Лекция 1 введение. Архитектура пк. Периферийные устроиства
План:
Архитектура ПК
Базовая конфигурация персонального компьютера
Характеристика периферийных устройств персонального компьютера:
устройства хранения и передачи информации
устройства коммуникации ( обмена информацией)
устройства ввода
устройства вывода
устройства управления
Computer (компьютер) — электронно-вычислительная машина (ЭВМ). Это буквальный перевод термина с английского языка. Компьютер — это электронное устройство, которое позволяет произволить вычисления под управлением человека, ее пользователя.
В связи с тем, что на современные аппаратные платформы стало возможным устанавливать различные ОС – Windows, Linux и даже MacOS, а все комплектующие для современных ПК изготавливаются по единому стандарту, современные компьютеры стали классифицировать исключительно по типу их исполнения, т.е. по размеру:
- Десктопы (большие домашние компьютеры);
- Ноутбуки (портативные компьютеры);
- Смартфоны (карманные компьютеры).
Ооснову построения большинства компьютеров положены принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом.
Принцип программного управления — программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Принцип однородности памяти — программы и иные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять те же действия, что и над данными!
Принцип адресности — основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек.
Компьютеры, построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру.
Архитектура компьютера - это описание его организации и принципов функционирования его структурных элементов. Включает основные устройства ЭВМ и структуру связей между ними.
Архитектура компьютера определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера, к которым относятся:
центральный процессор;
основная память;
внешняя память;
периферийные устройства.
Классическая архитектура фон Неймана: (разработана в 1945 году Джоном фон Нейманом, на ее основе строились первые ЭВМ)
Устройства ввода служат для занесения в оперативную память ЭВМ как текста программы, так и всех исходных данных.
Процессор – устройство, осуществляющее обработку информации:
Устройство управления (УУ) обеспечивает координацию действий всех узлов машины в соответствии с программой.
Арифметико-логического устройство (АЛУ) выполняет все арифметические и логические операции.
Оперативная память служит для хранения выполняемой программы и основной части обрабатываемой информации.
Конструктивно персональные компьютеры выполнены в виде центрального системного блока, к которому через специальные разъемы присоединяются другие устройства.
В состав системного блока входят все основные узлы компьютера:
системная плата;
блок питания;
накопитель на жестком магнитном диске;
накопитель на гибком магнитном диске;
накопитель на оптическом диске;
разъемы для дополнительных устройств.
На системной (материнской) плате в свою очередь размещаются:
микропроцессор;
математический сопроцессор;
генератор тактовых импульсов;
микросхемы памяти;
контроллеры внешних устройств;
звуковая и видеокарты;
таймер.
Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Модульный принцип позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией. Все контроллеры устройств взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемую системной шиной. Системная шина выполняется в виде печатного мостика на материнской плате.
Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
Системная шина является основной интерфейсной системой компьютера, обеспечивающей сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
между микропроцессором и основной памятью;
между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств.
Порты ввода-вывода всех устройств через соответствующие разъемы (слоты) подключаются к шине либо непосредственно, либо через специальные контроллеры (адаптеры).
Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками компьютера.
Внешняя память используется для долговременного хранения информации, которая может быть в дальнейшем использована для решения задач. Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических символов, частота которых задает тактовую частоту компьютера. Промежуток времени между соседними импульсами определяет такт работы машины.
Источник питания — это блок, содержащий системы автономного и сетевого питания компьютера.
Таймер — это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие автоматический съем текущего момента времени. Таймер подключается к автономному источнику питания и при отключении компьютера от сети продолжает работать.
Базовая конфигурация персонального компьютера
Для персонального компьютера существует понятие базовой конфигурации. Это минимально необходимый состав компьютерной системы, при котором она будет не только корректно, но и надежно работать. В базовую конфигурацию включают четыре устройства:
Системный блок. Представляет собой металлический корпус, внутри которого размещаются самые важные рабочие блоки компьютера.
Монитор. Основное устройство для вывода данных. Монитор отображает цифровую, символьную и графическую информацию, получаемую из компьютера.
Клавиатура. Устройство для ввода данных. Клавиатура имеет более 100 клавиш для ввода букв, символов и управляющих команд.
Мышь. Устройство ввода, предназначенное для управления операционной системой и программами. Перемещение небольшой мыши по плоской поверхности стола синхронизовано с перемещением графического объекта (указателя) на экране монитора. Кнопки (и колесико) мыши используются для ввода команд.
Устройства, подключаемые к компьютеру, и расположенные внутри системного блока, называются внутренними, а снаружи — внешними. Внешние устройства, предназначенные для ввода, вывода и хранения данных, также называют периферийными.
Системный блок. В состав системного блока входят следующие основные (внутренние) устройства:
Материнская или системная плата. Основная плата компьютера, на которой смонтированы электронные блоки, микросхемы, системная шина и разъемы.
Процессор — основной элемент компьютера, выполняющий все вычисления и обработку информации.
Оперативная память (ОЗУ — оперативно-запоминающее устройство). Модули с микросхемами, которые используются для временного хранения данных и программ при работе компьютера. Важнейшими характеристиками оперативной памяти являются: ее тип, объем и конструктивное исполнение. Разные типы памяти несовместимы между собой.
Базовая системв ввода/вывода. Это набор микросхем, расположенных на материнской плате, которые обеспечивают следующие функции: тестирование оборудования после включения питания компьютера, первоначальная загрузка компьютера, управление основными устройствами ввода и вывода информации (например, клавиатура включается сразу, как только подано питание, и с ее помощью можно управлять загрузкой компьютера).
Накопитель на жестком магнитном диске ("винчестер") - Устройство для длительного хранения данных и программ. Своего рода библиотека компьютера, где хранятся все программы и данные. Жесткий диск отличается большой емкостью (сотни и даже тысячи Гбайт).
Дисковые накопители: дисководы гибких дисков (в последнее время используются мало, так как вытеснены более емкими флэш-дисками), дисководы CD-ROM и DVD. Они представляют собой устройства для чтения программ и данных, поставляемых на лазерных носителях (компакт-дисках). При наличии в компьютере звуковой карты и специального программного обеспечения могут также воспроизводить музыкальные и видеодиски.
Видеокарта. Обеспечивает физическую связь между системным блоком и монитором, а также ряд других функций. "Готовит" изображение для показа на мониторе. Сложное и дорогое устройство, которое обеспечивает на экране, например 1280х1024 отдельных точек (пикселей) при 16 миллионах цветовых оттенков. Имеет свою ОЗУ и систему охлаждения своего микропроцессора. От качества видеокарты, в частности, зависит воспроизведение фильмов и возможность играть в красочные динамические игры.
Звуковая плата. Внутреннее устройство, предназначенное для обработки звуковой информации и сопряжения с внешними устройствами ввода/вывода звука (микрофоном, наушниками, звуковыми колонками, усилителем, радиоприемником, видеокамерой и др.). В последнее время звуковая карта часто встраивается в материнскую плату. Таким компьютерам отдельная звуковая плата не нужна. А звуковые колонки (и микрофон!) подключаются непосредственно к материнской плате.
Блок питания обеспечивает стабилизированным электрическим напряжением все перечисленные блоки компьютера. Блок питания вместе с главным вентилятором обычно входит в состав корпуса системного блока и поставляется вместе с ним.
Таймер — это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие автоматический съем текущего момента времени. Таймер подключается к автономному источнику питания и при отключении компьютера от сети продолжает работать.
Современные персональные компьютеры обычно имеют в своем распоряжении множество периферийных устройств.
Периферийные устройства – это любые дополнительные и вспомогательные устройства, которые подключаются к ПК для расширения его функциональных возможностей.
Рассмотрим некоторые из периферийных устройств.
І Устройства хранения и передачи информации:
Дискета (перезаписываемы магнитный носитель, позволяющий долговременно хранить информацию небольшого объема)
Стримеры (хранение больших объемов информации на магнитной ленте)
Сменные жесткие диски, диски Бернулли, магнитооптические диски (эти диски позволяют хранить информацию объемом до Тб)
Компактные лазерные диски CD-ROM (одноразовая запись данных объемом до 650 Мб)
Дисковод DVD является дальнейшим развитием лазерных технологий. В нем применяется усовершенствованная технология использования лазерного луча для записи и чтения информации с компакт-дисков. Аббревиатура DVD означает Digital Video Disk (цифровой видеодиск) или в другой трактовке - Digital Versatile Disk (цифровой многоцелевой диск).
Флэш-диск - современное, компактное (выполненное в форме брелока) устройство для хранения данных, построенное на основе микросхем полупроводниковой энергонезависимой перезаписываемой памяти. В нем нет подвижных частей (как такового вращающегося диска в нем нет, и это слово используется "по традиции"). Допускает "горячее" (т.е. во время работы компьютера) подключение в разъем USB, после чего распознается операционной системой, как жесткий диск. К компьютеру может быть подключено сразу несколько таких дисков. С каждым годом объем памяти флэш-дисков увеличивается, а сами они становятся дешевле.
ІІ Устройства коммуникации ( обмена информацией).
1. Сетевые карты (устройство связи, позволяющее соединить несколько компьютеров в локальную сеть в пределах офиса, класс, кабинета)
2. Модемы (устройство связи, позволяющее соединить компьютер с глобальной сетью, например, Internet, FIDO net, по телефонным, волоконно-оптическим и др. каналам связи)
3. Контролёр сети - устройство для подключения к локальной сети ,соединяющей компьютеры в пределах офиса. Дает возможность свободного использования данных и программ в пределах сети.
ІІІ Устройства ввода:
Клавиатура (ввод текстовой и числовой информации)
Сканер (scanner) – устройство, позволяющее вводить в компьютер графическую информацию. Сканер при движении по картинке (лист текста, фотография, рисунок) преобразует изображение в числовой формат и отображает его на экране. Затем эту информацию можно обработать с помощью компьютера.
Дигитайзер (графический планшет)
Цифровой фотоаппарат (ввод графической информации с натуры в память или на гибкие магнитные диски).
Цифровая видеокамера (ввод видеоинформации непосредственно сразу в память компьютера).
Микрофон (ввод звуковой информации).
MIDI-клавиатура (ввод цифровой информации в память компьютера, потом компьютер дешифрует эту информацию в звуковую с помощью звуковой карты).
Специализированные устройства ввода – вводят информацию от физических, медицинских и других приборов для последующей обработки её в компьютере.
Веб-камеры позволяют вводить изображение пользователя, сидящего за компьютером, и окружающей его обстановки в компьютер. Охранные системы позволяют не только вводить изображения с нескольких камер, но и архивировать их на магнитные ленты или лазерные диски. Можно использовать для переговоров по Интернету в режиме видеотелефона.