Аппаратная часть ПК ЛПЗ 1 Состав вычислительной

Аппаратная часть ПК ЛПЗ 1

Состав вычислительной системы называется конфигурацией. К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства, образующие аппаратную конфигурацию. ПК - небольшой комплекс взаимосвязанных устройств, каждому из которых поручена определенная функция.

платформы ПК Платформа IBMсовместимых компьютеров (WIntel) Платформа Apple c OC Macintosh.

Классификация ЭВМ: • • • 1. Калькуля тор. 2. Рабо чая ста нция (workstation). 3. Сервер. 4. Мейнфрейм. 5. Суперкомпью тер (supercomputer) 6. Персональный компьютер (ПК)

Калькулятор — электронное вычислительное устройство для выполнения операций над числами или алгебраическими формулами. Рабочая станция — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для решения определённого круга задач. Это стационарный компьютер в составе локальной вычислительной сети по отношению к серверу. Серверы - предназначены для предоставления своих вычислительных и информационных ресурсов в общее пользование и обслуживающие запросы от рабочих станций.

Мейнфрейм Суперкомпьютер Мэйнфреймы предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Суперкомпьютеры – мощные машины с производительностью свыше 100 мегафлопов (1 мегафлоп — миллион операций/сек) Персональный компьютер (ПК) — компьютер, предназначенный для эксплуатации одним пользователем.

По конструкции персональные компьютеры делятся на: • Стационарный ПК • Мобильный (переносной) ПК • Другие

Персональный компьютер, ПК — компьютер, предназначенный для эксплуатации одним пользователем. Стационарный ПК Мобильный (переносной) ПК Нетбук Ноутбук Десктоп Моноблок Планшет КПК Другие Неттоп «Башенный» системный блок Игровая приставка Смартфон Коммуникатор 8

Дополнительные внешние устройства ПК Устройства ввода информации Микрофон Джойстик Сканер Web-камера Графический планшет 9

Дополнительные внешние устройства ПК Устройства вывода информации Наушники Колонки Принтер 2/16/2018 10

Материальные компоненты ПК называются аппаратным обеспечением (Hardware) или просто hard. Программные составляющие компьютера называються software или soft. Категории ПО Прикладное ПО Служебное ПО (утилиты) Системное ПО или операционные системы Базовое ПО

ЦПУ Функциональная схема ПК Арифметикологическое устройство (АЛУ) Устройство управления (УУ) Оперативная память (ОП) Внешние устройства (ВУ)

Архитектура ПК • Архитектура ПК - это описание совокупности устройств и блоков компьютера, а также связей между ними. Кроме того, архитектура - это описание принципа действия ПК. • Архитектура ПК является модульной и стандартизованной, что дает возможность пользователю самому выбрать нужный набор модулей (конфигурацию компьютера), соответственно своим потребностям. • Принцип открытой архитектуры гласит, что компьютеры собираются из комплектующих, созданных в соответствии с определенными стандартами. Данные стандарты опубликованы и информационно доступны.

По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства (ЦПУ – Central Processing Unit, CPU) различают внутренние и внешние устройства. Внешними являются большинство устройств ввода-вывода данных Согласование между отдельными узлами выполняют с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы называют протоколами.

Интерфейсы вычислительной системы можно разделить на группы: • Последовательные (данные передаются последовательно бит за битом ) Последовательные интерфейсы называют асинхронными. Производительность измеряется в бит/с, кбит/с, мбит/с. Применяют для подключения к компьютеру любых типов устройств. • Параллельные (данные передаются одновременно группами битов). Применяют для подключения печатающих устройств, устройств ввода графической информации, устройств записи данных на внешний носитель. (Производительность измеряют байт/с; мбайт/с).

Состав системного блока

Состав системного блока • Материнская плата - устройство для крепления на ней других внутренних компьютерных устройств. 1. Электронные схемы, управляющие работой ПК: • Процессор - главное компьютерное устройство управления и проведения вычислений. • Оперативная память (ОЗУ) - устройство для хранения программы и данных во время ее работы в компьютере. • Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - устройство для постоянного хранения некоторых специальных программ и данных. • Кэш память - сверхбыстрая память (находится внутри процессора). • Сопроцессор - устройство для выполнения операций с плавающей запятой. • Видеокарта - устройство, обеспечивающее вывод информации на монитор. • Звуковая карта – устройство, обеспечивающее обработку звука. • Контроллеры и шина - предназначены для передачи информации между внутренними устройствами ПК. • Чипсет – управляет работой внутренних устройств компьютера. 2. Приводы дисководов жесткого и гибкого дисков, используются для записи и считывания информации с дисков. 3. Блок питания - устройство для распределения электрической энергии между другими компьютерными устройствами, преобразующий переменное напряжение сети в низкое постоянное напряжение, необходимое для работы электронных схем. 4. Система вентиляции, обеспечивающая температурный режим для ЦП и других электронных узлов ПК. 5. Дополнительные узлы: дисковод для компакт дисков, звуковая карта, модем и др. На передней панели системного блока имеются кнопки Power (питание) и Reset (перезапуск), а также индикаторные лампочки.

Материнская плата (Mother board)

Материнская плата (Mother board) • Материнская плата (Mother board) является основной платой компьютера, т. к. именно на ней крепятся все компьютерные устройства, например, процессор, звуковая карта и т. д. • Для процессоров Pentium использовались два вида плат: первый для процессоров с тактовой частотой 60 и 66 МГц, а второй - для всех остальных Классификация материнских плат по форм-фактору Форм-фактор материнской платы— стандарт, определяющий размеры материнской платы для компьютера, места её крепления к шасси; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода –вывода, разъема процессора, слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Процессор - одно из главных устройств, объединяет в себе функции арифметического логического устройства и устройства управления. Основные характеристики тип тактовая частота количество ядер разрядность размер кэш-памяти

Процессор

Модификации процессоров: • ультрамобильная – экономичные и слабые процессоры, имеют 2 ядра– к ним относятся процессоры семейства Intel – процессоры Atom, AMD. • мобильно офисная - экономичная с небольшим быстродействием процессоров для ноутбуков, офисных и домашних систем начального уровня – к ним относятся из семейства Intel – процессоры Pentium и младшие модели Core i 3, AMD серии E. Количество ядер от 2 до 4. • домашняя - к ним относятся процессоры Core i 3 и і 5, семейства AMD А 4 и А 6. Количество ядер – 6. • игровая и профессиональная – с высоким быстродействием процессоры для обработки видео и трехмерной графики. Количество ядер – 8 и более. К ним относятся процессоры Core i 7 с частотой 3 ГГц и семейства AMD А 8 и FХ.

Память ПК Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ - ROM) Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ - RAM) КЭШ-память SMOS-память Видеопамять

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) является устройством для постоянного хранения некоторых специальных программ и данных, которые записываются обычно производителем компьютера. Основные характеристики ПЗУ: • Данные не пропадают после выключения компьютера. • Данные нельзя изменять, их можно только читать.

BIOS

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для хранения программы и рабочих данных. • Память энергозависима и при выключении компьютера данные не сохраняются. • Память можно наращивать. Основные характеристики модулей оперативной памяти: объем памяти, время доступа.

Сейчас применяются два основных вида ОЗУ: • статическое (SRAM); память в виде массивов триггеров; • динамическое (DRAM); память в виде массивов конденсаторов.

SRAM • В SRAM бит данных хранится в виде состояния триггера. Этот вид памяти является более дорогим в расчёте на хранение 1 бита, но, как правило, имеет наименьшее время доступа и меньшее энергопотребление, чем DRAM. В современных компьютерах часто используется в качестве кэш-памяти процессора.

DRAM • DRAM хранит бит данных в виде заряда конденсатора. Однобитовая ячейка памяти содержит конденсатор и транзистор. Конденсатор заряжается до более высокого или низкого напряжения. Транзистор выполняет функцию ключа, подключающего конденсатор к схеме управления, расположенного на том же чипе. Схема управления позволяет считывать состояние заряда конденсатора или изменять его. Так как хранение 1 бита информации в этом виде памяти дешевле, чем в SRAM, DRAM сейчас преобладает в компьютерах.

Оперативная память (RAM, Random Access Memory, память с произвольным доступом) Сегодня наиболее распространены модули объемом от 1 Гбайт до 16 Гб, время доступа 3 -7 наносекунд (нс), скорость передачи данных 6, 4 Гб/с

Требования к установке ОС На ПК с Windows ХР желательно иметь ОЗУ размером 512 Мбайт, для комфортной работы ПК с Windows VISTA или Windows 7 – 2 Гбайт. Сегодня наиболее распространены модули объемом от 1 Гбайт до 4 Гбайт, время доступа 3 -7 наносекунд (нс). Типы ОЗУ – DDR 2 и DDR 3, DDR 4 и SDRAM. Следовательно, главными характеристиками ОЗУ является: объем памяти, тип ОЗУ и время доступа

КЭШ-память - это небольшая по объему отдельная память, которая используется для хранения наиболее часто используемой информации • КЭШ – память – буферная память, делиться на: кэш-память первого уровня (сверхбыстрая) несколько десятков килобайт – L 1, кэш-память второго уровня – где-то 512 Кб – L 2, и третьего уровня – от 3 до 12 Мб – L 3.

SMOS-память • Полупостоянная память на базе полупроводников имеет маленькое энергопотребление. В ней находится информация о конфигурации компьютера. Для изменения конфигурации ПК есть в BIOS специальная программа SETUP (программа установки и изменения конфигурации).

Видеопамять • находится в видеоадаптере, который является устройством сопряжения ЦП и монитора. В видеопамяти хранится информация, которая выводится на экран. Видеоадаптер (графический адаптер), имеет собственную адаптер) оперативную память, которая используется для обработки изображений. Эту память часто называют видеопамятью (video. RAM или VRAM). Чем больше размер видеопамяти, тем с большим разрешением и цветностью компьютер отображает изображения и видео.

ВИДЕОАДАПТЕР - это контроллер для монитора. Вывод больших рисунков на экран требует большого объема памяти, поэтому на видеоадаптере устанавливается специальная память — видеопамять. Объем этой памяти является основной характеристикой видеоадаптера. По типу разъема, к которому подключается видеоадаптер они делятся на ISA, VESA, и т. д. Самым удобным является разъем PCI.

Каждое из устройств компьютера связано с ЦП при помощи системной шины или магистрали. Магистраль включает в себя: • Шину управления, которая служит для управления со стороны ЦП всеми системами и процессами, происходящими в компьютере. • Шину адреса, с помощью которой осуществляется выбор ячейки памяти, а также портов ввода-вывода. • Шину данных, по которой происходит обмен данными между ЦП и каким-либо устройством.

Интерфейс PCI – локальная шина, которая связывает процессор с ОП. Производительность 264 Мбайт/с для 32 -разрядной шины и 528 мбайт/с – для 64 -разрядной шины. Поддерживает режим plugand-play.

Разъем PCI

PCI-устройства Сетевая плата TV-тюнер 39

Одна из последних разработок в мире портов компьютера - универсальная последовательная шина USB. Новый промышленный стандарт предлагает использовать один общий для всех внешних устройств разъем, заменяющий все остальные порты ПК. К порту USB можно подключить почти все: монитор, клавиатуру, мышь, модем, принтер, сканер и т. д.

Шина IEEE 1394 предназначена для связи с внешними дисководами DVD и CD, с цифровыми видео и фотокамерами. Ее скорость измеряется от 100 Мбит в секунду и выше.

Порты Системные платы имеют такие порты для подключения внешних устройств: • USB – универсальный порт для подключения большинства устройств. Количество портов на ПК – до 10 шт. Есть модификации USB 2. 0 (скорость передачи – до 480 Мбит/с), и новая USB 3. 0(скорость передачи – до 5 Гбит/с). • IEEE – Скоростной порт, предназначенный для подключения внешних устройств, которые имеют высокую скорость передачи данных (цифровые видеокамеры или внешние накопители). • e. SATA – новый скоростной порт для подключения внешних жестких дисков. • Thunder. Bolt – суперскоростной универсальный порт, к которому подключаются все виды устройств. • LAN – порт для подключения скоростного интернет-кабеля (скорость до 1 Гбит/с). • HDMI – предназначенный для подключения к ЖК- или плазменным панелям, также для НД-проектора.

Микропроцессорный комплект (чипсет) набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера, определяющий основные функциональные возможности материнской платы. «Северный мост» управляет взаимосвязью процессора, оперативной памяти и порта AGP (порт видеоадаптера). «Южный мост» называют функциональным контроллером. Он выполняет функции контроллера жестких и гибких дисков, функции контроллера шины PCI, контроллера клавиатуры, мыши, шины USB и т. д.

Чипсет

Блок-схема ПК

Накопители относятся к внешней памяти ПК. Они предназначены для длительного хранения нужной информации. Накопитель состоит из 2 -х частей (носитель информации - устройство, которое содержит информацию и привод - устройство, которое обеспечивает запись информации на носитель). Разделяют накопители: накопители с последовательным доступом; накопители с произвольным доступом информации.

Винчестер (жесткий диск) - это устройство для хранения информации на компьютере - Основные параметры винчестеров емкость (объем), время доступа, скорость передачи интерфейс. (Скорость 3600 -7200 об/мин. Время доступа к информации составляет от нескольких миллисекунд (мс) (7 -9 мс) до нескольких десятков мс. Скорость чтения информации в современных ПК - 9 -12 Мбайт/с. ) Ёмкость современных устройств может достигать до 8 Tб.

Жесткий диск

Стримеры • Накопители на магнитной ленте. Их отличает сравнительно низкая цена. К недостаткам стримеров относят малую производительность. Емкость магнитных кассет (картриджей) для стримеров достигает нескольких гигабайт (до 35 Гб).

Флэш-диски. • Это устройство хранения данных на основе энергонезависимой флэшпамяти, имеет минимальные размеры и допускает «горячее» подключение в разъем USB, после чего распознается как жесткий диск, причем не требует установки драйвера. Объем флэш дисков USB 2 может составлять до 256 Гбайт. Средняя скорость чтения данные – 10 Мб/с ( в самых дорогих моделях стоимостью около 10 000 грн. - чтение 240 Мб/сек; запись 160 Мб/сек); для USB 3 –объем до 1024 Гб, до 250 Мб/с - чтение и запись, цена около 18000 грн).

Карты Флэш • Максимальный объем памяти –до 256 Гб; запись до 60 Мб/с; чтение до 120 Мб/с • Используются в разных видах мобильных устройств, от плееров до карманных компьютеров и фотоаппаратов.

МОНИТОР Монитор – является одним из главных универсальных средств вывода информации, которое показывает, что делает компьютер в данный момент. Основа: электроннолучевой трубке. Основа: жидкие кристаллы. Основа: LEDподсветка (на основе светоизлучающих диодов). Самая важная характеристика : разрешение – число всех пикселей, из которых формируется отображаемая картинка. Чем выше разрешающая способность дисплея, тем более четче будет выводимое изображение. 2/16/2018 52

Основные характеристики монитора: 1. Максимальное количество точек по вертикали и по горизонтали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. 2. Размер диагонали 3. Размер пикселя 4. Пропорции экрана. 5. Тип матрицы 6. Поддержка объемного 3 d-режима.

Дополнительные характеристика для ЖК - мониторов: • угол обзора (где-то 150 -160 градусов) • время отзыва пикселей (Стандарт – 912 мс, максимальная, – 20 мс) • степень контрастности ( норма -1: 400, некоторые ЖК мониторы владеют 1: 700)

Буквенная абривеатура для стандартных разрешающих способностей мониторов 1. • • 2. • • Для стандартных экранов (3: 4): XGA 1024 x 768 SXGA- 1280 x 1024 SXGA+ 1400 x 1050 UXGA- 1600 x 1200 Для стандартных экранов (16: 9): WXG: 1280 x 800, 1366 x 768, 1280 x 768. WXGA+ 1440 x 900 WSXGA+ 1680 x 1050 WUXGA 1920 x 1200