6. Состав пк и Принцип работы пк

(Раздать рис. с магистрально-модульным устройством и Блок-схему ПК)!!!!!

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен

магистрально-модульный принцип.

Процессор

Оперативная память

Шина данных (8, 16, 32, 64 бита)

Магистраль

Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36 битов)

Шина управления

Устройства ввода

Долговременная память

Устройства вывода

Сетевые устройства

Магистрально-модульное устройство компьютера

Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

МАГИСТРАЛЬ. Магистраль ( системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления.

По шине данных (ШД) данные передаются между различными устройствами в любом направлении. Разрядность ШД определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться и передаваться процессором одновременно.

Шина адреса (ША). Выбор устройства или ячейки памяти, куда посылается или откуда считывается данное по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по ША, причем сигналы в ней передаются в одном направлении – от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина). Разрядность ША определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле: N= 2^I , где I –разрядность ША. Эта цифра постоянно растет и в современных ПК составляет 36 бит. Таким образом, максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно: 2³⁶ = 68 719 476 736.

Шина управления. По ШУ передаются сигналы , определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию – считывание или запись информации из памяти нужно производить, синхронизирует обмен информацией между устройствами и так далее.

Любая ЭВМ включает в свой состав такие устройства как: арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройство управления (УУ), запоминающее устройство (ЗУ), которое может быть разделено на оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и внешнее запоминающее устройство (ВЗУ), внешние или периферийные устройство, к которым относятся устройства ввода (УВв), устройства вывода (УВыв). Объединение АЛУ, УУ и нескольких ячеек памяти представляет собой центральный процессор (ЦП). Познакомимся с назначением и функциями каждого из этих устройств.

Процессор – центральное устройство ЭВМ – выполняет программу, обрабатывающие данные. Программа состоит из команд. Каждая из команд определяет элементарную операцию или данное (операнд) , над которым выполняется операция. Таким образом, команда состоит из кода операции и кода или адреса операнда. По числу одновременно обрабатываемых кодов операндов команды делятся на одно- двух- и трехадресные. Процессор может выполнять фиксированный набор операций. Оперативная память предназначена для хранения программы и данных – это информация для работы процессора. Память представляет собой пронумерованную последовательность ячеек. Обращение к ячейке происходит по ее номеру – адресу.

Наименьшей адресуемой единицей памяти является один байт информации, состоящий из 8 бит. ОП отличается от внешних ЗУ большой скоростью доступа и относительно малым объемом.

Принцип действия (см. малую блок-схему ПК)

Блок-схема персонального компьютера (ПК)

1. Входное устройство служит для ввода необходимой информации, которая состоит из некоторой программы и данных. Чаще всего эта информация закодирована как числа в двоичной системе счисления.

2. Вся информация попадает в запоминающее устройство (память ЭВМ).

3. Для выполнения команд, образующих вводимую программу, используется арифметическое устройство, которое выполняет все операции арифметики, сравнения, алгебры логики и.т.д.

4. Для организации взаимодействия АЛУ и ЗУ используется устройство управления УУ. Программа из ЗУ постепенно передается в АЛУ через УУ, отыскиваются нужные данные, происходит запись в память результатов, организуется прием и выдача информации пользователю.

Для работы процессора необходимо, чтобы данные находились в оперативной памяти. Заполняют ОП через устройства ввода. Передача результатов работы ЭВМ из оперативной памяти осуществляется устройствами вывода.

Еще одну группу устройств ЭВМ составляют внешние запоминающие устройства (внешняя память) – накопители на магнитных дисках, лазерные компакт-диски и др.

Аппаратная реализация компьютера.

Центральная, основная часть любого компьютера, содержащая в себе практически все основные устройства, - системный блок, к которому подключены главные устройства ввода-ввода информации – монитор, клавиатура, мышь.

Системный блок.

Внешний вид. На передней стороне системного блока расположены две (иногда три) главные кнопки: - кнопка Power - для включения и выключения компьютера

- кнопка Reset - для перезагрузки компьютера в том случае, когда специалисты говорят «компьютер зависает»

(- кнопка Turbo – не обязательная – ускоряет или замедляет работу компьютера).

Индикаторы – две или три светящиеся лампочки. Один индикатор показывает состояние компьютера – включен он в сеть или нет. Это индикатор питания – он горит на протяжении всей работы компьютера. Индикатор, отмеченный символом, обозначающим стопку дисков, подтверждает работу жесткого диска (винчестера). Зажигается, когда производится запись или чтение данных с винчестера.

Дисководы – тоже на передней панели. Маленький – для дискет емкостью 1,44Мбайт, дисковод с выдвижным лотком – для работы с компакт дисками.

Задняя сторона, где расположены разъемы и гнезда для соединительных проводов. Два самых крупных разъема черного цвета (по 3 контакта) – для подключения сетевого шнура и шнура питания монитора. Разъемы расположены на металлических полосках, каждая из которых соответствует определенному устройству – плате, расположенной внутри компьютера. Полоска с самым большим разъемом (16 штырьков) относится к звуковой плате, рядом в гнезда втыкаются штекеры микрофона, колонок и внешних источников звука, например, магнитофона. Каждое гнездо снабжено картинкой или надписью, а 16-штырьковый – игровой порт для джойстика. Рядом расположена полоска с одним единственным разъемом - это разъем видеокарты для подключения специального шнура от монитора. Далее группа из трех разъемов 25 штырьков – для принтера, так называемый LPT порт и 2 разъема 25-гнезд для внешнего модема, а 9 –гнезд – для мыши (COM-порт). В некоторых современных модификациях может присутствовать 2 гнезда – разъема рядом с блоком питания – это PS\2– гнезда: одно для мыши, другое для клавиатуры. И мышь и клавиатура выполняются в двух вариантах – под COM -порт и под PS\2 -разъем, поэтому надо выбирать соответственно разъемам на системном блоке.

Внутреннее устройство системного блока.

Процессор .1-й микропроцессор Intel 4004 был создан в 1971 году под руководством Теда Хоффа. Он был предназначен для микрокалькуляторов и был изготовлен по заказу японской фирмы. Фирма эта обанкротилась, не дождавшись результата, и разработка перешла в фирму Intel . С этого момента началась эпоха персональных компьютеров (ПК). В начале 80-х годов фирмой IBM был выпущен IBM РС на основе нового микропроцессора той же фирмы Intel . Современные процессоры в любом домашнем компьютере обладают мощностью и «сообразительностью» во много раз большей, чем комп., управлявший полетом космического корабля «Аполлон» к Луне.

Процессоров в компьютере много: во-первых ЦЕНТРАЛЬНЫЙ процессор (CPU) Central Procession Unit; во-вторых специализированные микропроцессоры –ЧИПЫ по обработке, например,3х-мерной графики, 3Д звука. Таких чипов в компьютере много и располагаются они на специальных платах и называются они не процессорами, а чипами. ПРОЦЕССОР – это выращенный по специальной технологии кристалл, который содержит в себе множество отдельных элементов: транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать». На любом процессорном кристалле находятся:

-собственно процессор, главное вычислительное устройство, состоящее из миллиона логических устройств- транзисторов;

-сопроцессор – специальный блок для операций с плавающей запятой – для особо точных расчетов, для графических программ;

-КЭШ-память 1-го уровня – небольшая сверхбыстрая память для хранения промежуточных результатов вычислений;

-КЭШ-память 2-го уровня – помедленнее, но побольше , чем 1-го уровня.

Все это размещается на кристалле не более 4 – 6 квадратных см.

Существуют другие важные характеристики процессора, например, тактовая частота – показывает скорость работы компьютера. Обозначается цифрой в названии комп-ра, напр. Pentium 4-1200, т.е. процессор Pentium 4-го поколения с тактовой частотой 1200МГц.

Материнская плата.

Еще 10 лет назад МП была «Хозяйкой» системного блока. Видеокарта, процессор и мн. Др. комплектующие были расположены на ней и лишь дисководы и винчестер располагались отдельно. Но со временем каждое из комплектующих становились более независимыми, модифицировались и теперь МП – всего лишь коллекция разъемов для подключения отдельных устройств и ШИНА – информационная магистраль, соединяющая их воедино. Базовый набор микросхем - (ЧИПСЕТ), с помощью которого МП осуществляет контроль над всем происходящим внутри системного блока. От типа чипсета зависят самые важные характеристики МП - скорость передачи данных, число поддерживаемых моделей процессоров, параметры работы с памятью и др.

Контроллеры и разъемы для подключения внешних устройств.

а) Параллельный порт (LPT) (25-контактный разъем) – предназначен для подключения принтера, сканера и внешних накопителей информации (такого вида единственный на задней стороне компьютера .);

б) Последовательные порты (COM) (9- и 25 -). Сначала их было 4 штуки, теперь – 2 (для модема);

в) Порт PS/2 (появился в1998году) – для мыши и клавиатуры. Они разные, есть надписи Mouse и Keyboard.

г) Последовательный порт и интерфейс USB (появился в 2001 году) - положил конец разнобою портов и устройств на компьютере. Все подключаются только через USB , можно подключить до 127 устройств на один USB-порт – по цепочке через USB-порты или USB-ХАБ (для нескольких сразу). А самое главное – подключаться можно без перезагрузки!

Оперативная память.

Внешне – это несколько чипов-микросхем, укрепленных на пластиковой полоске – называется модуль Оперативной Памяти (ОП). Информация хранится в нем временно, но это память с большой скоростью доступа для промежуточных операций и вычислений.

Видеокарта – самая сложная и многофункциональная плата, входящая в состав ПК. Работа с графикой – одна из самых сложных задач, которую приходится решать ПК, поэтому видеокарта – это дополнительный мощный процессор. На этой плате своя оперативная память, более быстрая. Может быть ТВ-тюнер для приема телевизионных сигналов и вывода их на монитор.

Звуковая карта.

Лет 10-15 назад под «компьютерным звуком» понимался лишь писк, издаваемый внутренним компьютерным динамиком – PS-Speaker `ом. Теперь этот звук вы слышите только один раз при включении компьютера. А основным устройством для заботы со звуком стали специальные звуковые карты – Sound Blaster_ы. Естественно, нужны колонки, чтобы услышать звук из компьютера и магнитофон, чтобы передать звук в компьютер. Любая ЗК имеет дело с 2-мя формами компьютерного звука – цифровой и синтезированный. Следовательно, в ее конструкции есть 2 элемента: - цифро-аналоговый и аналогово-цифровой преобразователь и синтезатор.