Файл: Устройство персонального компьютера (Общие данные).pdf

Современный компьютер можно представить в большинстве случаев упрощенной структурной схемой, где выделены центральная и периферийная части. К центральной части относятся процессор и внутренняя память, к периферийной части - устройства ввода-вывода и внешняя память. В основу упрощенной структурной схемы заложены принципы магистральности, модульности, микропрограммирумости.

2.2 Центральная часть ПК

Микропроцессор (МП) (центральный микропроцессор) – это «сердце» компьютера. Это центральный блок ПК, предназначенный для управление работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операции над информацией. Микропроцессор – важнейший элемент компьютера, так как им определяется скорость выполнения машиной программ пользователя. Со времени появления персональных компьютеров (ПК) сменилось несколько поколений процессоров.

Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему – тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных сантиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора. Микропроцессор установлен на материнской плате и связан с ней интерфейсом процессорного разъема. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении. На этом и базируется выполнение программ.

Существуют 5 главных характеристик современных процессоров, на которые в первую очередь нужно обращать внимание при выборе. Это тактовая частота, размер кэша, тип и частота поддерживаемой оперативной памяти, сокет и, в некоторых случаях, частота системной шины (FSB).

Тактовая частота - величина, характеризующая количество операций, выполняемых процессором за единицу времени. Измеряется в герцах (Гц). Естественно, что чем выше тактовая частота - тем быстрее работает процессор. Однако, стоит отметить, что это не решающая характеристика.

Кэш процессора - скоростная оперативная память, встроенная в ЦП и являющаяся буфером между системной памятью (ОЗУ) и процессором. В кэше хранятся данные, с которыми ЦП работает в настоящий момент, вледствие чего уменьшается количество его обращений к оперативной памяти. Таким образом, увеличивается общая производительность центрального процессора.

В современных ЦП кэш чаще всего бывает разделён на 3 уровня (level):

1. Кэш первого уровня (L1) - самый быстрый, но маленький по объему. С L1 работает непосредственно ядро процессора.

2. Кэш второго уровня (L2) - несколько больше первого по объему, но медленнее по скорости передачи данных.

3. Кэш третьего уровня (L3). Этот кэш еще больше по размеру, хотя и немного медленнее, чем L2. Объёмы кэшей L2 и L3 - очень важные характеристики. Чем они больше, тем выше производительность процессора.

В многоядерных процессорах объёмы 1 и 2 уровней кэша делятся на количество ядер. Т.е. если в описании, например, к четырёхъядерному процессору объём кэша второго уровня (L2) указан как «1 Мб», под этим подразумевается 256 х 4 Кб. Справедливо и обратное указание.

Кэш L3 является общим для всех ядер.

Увеличение размера кэш-памяти положительно влияет на производительность почти всех приложений.

Системная шина (FSB, Front Side Bus) - совокупность сигнальных линий, объединенных по назначению и имеющих определенные протоколы передачи информации и электрические характеристики. FSB фактически является соединительным каналом между процессором и всеми остальными устройствами в компьютере.

  Напрямую к шине подключен только процессор, остальные устройства сопрягаются с ней через различные контроллеры, расположенные в основном в северном мосте чипсета материнской платы. Чем выше частота шины, тем выше производительность, т.к. ускоряется обмен данными между процессором и материнской платой.

В нынешнее время данный параметр по степени важности отошёл на второй план, т.к. все чипсеты нового поколения по умолчанию совместимы с современными процессорами. Однако при покупке материнской платы и процессора предыдущего поколения, которые ещё в достаточном количестве представлены в ассортименте компьютерных магазинов, нужно обязательно обращать внимание на частоты их шин. Например, ЦП с частотой шины 1333 МГц не будет работать на материнской плате, которая поддерживает только процессоры с частотой 1066 МГц.

Что касается поддерживаемой процессором оперативной памяти (ОЗУ), то в настоящее время контроллеры памяти встраиваются не в северный мост чипсета материнской платы, а непосредственно в центральный процессор. Поэтому при выборе оперативной памяти для современного компьютера необходимо детально изучить список поддерживаемых процессором модулей памяти (есть в описании каждого процессора) и, соответственно, приобретать только те модули, которые он поддерживает.

С сокетом та же самая ситуация. Надо следить за тем, чтобы выбранные материнская плата и процессор имели аналогичные сокеты.

На данный момент распространены 3 семейства (линейки) настольных процессоров компании Intel: Celeron, Pentium и Core i. Соответственно в порядке возрастания мощности: Celeron – самый слабый, урезанная версия Pentium (отличается в основном размером кэша), далее идут Pentium и самый современный и производительный - Core i.

Процессоры линеек Core i7, Core i5 и Core i3 маркируются либо трёхзначным

(предыдущее поколение процессоров), либо четырёхзначным числом в зависимости от тактовой частоты. Тактовая частота - количество машинных циклов, выполняемых процессором за секунду. Таким образом, производительность процессора напрямую зависит от тактовой частоты его работы, чем больше число, тем выше частота.

Intel Core i3 — семейство двухъядерных процессоров x86-64 фирмы Intel. Позиционируются как процессоры начального и среднего уровня цены и производительности. В новом модельном ряду призваны заменить морально устаревшие Core 2 Duo на архитектуре Intel Core 2.

Все модели Core i3 являются двухъядерными, обладают 512 Кб кэша L2, встроенной видеоподсистемой Intel HD Graphics и подразделяются на серии i3-ххх и i3-2xxx. Первые предназначены для работы на сокете LGA1156 и имеют 4 Мб кэша L3, тогда как новые процессоры i3-2xxx, работающие на сокете LGA1155, имеют 3 Мб кэша третьего уровня.

Intel Core i5 — семейство процессоров x86-64 от Intel. Позиционируется как семейство процессоров среднего уровня цены и производительности, между более дешёвым Intel Core i3 и более дорогим Core i7.

Что касается Core i5, то оборудованные под сокет LGA1156 модели подразделяются на серии i5-6xx и i5-7xx. ЦП линейки i5-6xx аналогично Core i3 являются двухъядерными, имеют встроенный видеочип, 512 Кб кэша L2 и 4 Мб кэша L3. В свою очередь процессоры i5-7xx не имеют видеоподсистемы, но обладают 4 ядрами, 1 Мб кэша второго и 8 Мб третьего уровня.

Новое семейство четырёхъядерных процессоров Core i5 маркируется четырёхзначным числом (к примеру, Core i5-2400), обладает встроенным видеоядром, 1 Мб L2-кэша, 6 Мб L3 и предназначено для установки на сокет LGA1155.

Intel Core i7 — семейство процессоров x86-64 Intel. Процессоры Core i7-ххх являются четырёхъядерными (исключение составляют «экстремальные» шестиядерные модели Core i7-970/975/980X), не обладают встроенным видеочипом, имеют кэш второго уровня объёмом 1 Мб, третьего уровня - 8 Мб и предназначены

для установки на сокет LGA1366 (модели серии i7-9xx) или LGA1156 (i7-8xx).

И наконец, самая современная линейка процессоров Core i7-2xxx. Эти модели предназначены для работы на сокете LGA1155, имеют встроенное видеоядро Intel HD Graphics 3000 и аналогичный другим моделям Core i7 объём кэша (кроме «экстремального» 3960X).

Необходимо отметить, что в новую линейку процессоров на архитектуре Sandy Bridge (Core i3-2xxx, Core i5-2xxx, Core i7-2xxx) входят энергоэффективные (со сниженными тактовыми частотами) и высокоэнергоэффективные (со значительно заниженными частотами) модели, обладающие пониженным тепловыделением. В маркировке таких процессоров после числа присутствует буква «S» (энергоэффективные) или «Т» (высокоэнергоэффективные).

2.3 Периферийная часть

Периферийную часть компьютера образует совокупность внешних запоминающих устройств (ВЗУ) и устройств ввода-вывода информации. Так как существует достаточно много разнообразных периферийных устройств, каждый ПК может быть укомплектован по-разному и иметь в своем составе те или иные периферийные устройства. Поэтому принято говорить о конфигурации компьютера, понимая под этим термином конкретный состав его устройств с учетом их характеристик.

Периферийное устройство (ПУ) – любое устройство, конструктивно отделенное от центральной части компьютера, имеющее собственное управление и выполняющее запросы микропроцессора без его непосредственного вмешательства.

Различные типы периферийных устройств, подключаемых к компьютерной системе, играют важную роль в ее работе. Производительность и эффективность использования ПК определяются не только возможностями его процессора и характеристиками ОП, но в большей степени составом его периферийных устройств, их техническими данными, а также способом организации их совместной работы с центральной частью ПК. Широкий ассортимент выпускаемых периферийных устройств позволяет выбирать те из них, с которыми профессиональные компьютеры используются наиболее эффективно в различных областях деятельности.

Внешние устройства (ВУ). Это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50 - 80% всего ПК. От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом.

ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ:

• внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;
• диалоговые средства пользователя;
• устройства ввода информации;
• устройства вывода информации;
• средства связи и телекоммуникации.

Для хранения больших объемов информации, которые не используются в данный момент времени процессором, предназначаются накопители/внешние запоминающие устройства (ВЗУ).

К ним относятся: винчестеры (жесткие магнитные диски), оптические диски, магнитно-оптические диски, флоппи диски, Zip and Jaz Iomega discs (относительно новые носители информации, которые призваны заменить гибкие магнитные диски. Они быстрые и большие по емкости (100 мегабайт - Zip, 1 гигабайт - Jaz)), магнитные ленты. Для подключения к системной шине различных внешних устройств существуют устройства – порты. Различают несколько типов портов: внутренний (таймерный), клавиатурный, коммуникационный, игровой (джойстик).

Коммуникационные порты обеспечивают подключение таких внешних устройств, как мышь, принтер, сканер, внешний модем и др. Эти порты подразделяются на последовательные (COM1, COM2, СОМ3, СОМ4) и параллельные (LPT1, LPT2, LPT3). Последовательные порты обеспечивают двусторонний побайтовый обмен последовательными кодами, они обычно используются для подключения мыши и модема.

Параллельные порты могут реализовать либо однонаправленную побайтовую передачу параллельных кодов, либо двунаправленную. Параллельный порт имеет более высокую скорость передачи информации, чем последовательные порты, и используется для подключения принтера.

Широкое распространение получил порт USB (Universal Serial Bus – универсальная последовательная шина). Он обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких периферийных устройств (сканера, цифровых камер и т.п.).

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), реже пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевого ввода-вывода информации.

Видеомонитор (дисплей или просто монитор) - устройство отображения текстовой и графической информации. По типу экрана мониторы разделяются на: ЭЛТ — на основе электронно-лучевой трубки (устаревший вариант) и ЖК — жидкокристаллические мониторы. Также с ПК могут использоваться плазменные мониторы на основе плазменной панели.

Устройства речевого ввода-вывода относятся к быстроразвивающимся средствам мультимедиа. Устройства речевого ввода - это различные микрофонные акустические системы, "звуковые мыши", например, со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать.

Устройства речевого вывода - это различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.