Апаратні засоби.

За кожну функцію відповідають спеціальні блоки комп’ютера: пристрій введення, центральний процесор (ЦП), пристрій виведення. Всі ці блоки складаються з окремих дрібніших пристроїв. Номенклатура блоків може варіюватися, але мінімальний комплект складають: системний блок, клавіатура, монітор, маніпулятор (миша). В числі додаткових пристроїв можуть бути: принтер, додатковий накопичувач та ін.

Системний блок — містить корпус і знаходяться в ньому: джерело живлення, материнська плата із центральним процесором та оперативною пам’яттю, плати розширення (відеокарта, звукова карта та ін.), різні накопичувачі (жорсткий диск та ін.), додаткові пристрої.

Маніпулятор (миша) — один із вказівних пристроїв уведення, який дає змогу користувачеві взаємодіяти із комп’ютером.

Монітор (дисплей) — пристрій для відображення інформації, що вводиться в ПК і виводиться з нього.

Клавіатура — пристрій для ручного введення числової або текстової інформації в ПК. Пристрої мовного введення-виведення належать до засобів мультимедіа. Пристрої мовного введення — це різні мікрофонні акустичні системи (наприклад «звукові миші») зі складним програмним забезпеченням, що дає змогу розпізнавати слова, ідентифікувати їх і видавати комп'ютеру відповідні команди або перетворювати мову на текст. Пристрої мовного виведення — це різні синтезатори звуку, які перетворюють цифрові коди на літери та слова, відтворювані через гучномовці (динаміки) або звукові колонки, приєднані до комп'ютера.

Будова сучасного комп'ютера

Сучасні комп'ютери мають блочно-модульну конструкцію: апаратну конфігурацію, необхідну для виконання певних робіт, можна складати з готових вузлів та блоків.

Системний блок являє собою основний вузол, у якому зібрані найбільш важливі компоненти. Основною компонентою є материнська плата. На ній розміщені:

• центральний процесор

• шини — набір провідників для передачі даних та сигналів управління

• оперативна пам'ять — набір мікросхем, призначених для зберігання даних під час їх безпосереднього опрацювання;

• постійна пам'ять — мікросхеми, призначенні для постійного зберігання інформації, у тому числі і при вимкненому живленні

Розділ 1. Центральний процесор.

Центральний процесор - це складна мікросхема, що є головною складовою частиною будь-якого комп'ютера. Саме цей пристрій здійснює обробку інформації, виконує команди користувача і керує іншими частинами комп'ютера.

Оперативну пам’ять переважно використовує процесор – для того, щоб забезпечити швидкий обмін даними між програмами та компонентами комп'ютера.

Функції:

-- обробка даних по заданій програмі шляхом виконання арифметичних і логічних операцій;

-- програмне керування роботою пристроїв комп'ютера.

Ядро

В рамках однієї і тієї ж архітектури різні процесори можуть досить сильно відрізнятися один від одного. І відмінності ці утілюються в різноманітних процесорних ядрах, що володіють певним набором строго обумовлених характеристик. Найчастіше ці відмінності втілюються в різних частотах системної шини (FSB), розмірах кеша другого рівня, підтримці тих або інших нових систем команд або технологічних процесах, за якими виготовляються процесори. Нерідко зміна ядра в одному і тому ж сімействі процесорів спричиняє за собою заміну процесорного розніму , з чого витікають питання подальшої сумісності материнських плат. Проте в процесі вдосконалення ядра, виробникам доводиться вносити до нього незначні зміни, які не можуть претендувати на "ім'я власне". Такі зміни називаються ревізіями ядра і, найчастіше, позначаються цифробуквеннимі комбінаціями.

Існують:

• 32-бітові та 64-бітові процесори;

• Багатоядерні процесори.

Найзначнішою подією 2005 року стала поява дво'ядерних процесорів. До того часу класичні одноядерні CPU певною мірою вичерпали резерви зростання продуктивності за рахунок підвищення робочої частоти. Каменем спотикання стало не тільки дуже високе тепловиділення процесорів, що працюють на високих частотах, але і проблеми з їхньою стабільністю. Отже екстенсивний шлях розвитку процесорів вичерпався, і виробникам довелося освоювати новий, інтенсивний шлях підвищення продуктивності продукції. Піонером на ринку десктопних CPU, як зазвичай, стала компанія Intel, що першою анонсувала дво'ядерні процесори Intel Pentium D і Intel Extreme Edition. Втім, AMD з Athlon64 X2 відстала від конкурента буквально на лічені дні. Безперечним добутком цих дво'ядерників першого покоління є їхня повна сумісність з існуючими системними платами. Друге покоління двоядерних процесорів, зокрема, Intel Core 2 Duo, вимагає спеціально розроблених для них чіпсетів і зі старими материнськими платами не працює.

Будова центрального процесора

Внутрішні спільно працюючі пристрої

Моделі процесорів включають наступні спільно працюючі пристрої:

• Пристрій керування (ПК). Здійснює координацію роботи всіх інших пристроїв, виконує функції керування пристроями, керує обчисленнями в комп'ютері.

• Арифметико-логічний пристрій (АЛП). Так називається пристрій для цілочислових операцій. Арифметичні операції, такі як додавання, множення і ділення, а також логічні операції (OR, AND, ASL, ROL і ін.) обробляються за допомогою АЛП. Ці операції складають переважну більшість програмних кодів у більшості програм. Всі операції в АЛП виробляються в регістрах — спеціально відведених комірках АЛП. У процесорі може бути декілька АЛП. Кожен здатний виконувати арифметичні або логічні операції незалежно від інших, що дозволяє виконувати кілька операцій одночасно. Арифметико-логічний пристрій виконує арифметичні і логічні дії. Логічні операції поділяються на дві прості операції: «Так» і «Ні» («1» і «0»). Звичайно ці два пристрої виділяються чисто умовно, конструктивно вони не розділені.

• Математичний співпроцесор (FPU). Процесор може містити кілька математичних співпроцесорів. Кожний з них здатний виконувати, щонайменше, одну операцію з плаваючою крапкою, незалежно від того, що роблять інші АЛП. Метод конвеєрної обробки даних дозволяє одному математичному співпроцесорові виконувати кілька операцій одночасно. Співпроцесор підтримує високоточні обчислення як цілочисельні, так і з плаваючою крапкою, і, крім того, містить набір корисних констант, що прискорюють обчислення. Співпроцесор працює паралельно з центральним процесором, забезпечуючи, таким чином, високу продуктивність.

• Дешифратор інструкцій (команд). Аналізує інструкції з метою виділення операндів і адрес, по яких розміщаються результати. Потім випливає повідомлення іншому незалежному пристроєві про те, що необхідно зробити для виконання інструкції. Дешифратор допускає виконання декількох інструкцій одночасно для завантаження усіх виконуючих пристроїв.

Пам'ять

Кеш-пам'ять -- особлива високошвидкісна пам'ять процесора. Кеш використовується як буфер для прискорення обміну даними між процесором і оперативною пам'яттю, а також для збереження копій інструкцій і даних, що недавно використовувалися процесором. Значення з кеш-пам'яті витягаються прямо, без звертання до основної пам'яті.

• Кеш першого рівня (L1 cache). Кеш-пам'ять, що знаходиться усередині процесора. Вона швидше всіх інших типів пам'яті, але менше за обсягом. Зберігає зовсім недавно використану інформацію, що може бути використана при виконанні коротких програмних циклів.

• Кеш другого рівня (L2 cache). Також знаходиться усередині процесора. Інформація, що зберігається в ній, використовується рідше, ніж інформація, що зберігається в кеш-пам'яті першого рівня, проте за обсягом пам'яті він більший. Також у даний час у процесорах використовується кеш третього рівня.

Основна пам'ять-- набагато більша за обсягом, чим кеш-пам'ять, і значно менш швидкодіюча.

Регістри — це внутрішня пам'ять процесора. Являють собою ряд спеціалізованих додаткових комірок пам'яті, а також внутрішні носії інформації мікропроцесора. Регістр є пристроєм тимчасового збереження даних, числа або команди і використовується з метою полегшення арифметичних, логічних і пересильних операцій. Основним елементом регістра є електронна схема, називана тригером, що здатна зберігати одну двійкову цифру (розряд).

Деякі важливі регістри мають свої назви, наприклад: суматор — регістр АЛП, що бере участь у виконанні кожної операції. лічильник команд — регістр УП, зміст якого відповідає адресі чергової виконуваної команди; служить для автоматичної вибірки програми з послідовних комірок пам'яті. регістр команд — регістр УП для збереження коду команди на період часу, необхідний для її виконання. Частина його розрядів використовується для збереження коду операції, інші — для збереження кодів адрес операндів

Постійна пам’ять

Постійна пам’ять – швидкодіюча енергонезалежна пам’ять, призначена для зберігання інформації , що не змінюється підчас виконання програм. Ця пам'ять забезпечує лише можливість читання інформації.

Зовнішня пам’ять

Зовнішню пам’ять комп'ютера реалізують у вигляді різноманітних пристроїв для зберігання цифрових даних. Пристрій зберігання даних складається з носія, на якому записано дані, та допоміжного обладнання, що забезпечує можливість їх записування, читання і передавання.

- Дискові накопичувачі

- Оптичні дисководи

- Флеш - накопичувачі

Основними пристроями для зберігання даних він формаційних системах є дискові накопичувачі (жорсткі диски - вінчестер). Це пристрої призначені для читання, запису та довготривалого зберігання даних і програм. Зазвичай їх розміщують у системному блоці комп'ютера.

Основні характеристики:

• Ємність

• Тип інтерфейсу (спосіб підключення диска)

• Швидкість передавання даних

• Середній час доступу до даних

Флеш-накопичувачі

До пам'яті з електронним стиранням інформації належить флеш-пам’ять.

Вона характеризується високою швидкістю зчитування та стирання записаної інформації. Флеш-пам’ять підключають до комп'ютера через порт USB. Такі накопичувачі не містять рухомих частин, а тому надійніші й компактніші за магнітні і жорсткі диски.

Шина.

Шина — це канал пересилання даних, використовуваний спільно різними блоками системи. Шина може являти собою набір провідних ліній у друкованій платі, проводу, припаяні до виводів роз'ємів, у які вставляються друковані плати, або плоский кабель. Інформація передається по шині у виді груп бітів. До складу шини для кожного біта слова може бути передбачена окрема лінія (паралельна шина), або всі біти слова можуть послідовно в часі використовувати одну лінію (послідовна шина).

• Шина даних. Служить для пересилання даних між процесором і пам'яттю або процесором і пристроями введення-виведення. Ці дані можуть являти собою як команди мікропроцесора, так і інформацію, що він посилає в порти введення-виведення або приймає звідти.

• Шина адрес. Використовується ЦП для вибору необхідної комірки пам'яті або пристрою введення-виведення шляхом установки на шині конкретної адреси, що відповідає однієї з комірок пам'яті або одного з елементів введення-виведення, що входять у систему.

• Шина керування. По ній передаються керуючі сигнали, призначені пам'яті і пристроям введення-виведення. Ці сигнали вказують напрямок передачі даних (у процесор або з нього).