Архитектура персонального компьютера История создания ПК справка

Архитектура персонального компьютера

История создания ПК (справка) ЭВМ первого поколения (40 е начало 50 х годов) в качестве элементной базы использовали электронные лампы и реле, они отличались высокой ненадежностью, имели большие габариты и требовали охлаждения. n Второе поколение связано с созданием в 1948 г. в США первого транзистора. Первая ЭВМ этого поколения на полупроводниковой элементной базе появилась в США в 1959 г. n Третье поколение связывается с появлением ЭВМ с элементной базой на интегральных схемах. В 1959 году был создан первый компьютер по интегральной технологии, объем которого в сотни раз меньше, чем у аналогичного компьютера старого образца. n Четвертое поколение. Конструктивно технологическая основа большие и сверхбольшие интегральные схемы. Первым ПК можно считать Altair 8800, созданный на базе микропроцессора Intel 8800 в 1974 году. Выход на арену ПК индустрии в 80 е гг. прошлого века гиганта IBM ставит производство ПК на промышленную основу. Фирма IBM сделала компьютер не единым неразъемным устройством, а обеспечила возможность сборки его из независимо изготовленных частей аналогично детскому конструктору. При этом методы сопряжения устройств с компьютером IBM PC не только не держались в секрете, но и были доступны всем желающим. Этот принцип, называемый принципом открытой архитектуры, наряду с другими достоинствами обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC, т. к. была заложена возможность усовершенствования его отдельных частей и использования новых устройств n

Программное управление ПК Обработка информации на ПК реализуется с помощью программы, которая состоит из машинных команд. n Машинная команда – это элементарная инструкция машине, выполняемая ею автоматически, без вмешательства человека. n Стандартный набор современных ПК содержит около 240 машинных команд. n

Структура компьютера n n ü ü ü Компьютер (англ. computer – вычислитель) – это комплекс технических средств, предназначенных для обработки информации и удовлетворяющих требованиям общедоступности и универсальности применения. В структуре любого компьютера можно выделить следующие главные устройства: Память (запоминающее устройство ЗУ), состоящая из перенумерованных ячеек; Процессор, включающий устройство управления (УУ) и арифметико логическое устройство (АЛУ); Устройство ввода; Устройство вывода; Данные устройства соединяются каналами связи, по которым передается информация.

Общая структурная схема ПК Жирные стрелки – пути и направления движения информации Простые стрелки – пути и направления передачи управляющих символов

Состав ПК Персональный компьютер (ПК) состоит из нескольких блоков, связанных соединительными кабелями. Номенклатура блоков может варьироваться. , но в минимальный комплект поставки входят следующие основные компоненты (устройства) ПК: n системный блок; n клавиатура; n монитор; n манипулятор мышь (как правило). В числе дополнительных устройств ПК могут быть: принтер (матричный, струйный, лазерный); сканер; манипуляторы джойстик (рычаг), трекбол (шарик в оправе); плоттер (графопостроитель для вывода чертежей, графиков); звуковые колонки, модем (устройство для передачи информации по сети) и другие.

Системный блок ПК представляет собой прямоугольный каркас, и котором размещены все основные узлы компьютера: n блок питания, n материнская (системная) плата, n 1 2 дисковода для гибких магнитных дисков (НГМД), n дисковод на жестком магнитном диске (НЖМД), в просторечии называемый «винчестер» , n дисковод для компакт дисков (CD), n платы сопряжения (согласования) устройств с центральным процессором (адаптеры, или контроллеры) – видеоадаптер, звуковая карта, . n платы расширения (электронные устройства, которые отсутствуют в первоначальной комплектации машины и приобретаются позже для увеличения ее мощности или расширения функциональных возможностей), n динамик, органы управления (выключатель электропитания, кнопка общего сброса) и др. Ныне наиболее распространены три вида форм системного блока: «башня» (tower), «мини башня» (mini tower) и «плоский» (desktop).

Системная плата (англ. Motherboard) Так называют большую печатную плату одного из стандартных габаритов, которая несет на себе главные компоненты компьютерной системы: n Микропроцессор; n основную память, которая включает постоянную (ROM) и оперативную (RAM) память, кеш память; n системная шину и её контроллер; n разъемы гнезда (часто их называют слотами, от английского slot — щель), которые служат для подключения к материнской плате других плат (контроллеры, платы расширения и др. ). Часть слотов в исходной комплектации ПК остаются свободными; n генератор тактовых импульсов; n Таймер; n адаптеры клавиатуры, НЖМД, НГМД.

Структура ПК (с периферийными устройствами)

Микропроцессор n n Микропроцессор (МП) – функционально-законченное программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде СБИС (сверхбольшой интегральной схемы). МП служит для управления работой всех блоков ПК и выполнения арифметических и логических операций над информацией. Первый МП был выпущен фирмой Intel в 1971 г. На одном кристалле сверхчистого кремния с помощью сложного, многоступенча того и высокоточного технологического процесса создано несколько миллионов транзисторов и других схемных элементов, соединительные провода и точки под ключения внешних выводов. В совокупности они образуют все логические блоки. то есть арифметическое устройство, управляющее устройство, регистры и т. д.

В состав МП входят: ü ü ü Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (арифметические действия над числами, преобразования кодов, сравнение слов и пр. ). Управляющее устройство (УУ) – формирует и подает во все блоки ПК в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), т. е. координирует работу всех блоков. В определенной последовательности оно извлекает из ОЗУ команду за командой. Каждая команда декодируется; если требуется, из указанных в ней ячеек ОЗУ передаются элементы данных в АЛУ (или наоборот); АЛУ выполняет действие, предписанное командой. Регистры (регистровая кеш-память МП) – очень быстродействующие ячейки памяти, которые служат для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в ближайшие такты работы ПК. Эта память обеспечивает эффективную работу быстродействующего МП в отличие от ячеек основной памяти с более низким быстродействием. Объем от 8 до 512 Кбайт.

Основными параметрами МП являются: Ø набор выполняемых команд; Ø разрядность (это максимальное количество двоичных разрядов (битов), которые могут одновременно обрабатываться (или передаваться); Ø тактовая частота – это частота генерируемых импульсов генератором тактовых импульсов. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (1 МГц = 1000000 Гц). Это одна из основных характеристик производительности ПК, т. к. каждая операция выполняется за определенное количество тактов (промежуток времени между соседними импульсами). Пример: при тактовой частоте 33 МГц МП выполняет 7 млн. в 1 сек. коротких машинных операций (сложение и вычитание с фиксированной запятой), при частоте 100 МГц – 20 млн. таких операций. n

Основная память (внутренняя) n n n Предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с другими блоками. Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ, (RAM – Random Access Memory - память с произвольным доступом) предназначено для оперативной записи, временного хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в текущий период работы ПК. Имеет высокое быстродействие, энергозависима (при отключении напряжения питания хранимая в ней информация теряется). Емкость составляет обычно от 32 до 512 Мбайт, но сложные задачи требуют до 2 Гбайт. Увеличение емкости ОЗУ в 2 раза увеличивает производительность ПК в 1, 7 раза. Постоянное запоминающее устройство, ПЗУ, (ROM – Read-Only Memory) используется для хранения постоянной (только для считывания) информации: программ запуска и остановки компьютера, программ управления процессором, дисплеем, внешней памятью, клавиатурой и др. , базовой системы ввода-вывода (Basic Input-Output System) . совокупности программ, предназначенных для автоматического тестирования блоков ПК после включения питания и загрузки операционной системы в оперативную память. ПЗУ записывается на заводе изготовителе. . Емкость ПЗУ составляет несколько сот килобайт, энергонезависима.

Внешняя память n n n Накопители - это запоминающие устройства, предназначенные для длительного (то есть не зависящего от электропитания) хранения больших объемов информации, емкость накопителя в десятки и сотни раз превосходит емкость ОЗУ. Накопитель можно рассматривать как совокупность носителя и соответствующего привода. Различают накопители со сменными и несменными носителями. Накопитель на гтбких магнитных дисках (НГМД), дискеты, или флоппи-диски — это устройство со сменным носителем (1, 44 Мбайт). Накопитель на жестких магнитных дисках (НЖМД), или винчестер (англ. HDD – Hard Disc Drive) — это устройство с несменным носителем. Его конструктивная схема сходна со схемой НГМД, но реализация отличается, и существенно. От НЖМД требуется в сотни рая большие емкость и скорость обмена данными. Поэтому информация записывается не на один диск, а на набор дисков. Емкость 10 120 Гбайт Лазерно-оптические диски, или просто компакт-диски (CD): CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) – только для чтения информации, CD-R (Compact Disc Recordable) – чтение и «дозапись» , CD-RW (Compact Disc Read Write) – чтение и перезапись. Емкость от 650 780 Мбайт и более. Мобильный диск (Flash), энергонезависимый, перезаписываемый. (до 2 Гбайт)