Тема: «Устройство компьютера»
ЕАДК. Преподаватель информатики: Неверова И.Ю.
План :
- Принципы классической архитектуры Фон- Неймана.
- Структура компьютера.
- Самостоятельная работа по разделу «Информатика. История развития ЭВМ».
Литература :
Е.И. Гребенюк. Технические средства информации, с. 10-50.
Архитектура ЭВМ – Совокупность общих принципов построения ЭВМ, реализующих программное управление работой ПК и взаимодействие основных функциональных узлов.
Общие принципы построения архитектуры ЭВМ:
- Структура памяти ЭВМ;
- Способы доступа к памяти и внешним устройствам;
- Возможность изменения конфигурации компьютера;
- Система команд;
- Форматы данных;
- Организация интерфейса.
Архитектура регламентирует не все связи составных частей ЭВМ, а наиболее важные для эффективного использования.
Принципы устройства ЭВМ Джона Фон Неймана
- Принцип общего устройства ЭВМ - для эффективной обработки информации ЭВМ должна состоять из следующих блоков: АЛУ, УУ, ОП, УВВ.
АЛУ - арифметико-логическое устройство, предназначенное для выполнения арифметических и логических операций;
УУ - устройство управления, предназначенное для организации процесса автоматического выполнения программ;
ОП - оперативная (основная) память, предназначенная для хранения программ и данных;
УВВ - устройства ввода-вывода информации.
- АЛУ - арифметико-логическое устройство, предназначенное для выполнения арифметических и логических операций; УУ - устройство управления, предназначенное для организации процесса автоматического выполнения программ; ОП - оперативная (основная) память, предназначенная для хранения программ и данных; УВВ - устройства ввода-вывода информации.
Классическая архитектура ЭВМ фон Неймана
Устройства ввода
Внутренняя память
(ОЗУ, ПЗУ)
Процессор
(АЛУ, УУ)
Внешняя память
Устройства вывода
Принципы устройства ЭВМ Джона Фон Неймана
- Принцип произвольного доступа к основной памяти – память ЭВМ должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек, в которых может храниться информация закодированная в двоичном коде.
- Принцип хранимой программы – программы хранятся в памяти вместе с данными .
- Принцип программного управления – УУ исполняет команды из памяти ЭВМ автоматически .
Компьютер
- Слово «Компьютер» в переводе с английского языка обозначает «Вычислитель», иначе это электронно-вычислительная машина (ЭВМ).
- Персональный компьютер (ПК) – это программное электронное устройство для сбора, хранения, обработки, передачи и выдачи информации.
- Компьютер состоит из 2-х частей:
- Аппаратуры компьютера; Комплекса программ.
- Аппаратуры компьютера;
- Комплекса программ.
- Основные характеристики ПК:
- Ёмкость памяти – объём измеряющийся в байтах; Быстродействие – время обращения к памяти (в секундах).
- Ёмкость памяти – объём измеряющийся в байтах;
- Быстродействие – время обращения к памяти (в секундах).
Структура ЭВМ - Определяет конкретный состав компьютера на некотором уровне детализации (устройства, блоки, узлы) и описывает связи внутри системы.
В соответствии с принципом открытой архитектуры на основной электронной плате компьютера ( системной или материнской ) размещены только те блоки, которые осуществляют обработку информации (вычисления). Схемы, управляющие периферийными устройствами (монитором, дисками, принтером и т.д.) реализованы на отдельных платах (контроллерах), которые вставляются в стандартные разъёмы на системной плате – слоты .
Структура современного ПК
Системный блок – объединяет устройства обработки и хранения информации
Для подключения к электросети и охлаждения системы куллером используют блок питания
Магистраль – провода для соединения блоков компьютера.
Системная материнская плата Motherboard или Mainboard
Системная (материнская плата) – служит платформой (стапелем) конфигурирования компьютера. Её возможности определяют, какие интерфейсы будут доступны для подсоединения остальных комплектующих, и влияют на эффективность компьютерной системы в целом. Сердцем материнской платы является набор микросхем системной логики, который называют чипсетом. Чипсет поддерживает только один тип процессора (Pentium №, Athlon, Celeron и др.), но поддерживаются из одного семейства.
Системная материнская плата
CMOS
слоты
плата стандарта ATX (модель MSI K7T266 Pro2)
- CMOS – батарейка для поддержания памяти настроек ПК.
- Коммуникационные порты (слоты) – разъемы для подключения устройств.
- Адаптеры и контролёры – для управления работой внешних устройств.
Материнская плата
Слот для
видеокарты
Слот для
звуковой карты
Слот для
ОЗУ( ROM )
Слот для
процессора
Слот для
блока питания
Слот для дисковода для
гибких дисков
Слот для дисковода для
компакт-дисков
CD
Слот для винчестера
Материнская (системная, главная) плата является центральной частью любого компьютера, на которой размещаются в общем случае центральный процессор, сопроцессор, контроллеры, обеспечивающие связь центрального процессора с периферийными устройствами, оперативная память (RAM), кэш-память, элемент ROM-BIOS (базовой системы ввода/вывода ), аккумуляторная батарея, кварцевый генератор
тактовой частоты и слоты ( разъемы) для подключения других устройств.
Общая производительность материнской платы определяется не только тактовой частотой, но и количеством (разрядностью) данных, обрабатываемых в единицу времени центральным процессором, а также разрядностью шины обмена данных между различными устройствами материнской платы.
По функциональному назначению шины делятся на:
- шину данных; адресную шину; шину управления.
- шину данных; адресную шину; шину управления.
- шину данных; адресную шину; шину управления.
- шину данных; адресную шину; шину управления.
- шину данных;
- адресную шину;
- шину управления.
По шине данных происходит обмен данными между центральным процессором, картами расширения и памятью. Разрядность шины данных варьируется от 8-ми битов (сейчас не используется) до 64-х битов в материнских платах современных PC. По адресной шине происходит адресация ячеек памяти, в которые производится запись данных.
По шине управления или системной шине происходит передача управляющих сигналов между центральным процессором и периферией. На материнской плате системная шина заканчивается слотами для установки других устройств . Адресные шины и шины данных иногда занимают одни и те же физические проводники.
В настоящее время существует несколько стандартов шин: ISA (Industry Sland art Architecture), MCA (MicroChannel Architecture), EISA (Extended ISA), VESA (Video Electronics SlandarlAssollallon), PCI (Peripheral Component Interconnect ), USB (Universal Serial BUS).
Процессор – устройство, исполняющее программу и обеспечивающее скорость арифметико-логических вычислений (УУ+АЛУ):
- Чипсет - набор микросхем системной логики (АЛУ) –, который поддерживает только один тип процессора.
- Микропроцессор системной платы выполняет управление работой ПК и операции над данными (УУ).
Центральный процессор :
CPU (Central Processing Unit) - центральный процессор ;
FPU (Floating Point Processing Unit) — сопроцессор ;
Микропроцессор – это программно-управляемое электронное цифровое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки. «Сердце» компьютера.
Основные характеристики :
- тип процессора ( Intel , Pentium, Pentium Pro )
- тактовая частота, МГц/c (чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена процессора)
Процессоры Intel – от i4004 до P4 Willamete
Память компьютера
Расположена на материнской плате
Память
Внешняя
Внутренняя
CD ( DVD ) -ROM ( RW) ( нод) до 17 Gb 7800 Kb/c
Постоянная (ПЗУ) ROM-BIOS
Дисковод 3,5 ’’ (НГМД) 1,44 Mb 500 Kb/ с
Оперативная (ОЗУ ) 256 , 512 Mb 2100 Mb/c
Flash полупроводни ковая память ( USB) 1-16 Г b
Винчестер (НЖМД) 8 0, 12 0 Gb 33 Mb/ с
- Постоянная память (ПП) – для хранения программ и данных
- КЭШ – память (буфер между ОП и Микропроцессором) – высокоскоростное запоминающееся устройство большой ёмкости памяти, отвечает за быстродействие выполнения операций .
Постоянная память (ПЗУ) ROM (Read Only Memory) — постоянное запоминающее устройство
RAM (Random Access Memory) — оперативное запоминающее устройство ( ОЗУ );
Это «мозг» компьютера. Здесь хранятся все программы, с которыми в данный момент работает компьютер и все данные, которые он обрабатывает в этот момент.
Энергозависимая память – при выключении компьютера содержимое ОП не сохраняется.
Оперативная память (ОП - ОЗУ) – для хранения информации с которой работает в данный момент времени, в виде специальных микросхем соединённых с процессором через слот системной платы.
Оперативно запоминающее устройство RAM :
DRAM – динамическая память
SRAM – статистическая память
Винчестер – накопитель информации на жёстких магнитных дисках, постоянно запоминающее устройство (ПЗУ), для хранения программ и данных, обозначенный в документации как HDD (Hard Disk Drive);
НЖМД
Пакет магнитных дисков
Блок головок
Устройство привода головок ( head positioner )
Накопитель на жёстких магнитных дисках
Видеоадаптер – специальные микросхемы, преобразующие цифровой сигнал в электрический, для вывода изображения на монитор
Видеокарта с шиной AGP
Спаренный видеоускоритель (SLI)
Звуковая карта – для записи и воспроизведения звуковых сигналов.
Сетевая карта – для подключения к компьютерной вычислительной сети Internet
Модем – устройство передачи информации по компьютерной сети.
Дискета 3,5″
Дискета 5,25″
Дисковод (флоппи-диск) – FDD (Floppy Disk Drive) накопитель на гибких магнитных дисках, для считывания и записи дискет
CD(DVD) – ROM(RW) – накопитель на компакт дисках, для считывания и записи оптических дисков.
32
Flash память – флэш карта, полупроводниковая внешняя память, для хранения данных.
32
Клавиатура – универсальное устройство ввода информации.
32
Дисплей (монитор) – универсальное устройство вывода информации.
32
Манипулятор «мышь» - универсальное устройство для облегчения ввода-вывода информации.
32
Первая мышь, изобретенная Энгельбартом
Датчик оптической мыши второго поколения
Оптомеханический датчик
32
Сканер – устройство для ввода информации в компьютер с листа бумаги.
32
Принтер – устройство для вывода информации на лист бумаги
32
Плоттер – устройство для печати чертежей
32
Конфигурация компьютера
32
Вид окна Windows «Информация о системе»
Чтение спецификации ПК
Intel Pentium 4 - 3.0GHz / 512Mb / 120Gb / 128Mb GeForce PCX 6600 / Combo: DVD16x + CD-RW52x32х52х / FDD / LAN / AC97 / kbd / M&P / 17" Samsung 710V (LCD, 1280x1024)
Тактовая частота процессора :
Объем оперативной памяти :
Емкость винчестера :
Объем оперативной памяти видео карты :
Диагональный размер монитора :
3 , 0 GHz
512 Mb
120 Gb
128 Mb
1 7 ’’