Состав и работа компьютерной системы. Проект выполнила Мартынова Дарья 10 А.
Компьютер – это устройство для автоматической обработки информации по вводимым программам. Компьютер представляет собой единство двух компонентов: аппаратная и программная часть. Компьютерная система — любое устройство или группа взаимосвязанных или смежных устройств, одно или более из которых, действуя в соответствии с программой, осуществляет автоматизированную обработку данных.
Функциональная схема компьютера. Персональный компьютер это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. По своим характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен выполнять аналогичные операции. Производительность компьютера –это характеристика, показывающая скорость выполнения работы/операции. Устройство компьютера: устройства ввода информации устройства обработки информации устройства хранения устройства вывода информации. Аппаратное обеспечение – система взаимосвязанных технических устройств, выполняющих хранение, обработку, ввод и вывод информации. Программное обеспечение – совокупность программ, под управлением которых работает компьютер.
Внешняя память Устройство вода Компьютер Внутренняя память Устройства передачи Модем Сетевой адаптер Магистраль Процессор Устройство приема Магистраль Микрофон Внутренняя память Накопление CD DVD RW room Носители CD диск Носители: магнитная дискета CDD, HDD Hard. Disk Driver флеш карта и флешки. ПП ОП Наушники Клавиатура Колонки Принтер Устройства ввода информации Мышь Устройства вывода информации Монитор Арифметико логиеское устройство Устройство управления Модем Сетевой адаптер Память Внешняя память Устройство ввода
Арифметические основы ПК. В 1945 году математик Джон фон Нейман выступил с докладом о машине, которая могла бы обрабатывать и хранить программы в своей памяти. Архитектура компьютера Неймана известна принципом хранения программ и данных в памяти компьютера. По фон Нейману компьютер должен иметь: * Арифметико логическое устройство, которое выполняет арифметические и логические операции * Устройство управления, которое управляет всеми частями компьютера * Устройство памяти, которое хранит программы и данные * Устройство ввода, через которое информация поступает в устройство управления * Устройство вывода
Арифметические основы работы компьютера. 5 принципов Джона Фон Неймана. В основу построения подавляющего большинства ЭВМ положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 году американским ученым венгерского происхождения ДЖОНОМ фон НЕЙМАНОМ. 1. Принцип двоичного кодирования. Для представления данных и команд используется двоичная система счисления. 2. Принцип адресуемости памяти. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. 3. Принцип последовательного программного управления. Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой. 4. Принцип однородности памяти. Как программы (команды), 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. 5. Принцип условного перехода. Команды из программы не всегда выполняются одна за другой. Возможно присутствие в программе команд условного перехода, которые изменяют последовательность выполнения команд в зависимости от значений данных.
Магистрально модульный принцип. Магистральный принцип – принцип, в соответствии с которым разнообразные устройства внутри компьютера – процессор, память – взаимодействуют между собой посредством общего канала связи, называемых шиной. Шина адреса Шина данных Шина управления Шина данных используется для передачи данных между компьютерами. Она двунаправленная (мп, оп). Шина адреса применяется для адресации пересылаемых данных, то есть для определения местоположения в памяти или в устройствах ввода/вывода. При получении данных процессор устанавливает на шине адреса тот номер ячейки памяти, где хранятся требуемые данные, кол во всех возможных адресов определяется как 2 n, где n это кол во разрядов шины адреса. Шина управления включает в себя управление сигналами, которые служат для временного согласования работы различных устройств компьютера, для определения направления передачи данных.
Что находится на материнской плате? Материнская плата – это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера(центральный процессор, контроллер ОЗУ и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода вывода). Как правило, материнская плата содержит разъёмы (слоты) для подключения дополнительных контроллеров. Наиболее важной частью материнской платы является северный и южный мост. Обычно они располагаются на отдельных микросхемах. Именно они определяют особенности материнской платы и какие устройства могут подключаться к ней. Северный мост – это системный контроллер. Являющийся одним из элементов чипсета материнской платы, отвечающий за работу с оперативной памятью (RAM)видеоадаптером и процессором (CPU). Обеспечивает связь таких устройств, как частота системной шины, тип оперативной памяти и ее максимальный объем с южным мостом. Южный мост – это функциональный контроллер, известен как контроллер ввода вывода. Материнские платы различаются по: назначению ПК; типу процессора; блоку питания; типу корпуса; типу видеокарты; типу памяти; типу жестких дисков.
Характеристики материнской платы БАЗОВЫЙ НАБОР МИКРОСХЕМ (ЧИПСЕТ). ФИРМА ПРОИЗВОДИТЕЛЬ. МАКСИМАЛЬНЫЕ ТАКТОВЫЕ ЧАСТОТЫ ПРОЦЕССОРА И ШИНЫ. НАЛИЧИЕ И КОЛИЧЕСТВО РАЗЪЕМОВ (СЛОТОВ) РАЗЛИЧНЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ. НАЛИЧИЕ "НА БОРТУ" РАЗЛИЧНЫХ УСТРОЙСТВ (ДОП. ИНТЕРФЕЙСЫ, ЗВУКОВАЯ КАРТА, ВИДЕОКАРТА, СЕТЕВАЯ КАРТА, МОДЕМ) И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ. ПРОИЗВОДИТЕЛЬ, ВЕРСИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ BIOS. НАЛИЧИЕ В КОМПЛЕКТЕ ПОСТАВКИ ПОДРОБНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ НА ДОСТУПНОМ ВАМ ЯЗЫКЕ. ТЕХНИЧЕСКАЯ ПОДДЕРЖКА.
Микропроцессором называется центральный блок персонального компьютера, предназначающийся для выполнения логических и арифметических операций над информацией, для обработки и передачи данных и для управления работой всеми блоками машины. Микропроцессор выполнен в одном или нескольких взаимосвязанных между собой полупроводниковых кристаллах интегральных схем. Состоит из цепей управления, сумматоров, регистров, счетчиков команд и очень быстрой памяти малого объема. Микропроцессор реализовывает следующие важнейшие функции: дешифрация и чтение данных из основной памяти прием команд и чтение данных из регистров адаптеров внешних устройств обработка данных, запись их в основную память, а также запись в регистры адаптеров внешних устройств формирование управляющих сигналов прочих блоков и узлов компьютера
Архитектура микропроцессора — это совокупность сведений о составе его компонентов, организации обработки в нем инфор мации и обмена информацией с внешними устройствами, а также о функциональных возможностях микропроцессора, выпол няющего команды программы. Устройство управления управляет работой всех устройств компьютера по заданной программе. Сопроцессор вспомогательный процессор, предназначенный для выполнения математических и логических действий. Использование сопроцессора позволяет ускорить процесс обработки информации компьютером. Внешние устройства памяти К ним относятся носители и устройства чтения, записи. Арифметико-логическое устройство арифметико логическое устройство предназначено для обработки данных. Регистры процессорной памяти Регистры – это внутренняя память процессора (кэш). Каждый из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты.
Характеристика микропроцессора Внутренняя тактовая чистота показывает количество выполняемых операций , процентов за 1 такт. Внешняя тактовая чистота показывает количество элементарных операций передаваемых процессором во внешнюю шину. Разрядность(внутренняя) это количество одновременно обрабатываемых вид информации (32 64 бит). Разрядность(внешняя) это количество одновременно обработанной информации и переданной во внешнюю шину. Степень интеграции количество транзисторов располагающихся на одном см (кв) чипа. Ядро часть микропроцессора, содержащая основные функциональные блоки, осуществляющая выполнение одного потока команд. Многоядерные процессоры имеют несколько ядер и поэтому способны одновременно выполнять нескольких потоков команд; Закон Г. Мура оставался верным последние 40 лет и, вероятно, останется неизменным еще в течение, по меньшей мере, 15 лет. Он гласит: «Вычислительная мощь микропроцессоров и плотность микросхем памяти удваивается примерно каждые 18 месяцев при неизменной цене» .
Память компьютера. Компьютерная память это совокупность устройств и микросхем для хранения информации. Так же существуют две распространённые операции с памятью – считывание(чтение) информации из памяти и запись её в память для хранения. Для обращения к областям памяти используются адреса. Чтение(считывание) информации из памяти процесс получения информации из области памяти по заданному адресу. (При считывании информации из памяти осуществляется передача её копии в другое устройство, где с ней производятся определённые действия. ) Запись(сохранение) информации в памяти процесс размещения информации в памяти по заданному адресу и для хранения. (При записи информации предыдущие данные, хранящиеся на этом месте, стираются. Вновь записанная информация хранится до тех пор, пока на её место не будет записана другая.
Схема памяти. Память компьютера Внешняя Оперативная память Внутренняя Жесткий диск Флеш-карта Лазерный диск
Внешняя память это память, предназначенная длительного хранения программ и данных. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер. Дисковод (накопитель) устройство записи/считывания информации. Накопители имеют собственное имя – буква латинского алфавита, за которой следует двоеточие. Для подключения к компьютеру одного или несколько дисководов и управления их работой нужен Дисковый контроллер Носитель информации (носитель записи) – материальный объект, способный хранить информацию. Информация записывается на носитель посредством изменения физических, химических и механических свойств запоминающей среды По типу доступа к информации внешнюю память делят на два класса: Устройства прямого (произвольного) доступа – время обращения к информации не зависит от места её расположения на носителе; Устройство последовательного доступа – такая зависимость существует В состав внешней памяти входят: 1) накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); 2) накопители на гибких магнитных дисках (НГМД); 3) накопители на магнитооптических компакт дисках; 4) накопители на оптических дисках (CD ROM); 5) накопители на магнитной ленте и др.
Внутренняя память компьютера – это место хранения информации, с которой он работает. Внутренняя память компьютера является временным рабочим пространством; в отличие от нее внешняя память предназначена для долговременного хранения информации. Информация во внутренней памяти не сохраняется при выключении питания. Внутренняя память состоит из нескольких частей: оперативной, постоянной и кэш памяти. Программы и данные временного пользования хранятся в оперативной и кэш памяти только до тех пор, пока включено электропитание компьютера. Другая часть внутренней памяти, называемая постоянной, является энергонезависимой, то есть записанные в неё программы и данные хранятся всегда, независимо от включения или выключения компьютера.
Внутренняя память Оперативная память предназначена для временного хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Это энергозависимая память. Физически реализуется в модулях ОЗУ (оперативных запоминающих устройствах) различного типа. При выключении электропитания вся информация в оперативной памяти исчезает. Кеш память очень быстрая память малого объема служит для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств различной скорости. Специальная (постоянная) система Bios для первоначальной загрузки компьютера. Постоянное запоминающее устройство – энергонезависимая память для хранения программ управления работой и тестирования устройств ПК. Важнейшая микросхема ПЗУ – модуль BIOS (базовая система ввода/вывода), в котором хранятся программы автоматического тестирования устройств после включения компьютера и загрузки ОС в оперативную память. Это Неразрушимая память, которая не изменяется при выключении питания Перепрограммируемая постоянная память – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого Видеопамять – запоминающее устройство, расположенное на плате управления дисплеем и предназначенное для хранения текстовой и графической информации, отображаемой на экране. Содержимое этой памяти сразу доступно двум устройствам – процессору и дисплею, что позволяет изменять изображение на экране одновременно с обновлением видеоданных в памяти. Оптическая память – разновидность компьютерной памяти, в которой информация может быть записана и считана в трёхмерном пространстве.
Мониторы. Общая характеристика. Монитор является универсальным устройством вывода информации и подключается к видеокарте, установленной в компьютере. Изображение на экране монитора формируется путем считывания содержимого видеопамяти и отображения его на экран. Частота считывания изображения влияет на стабильность изображения на экране. В современных мониторах обновление изображения происходит обычно с частотой 75 и более раз в секунду, что обеспечивает комфортность восприятия изображения пользователем компьютера (человек не замечает мерцание изображения). В настольных компьютерах обычно используются мониторы на электронно лучевой трубке (ЭЛТ). Изображение на экране монитора создается пучком электронов, испускаемых электронной пушкой. В портативных и карманных компьютерах применяют плоские мониторы на жидких кристаллах (ЖК). В последнее время такие мониторы стали использоваться и в настольных компьютерах. ЖК мониторы сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Преимущество ЖК мониторов перед мониторами на ЭЛТ состоит в отсутствии вредных для человека электромагнитных излучений и компактности. Мониторы могут иметь различный размер экрана. Размер диагонали экрана измеряется в дюймах (1 дюйм = 2, 54 см) и обычно составляет 21 30 дюймов, но наиболее популярные 21 24 дюймов.
Разрешающая способность экрана. Любое изображение на экране представляется набором точек, которые называются пикселями. Число точек по горизонтали и вертикали экрана определяет разрешающую способность монитора. Стандартный режим работы современного монитора поддерживает разрешение 800*600, 1024*768 точек и другие режимы. Для представления любого символа в текстовом режиме используется фиксированное количество пикселей, например 8*8 или 8*14. Мониторы бывают черно белые (монохромные) и цветные. Цветные изображения получаются путем смешивания трех базовых цветов: красного, зеленого, синего.
Расстояние между точками на экране. Четкость изображения на мониторе определяется расстоянием между точками на экране, или величиной шага (размером зерна). Значение данного параметра колеблется от 0, 22 до 0, 43 мм. Чем меньше эта величина, тем качественнее изображение.
Длина диагонали экрана. Этот параметр измеряется в дюймах и колеблется в диапазоне от 9 до 41 дюйма. . Разрешающая способность экрана во многом определяется соотношением длины диагонали и величины шага. Имеются 14", 15", 17", 21" и др. мониторы. Следует помнить, что размер изображения, как правило, на дюйм меньше размера кинескопа. Считается, что 15" монитор отлично подходит для работы в домашних условиях; 17" монитор необходим для профессиональной работы с графикой; размеры экрана, большие 21" для персонального монитора на сегодняшний день не очень удобны для пользования, так как экран тяжело окинуть взглядом.
Принтеры предназначены для вывода результатов на бумагу. Любой символ выводится на печать в виде множества точек. Формирование изображения осуществляется головкой печатающего устройства. К одному системному блоку можно подключить от одного до нескольких принтеров любых типов. По способу формирования выводимой информации принтеры делятся на: Последовательные, когда документ формируется символ за символом; Строчные, когда формируется сразу вся строка; Страничные, когда формируется изображения целой страницы. По количеству цветов, используемых при печати документа, различают принтеры черно белые и цветные. По способу печати принтеры бывают ударными и безударными. Важнейшими характеристиками принтеров являются: Ширина каретки принтера, определяющая максимально возможный формат документа: А 4 или А 3; Скорость печати, определяющая число знаков или количество страниц, распечатываемых принтером в секунду или минуту; Разрешающая способность принтера, определяющая качество печати как число точек на дюйм – dpi при выводе символа. По способу получения изображения на бумаге, способу нанесения красящего материала (тонера) принтера бывают: матричные, струйные, лазерные, термические, литейные.
Струйные принтеры относятся к безударным устройствам, так как головка печатающего устройства не касается бумаги. Струйные принтеры обеспечивают получение изображения по качеству, близкому к типографскому, что определяет широкую сферу использования струйных принтеров для создания различных документов. Скорость печати струйных принтеров значительно выше, чем матричных. Работая со струйным принтером, нельзя забывать, что чернила при соприкосновении с водой имеют свойства растекаться. По этой же причине в струйном принтере используется только высококачественная гладкая бумага.
Лазерные принтеры. В лазерных принтерах используется электрографический принцип создания изображения. Процесс печати включает в себя создание невидимого рельефа электростатического потенциала в слое полупроводника с последующей его визуализацией. Визуализация осуществляется с помощью частиц сухого порошка – тонера, наносимого на бумагу. Наиболее важными частями лазерного принтера являются полупроводниковый барабан, лазер и прецизионная оптико механическая система, перемещающая луч. Лазер генерирует тонкий световой луч, который, отражаясь от вращающегося зеркала, формирует электронное изображение на светочувствительном полупроводниковом барабане. Поверхности барабана предварительно сообщается статический заряд. Для получения изображения на барабане лазер должен включаться и выключаться, что обеспечивается схемой управления. Поворот барабана на новую строку осуществляет позиционный шаговый двигатель. На следующем этапе работы принтера происходит проявление изображения, т. е. превращение скрытого электронного изображения в видимое изображение. Когда видимое изображение на барабане построено, и он покрыт тонером в соответствии с оригиналом, подаваемый лист бумаги заряжается таким образом, что тонер с барабана притягивается к бумаге. Цветные лазерные принтеры формируют изображение, последовательно накладывая голубой, пурпурный, желтый и черный тонеры на фоточувствительный барабан. Лазерные принтеры обеспечивают практически бесшумную печать, высокую скорость печати, которая достигается постраничной печатью. Страница печатается целиком. Разрешающая способность лазерных принтеров достигает 1200 dpi и выше.
Устройства ввода информации. Устройства ввода информации Микрофон Клавиатура Мышь
Клавиатура. Стандартным устройством для ввода информации в компьютер является клавиатура. Как правило, 101 103 –клавишная клавиатура американского стандарта. Кроме клавишной, клавиатура бывает мембранной и сенсорной. При всем разнообразии конструкций любая клавиатура имеет следующие группы клавиш: Алфавитно цифровое поле клавиш – для ввода прописных и строчных букв, цифр, различных знаков и символов. Часто это поле называют полем печати. Поле управляющих клавиш – для ввода и выполнения команд, для редактирования данных. Клавиши Shift, Ctrl, Alt расширяют возможности клавиатуры. При одновременном нажатии из этих клавиш и клавиши поля печати вводится команда. Поле функциональных клавиш F 12. За каждой клавишей этого поля, как правило, закреплена та или иная функция. Назначение клавиш F 12 устанавливается используемой в данный момент программой. Но есть и общепринятые назначения. Например, клавише F 1 обычно назначается функция отображения справки (помощи). Поле клавиш управления курсором – для перемещения курсора на экране монитора. На клавишах стрелками указано направление перемещения (вверх, вниз, вправо, влево). Поле клавиш малой (цифровой) клавиатуры позволяет работать в двух режимах в зависимости от состояния индикатора Num Lock, расположенного над этим полем. Этот индикатор переключается клавишей Num Lock: При включенном индикаторе Num Lock обеспечивается быстрый и удобный ввод цифр; При включенном индикаторе Num Lock дублируются функции поля управления курсором и поля управляющих клавиш.
Мышь. Широкое использования графического интерфейса привело к появлению манипулятора «мышь» . По способу считывания информации их можно классифицировать на: * Механические; * Оптико механические; * Оптические; * Лазерные. Качество мыши определяется ее разрешающей способностью, которая измеряется числом точек на дюйм – dpi. Для мышей среднего класса разрешение составляет 1000 1600 dpi. Игровые мыши значительно мощнее: 5000 12000 dpi Разные типы мыши также отличаются друг от друга способом соединения с компьютером (проводные – присоединяемые с помощью кабеля, или «бесхвостые» мыши – соединение обеспечивается инфракрасным сигналом, который воспринимается специальным портом). Все большую популярность получают лазерные мыши. Основное отличие лазерных мышей от оптических заключается в использовании в качестве источника излучения инфракрасного лазера вместо работающего в оптическом диапазоне светодиода. Благодаря свойству когерентного излучения точнее фокусироваться и отражаться от участка рабочей поверхности практически без искажений.
Видеокарта устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в иную форму, предназначенную для дальнейшего вывода на экран монитора. В настоящее время эта функция утратила основное значение и в первую очередь под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа. Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный или специализированный, но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ). В этом случае устройство, строго говоря, не может быть названо видеокартой. Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера. Например, все современные видеокарты осуществляют рендеринг графического конвейера и на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач. Современные видеокарты оснащаются различным объемом локальной видеопамяти, но обычно он начинается от 512 МБ и может достигать 3 ГБ.
Как производят процессоры.
Как устроена компьютерная память.
Скачать презентацию Состав и работа компьютерной системы Проект выполнила Мартынова
Мартынова Д. 10 А. Состав и работа компьютерной системы.pptx