Архитектура вычислительных систем 07 Архитектура ПК Архитектура

Архитектура вычислительных систем 07. Архитектура ПК

Архитектура ПК знакомство с аппаратным устройством персонального компьютера; знание основных составляющих и различных внутренних устройств ПК; развитие умений и навыков сравнения характеристик и выбора персональных компьютеров. 2

1. ПК базовая конфигурация Персональный компьютер – универсальная техническая система. Его архитектура является архитектурой открытого типа, т. е. Внутренние компоненты такого компьютера можно заменять, чтобы повысить производительность системы. 3

1. ПК базовая конфигурация 4

1. Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними Устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. 5

1. Системный блок 6

1. Системный блок Micro-Tower имеет 1 отсек 5. 25; Mini-Tower 2 отсека 5. 25; Midi-Tower 3 -4 отсека 5. 25; Full-Tower 4 -8 отсеков 5. 25; Super-Tower 9 и более отсеков 5. 25. форм-фактором: AT и АТХ. 7

1. Системный блок 8

1. Блок питания 9

1. Блок питания 10

1. Блок питания 11

2. Материнская плата главный функциональный модуль ПЭВМ, на котором располагаются: центральный микропроцессор, сопроцессор; оперативная (основная) память; кэш-память; базовая система ввода-вывода (BIOS); набор дополнительных микросхем; системных шин и т. п. 12

2. Материнская плата 13

2. Чипсет – набор микросхем материнской платы, которые обеспечиваю работу процессора с памятью и внешними устройствами. Северный и южный мост 14

2. Чипсет 15

2. Сокет гнездовое соединение, куда вставляется процессор Питание Количество ножек 16

2. Форм-фактор стандарт, определяющий размеры материнской платы, расположение крепежных отверстий, для крепления внутри системного блока, сокета процессора, слотов оперативной памяти, интерфейсов шин, портов вводавывода, разъема для подключения питания. 17

2. Форм-фактор Устаревшие: Baby_AT, полноразмерная плата AT, LPX, WTX (больше не производится), ITX (разновидность Flex. ATX. Современные: BTX, micro. BTX, Pico. BTX, ATX, micro. ATX, Flex. ATX, Mini_ITX (разновидность Flex. ATX), NLX Другие: Независимые конструкции (разработки компаний Compaq, Packard Bell, Hewlett Packard, портативные/мобильные системы и т. д. ). 18

2. Форм-фактор ATX - cтандартные настольные компьютеры в корпусах minitower и fulltower; Mini. ATX - уменьшенная версия ATX, которая используется там же, где и плата ATX; Micro. ATX - настольные компьютеры или вертикальные системы minitower среднего уровня. Flex. ATX - недорогие или менее производительные настольные или вертикальные системы minitower, используемые в самых разных целях. 19

3. Шинные интерфейсы PCI FSB AGP PCMCIA USB PCI-Express 20

3. Шинные интерфейсы 21

4. Процессор Основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. Он представляет собой большую микросхему, которую можно легко найти на материнской плате. Разрядность Тактовая частота Количество ядер Сокет Кеш Технология изготовления 22

5. Система памяти Память является необходимым элементом любого компьютера. Большой разрыв между быстродействием памяти и быстродействием процессора. Процессоры работают очень быстро, и тратят больше времени на операции чтениезапись чем на обработку информацию. 23

5. Система памяти Частота ----- Тайминг 24

5. Система памяти Тайминги - это задержки при обращении к микросхемам памяти CAS Latency (CAS) - задержка в тактах между подачей сигнала CAS и непосредственно выдачей данных из соответствующей ячейки. RAS to CAS Delay (t. RCD) - количество тактов шины памяти, которые должны пройти после подачи сигнала RAS до того, как можно будет подать сигнал CAS; Row Precharge (t. RP) - время закрытия страницы памяти в пределах одного банка, тратящееся на его перезарядку; Activate to Precharge (t. RAS) - время активности строба. Минимальное количество циклов между командой активации (RAS) и командой подзарядки (Precharge), которой заканчивается работа с этой строкой, или закрытия одного и того же банка. 25

5. Система памяти Тип PC 3 -8500 PC 3 -10666 PC 3 -12800 PC 3 -14400 PC 3 -16000 Частота шины 533 667 800 900 1000 Скорость передачи данных 1066 1333 1600 1800 2000 Тайминги Заметки 7 -7 -7 -20 чаще называемые DDR 3 -1066 7 -7 -7 -20 чаще называемые DDR 3 -1333 9 -9 -9 -24 чаще называемые DDR 3 -1600 9 -9 -9 -24 чаще называемые DDR 3 -1800 TBD чаще называемые DDR 3 -2000 26

6. Требования Устройства должны позволять хранить очень большие объемы данных. Информация должна сохраняться после прекращения работы процесса, использующего ее. Несколько процессов должны иметь возможность получения одновременного доступа к информации.

6. Внешняя память Геометрия жесткого диска - набор параметров диска, количество головок, количество цилиндров и количество секторов. Для адресации используют тройку CHS (Cylinder – Head – Sector: Цилиндр – Головка – Сектор). Адресация предполагает, что все дорожки в заданной зоне диска имеют одинаковое число секторов. Геометрия жесткого диска задается производителем. 28

6. Жесткий диск 29

6. Жесткий диск

6. Форматирование Низкоуровневое форматирование - разбивка диска на сектора, производится производителями дисков На диске могут быть запасные сектора, которые могут быть использованы для замены секторов с дефектами (а они почти всегда есть). За счет этого обеспечивается одинаковая емкость на выходе. При низкоуровневом форматировании часть полезного объема уменьшается, примерно до 80%.

6. Форматирование Каждый сектор состоит из: Заголовка - по которому определяется начало сектора и его номер, и номер цилиндра. Область данных (как правило, 512 байт) Конец сектора - содержит контрольную сумму ECC. Позволяет обнаружить или даже исправить ошибки чтения. Размер зависит от производителя, и показывает, как производитель относится к надежности работы диска.

6. Форматирование Перекос цилиндров - сдвиг 0 го сектора каждой последующей дорожки, относительно предыдущей. служит для увеличения скорости. Головка тратит, какое то время на смену дорожки, и если 0 -й сектор будет начинаться в том же месте, что и предыдущий, то головка уже проскочит его, и будет ждать целый круг.

6. Форматирование

6. Внешняя память Ёмкость (Capacity). Интерфейс (Interface). ATA (он же IDE), SATA, SCSI, SAS, Fire. Wire, USB, SDIO и Fibre Channel. Физический размер (форм-фактор). Скорость вращения шпинделя - количество оборотов шпинделя в минуту. Кеш-память. Время произвольного доступа. 35

6. Форм-фактор 36

6. Интерфейсы Пропускная способность, Мбит/с Ultra. ATA/133 Максимальная длина Требуется ли кабель кабеля, м питания 1064 0, 46 Да (3, 5") / Нет (2, 5") Количество Число проводников в Другие особенности накопителей на канал кабеле Controller+2 Slave, 2 40/80 горячая замена невозможна Host/Slave, возможна горячая замена на некоторых контроллерах SATA-300 3000 1 Да 1 7 SATA-600 6144 нет данных Да 1 7 Fire. Wire/400 4, 5 (при последовательном соединении до 72 м) Да/Нет (зависит от типа интерфейса и накопителя) 63 4/6 устройства равноправны, горячая замена возможна Fire. Wire/800 4, 5 (при последовательном соединении до 72 м) Да/Нет (зависит от типа интерфейса и накопителя) 63 9 устройства равноправны, горячая замена возможна USB 2. 0 480 5 (при последовательном соединении, через хабы, до 72 м) Да/Нет (зависит от типа накопителя) 127 4 Host/Slave, горячая замена возможна USB 3. 0 4800 нет данных Да/Нет (зависит от типа накопителя) нет данных 9 Двунаправленный, совместим с USB 2. 0 Ultra-320 SCSI 2560 12 Да 16 50/68 устройства равноправны, горячая замена возможна SAS 3000 8 Да Свыше 16384 e. SATA 3000 2 Да 1 (с умножителем портов до 15) горячая замена; возможно подключение SATAустройств в SASконтроллеры 7 Host/Slave, горячая замена возможна 37

6. Ускорение работы HDD Факторы, влияющие на время считывания или записи на диск: Время поиска (время перемещения головки на нужный цилиндр) Время переключения головок Задержка вращения (время, требуемое для поворота нужного сектора под головку) Время передачи данных

6. Алгоритм FIFO следующая очередь запросов: 27, 2, 26, 3, 19, 0 и головки в начальный момент находятся на 1 цилиндре.

6. Алгоритм Short Seek Time First (SSTF) следующая очередь запросов: 27, 2, 26, 3, 19, 0 и головки в начальный момент находятся на 1 цилиндре.

6. Алгоритмы сканирования SCAN – головки постоянно перемещаются от одного края диска до его другого края, по ходу дела обслуживая все встречающиеся запросы. Просто, но не всегда эффективно. LOOK - если мы знаем, что обслужили последний попутный запрос в направлении движения головок, то мы можем не доходить до края диска, а сразу изменить направление движения на обратное C-SCAN - циклическое сканирование. Когда головка достигает одного из краев диска, она без чтения попутных запросов перемещается на 0 -й цилиндр, откуда вновь начинает свое движение. C-LOOK - по аналогии с предыдущим

6. Обработка ошибок Ошибки могут быть обнаружены на трех уровнях: На уровне дефектного сектора ECC (используются запасные, делает сам производитель) Дефектные блоки или кластеры могут обрабатываться контроллером или самой ОС

7. Видеосистема Видеокарта + монитор видеоадаптеры SVGA, обеспечивающие по выбору воспроизведение до 16, 7 миллионов цветов с возможностью произвольного выбора разрешения экрана из стандартного ряда значений (640 х480, 800 х600, 1024 х768, 1152 х864; 1280 х1024 точек и далее) 43

7. Видеосистема Разрешение экрана Цветовое разрешение (глубина цвета) Видеоускорение Память 44

7. Монитор – устройство визуального отображения данных. Параметрами являются: размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты. 45

7. Монитор 46

7. CRT Мониторы на электронно-лучевой трубке Частота кадровой развертки Размер монитора Класс защиты 47

7. CRT 48

7. LCD Мониторы на жидких кристаллах более живые и естественные цвета и образы; отсутствие искривления экрана; меньшее тепловое излучение; потребление почти на 65% меньше энергии, чем CRTмониторы; отсутствие электромагнитного излучения; вес примерно в два раза меньше традиционных мониторов; занимаемая площадь на столе в несколько раз меньше, чем у CRT-мониторов. LCD-дисплеи можно крепить к стене. 49

7. LCD 50

7. TFT-матрицы 51

7. TFT-мониторы 52

7. Видеокарточки 53

7. Видеокарточки 54

7. Видеокарточки 55