Персональные компьютеры (ПК) относятся к четвертому этапу развития вычислительной техники.
ПК класса IBM PC XT/AT, первый из которых был выпущен фирмой IBM в 1981 г., и IBM -совместимые компьютеры, к которым относятся и отечественные ЭВМ ЕС-1840, ЕС-1841, ЕС-1842, ЕС-1845, ЕС-1849, ЕС-1861, Искра-1030, Искра-4816, Нейрон И9.66 и др., получили широкое распространение и завоевали признание пользователей.
Принципы функционирования ПК были разработаны в Джоном фон Нейманом в 40-е года XX века и реализованы IBM в виде принципа открытой архитектуры и магистрально – модульного принципа построения.
Компьютер состоит из блоков (модулей), связанных друг с другом через шины(системы проводов). Устройства можно заменять, а также подключать дополнительные.
Стандартная архитектура (состав) IBM PC содержит следующие устройства: системный блок (обычно включающий процессор, накопитель на жестком диске и др.), а также монитор, клавиатура и мышь. Помимо этого, к компьютеру могут подключаться дополнительные (периферийные) устройства: принтер, плоттер, графопостроитель, сканер, сетевой адаптер, стример, модем или факс-модем и др.
Устройства хранения данных
10.Аппаратное обеспечение пк.
Основным устройством системного блока является материнская плата (mainboard). На ней находятся: основной микропроцессор, оперативная память (ОЗУ), постоянная память (ПЗУ), электронные схемы (контроллеры), порты ввода-вывода и шины.
Процессор реализуется на большой интегральной схеме (БИС), т.е. 42 млн элементов размещены на площади 0,13 микрона. Процессор выполняет функции: управления работой ПК и производит все вычисления и обработку информации. Поэтому он является мозговым центром компьютера и определяет его быстродействие.
В модели IBM PC/XT в начале 80-х годов был использован микропроцессор Intel-8088. В следующей модели IBM PC/AT — более мощный микропроцессор Intel-80286, и ее быстродействие оказалось в 5-6 раз больше, чем у IBM PC/XT. Затем появились модели 80386 и 80486 в различных модификациях.
В настоящее время наиболее популярны процессоры фирмы Intel и AMD.
На конец 2010 фирма Intel выпускает для персональных компьютеров процессоры модели Intel Core i7 ( с восьмиядерным процессором), Intel Core i5, Intel Core i3.
Фирма AMD выпускает для персональных компьютеров процессоры серии К10: PhenomII, AthlonII, Opteron.
Характеристикой скорости выполнения элементарных операций внутри микропроцессора является тактовая частота. На выполнение базовой операции отводится определенное количество тактов. Такт – промежуток времени между двумя импульсами, которые производятся для синхронизации работы всех устройств компьютера генератором тактовой частоты. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц), — чем она выше, тем выше производительность и цена устройства. Различные модели современных процессоров выпускаются с тактовой частотой 1-3 ГГц и выше.
Также производительность процессора характеризуется разрядностью – количеством двоичных разрядов обрабатываемых процессором одновременно. Разрядность показывает разрядность шины данных и объем адресного пространства. Например, 64/36
В оперативной памяти (ОЗУ) обычно располагаются программы, выполняемые компьютером, и информация, используемая этими программами. Оперативная память характеризуется высокой скоростью записи и чтения информации. Ее емкость определяет, какие программы могут быть реализованы на данном ПК. Объем памяти измеряется в байтах (байт — это единица вводимой в компьютер информации) и в производных единицах таких, как килобайт, мегабайт, гигабайт. Объем оперативной памяти в различных моделях составляет 1 –8 Гб.
Постоянная память (ПЗУ) – микросхемы, предназначенные для длительного хранения данных, программ, в том числе программного комплекса BIOS (Basic Input/Output System) – базовая система ввода/ вывода – для запуска ПК и тестирования оборудования.
Контроллеры предназначены для управления работой различных устройств (монитора, накопителей, принтера и др.).
Порты ввода-вывода служат процессору для обмена данными с устройствами компьютера. К портам общего назначения подсоединяются различные внешние устройства, специализированные порты используются для обмена данных с внутренними устройствами ЭВМ.
Шины – это набор проводников для обмена данными и командами между различными устройствами компьютера.
Жесткий диск (винчестер) основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ, представляет собой группу соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью.
Винчестеры предназначены для постоянного хранения информации, которая используется при работе компьютера:
· программ операционной системы;
· трансляторов и компиляторов для языков программирования;
· прикладных программ и т.д.
Винчестеры отличаются друг от друга емкостью. В моделях IBM PC/XT емкость винчестера равнялась 20 Мбайт, в последних моделях IBM PC она может составлять от 800 Мбайт до нескольких Гбайт.
В случае необходимости жесткий диск можно условно разбить на несколько частей — логические (виртуальные) диски.
Жесткий диск является медленным устройством, поэтому необходимые процессору для работы данные и программы загружаются в оперативную память. Современные (конец2010) винчестеры достигаю объема 2Тб.
Дисковод компакт – дисков CD-ROM для хранения, резервирования и транспортировки данных. Считывание происходит с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности.
Видеокарта (видеоадаптер) – выделение всех операций, связанных с управлением экраном. Физически видеокарта выполняется в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы.
Звуковая карта – одно из наиболее поздних усовершенствований ПК. Она подключается к материнской через слот. Характеризуется разрядностью – количеством битов, используемых при преобразовании сигнала из аналогового в цифровую форму.
Мониторы дают пользователю возможность наглядного общения с ПК и предназначены для вывода на экран текстовой и графической информации.
Мониторы отличаются друг от друга по размеру, они могут быть монохромные и цветные.
Источник: studfile.net
Магистрально-модульный принцип построения компьютера
Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (токопроводящих) линий на системной плате.
Вы уже знаете о суперспособностях современного учителя?
Тратить минимум сил на подготовку и проведение уроков.
Быстро и объективно проверять знания учащихся.
Сделать изучение нового материала максимально понятным.
Избавить себя от подбора заданий и их проверки после уроков.
Наладить дисциплину на своих уроках.
Получить возможность работать творчески.
Просмотр содержимого документа
«Магистрально-модульный принцип построения компьютера »
Магистрально-модульный принцип построения компьютера
Устройство компьютера
Обработка данных на компьютере
- Пользователь запускает программу, хранящуюся в долговременной памяти, она загружается в оперативную и начинает выполняться.
- Выполнение: процессор считывает команды и выполняет их. Необходимые данные загружаются в оперативную память из долговременной памяти или вводятся с помощью устройств ввода.
- Выходные (полученные) данные записываются процессором в оперативную или долговременную память, а также предоставляются пользователю с помощью устройств вывода информации.
Магистрально-модульное устройство компьютера
Процессор Обработка данных
Оперативная память Хранение данных и программ
Хранение данных и программ
Для обеспечения информационного обмена между различными устройствами должна быть предусмотрена какая-то магистраль для перемещения потоков информации.
Магистраль (системная шина) включает в себя:
Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (токопроводящих) линий на системной плате.
К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).
По этой шине передаются данные между различными устройствами. Например, считанные из ОЗУ данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем могут быть отправлены обратно для хранения.
Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.
Разрядность шины данных определяется процессором, т.е. количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.
Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию.
Каждая отдельная функция компьютера реализуется одним или несколькими модулями – конструктивно и функционально законченных электронных блоков в стандартном исполнении. Организация структуры компьютера на модульной основе аналогична строительству блочного дома. Основными модулями компьютера являются память и процессор. Процессор – это устройство управляющее работой всех блоков компьютера. Действия процессора определяются командами программы, хранящейся в памяти.
Благодаря использованию вышеназванного принципа, появляется возможность создания большого разнообразия товаров из одного набора основных компонентов. Из набора модулей возможно создать большое разнообразие компьютеров (сложных технических систем), отличающихся друг от друга производительностью, назначением (домашний, офисный, сервер приложений и т. п.), архитектурой, платформой.
Модульная организация опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.
Магистрально-модульный принцип имеет ряд достоинств:
- 1. для работы с внешними устройствами используются те же команды процессора, что и для работы с памятью.
- 2. подключение к магистрали дополнительных устройств не требует изменений в уже существующих устройствах, процессоре, памяти.
- 3. меняя состав модулей можно изменять мощность и назначение компьютера в процессе его эксплуатации.
Принцип открытой архитектуры – правила построения компьютера, в соответствии с которыми каждый новый блок должен быть совместим со старым и легко устанавливаться в том же месте в компьютере.
В компьютере столь же легко можно заменить старые блоки на новые, где бы они ни располагались, в результате чего работа компьютера не только не нарушается, но и становится более производительной.
Этот принцип позволяет не выбрасывать, а модернизировать ранее купленный компьютер, легко заменяя в нем устаревшие блоки на более совершенные и удобные, а так же приобретать и устанавливать новые блоки. Причем во всех разъемы для их подключения являются стандартными и не требуют никаких изменений в самой конструкции компьютера.
- Опишите процесс обработки данных на компьютере?
- Для чего нужна материнская плата?
- Какое устройство служит для хранения обрабатываемой информации и команд программы?
- Что включает в себя системная шина?
- Для чего необходимо иметь слоты расширения?
- Возможно ли в вашем компьютере заменить имеющийся жесткий диск на другой, большего объема?
- Какие еще устройства можно заменить в вашем (школьном) компьютере?
- Производили ли вы модернизацию своего компьютера? Расскажите подробнее.
Источник: kopilkaurokov.ru
ХРАНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Хранение является одной из основных операций, осуществляемых над информацией. Под хранением информации понимают ее запись в запоминающее устройство (ЗУ) для последующего использования.
Запоминающее устройство (память) — устройство, способное принимать данные и сохранять их для последующего считывания.
В компьютерных системах обработки информации выделяют следующие основные типы памяти: регистровую, основную, кэш-память и внешнюю (рис. 4.43). Кроме того, в ЭВМ могут присутствовать различные специализированные виды памяти, характерные для тех или иных устройств вычислительной системы, например видеопамять.
Рис. 4.43. Типы памяти
Регистровая память в составе процессора или других устройств ЭВМ предназначена для кратковременного хранения небольшого объема информации, непосредственно участвующей в вычислениях или операциях обмена (ввода-вывода). Работает в режиме непосредственного обмена с ЦП и по возможности согласована с ним по быстродействию.
Использование регистровой памяти позволяет сократить число обращений к другим типам памяти, требующим большего времени для операций обмена информацией.
Основная память (ОП) предназначена для оперативного хранения программ и данных и обмена данными, непосредственно участвующими в процессе обработки. Отличается малым временем доступа при достаточно больших объемах. Физически ОП реализуется на основе больших полупроводниковых интегральных схем и подразделяется на два вида:
- ? постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
- ? оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) или ЗУПВ — запоминающее устройство с произвольной выборкой (см. подраздел 4.6.1. Память ЭВМ).
На рисунке 4.44 приведена логическая организация основной памяти ЭВМ в виде последовательности ячеек памяти размером в один байт (значения адресов, кодов команд и данных заданы в 16-ричной СС). Например, команды программы хранятся, начиная с адреса 100h, а данные — с адреса 500h. Байты одной команды размещаются в соседних ячейках памяти.
Длина команд, например в МП семейства Intel 80X86, применяемых в персональных компьютерах IBM PC, варьируется от 1 до 6 байт. Первый байт команды располагается по младшему адресу. Младшая часть слова данных также хранится по младшему адресу.
Рис. 4.44. Логическая организация памяти
Кэш-память служит для хранения копий информации. Это очень быстрое ЗУ небольшого объема, которое служит буфером между устройствами с различным быстродействием.
Обычно используется при обмене данными между микропроцессором и основной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью (см. рис. 4.40).
Кэш-памятыо управляет специальное устройство — контроллер, который, анализируя выполняемую программу, пытается предвидеть, какие данные и команды вероятнее всего понадобятся в ближайшее время процессору и подкачивает их в кэш-память. При этом возможны как «попадания», так и «промахи». В случае попадания, т.е. если в кэш подкачаны нужные данные, их извлечение из памяти происходит без задержки. Если же требуемая информация в кэш-памяти отсутствует, то процессор считывает ее непосредственно из оперативной памяти. Соотношение числа попаданий и промахов определяет эффективность кэширования.
Внешняя память (ВП) используется для долговременного хранения больших объемов информации. В качестве устройств ВП наиболее часто применяются:
- ? накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
- ? накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
- ? накопители на оптических компакт-дисках (CD-ROM и DVD- ROM);
- ? магнитооптические накопители (МО), реагирующие как на оптическое, так и на магнитное воздействие;
- ? ленточные накопители (стримеры).
Время доступа к информации, расположенной на внешних ЗУ, со- ставляет миллисекунды (10 с) в отличие от элементов оперативной памяти со временем доступа в пределах наносекунд (1(Г 9 с).
Источник: bstudy.net