Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Аппаратное и программное обеспечение персонального компьютера. Основы работы с операционной системой. Методические указания к проведению лабораторной

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

06.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 52 3 4 5 > Следующая >>>

Интерфейс USB (Universal Serial Bus – универсальный последовательный интерфейс) предназначен для подключения периферийных устройств к персональному компьютеру. Скорости передачи:

– USB 1.1 может передавать данные на скорости до 12 Мбит/с;

– USB 2.0 может передавать данные на скорости до 480 Мбит/с;

– USB 3.0 может передавать данные на скорости до 4,8 Гбит/с.

Интерфейс USB обратно совместим. Например, если подключить устройство с интерфейсом стандарта USB 2.0 к порту интерфейса USB 3.0, оно будет передавать данные на максимальной скорости, соответствующей стандарту USB 2.0. Подключенное к порту интерфейса USB 2.0 устройство с интерфейсом стандарта USB 3.0 должно быть совместимо с портами USB 2.0. Однако достичь скорости, характерной для USB 3.0, не удастся.

1.2.3. Центральный процессор

Задачей центрального процессора является выполнение программ, находящихся в основной памяти. Он вызывает команды из памяти, определяет их тип, а затем выполняет одну за другой.

Процессор состоит из нескольких частей: блок управления отвечает за вызов команд из памяти и определение их типа, арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции.

Рис. 5. Центральный процессор Intel Core i7

Внутри ЦП находится небольшого объема память, состоящая из нескольких регистров, для хранения промежуточных результатов и некоторых команд управления (регистровая память). Регистры считываются и записываются очень быстро, поскольку они находятся внутри центрального процессора.

К основным характеристикам процессора можно отнести:

1) количество ядер. Показывает количество вычислительных ядер на

одном процессорном кристалле или в одном корпусе. Наращивание числа ядер считается одним из наиболее приоритетных направлений увеличения производительности, позволяющим обеспечивать одновременное выполнение несколько задач (потоков). У современных процессоров для домашних компьютеров до 8 ядер, для серверных систем – до 16. Прирост производительности реально наблюдается только на работе приложений, изначально ориентированных на многопоточность;

2) тактовая частота – количество тактов, выполняемых процессором в

единицу времени. Тактовая частота процессора вычисляется как произведение частоты шины (FSB) на коэффициент умножения. У современных процессоров тактовая частота достигает 4,3 ГГц;

3) коэффициент умножения – значение коэффициента умножения про-

цессора, на основании которого производится расчет конечной тактовой частоты процессора;

4) тепловыделение процессора – величина, показывающая на отвод ка-

кой тепловой мощности должна быть рассчитана система охлаждения процессора. Показывает количество ватт (Вт) выделяемых процессором в процессе работы;

5) максимальная рабочая температура – допустимая максимальная тем-

пература поверхности процессора, при которой возможна нормальная работа;

6) степень интеграции микросхемы процессора (технологические нормы

производства) – это допустимое расстояние между электрическими цепями и

минимально возможный размер полупроводниковых элементов на кристалле процессора. Кристаллы современных процессоров производятся по 0,032микронной технологии;

7) наличие встроенного графического ядра – позволяет обрабатывать

графическую информацию и отображать ее пользователю (например, на экране монитора) без наличия в системном блоке отдельной (дискретной) видеокарты. Для получения такой возможности необходимо, чтобы системная плата также поддерживала данную возможность;

8) разрядность процессора – количество бит информации, которым процессор может обмениваться с оперативной памятью и которое он способен обработать через свои регистры за один такт. В настоящее время подавляющее количество процессоров имеют разрядность 64 бита (архитектура x64);

9) кэш центрального процессора – сверхоперативная память, используемая микропроцессором компьютера для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти. Кэш использует небольшую, очень быструю память (обычно типа SRAM, Static Random Access Memory – статическая память с произвольным доступом), которая хранит копии часто используемых данных из основной памяти. Если большая часть запросов в память будет обрабатываться кэшем, средняя задержка обращения к памяти будет приближаться к задержкам работы кэша. Большинство современных микропроцессоров для компьютеров и серверов имеют как минимум три независимых кэша: кэш инструкций для ускорения загрузки машинного кода; кэш данных для ускорения чтения и записи данных и буфер ассоциативной трансляции (TLB) для ускорения трансляции виртуальных (математических) адресов в физические как для инструкций, так и для данных. Кэш данных часто реализуется в виде многоуровневого кэша.

Процессор вставляется в сокет – разъём (или гнездо) в материнской пла-

те, предназначенный для установки в него центрального процессора. Необхо-

димо, чтобы сокет под который сделан процессор совпадал с сокетом мате-

ринской платы, так как разъёмы отличаются количеством контактов, их ти-

пом, расстоянием креплений для систем охлаждения, что делает практически все разъёмы несовместимыми. Intel производит процессоры подходяще под

следующие типы сокетов (представлены последние модели): LGA1366,

LGA1155, LGA1156, LGA1150. У AMD в линейке представлены следующие

сокеты: AM3, AM3+, FM1, FM2.

Однако одинаковые сокеты на процессоре и материнской плате еще не

гарантируют возможность совместной работы этих устройств: материнская

плата должна поддерживать конкретный процессор. Информацию о совме-

стимости процессора и материнской платы можно получить на сайте производителя материнской платы.

1.2.4. Система охлаждения центрального процессора

Система охлаждения компьютера – это одна из важнейших его состав-

ляющих. Электронная вычислительная машина состоит из компонентов, кото-

рым свойственно некоторое тепловыделение во время работы. Если тепловы-

деление велико, компонент необходимо охлаждать. Для охлаждения могут

быть использованы радиаторы, вентиляторы, кулеры (сочетание радиатора с вентилятором) и системы жидкостного охлаждения.

Все составляющие системного блока изначально снабжаются необходи-

мыми устройствами охлаждения. Исключение составляет только центральный процессор, для него можно приобрести систему охлаждения отдельно.

Как правило, в настоящее время используются системы активного охлаждения: воздушное охлаждение с использованием кулера (рис. 6), жидкостное охлаждение (рис. 7).

Системы воздушного охлаждения состоят из радиатора и вентилятора.

Они могут обладать также отдельным теплосъемником и теплоотводными трубками.

Системы жидкостного охлаждения состоят из:

1) помпы – насоса для циркуляции рабочей жидкости;

2) теплосъемника – устройства, отбирающего тепло у охлаждаемого

элемента и передающего его рабочей жидкости;

3) радиатора для рассеивания тепла рабочей жидкости;

4) резервуара с рабочей жидкостью, служащего для компенсации тепло-

вого расширения жидкости, увеличения тепловой инерции системы и повышения удобства заправки и слива рабочей жидкости;

5) шлангов или труб.

Рис. 6. Системы воздушного охлаждения

Рис. 7. Системы жидкостного охлаждения

При выборе системы охлаждения необходимо обратить внимание на следующие параметры:

1) посадочный размер (сокет) должен соответствовать размеру материн-

ской платы. Если не учитывать данный фактор, систему охлаждения невозможно будет установить на центральный процессор;

2) рассеиваемая мощность должна быть не меньше тепловыделения

процессора, иначе срок службы процессора может резко сократиться;

3) габаритные размеры и форма устройства охлаждения должны позво-

лить установить систему охлаждения внутрь системного блока, а также не должны мешать установке плат оперативной памяти, видеокарты и других компонентов системного блока;

4) наличие возможности автоматической регулировки скорости враще-

ния вентилятора (PWM). Данный параметр обозначает возможность использования метода динамической регулировки питания, которое подается на вентилятор, что позволяет уменьшить скорость вращения вентилятора, когда процессор не загружен, и, следовательно, уменьшить шум от работы системы охлаждения.

1.2.5. Память персонального компьютера

Обрабатываемые данные и выполняемая программа должны находиться в запоминающем устройстве – памяти персонального компьютера, куда они вводятся через устройства ввода. Ёмкость памяти измеряется в величинах кратных байту.

В современных компьютерах память представляет собой сложную структуру, построенную по иерархическому принципу, и включает в себя запоминающие устройства различных типов, отличающиеся функциональным назначением, значениями основных характеристик и физическими принципами работы. Функционально она делится на две части: внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя (или основная память) – это запоминающие устройства, напрямую связанные с процессором и предназначенные для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно участвующих в вычислениях. Обращение к внутренней памяти ЭВМ осуществляется с высоким быстродействием, но она имеет ограниченный объём, определяемый системой адресации машины.

Внутренняя память, в свою очередь, делится на оперативную (ОЗУ), постоянную (ПЗУ) и быструю кэш-память.

Внешняя память предназначена для долговременного хранения боль- ших объемов данных, программного обеспечения и обмена ими с оперативной памятью. В настоящее время структура и технические характеристики внешней памяти во многом определяют основные количественные и качественные показатели персонального компьютера и информационно-вычислительных систем.

1.2.5.1. Оперативная память

Оперативная память – энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно хранятся входные, выходные и промежуточные данные программы процессора. Оперативная память нужна для хранения дан-

ных и программ выполняемых в данный момент. Необходимость наличия в системе оперативной памяти объясняется ее высокой скоростью. Хотя скорость доступа к данным на жестком диске всего лишь несколько милисекунд, этого недостаточно для процессора и заметно замедляет работу системы.

Оперативное запоминающее устройство – ОЗУ или RAM (Random Access Memory – память с произвольным доступом) – бывает двух видов:

– статическое (Static RAM, SRAM) – информация сохраняется на протяжении всего времени, пока к нему подается питание, скорость работы очень велика. Используется в основном в кэш-памяти;

– динамическое (Dynamic RAM, DRAM) – каждый бит информации должен обновляться (перезаряжаться) каждые несколько милисекунд, чтобы предотвратить утечку данных. Имеет высокую плотность записи (много битов на микросхему). Почти всегда основная память строится на основе динамического ОЗУ. Работает очень медленно по сравнению со статической памятью.

В современных компьютерах используется несколько типов динамического ОЗУ:

1) SDRAM (Synchronous DRAM – синхронное динамическое ОЗУ) –

пришла на смену асинхронным FPM, EDO. Представляет собой гибрид статического и динамического ОЗУ. Преимущество состоит в том, что исключается зависимость микросхемы от управляющих сигналов за счет управления одним синхронизирующим сигналом;

Модули оперативной памяти для настольного ПК (DIMM)

DDR

DDR-II

DDR-III

DDR

DDR-II

DDR-III

Модули оперативной памяти для ноутбуков

Рис. 8. Планки оперативной памяти ЭВМ

2) DDR SDRAM (Double Data Rate – передача данных с двойной скоро-

стью) – технология предусматривает передачу данных как на фронте, так и на спаде синхроимпульса, вследствие чего скорость передачи при такой же частоте шины памяти, как и в обычной SDRAM увеличивается вдвое;

3) DDR2 SDRAM – второе поколение памяти типа DDR. Основное отличие

DDR2 от DDR – вдвое большая частота работы шины, по которой данные передаются в буфер микросхемы памяти. При этом, чтобы обеспечить необходимый поток данных, передача на шину осуществляется из четырёх мест одновременно;

4) DDR3 SDRAM – третье поколение памяти типа DDR. Пришла на сме-

ну памяти типа DDR2 SDRAM, для работы на большей частоте;

Группы микросхем монтируются на одну крошечную печатную плату (планку) и продаются как модули памяти. Говоря о частоте работы памяти, следует помнить, что за один период тактовой частоты читается несколько порций данных с результирующей частотой в несколько раз превышающей тактовую.

Модули памяти можно классифицировать по принципу расположения выводов:

1) SIMM (Single Inline Memory Module) – модуль памяти с односторон-

ним расположением выводов;

2) DIMM (Dual Inline Memory Module) – модуль памяти с двухсторонним

расположением выводов;

3) SO-DIMM (Small Outliner DIMM) – память для портативных компьютеров.

К основным характеристикам оперативной памяти относятся:

1) форм-фактор – DIMM, SO-DIMM и т.д.;

2) тип памяти – DDR, DDR2, DDR3 и т.д.;

3) объём памяти – суммарный объем всех модулей комплекта;

4) тактовая частота характеризует количество выполняемых операций в

секунду. Чем выше частота, тем большее количество операций выполняется;

5) пропускная способность – количество передаваемых данных в едини-

цу времени.

В современных персональных компьютерах получила распространение память форм-фактора DIMM и типа DDR. Разные поколения памяти DDR типа обратно не совместимы, так DDR2 не является обратно совместимой с DDR, это означает, что нет возможности использовать модуль DDR2 совместно с разъемом DDR. При совпадении типов модулей памяти, но при несовпадении частот, модуль памяти с большой частотой будет работать на меньшей частоте, т.е. пропускная способность одного модуля уменьшается, но в то же время общий объём памяти увеличивается.

Необходимо также помнить, что если модуль DDR3-1800 подключен в слот, поддерживающий максимально DDR3-1600, модуль будет работать на частоте слота 1600 МГц, не используя свой ресурс в полном объеме, при этом также вероятны сбои и ошибки в работе системы.

И еще одно замечание. В современных компьютерах используется двух канальный или гораздо реже трех канальный режим работы памяти, он повышает пропускную способность памяти до 70%. Чтобы данный режим работал коррекно, в компьютере модули оперативной памяти обязательно должны быть установлены попарно (тройками), а данная пара (тройка) должна иметь одинаковые характеристики.

1.2.5.2. Жесткие магнитные диски и твердотельные накопители

Устройство для чтения и записи информации на магнитном диске называется дисководом (винчестером или накопителем на МД – НМД, HDD – Hard Disk Drive). Современный магнитный диск (рис. 9) состоит из одной или нескольких алюминиевых поверхностей (IBM в настоящее время делает их из стекла), покрытых магнитным слоем. Диски располагаются на оси электродвигателя. Чтение и запись информации производится с помощью миниатюрных магнитных головок. Головка диска, содержащая индукционную катушку, двигается над поверхностью диска, опираясь на воздушную подушку. Когда головка проходит над намагниченной областью, в ней возникает положительный или отрицательный ток, что дает возможность считывать записанные ранее биты.

К основным характеристикам магнитных дисков относят:

1) объём накопителя – количество доступного пространства для записи

данных;

2) скорость вращения шпинделя – чем выше скорость вращения, тем

быстрее происходит доступ к информации, но в тоже время возрастает рабочая температура жесткого диска;

3) интерфейс – способ подключения накопителя к персональному ком-

пьютеру (IDE, SATA и т.д.).

<<< < Предыдущая 12 / 52 3 4 5 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]