СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Персональный компьютер – это изменяемая система и набор устройств, входящих в его состав, может быть различным. Однако существует так называемая базовая конфигурация устройств ПК. В нее входят системный блок, монитор, клавиатура и манипулятор ввода «мышь».

Главным в любом ПК является системный блок, в который входят:

1. Микропроцессор и сопроцессор.

2. Генератор тактовых импульсов.

3. Шины и контроллеры.

4. Постоянное запоминающее устройство.

5. Оперативное запоминающее устройство.

6. Накопитель на жестких магнитных дисках.

7. Накопитель на гибких магнитных дисках.

8. Накопитель на оптических дисках.

Микропроцессор – главный элемент ПК. Технически реализован в виде интегральной схемы. В его состав входят:

· арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее операции над двоичными кодами;

· устройство управления (УУ), координирующее работу устройств машины.

Наиболее известны два типа микропроцессоров: фирм Intel и Motorola.

Микропроцессор Intel – основа IBM-подобных компьютеров, Motorola – основа компьютеров Макинтош. В компьютерах типа IBM используются не только микропроцессоры фирмы Intel, но и совместимые с ними фирм: AMD, Cyrix и др.

Сопроцессор – расширитель процессора, обеспечивающей повышение производительности компьютера. По данным фирмы Intel он сокращает время выполнения операции на 80%. Производители сопроцессоров – фирмы Intel и Motorola.

Главное требование к процессору – производительность, определяющаяся количеством операций, выполняемых в единицу времени. Устройство, управляющее количеством тактов в секунду, называется генератором тактовых импульсов.

Процессор работает с тем тактом, который задает ему генератор. Каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов. Сложные команды могут занимать десятки и сотни тактов. Чем выше частота, которую задает генератор, тем быстрее работает процессор, тем выше производительность ПК. Частота измеряется в герцах (мегагерца, гигагерцах). Первые микропроцессоры работали с тактовой частотой в несколько мегагерц, современные – имеют частоту, измеряемую гигагерцами. Современные ПК имеют несколько генераторов тактовых импульсов.

Шины и контроллеры. Чтобы ПК мог работать, необходим обмен данными между оперативной памятью и внешними устройствами. Для этого между любым внешним устройством и оперативной памятью имеются два звена: контроллеры и шины.

Для каждого внешнего устройства ПК имеется электронная схема, которая им управляет – контроллер (адаптер). Все контроллеры взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через магистраль передачи данных – шину – многослойную плату с контактными разъемами. Контроллеры подключаются к ПК путем их вставки в разъемы. Тип шины, наряду с типом основного микропроцессора, определяет возможности и диапазон применяемости ПК.

Структурная организация ПК опирается на три принципа:

1. Модульность.

2. Магистральность.

3. Микропрограммируемость.

Модульная организация предполагает построение вычислительных машин на основе набора модулей (блоков). Модуль – это конструктивно, функционально и электрическизаконченное устройство, позволяющее самостоятельно или в совокупности с другими решать задачи определенного класса.

Магистральный принцип обеспечивает обмен информацией между модулямиразличного уровня с помощью магистралей. Применение магистрального принципа позволяет минимизировать число связей между блоками. Существуют следующие магистрали:

· шины данных – осуществляют обмен данными между блоками ПК;

· шины управления – производят передачу управляющих сигналов;

· шины адресов – передают адреса команд.

Одно из основных различий ПК – организация системных шин, обеспечивающих связь между отдельными блоками и устройствами ПК. По этому признаку выделяют ПК:

· с общей шиной (рис.2.4);

· с многошинной структурой (рис.2.5).

Рис. 2.4. ПК с общей шиной

Основная особенность организации архитектуры ПК с многошиннойструктурой в том, что для каждого способа обмена информации с периферийными устройствами используется отдельная группа шин.

Рис.2.5. Многошинная структура ПК

Современный ПК – не единое неразъемное устройство. В нем обеспечена возможность его сборки из независимо изготовленных частей (модулей). Этот принцип получил название открытой архитектуры. Открытость архитектуры обеспечивается структурой ПК, состоящей в следующем:

· на основной (системной) электронной плате ПК размещены только блоки, осуществляющие непосредственно обработку информации.

· схемы, управляющие всеми остальными устройствами: монитором, дисками, принтером и др., – реализованы на отдельных платах, которые вставляются в стандартные разъемы-слоты на системной плате.

Принцип открытой архитектуры дает следующее:

· доступность сопряжения между элементами;

· разработка отдельных устройств ПК независимыми производителями;

· разработка ПО независимыми производителями;

· конкуренция между производителями;

· снижение стоимости ПК;

· возможность самостоятельной комплектацииПК пользователем;

· возможность постоянного обновления состава ПК.

Память ПК делится на:

· постоянное запоминающее устройство;

· оперативное запоминающее устройство;

· внешнее запоминающее устройство.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – это микросхемы, в которых хранится информация (программы и данные), определяющая работу машины после включения питания. ПЗУ допускает только считывание информации. Эту информацию в ПЗУ записывает изготовитель, и пользователь не может ее изменить.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) – обеспечивает восприятие и хранение информации. Из ОЗУ процессор берет программы и данные для обработки. В нее – записывает результаты. Содержащиеся в ОЗУ данные сохраняются, пока ПК включен, при выключении – стираются.

В ОЗУ для ускорения работы ПК выделяют участок памяти, выполненный на более быстродействующих микросхемах – кэш-память.

Из оперативной памяти данные поступают в специальные ячейки процессора, которые называют регистрами. Их отличие от ячеек памяти в том, что данные в них могут не только храниться, но и преобразовываться.

Внешнее запоминающее устройство используется для хранения большого объема информации. Есть съемные и несъемные запоминающие устройства:

· жесткие диски (винчестеры),

· гибкие диски (дискеты, лазерные компакт диски).

Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) – Hard Disk Drive (HDD) – несъемное запоминающее устройство, предназначенное для длительного хранения информации:

· операционной системы;

· трансляторов с языков программирования;

· редакторов документов;

· часто используемых пакетов прикладных программ и т.п.

Жесткие диски изготавливаются из алюминия, керамики или стекла и покрыты тонким слоем окиси хрома. Конструктивно накопитель на жестком диске содержит несколько дисков, жестко закрепленных на вращающемся валу. На каждой стороне диска имеется своя считывающая-записывающая головка. Для минимизации повреждения поверхности диски помещаются в герметический корпус.

Скорость работы диска характеризуется двумя показателями:

· временем доступа к данным на диске;

· скоростью чтения и записи данных.

Время доступа и скорость чтения-записи зависят от:

· дисковода;

· быстродействия контроллера диска;

· быстродействия системной шины;

· быстродействия основного микропроцессора.

Данные на винчестере запоминаются в виде намагниченных областей, записываемых на концентрических окружностях. Каждая из концентрических окружностей представляет собой дорожку.

Радиально поверхность диска делится на равные сегменты, называемые секторами. Группа соседних секторов образует кластер. Кластер – это единица хранения данных, служащая для адресации файлов.

Адрес файла – это номера кластеров, в которых расположен файл. Размер кластера:

· на дискете – 1 сектор (512 байт);

· на винчестере (FAT32) – 16 секторов (512*16=8192);

· на винчестере (NTFS) – 8 секторов (512*8=4096).

При размере файла, меньше одного кластера, он занимает один кластер.

Жесткий диск можно разбить на несколько логическихдисков с именами: С, D и т. д. Программа разметки жесткого диска проводит низкоуровневое форматирование жесткого диска (форматирование секторов на магнитной поверхности жесткого диска), определяет границы логических дисков и заносит в начальный сектор диска сведения о разметке.

Необходимость в разбиении жесткого диска на части может быть вызвана рядом причин:

· обеспечение сохранности и защиты от вирусов программ и данных;

· защита от записи логического диска;

· одновременное использование нескольких операционных систем.

Накопители на оптических дисках делятся на:

· CD-RW (Compact Disc ReWritable);

· DVD-RW (Digital Versatile Disc);

· Флэш-накопители с интерфейсом USB (Universal Serial Bus).

Накопители CD-RW позволяют производить не только чтение, но и запись на диск.

Накопители DVD-RW хранят объем данных, превышающий возможности компакт дисков. Уровень качества звука и изображения у них приближен к студийному.

Флэш-накопители с интерфейсом USB (Universal Serial Bus) – универсальный последовательный интерфейс передачи данных. Это один или несколько чипов флэш-памяти и контроллер USB в едином корпусе. Объединение технологий: Flash и USB, – решает проблему идеального физического накопителя информации, так как флэш-память самое малогабаритное устройство хранения информации, а USB-порт есть на каждом компьютере. Этот накопитель может хранить большие объемы данных, не требуя отдельного источника питания, достигая скорости передачи – 1 Мб/с.

УСТРОЙСТВА ВВОДА/ВЫВОДА

К устройствам ввода информации относят клавиатуру, сканер, веб-камеру, микрофон.

Клавиатура – основное устройство для ввода текстовой, числовой и символьной информации. Клавиши делятся на 5 групп:

· алфавитно-цифровые клавиши;

· функциональные клавиши (F1, F2,…,F12);

· управляющие клавиши (служебные);

· клавиши управления курсором;

· клавиши цифрового ввода и управления.

По типу управления клавиатуры делятся на проводные и беспроводные.

Сканер – фотоэлектронное устройство для оцифровки и ввода в компьютер изображений с бумажных носителей. Существуют следующие виды сканеров: ручные, барабанные, планшетные, сканеры форм, сканеры штрих-кода и некоторые др.

Веб-камера – цифровое устройство при помощи которого изображение фиксируется в режиме реального времени и передается на компьютер.

Микрофон – устройство, подключаемое к звуковой карте и используемое для ввода в компьютер звуковой информации.

К устройствам вывода информации относятся мониторы, принтеры, графопостроители (плоттеры), акустические системы и наушники.

Монитор (дисплей)– устройство вывода и визуального представления текстовой и графической информации. Различают мониторы:

· на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ);

· жидкокристаллические мониторы (ЖК).

Принтер – печатающее устройство для вывода текстовой и графической информации на бумажный носитель.

По строению различают следующие виды принтеров:

· матричные;

· струйные;

· лазерные;

· светодиодные;

· сублимационные;

· многофункциональные (МФУ).

Графопостроители (плоттеры) предназначены для вывода с большой точностью чертежно-графической информации.

Акустические системы и наушники используются для воспроизведения звука и подключаются к звуковой карте компьютера.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: