Архитектура персонального компьютера Компьютер англ computer от

Архитектура персонального компьютера

Компьютер (англ. computer, от лат. computo — считаю) - … это комплекс технических средств и программного обеспечения, способный реализовать любой алгоритм, оформленный в виде программы, хранимой в памяти компьютера, и ориентированный на реализацию процессов переработки информации во взаимодействии с человеком

Архитектура ЭВМ - … наиболее общие принципы построения ЭВМ, реализующие программное управление работой и взаимодействием основных ее функциональных узлов Особенности архитектуры IBM PC: 1) Строится по модульному принципу. 2) Является открытой, т. е. позволяет наращивать мощность и возможности ПК, подсоединяя дополнительные устройства. 3) Передача информации в ПК между устройствами идет через линию связи - общую шину.

Архитектура фон Неймана Общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств (компьютеров) были сформулированы в 1945 г. математиком фон Нейманом В структуру ЭВМ фон Неймана входят: а) устройство, выполняющее арифметические и логические операции б) устройство управления в) память для хранения программ и данных г) устройства для ввода/вывода информации

«Принципы фон Неймана» 1. Принцип программного управления. Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом в определенной последовательности. 2. Принцип однородности памяти. Как программы, так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления - чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными. 3. Принцип адресуемости памяти. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Компьютеры, построенные на этих принципах, относят к типу фоннеймановских

Схема устройства компьютера Системный блок компьютера Системная (материнская) плата Сопроцессор Оперативная память Контроллер клавиатуры Жесткий диск (винчестер) Процессор Системная магистраль данных (шина) Адаптер монитора Монитор Клавиатура Контроллеры доп. устройств Доп. устройства Дисководы Адаптер портов Контроллер дисков Устройства, подключаемые через порты

Системный блок В нем располагаются все основные узлы компьютера: q электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств т. д. ); q блок питания, который преобразует электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера; q накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты); q накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер), q видеокарта – дополнительная сменная плата, обеспечивающая физическую связь между процессором и монитором, а также ряд других функций; q звуковая карта – дополнительная сменная плата, предназначенная для обработки звуковой информации и сопряжения с внешними устройствами ввода/вывода звука (микрофоном, наушниками, звуковыми колонками, усилителем и т. п. ); q вентилятор и т. д.

Материнская плата – основная плата персонального компьютера. На ней размещаются: q процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций над двоичными числами; q микропроцессорный комплект (чипсет) — набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы; q шины — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера; q оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен; q ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — микросхема, предназначенная длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен; q дисковые контроллеры, управляющие работой жестких дисков, дисководов гибких дисков и дисководов CD-ROM; q разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты) – логические устройства, предназначенные для сопряжения с оборудованием, подключаемым снаружи системного блока.

Параметры процессоров Тактовая частота (Частота ядра) – это количество электрических импульсов в секунду, измеряется в мегагерцах. Каждый импульс несет в себе некую информацию – это могут быть команды процессору или данные памяти. Тактовая частота задается кварцевым генератором – одним из блоков, расположенных на материнской плате.

Параметры процессоров Объем Кэш-памяти Кэш-память – быстрая память, используемая процессором для ускорения операций, требующих обращения к памяти. Кэш первого уровня (L 1 cache) – Кэш-память, находящаяся внутри процессора. Работает на частоте процессора. Быстрее всех остальных типов памяти, но меньше по объёму. Хранит совсем недавно использованную информацию, которая может быть использована при выполнении коротких программных циклов. Кэш второго уровня (L 2 cache) – также находится внутри процессора. Информация, хранящаяся в ней, используется реже, чем информация кэш-памяти первого уровня, но зато по объёму памяти он больше. Также в настоящее время в процессорах используется кэш третьего уровня.

Параметры процессоров Разрядность – максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться одновременно.

Параметры процессоров Быстродействие микpопpоцессоpа – это число элементарных операций, выполняемых микpопpоцессоpом в единицу времени (операции/секунда). Определяющими факторами для определения быстродействия является: q архитектура; q конструкция; q элементная база оперативной памяти системы

Параметры процессоров Разрядность шины данных и шины адреса Шина – это набор соединений, по которым передаются различные сигналы. Разрядность шины данных микропроцессора определяет количество разрядов, над которыми одновременно могут выполняться операции. Разрядность шины адреса микропроцессора определяет его адресное пространство.

Внешние устройства компьютера Внешние устройства Устройства ввода Устройства вывода Устройства хранения информации Устройства связи и передачи информации

Устройства ввода информации q клавиатура – устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК; q графические планшеты (диджитайзеры) – для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК; q сканеры (планшетные, ручные, барабанные, сканеры форм, штрихсканеры) – для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей; в устройстве кодирования сканера в текстовом режиме считанные символы после сравнения с эталонными контурами специальными программами преобразуются в коды АSCII, а в графическом режиме считанные графики и чертежи преобразуются в последовательности двухмерных координат; q манипуляторы (устройства указания): джойстик – рычаг, мышь, трекбол – шар в оправе, световое перо и др. – для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК; q сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК.

Устройства вывода информации q монитор – устройство визуального представления данных (мониторы на базе электронно-лучевой трубки, жидкокристаллические, сенсорные экраны); qпринтеры – печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель (матричные, лазерные, светодиодные, струйные, твердокрасочные); qграфопостроители (плоттеры) – для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные. Основные характеристики всех плоттеров примерно одинаковые: скорость вычерчивания – 100 -1000 мм/с, у лучших моделей возможны цветное изображение и передача полутонов; наибольшая разрешающая способность и четкость изображения у лазерных плоттеров.

Внешние устройства Монитор – устройство визуального представления данных (устройство вывода информации)

Типы мониторов Монитор на базе электроннолучевой трубки Сенсорные экраны Жидкокристаллические мониторы

Внешние устройства Монитор Основные потребительские параметры для монитора ЭЛТ: q размер; q шаг маски экрана; q максимальная частота регенерации изображения; q класс защиты.

Монитор ЭЛТ. Основные потребительские параметры Размер монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения – дюймы. Стандартные размеры: 14"; 15"; 17"; 19"; 20"; 21"

Монитор ЭЛТ. Основные потребительские параметры Шаг маски Изображение на экране монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия остронаправленным пучком электронов, разогнанных в вакуумной колбе. Для получения цветного изображения люминофорное покрытие имеет точки или полоски трех типов, светящиеся красным, зеленым и синим цветом. Чтобы на экране все три луча сходились строго в одну точку и изображение было четким, перед люминофором ставят маску – панель с регулярно расположенными отверстиями или щелями. Часть мониторов оснащена маской из вертикальных проволочек, что усиливает яркость и насыщенность изображения. Чем меньше шаг между отверстиями или щелями (шаг маски), тем четче и точнее полученное изображение. Шаг маски измеряют в долях миллиметра. В настоящее время наиболее распространены мониторы с шагом маски менее 0, 25 -0, 27 мм.

Монитор ЭЛТ. Основные потребительские параметры Частота регенерации (обновления) изображения Показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому ее также называют частотой кадров). Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше времени можно работать с компьютером непрерывно. При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Минимальным считают значение 75 Гц, нормативным — 85 Гц и комфортным — 100 Гц и более

Монитор ЭЛТ. Основные потребительские параметры Разрешающая способность Измеряется максимальным количеством пикселей, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора

Монитор ЭЛТ. Основные потребительские параметры Класс защиты Определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности. В настоящее время общепризнанными считаются следующие международные стандарты: MPR-II, ТСО-92, ТСО-95, ТСО-99 и т. д. (приведены в хронологическом порядке). Стандарт MPR-II ограничил уровни электромагнитного излучения пределами, безопасными для человека. В стандарте ТСО-92 эти нормы были сохранены, а в стандартах ТСО-95, ТСО-99 и выше ужесточены. Эргономические и экологические нормы впервые появились в стандарте ТСО-95, а стандарт ТСО-99 установил самые жесткие нормы по параметрам, определяющим качество изображения (яркость, контрастность, мерцание, антибликовые свойства покрытия)

Жидкокристаллические мониторы Жидкие кристаллы — это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения. Меняя с помощью электрического поля ориентацию групп кристаллов и используя введённые в жидкокристаллический раствор вещества, способные излучать свет под воздействием электрического поля, можно создать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков

Жидкокристаллические мониторы Большинство ЖК-мониторов использует тонкую плёнку из жидких кристаллов, помещённую между двумя стеклянными пластинами. Заряды передаются через так называемую пассивную матрицу — сетку невидимых нитей, горизонтальных и вертикальных, создавая в месте пересечения нитей точку изображения (несколько размытого из-за того, что заряды проникают в соседние области жидкости). Активные матрицы вместо нитей используют прозрачный экран из транзисторов и обеспечивают яркое, практически не имеющее искажений изображение. Экран при этом разделен на независимые ячейки, каждая из которых состоит из четырех частей (для трёх основных цветов и одна резервная). Количество таких ячеек по широте и высоте экрана называют разрешением экрана. Современные ЖК-мониторы имеют разрешение 642 х480, 1280 х1024 или 1024 х768. Таким образом, экран имеет от 1 до 5 млн точек, каждая из которых управляется собственным транзистором

Жидкокристаллические мониторы Преимущества: q по компактности такие мониторы не знают себе равных; q занимают в 2 - 3 раза меньше места, чем мониторы с ЭЛТ и во столько же раз легче; q потребляют гораздо меньше электроэнергии; q не излучают электромагнитных волн, воздействующих на здоровье людей.

Сенсорный экран Общение с компьютером осуществляется путём прикосновения пальцем к определённому месту чувствительного экрана. Этим выбирается необходимый режим из меню, показанного на экране монитора

Внешние устройства Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Принцип действия: клавиатура относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения

Внешние устройства Клавиатура Состав клавиатуры. Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам. Группа алфавитно-цифровых клавиш предназначена для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов. Для разных языков существуют различные схемы закрепления символов национальных алфавитов за конкретными алфавитно-цифровыми клавишами. Такие схемы называются раскладками клавиатуры.