Тема 4 Аппаратное обеспечение персональных компьютеров Елькин Олег

Тема 4 Аппаратное обеспечение персональных компьютеров Елькин Олег Валентинович, к. х. н. , доцент кафедры ТЭПВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МЫ ФОРМИРУЕМ БУДУЩЕЕ

2 Современный компьютер — этосистема, построеннаянабазеэлектронных микросхем, ипредназначеннаядляхранения, обработкиипередачилюбыхвидовинформации Аппаратное обеспечение — всетекомпоненты, изкоторыхсостоиткомпьютер, атакжеоборудованиедляорганизациилокальныхи глобальныхсетей.

Архитектура фон Неймана 3 Джон фон Н йман ее (1903 – 1957)Арифметико- логическое устройство Устройство управления Внешние устройства Память Информационные связи Управляющие связи. Процессор

Аппаратное обеспечение ПК (Hardware)

Структура современного ПК 51 ) материнская плата (Motherboard), называемаяещё главной(Mainboard)илисистемнойплатой; 2) CPU (Central. Processing. Unit)- центральный процессор ; FPU (Floating. Point. Processing. Unit)— сопроцессор; 3) винчестер илинакопительнажёсткоммагнитном диске, обозначенныйвдокументациикак HDD (Hard. Disk. Drive); 4) дисковод —длягибкихмагнитныхдисков, FDD (Floppy. Disk. Drive); 5) RAM (Random. Access. Memory)— оперативное запоминающее устройство (ОЗУ); 6) ROM (Read. Only. Memory)— постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);

Структура современного ПК 67) графический контроллер —устройство, выполняющееграфические операциииобработкувидеоданных; акселератор—процессор, ускоряющийобработкувидеоизображений; 8)элементыэлектрическихсоединенийузловиблоковпереходные контакты, плоскиекабелиимонтажныепровода; 9) корпус ( case )—защищаеткомпоненты. PCотвнешнеговоздействияи содержитблокпитания; 10) UPS — источник бесперебойного питания ; 11) устройства ввода —клавиатура, мышь, трэкболл, джойстик, дигитайзер, сканер; 12) устройства вывода —монитор, принтер, плоттер; 13) мультимедиа компоненты —звуковаякарта, CD-ROM , DVD-ROM , картывидеоввода-вывода; 14) устройства коммуникаций —модем, сетеваякарта.

Системный блок

Корпус Case

Типы корпусов 9 Mini. Tower 2 отсекадляустройствформата 5″, 2 отсекадляустройств 3, 5″, 1 внутреннийотсекдляжесткогодиска формата 3, 5″. ПК Midi. Tower 3 отсекадляустройствформата 5″, 2 отсекадляустройств 3, 5″, позволяет разместить2 жесткихдиска ПК Big- и Super-Big- Tower 4 -6 иболееотсековдляустройств формата 5″, атакжедополнительные внутренниеотсекидляжесткихдисков длясерверов начального уровня File. Server до 8 -10 устройствформата 5″. Часто ониимеютнесколькоблоковпитанияи дополнительныевентиляторыдля охлажденияустройств. длясерверов

Материнская плата (Motherboard, Main. Board, MB) 10 Функция : обеспечивает связь между всеми устройствами ПК, посредством передачи сигнала от одного устройства к другому. На поверхности материнской платы имеется большое количество разъемов предназначенных для установки других устройств: sockets – гнезда для процессоров; slots – разъемы под оперативную память и платырасширения; контроллерыпортовввода/вывода.

Схема материнской платы

Схематическое изображение южного и северного мостов

Процессор 13 Процессор — специальнаямикросхема, котораявыполняет операциипообработкеинформациинакомпьютере Процессорпредставляетсобой небольшуюкремниевуюпластину, на которойразмещенысотнимиллионов транзисторов-переключателейи каналовпередачиданных

Принципиальная схема процессора

Процессоры фирмы Intel различного назначения

Параметры процессоров 16 Тактовая частота =количествоэлементарных операций(тактов)за 1 секунду[Hz, MHz, GHz]Разрядность процессора показывает, сколькобит данныхонможетпринятьиобработатьвсвоих регистрахзаодинраз(заодинтакт).

Эволюционный ряд процессоров фирмы Intel

График изменения тактовой частоты в процессорах Intel

График изменения количества транзисторов в процессорах Intel

Память компьютера 20 Память Внутренняя Внешняя Оперативная (ОЗУ) RAM 256, 512 Mb Постоянная (ПЗУ) ROM-BIOS Винчестер (НЖМД) 80, 120 Gb Дисковод 3, 5’’ (НГМД) 1, 44 Mb DVD-ROM до 17 Gb CD-ROM 650 Mb

Оперативная память (ОЗУ / RAM) 21 Быстрая энергозависимая память SRAM -статическая памятьявляетсяболеедорогой, но имеетвысокоебыстродействие. Реализуетсяна триггерныхмикросхемах. DRAM -д инамическаяпамятьв 4 -5 раздешевле статической. Еепредставляютминиатюрные конденсаторы. Существуютразличныетипымикросхемпамяти: SDRAM(Synchronous. Dynamic RAM); DDRSDRAM(синхроннаяпамятьсдвойнойскоростьюпередачиданных); RDRAM(Rambus. DRAM), предназначеннаядляфункционированиянаболее высокихчастотах, чем. SDRAM, наиболеедорогаяпамять

Классификация плат оперативной памяти по конструкции корпусов 22 RAM—Random. Access. Memorу RIMM-корпус (R-отназванияразработавшейихфирмы. Ram-bus) DIMM-корпус (Dual. Inline Memory. Module)SIMM-корпус (Single. Inline Memory. Module)

Винчестер (НЖМД / HDD) 23 НЖМД –накопительна жесткихмагнитныхдисках HDD –Hard. Disc. Drive Современныенакопителимогут использоватьинтерфейсы: ATA(IDE, EIDE), Serial. ATA, SCSI, SAS, Fire. Wire, USBи. Fibre. Channel. емкость80, 120 Gb, …, 1, 5 Tb Физический размер: 1. 8, 2. 5, 3. 5 дюйма Скорость вращения: 4200, 5400, 7200, 10000, 15000 об. /мин. Производители: Seagate, Western Digital, Samsung, Hitachi. Fujitsu, Toshiba, Maxtor

Дисковод СD-ROM 24650 Mb Скорость воспроизведения Audio. CD-150 Kb/c CDx 2 -300 Kb/c CDx 52 -7800 Kb/c CD-R(Record)–дискдляоднократнойзаписи CD-RW–дискдляперезаписи(до 1000 раз)могутсчитываться тольконановых(какправило, нехуже 16 -скоростных) устройствах. CD-ROM.

Дисковод DVD-ROM 25 DVD(Digital. Versatile. Disk) цифровой многофункциональныйдиск(видеофильмы, игры, энциклопедии…) Стандарты • DVD-5– 1 сторона, 1 слой; . 4, 7 Gb • DVD-9– 1 сторона, 2 слоя; 8, 5 Gb • DVD-10– 2 стороны, 1 слой; 9, 4 Gb • DVD-18 -2 стороны, 2 слоя; 17, 0 Gb 4, 7 Gb = 133 мин. видео в формате. MPEG-4 со звуком. Dolby. Digitalна 8 языкахисубтитрамина 32 языках.

Дисковод DVD-ROM 26 Параметр CD-ROM DVD-ROM диаметр 120 мм толщина 1, 2 мм (по 0, 6 мм наслой) шагдорожки 1, 6 мкм 0, 74 мкм длинаволны 780 нм инфракра сный 640 нм красный вместимость 0, 65 Gb 4, 7 Gb кол-вослоев 1 1, 2,

Flash-память 27 Флэш-память -особыйвид энергонезависимой перезаписываемой полупроводниковой памяти. Энергонезависимая-нетребующая дополнительнойэнергиидля храненияданных(толькодля записи). Перезаписываемая-допускающая изменение(перезапись)данных. Полупроводниковая-не содержащаямеханически движущихсячастей(какобычные жёсткиедискиили. CD), построеннаянаоснове интегральныхмикросхем.

Flash-память 28 Преимуществаflash-памяти: 1. Способнавыдерживать механическиенагрузкив 5 -10 раз превышающиепредельно допустимыедляобычных жёсткихдисков. 2. Потребляетпримернов 10 -20 разменьшеэнергиивовремя работы, чемжёсткиедисками носители. CD-ROM. 3. Компактнеебольшинства другихмеханическихносителей. 4. Информация, записаннаяна флэш-память, можетхраниться от20 до 100 лет.

Графический контроллер (видеокарта/ видеоплата/ графический адаптер) 29 Разъёмыдля подключения: ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express Основныепроизводители ATI Technologies, NVIDIA Corporation, Matrox, 3 D Labs, 3 dfx (приобретена NVidia), S 3 Graphics, XGI Technology Inc.

Звуковой адаптер (звуковая карта/ плата/ sound card) 30 Основныепроизводители : Creative. Labs, Diamond. Multimedia. System. Inc. , ESSTechnology, KYE Systems(Genius), Turtle. Beach. Systems, Yamaha. Media. Technology. • Слоты ISA(8 MHz/16 bit/устаревшие) • Слоты. РСI(33 MHz/32 bit/современные) Разрядность записи звука 8 bit– 256 уровней 16 bit– 65536 уровней 20 -22 bit-профессиональные Частота дискретизации Частотаоцифровкисигнала 8, 0 11, 025 22, 05 44, 1 48 к. Гц-выше 24 к. Гцчеловеческийслухне воспринимает.

Мониторы ЭЛТ (CRT) 31 • Свечение люминофора экрана под воздействием электронного луча, формируемогоэлектроннойпушкой. • Люминофор — вещество, которое испускает свет при бомбардировке заряженнымичастицами. • Люминофорный слой состоит из маленьких элементов, которые воспроизводят основные цвета RGB (триады). • Свечение образуется под воздействием ускоренных электронов от трех электронных пушек (каждая для своего элемента триады).

Мониторы ЖК (LCD) 32 Управление светомлампы подсветки, проходящим черезслой жидких кристалловза счётизменения имиплоскости поляризации.

Преимущества LCD-мониторов 33 • Бликовнаэкранев 3 иболее раз меньше (меньше коэффициентотражения). • Не создает вредного для здоровья постоянного электростатического потенциала. • Напряжение каждого пикселя запоминается транзистором до следующего обновления, мерцание практически отсутствует и частоты регенерации 60 Гц достаточно. • Малыйвесигабариты. • Потребляет в 3 -4 раза меньшеэлектроэнергии.

Плазменные панели (PDP — Plasma Display Panel ) 34 • Какив. CRT-мониторе, вплазменном светитсялюминофор, нонепод воздействиемпотокаэлектронов, апод воздействиемплазменногоразряда. • Каждаяячейкаплазменногодисплея- флуоресцентнаямини-лампа, которая способнаизлучатьтолькоодинцветиз схемы. RGB. • Кподложкамкаждогопикселя плазменногодисплея, междукоторыми находитсяинертныйгаз(ксенонили неон), прикладываетсявысокое напряжение, врезультатечего испускаетсяпотокультрафиолета, которыйвызываетсвечение люминофора. • 97%ультрафиолетовойсоставляющей излучения, вредногодляглаз, поглощаетсянаружнымстеклом.

Сравнение типов мониторов 35 Параметр ЖК/LCD Плазма. PDP Кинескоп. CRT Принцип Управлениесветом лампыподсветки, проходящимчерез слойжидких кристалловзасчёт измененияими плоскости поляризации Свечение люминофора экранапод воздействия ультрафиолетовых лучейприразряде вплазме Свечение люминофора экранапод воздействием электронноголуча формируемого электронной пушкой Ресурс работы 60000 час. лампа подсветки 250000 час. работа ЖК 25000 час. Яркость 170 до 500 cd/m 2 (кандела/м 2) 300 до 1000 cd/m 2 80 до 300 cd/m 2 Контр-сть 150: 1 до 600: 1 200: 1 до 3000: 1 350: 1 до 750: 1 Уголобзора 90°до 170° неограничен

Сравнение типов мониторов (продолжение) 36 Параметр ЖК/LCD Плазма. PDP Кинескоп. CRT Времяреакции пикселя от15 до 50 мс незаметноглазу Дефектыэкрана допускаются нет Качество фокусировки идеальное отудов. доочень хор. Геометрические искажения нет возможны Возможные разрешения установленное различные Однородность свечения незначительно ярчепокраям равномерное незначительно ярче вцентре Влияние магнитныхполей нет да

Сравнение типов мониторов (продолжение) 37 Параметр ЖК/LCD Плазма. PDP Кинескоп. CRT Температура корпусапри работе малая высокая средняя Потребляемая мощность малая высокая средняя Ценадля больших размеровэкрана Самаябольшая Высокаяно меньше. ЖК дешевле. ЖКи плазмы Весигабариты меньшеплазмыи кинескопа больше. ЖКи меньше кинескопа самыебольшие