину систему і їх взаємодію.

Для підключення контролерів або адаптерів сучасні ПК забезпечені такими слотами як PCI. Слоти PCI – E Express для підключення нових пристроїв до швидкіснішої шини даних. Слоти AGP призначені для підключення відеоадаптера.

Для підключення накопичувачів (жорстких дисків і компакт-дисків) використовуються інтерфейси IDE і SCSI. Інтерфейс – це сукупність засобів з’єднання і зв’язку пристроїв комп’ютера.

Підключення периферійних пристроїв (принтери, миша, сканери і так далі) здійснюється через спеціальні інтерфейси, які називаються портами. Порти встановлюються на задній стінці системного блоку.

Слоти (роз’єми) розширення конфігурації ПК призначені для підключення додаткових пристроїв до основної шини даних комп’ютера. До основних плат розширення, призначених для підключення до шини додаткових пристроїв, відносяться:

• Відеоадаптери (відеокарти)

• Звукові плати

• Внутрішні модеми

• Мережеві адаптери (для підключення до локальної мережі)

• SCSI – адаптери.

Зовнішня пам’ять. Для зберігання програм і даних в ПК використовуються накопичувачі різних типів.

Пристрої введення інформації – призначені для введення інформації до ПК. Прикладами є клавіатура, маніпулятори (миша, джойстик, трекбол тощо), сканер та інші.

Клавіатура – пристрій, призначений для введення користувачем інформації в комп’ютер. Стандартна клавіатура має більше 100 клавіш. Клавіші клавіатури розділяються на 6 груп:

• Клавіші з позначеннями букв алфавіту

• Цифрові клавіші (перемикання режиму роботи здійснюється клавішею NumLock)

• Клавіші редагування (Insert, Delete, Back Space)

• Клавіші управління курсором (дві групи клавіш: чотири клавіші із стрілками і чотири клавіші: Home, End, Page Up, Page Down)

• Спеціальні клавіші (Ctrl, Alt, Esc, Num Lock, Scroll Lock, Print Screen, Pause)

• Функціональні клавіші F1 – F12 (розташовані у верхній частині клавіатури і призначені для виклику найбільш команд, що часто використовуються).

Маніпулятор миша – пристрій управління маніпуляторного типа. Невелика коробочка з клавішами (1, 2 або 3 клавіші). Переміщення миші по плоскій поверхні (наприклад, килимка) синхронізоване з переміщенням покажчика миші на екрані монітора.

Введення інформації здійснюється переміщенням курсору в певну область екрану і короткочасним натисненням кнопок маніпулятора або клацаннями (одинарними або подвійними). За принципом роботи маніпулятори діляться на механічні, оптомеханічні і оптичні.

Пристрої виведення інформації – призначені для виведення даних. Приклади – монітор, принтер, графопобудувачі, проектор, динаміки і т.п.

Монітори – пристрої, які служать для забезпечення діалогового режиму роботи користувача з комп’ютером шляхом виводу на екран графічної і символьної інформації. У графічному режимі екран складається з крапок (пікселів від англ. pixel - picture element, елемент картинки), отриманих розбиттям екрану на стовпці і рядки.

Кількість пікселів на екрані називається роздільною здатністю монітора в даному режимі. В даний час монітори ПК можуть працювати в наступних режимах: 480х640, 600х800, 768х1024, 864х1152, 1024х1280 (кількість пікселів по вертикалі і горизонталі).

Роздільна здатність залежить від типа монітора і відеоадаптера. Кожен піксел може бути забарвлений в один з можливих кольорів. Стандарти відображення кольору: 16, 256, 64К, 16М колірних відтінків кожного піксела.

За принципом дії всі сучасні монітори розділяються на:

• Монітори на базі електронно-променевої трубки (CRT);

• Рідкокристалічні дисплеї (LCD);

• Світлодіодні панелі (LED);

• Плазмові монітори.

LED-монітори – найпопулярніший і технологічно найдосконаліший на сьогодні тип моніторів для комп’ютерної техніки. LED-екран – це рідкокристалічна матриця, яку підсвічують світлодіоди.

Стандартні монітори мають довжину діагоналі 14, 15, 17, 19, 20, 21 і 22 дюйми. У моніторах CRT зображення формується електронно-променевою трубкою. При налаштуванні монітора необхідно встановлювати такі параметри роздільної здатності і режиму відображення кольору, аби частота оновлення кадрів не перевищувала 85 Гц.

У моніторах LCD зображення формується за допомогою матриці пікселів. Кожен піксел формується свіченням одного елементу екрану, тому кожен монітор має свій максимальний фізичний дозвіл. Так, наприклад, для моніторів 19 дюймів роздільна здатність 1280х1024.

Для того, щоб виключити спотворення зображень на екрані рекомендується використовувати монітори LCD в режимах його максимального дозволу. Для моніторів LCD частота зміни кадрів не є критичною. Зображення виглядає стійким (без видимого мерехтіння) навіть при частоті оновлення кадрів 60 Гц.

У плазмових моніторах зображення формується за допомогою матриці пікселів, як і в моніторах LCD. Принцип роботи плазмової панелі полягає в керованому холодному розряді розрядженого газу (ксенону або неону), що знаходиться в іонізованому стані (холодна плазма).

Піксел формує група з трьох підпікселів, відповідальних за три основні кольори, які є мікрокамерами, на стінках яких знаходиться флюоресцирующее речовину одну з основних кольорів.

Переваги плазмових моніторів полягають в тому, що в них відсутнє мерехтіння зображення, картинка має високу контрастність і чіткість по всьому дисплею, мають хорошу обзорность під будь-яким кутом і малу товщину панелі. До недоліків слід віднести – велика споживана потужність.

Принтер – це пристрій для виведення (друкування) повідомлень на папері. Існує три типи принтерів: матричні, струменеві та лазерні.

Матричні принтери за своєю будовою і принципами роботи вони нагадують друкарську машинку. Друкуюча головка складається з голок: у потрібний момент певна голка (або кілька голок) з силою виштовхуються і ударяють через фарбувальну стрічку по паперу, залишаючи на папері точки у відповідних місцях. Всі роздруковані сторінки на матричному принтері складаються з таких точок.

Чим більше голок на друкуючій головці, тим краща якість друкування.

Струменеві принтери дають високої якості чорно-білий і кольоровий друк. Друкуються зображення через струменевий принтер за допомогою крапельок фарбувальної речовини, які вилітають із сопел і залишають сліди (точки) на папері. З цих точок формується зображення. Швидкість роботи струменевого принтера така сама, як і матричного, а якість друкування набагато вища. Перевагою струменевих принтерів є безшумність роботи.

Лазерні принтери є найбільш швидкодіючими і дають найвищої якості чорно-білий і кольоровий друк. Швидкість друкування на лазерному принтері – одна сторінка тексту за 5 с, що приблизно в 20 разів швидше, ніж на матричному чи струменевому принтері.

Дата добавления: 2014-12-25