Файл: Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки информации, называется вычислительной техникой. Конкретный набор взаимосвязанных устройств называется вычислительной системой.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.05.2024
Просмотров: 16
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Введение
Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки информации, называется вычислительной техникой. Конкретный набор взаимосвязанных устройств называется вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является электронно-вычислительная машина (ЭВМ) или ЭВМ.Персональные компьютеры (ПК), появившиеся чуть более десяти лет назад, быстро перестали играть роль экзотической диковинки. Так или иначе, с ними сталкивается все больше людей, решающих с помощью компьютеров самые разнообразные задачи - от вычислительных до чисто коммуникационных. Современный ПК объединяет в себе функции мощного программируемого калькулятора, «умной» пишущей машинки, увлекательной игрушки, коммуникационного узла, а с недавнего времени и аудио-видеоцентра.В настоящее время сосуществуют компьютеры всевозможных категорий - от суперкомпьютеров до микрокомпьютеров. Несомненно, наиболее массовыми являются среди них ПК.Целью данной работы является изучение архитектуры персонального компьютера.Для достижения цели были поставлены следующие задачи:1. Освоить теоретические основы понятия компьютер и его архитектуры;2. Рассмотреть внешняя архитектура ПК;3. Изучить внутренняя архитектура ПК.1. Теоретические основы понятия компьютер и его архитектурыКомпьютер (англ. computer — «компьютер»),— электронно-вычислительная машина (ЭВМ) — компьютер, предназначенный для передачи, хранения и обработки информации.Термин «ЭВМ» и аббревиатура «ЭВМ», принятая в СССР, являются синонимами. В настоящее время словосочетание «электронный компьютер» исключено из повседневного обихода. Аббревиатура «компьютер» используется преимущественно как юридический термин в юридических документах, а также в историческом смысле — для обозначения компьютерных технологий в 1940-х и 1980-х годах. С помощью вычислений компьютер способен обрабатывать информацию по определенному алгоритму. Любая деятельность для компьютера представляет собой последовательность вычислений. Персональный компьютер (англ. personal computer), персональный компьютер — компьютер, предназначенный для личного пользования, цена, размеры и мощность которого удовлетворяют потребности большого количества людей. Однако компьютер, разработанный как компьютерная машина, все чаще используется в качестве инструмента для доступа к компьютерным сетям.Этот термин был придуман в конце 1970-х годов компанией Apple Computer для своего компьютера Apple II, а позже был перенесен на IBM PC. Какое-то время персональным компьютером считалась любая машина, использующая процессоры Intel и работающая под управлением DOS, OS/2 и ранних версий Microsoft Windows. С появлением других процессоров, поддерживающих вышеуказанные программы, таких как AMD, Cyrix (теперь VIA), название стало иметь более широкое толкование. Любопытным фактом было противопоставление «персональным компьютерам» компьютеров Amiga и Macintosh, которые долгое время использовали альтернативную компьютерную архитектуру.В настоящее время существует несколько типов персональных компьютеров, наиболее распространенными из которых являются так называемые совместимые с IBM и Macintosh, или серии Mac.Компьютеры Mac имеют свои собственные стандарты программного обеспечения и устройств и поэтому несовместимы с компьютерами IBM. Из-за широкого распространения IBM-совместимых компьютеров их часто называют персональными компьютерами или даже просто компьютерами. В нашей книге мы сосредоточимся на IBM-совместимом, который, как и на практике, будет называться «компьютер» или «персональный компьютер». Другие типы компьютеров рассматриваться не будут, так как требуют отдельного описания. Также персональные компьютеры делятся на стационарные и портативные (например, ноутбуки). В отличие от стационарных компьютеров, портативные компьютеры имеют встроенную аккумуляторную батарею для работы в автономном режиме.Основные компоненты персонального компьютера: системный блок; экран; клавиатура; мышь с ковриком; столбцы. Также могут быть другие
менее распространенные внешние устройства, такие как сканеры, внешние модемы, внешние жесткие диски, плоттеры и т. д.При описании архитектуры компьютера определяют состав составляющих его компонентов, принципы их взаимодействия, а также их функции и характеристики.Большинство мэйнфреймов отражают классическую архитектуру фон Неймана.Под архитектурой компьютера понимается его логическая организация, структура, ресурсы, например. компьютерная система означает, что она может быть назначена процессу обработки данных на определенный интервал времени.Архитектура определяет принцип работы, информационная связь связывает между собой основные логические узлы компьютера: процессор; оперативная память, внешняя память и периферийные устройства.Архитектура современных персональных компьютеров основана на принципе модульной шины. Модульный принцип позволяет потребителю комплектовать нужный ему компьютер и обновлять его. Модульная организация системы основана на основном (шинном) принципе обмена информацией. Магистраль (системная шина) представляет собой набор электронных линий, соединяющих центральный процессор, системную память и периферийные устройства.В настоящее время в базовой комплектации учитываются четыре модуля (компоненты, из которых состоит компьютер):- Память- системная плата- процессор- периферияТаким образом, можно сделать вывод, что персональный компьютер является универсальной технической системой. Его конфигурация (состав оборудования) может гибко изменяться в зависимости от потребностей. Однако существует понятие базовой комплектации, которое считается типовым.2. Внешняя архитектура ПКВнешняя архитектура современного персонального компьютера представляет собой подключение к системному блоку монитора, клавиатуры, мыши и акустической системы.Системный блок — функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты ПК от внешних воздействий и механических повреждений, поддерживающий необходимый температурный режим внутри системного блока, экранирующий электромагнитное излучение, создаваемое внутренними компонентами, и являющийся основой для дальнейшего расширения системы. Системные блоки чаще всего
изготавливаются из деталей на основе стали, алюминия и пластика, также иногда используются такие материалы, как дерево или органическое стекло.Системный блок содержит:Материнская плата с установленным на ней процессором, оперативной памятью, платами расширения (видеоадаптер, звуковая карта).Отсеки для жестких дисков - жесткие диски, приводы компакт-дисков и т. д.Монитор, дисплей - универсальное устройство для визуального отображения всех видов информации.Через здания:ЭЛТ - на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ)LCD - жидкокристаллические мониторыPlasma - на базе плазменной панелиПроекция – видеопроектор и экран, размещенные отдельно или совмещенные в одном корпусе (опционально – через зеркало или зеркальную систему)OLED-монитор — на основе технологии OLED (Organic Light Emitting Diode — органический светоизлучающий диод).Клавиатура компьютера является одним из основных устройств для ввода информации в компьютер от пользователя. Стандартная компьютерная клавиатура, также называемая клавиатурой ПК/АТ или клавиатурой АТ (поскольку она поставляется с серией IBM PC/AT), имеет 101 или 102 клавиши. Клавиатуры предыдущих серий, IBM PC и IBM PC/XT, имели 86 клавиш. Раскладка клавиш клавиатуры AT подчиняется единой общепринятой схеме, разработанной вокруг английского алфавита.По своему назначению клавиши клавиатуры делятся на шесть групп:- функциональный;- буквенно-цифровой;- управление курсором;- цифровая панель;- специализированный;- модификаторы.Двенадцать функциональных клавиш расположены в верхнем ряду клавиатуры. Ниже расположен блок буквенно-цифровых клавиш. Справа от этого блока находятся клавиши управления курсором, а справа от клавиатуры — цифровая клавиатура.Обработчик «мышь» (в повседневной жизни просто «мышь» или «мышь») — одно из указывающих устройств ввода, обеспечивающих пользовательский интерфейс с компьютером.Принтер (англ.printer — принтер), — устройство для печати цифровой информации на твердом носителе, обычно на бумаге. Относится к терминальным компьютерным устройствам.Процесс печати называется печатью, а полученный документ представляет собой распечатку или бумажную копию.Принтеры бывают струйные, лазерные, матричные и сублимационные, а печать цветная: черно-белая (монохромная) и цветная. Иногда светодиодные принтеры отличаются от лазерных принтеров отдельным типом.Сканер — это устройство, которое, анализируя объект (обычно изображение, текст), создает цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием. Большинство сканеров используют устройства с зарядовой связью (ПЗС) для преобразования изображений в цифровую форму.По способу перемещения считывающей головки и изображения по отношению друг к другу сканеры делятся на ручные (англ. handheld), рулонные (англ. cut-sheet feed), планшетные (англ. flatbed) и проекционные. Разновидностью проекционных сканеров являются сканеры слайдов, предназначенные для оцифровки фотопленки. В высококачественной печати используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоумножитель (ФЭУ).Принцип работы однопроходного планшетного сканера заключается в том, что по сканируемому изображению,
расположенному на прозрачном неподвижном стекле, перемещается сканирующая каретка с источником света. Свет, отраженный через оптическую систему сканера (состоящую из линзы и зеркал или призмы), попадает на три фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, расположенных параллельно друг другу, каждый из которых получает информацию о компонентах изображения.Акустическая система — устройство для воспроизведения звука. Акустическая система может быть однополосной (широкополосный излучатель, например динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создает звуковое давление в своей полосе частот). Акустическая система состоит из акустической конструкции (например, «закрытого ящика» или «фазоинверторной системы» и т. д.) и закрепленных на ней излучающих головок (обычно динамических).Системы с одной боковой полосой не получили широкого распространения из-за сложности создания передатчика, одинаково хорошо воспроизводящего сигналы разных частот. Высокие интермодуляционные искажения при значительном перемещении излучателя вызваны доплеровским сдвигом.В многополосных акустических системах слышимый человеком спектр звуковых частот делится на несколько полос, наложенных друг на друга с помощью фильтров (комбинаций резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности или с помощью цифрового кроссовера). Каждая дорожка подается на собственную динамическую головку, имеющую наилучшие характеристики в этой дорожке.Таким образом достигается наиболее высококачественное воспроизведение слышимых человеком звуковых частот (20—20 000 Гц). 3. Внутренняя архитектура ПКВнутренняя архитектура современного персонального компьютера определяется схемой его чипсета, которую можно найти на сайтах производителей — Intel и AMD.Чипсет (англ. chipset) — набор микросхем, предназначенных для совместной работы для выполнения набора произвольных функций. Таким образом, в компьютерах чипсет выступает в роли связующего элемента, обеспечивающего совместную работу памяти, процессора, ввода-вывода и других подсистем.Современные компьютеры содержат две основные микросхемы с большими наборами микросхем:концентратор контроллера памяти (MCH) или северный мост, который обеспечивает процессор памятью и видеоподсистемой. Для компьютерных систем более низкого ценового уровня в северный мост часто встраивается графическое ядро. Во многих случаях именно северный мост определяет тип и скорость шины расширения системы (PCI, PCI Express и т. д.);Контроллер ввода-вывода (ICH) или южный мост (англ. South Bridge), обеспечивающий работу с внешними устройствами. Южный мост (функциональный контроллер), также известный как I/O hub controller от англ. Концентратор контроллера ввода/вывода (ICH). Это микросхема, реализующая «медленные» взаимодействия на материнской плате между чипсетом материнской платы и его компонентами. Южный мост обычно не подключается напрямую к центральному процессору (ЦП), в отличие от северного моста. Северный мост соединяет южный мост с процессором.Выбор типа чипсета зависит от процессора, с которым он работает, и определяет типы внешних устройств (видеокарты, жесткие диски и т.д.).В характеристиках каждого процессора можно найти, с какими чипсетами он может работать.Материнская плата (англ. Motherboard , также используется англ. название Mainboard — материнская плата) — сложная многослойная печатная плата, на которой установлены основные компоненты персонального компьютера (центральный процессор, контроллер оперативной памяти и сама оперативная память, загрузочная ПЗУ, базовый интерфейс контроллера ввода/вывода). Как правило, материнская плата содержит разъем (слоты) для подключения дополнительных контроллеров, для чего обычно используются шины USB, PCI и PCI-Express.Оперативная память (также Random Access Memory, RAM), - в информатике - оперативная память,
часть системы памяти компьютера, к которой процессор может получить доступ при выполнении операции (прыжок, перемещение и т.п.). Он используется для временного хранения данных и инструкций, необходимых процессору для выполнения операций. Оперативная память передает данные процессору напрямую или через кэш-память. Каждая ячейка ОЗУ имеет свой индивидуальный адрес.Загрузочное ПЗУ— хранит ПО, которое исполняется сразу после включения питания. Как правило, загрузочное ПЗУ содержит BIOS, однако может содержать и ПО, работающие в рамках EFI.Центральный процессор (ЦП) — это исполнитель машинных инструкций, часть компьютерного оборудования или программируемый логический контроллер, отвечающий за выполнение операций, заданных программами.Современные ЦП, выполненные в виде отдельных микросхем (чипов) и реализующие все свойства данного типа устройств, называются микропроцессорами. Последние практически вытеснили другие типы ЦП с середины 1980-х годов, а это означает, что этот термин все чаще воспринимается как общий синоним слова «микропроцессор». Однако это не так: центральные процессоры некоторых суперкомпьютеров сегодня по-прежнему представляют собой сложные крупномасштабные (БИС) и комплексы очень больших интегральных схем (СБИС).Видеокарта (также известная как графическая карта, графический ускоритель, графическая карта, видеоадаптер) (англ. video card) — это устройство, преобразующее изображение, хранящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.Обычно видеокарта является картой расширения и вставляется в универсальный слот расширения PCI-Express.Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический микропроцессор, который может выполнять дополнительную обработку, разгружая центральный процессор компьютера от этих задач. Например, все современные видеокарты NVIDIA и AMD поддерживают приложения OpenGL аппаратного уровня. В последнее время также наблюдается тенденция к использованию вычислительной мощности GPU для неграфических задач.Звуковая карта (также известная как звуковая карта или музыкальная карта) — это карта, которая позволяет вам работать со звуком на вашем компьютере. Сегодня звуковые карты встроены как в материнскую плату, так и в отдельные карты расширения или внешние устройства. HD Audio является эволюционным продолжением спецификации AC'97, предложенной Intel в 2004 году, способной воспроизводить больше каналов с более высоким качеством звука, чем при использовании встроенных аудиокодеков, таких как AC'97. Оборудование на базе HD Audio поддерживает качество звука 192 кГц/24 бита в двухканальном режиме и 96 кГц/24 бита в многоканальном режиме (до 8 каналов).Жесткий диск — это запоминающее устройство, основанное на принципе магнитной записи. Это основной носитель информации в большинстве компьютеров.В отличие от «гибкого» диска (дискеты), информация на жестком диске записывается на жесткие пластины (алюминиевые или керамические),