Электронная презентация урока на тему "Архитектура компьютера"

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 ’’