1. Определение электронной вычислительной машины (с учетом программного принципа управления) предполагает, что ЭВМ строится по следующей схеме (рис. 1.2).

Рис. 1.2

 

Устройства ввода и вывода обеспечивают ЭВМ связь с внешним миром. Устройства ввода осуществляют считывание информации (программ и данных) с определенных носителей (перфокарт, перфолент, клавиатур и т. п.) и представление считанной информации в форме электрических сигналов, воспринимаемых памятью. Устройства вывода преобразуют электрические сигналы, поступающие из памяти и несущие в себе информацию о результатах обработки данных в форме печатного текста, графиков, изображений на экранах видеоконтрольных устройств, перфорационных отверстий на соответствующих картах или лентах и т. п. В отдельных случаях ввод и вывод реализуются одним физическим устройством, например электрической пишущей машинкой, с клавиатуры которой вводится, а на лист бумаги выводится информация. Такие устройства, обеспечивающие как ввод, так и вывод информации, называются устройствами ввода-вывода. Этим термином часто пользуются для обозначения любого устройства, относящегося к классу устройств ввода и вывода информации.

Память ЭВМ содержит программы, исходные данные, промежуточные результаты и другую информацию, необходимую ЭВМ для совершения различных (требуемых) операций и для взаимной связи между отдельными частями устройства. В большинстве ЭВМ имеется несколько различных устройств для хранения информации. В основной (достаточно быстродействующей) памяти хранится оперативная информация. Поэтому основную память часто называют оперативной. Редко используемая информация может храниться вне ЭВМ, например на магнитных лентах, магнитных или оптических дисках.

Вычисления, заданные программой, реализуются центральным процессором, или (когда термин не вызывает неопределенности) просто процессором. Его функцией является выборка команд из памяти и выполнение действий, предписанных ими. Центральный процессор выполняет все основные операции, за исключением операций ввода-вывода информации. Команды ввода-вывода, как и любые другие, поступают в центральный процессор, который выступает инициатором операций ввода-вывода, а сами операции реализуются устройствами ввода-вывода. Следует подчеркнуть, что, «воспринимая» программу, центральный процессор управляет работой всех устройств ЭВМ.

ЭВМ работает следующим образом. Программа и исходные данные, представленные на машинном носителе информации, например на магнитных дисках или лентах, реже на перфокартах или перфолентах, считываются соответствующим устройством ввода и загружаются в память ЭВМ. Затем в центральный процессор с пульта управления (или клавиатуры дисплея) посылается пусковой адрес программы и команда на выполнение программы. Центральный процессор начинает выполнять программу от команды с заданным адресом, что сводится к последовательной выборке команд из памяти и их выполнению средствами процессора и устройств ввода-вывода. Этот процесс заканчивается в момент выборки команды остановки или окончания обработки информации.

Перечисленные выше компоненты имеет любая ЭВМ, как бы и кем бы она ни была создана. Современные ЭВМ решают задачи из разных областей человеческой деятельности. Как ни парадоксально, но именно многообразие потребностей привело к однообразной обобщенной структуре машин. Причем эта структура сегодня наилучшим образом в среднем решает все задачи. Это значит, что для решения каждой задачи можно было бы придумать свою структуру ЭВМ, которая могла быть проще либо дешевле и надежнее, а также быстрее решать эту задачу. Но «стандартная» (неймановская) структура остается оптимальной для решения множества задач, хотя для каждой в отдельности она далека от совершенства. Конечно, такая «оптимальная в среднем» схема весьма расточительна, так как для конкретной ситуации она не является оптимальной. Эти соображения заставляют разработчиков создавать гамму вычислительных средству от специализированных ЭВМ до вычислительных систем и сетей.

2.Системная шина предназначена для передачи информации между процессором и остальными электронными компонентами компьютера. По системной шине осуществляется адресация устройств и происходит обмен специальными служебными сигналами. Упрощенно системную шину можно представить как совокупность сигнальных линий, объединенных но назначению (данные, адреса, управление). Системная шина представляет собой набор проводников электрических сигналов и систему протоколов соединения устройств при помощи этих проводников. Тип и характеристики протоколов передачи информации по системной шине определяют скорость передачи информации между отдельными устройствами материнской платы. Системные шины персональных компьютеров стандартизируются как по числу контактов и разрядности (числу проводников, используемых для одновременной передачи данных), так и по протоколам общения устройств через проводники. Системная шина соединяет все устройства компьютера в единое целое и обеспечивает их взаимодействие, взаимоуправление и работу с центральным процессором.В персональных компьютерах используются системные шины стандартов ISA, EISA, VLB и PSI.

3. Для осуществления эффективного взаимодействия ЦП и периферийных устройств используется механизм прерываний. Периферийные устройства ПК могут потребовать, чтобы процессор «обратил на них внимание». Прерывание – это событие, которое заставляет процессор приостановить текущую работу. Механизм прерываний необходим. Без него процессору пришлось бы постоянно проверять, не требует ли обслуживания какое-либо устройство. Механизм прерываний позволяет периферийным устройствам «обращать на себя внимание» процессора по мере надобности. Механизм прерываний состоит в том, что текущая работа процессора может быть приостановлена на некоторое время одним из сигналов, который указывает на возникновение ситуации, требующей немедленной обработки. Такие ситуации возникают при нажатии на клавишу клавиатуры, выходе из строя какого-либо устройства, попытке выполнить операцию деления на ноль и во многих других случаях. Каждое прерывание имеет свой уникальный номер и связанную с ним программу, предназначенную для обработки возникшей ситуации, - обработчик прерывания. При возникновении в ПК ситуации, соответствующей прерыванию с некоторым номером, ЦП приостанавливает свою работу и начинает выполнение программы-обработчика прерывания с этим номером. Выполнение программы-обработчика, в свою очередь, может быть приостановлено другим, более важным прерыванием. В этом случае вначале будет обработано более важное прерывание, затем продолжится обработка предыдущего прерывания и лишь потом возобновится (если прерывание не было катастрофическим, как, например, выключение питания) текущая работа ЦП. Т.о., так же, как для нас в повседневной жизни, для ПК существуют более важные (с более высоким приоритетом) и менее важные прерывания.

4. Клавиатура (keyboard) — основное устройство ввода данных.

    Клавиатура представляет собой совокупность датчиков, воспринимающих давление на клавиши и замыкающих определенную электрическую цепь. Длительное время выпускались клавиатуры с механическими датчиками. Современные клавиатуры — мембранного типа. Переключатель представляет собой набор мембран: активная – верхняя, пассивная – нижняя, разделяющая.Внутри корпуса клавиатуры помимо датчиков расположены электронные платы дешифрации сигнала.Обмен данными между клавиатурой и системной платой осуществляется 11-битовыми блоками (8 разрядов плюс служебная информация) по 2-проводному кабелю (сигнал и земля).  Принцип работы клавиатуры заключается в сканировании переключателей клавиш. Замыканию и размыканию любого из переключателей соответствует уникальный цифровой код (scan code) размеров 1 байт.Подключение клавиатуры к системной плате производится с помощью разъема DIN. На системной плате прием и обработку сигналов от клавиатуры выполняет специальная микросхема — контроллер клавиатуры. Современные клавиатуры имеют 101 клавишу и более. Стандарт расположения клавиш — QWERTY. Рабочий ход клавиши — 4 мм.

    Ресурс фирменной клавиатуры — не менее 30–50 млн нажатий на клавишу.

5. Мышь (mouse) — манипуляторное устройство ввода информации.

    Первая мышь создана в 1963 г.

    Основные системы мышей — Microsoft Mouse, Logitech Mouse, Genius Mouse, Mouse System. Другие фирмы-производители обеспечивают совместимость устройств с Microsoft Mouse (2-клавишные) или Mouse System (3-клавишные), а чаще с обеими. Мышь облегчает работу и обеспечивает удобство манипулирования в графическом пользовательском интерфейсе.В корпусе мыши размещена печатная плата 1, на которой находятся микропроцессор 2 и механизм манипулятора 3.Манипулятор состоит из тяжелого резинового шарика 1; прижимного ролика 2; двух дисков с прорезями 3, и роликов 4, закрепленных на осях X и Y; оптических пар светодиод 5 – фотоприемник 6.При перемешении мыши по поверхности резиновый шарик начинает вращаться. Его вращение через контактирующие с его поверхностью ролики передается на диски с прорезями. Фотоэлементы оптопар, размещенных по обе стороны оси вращения, регистрируют периодические световые импульсы. Порядок, с которым освещаются фотоэлементы, определяет направление перемещения мыши, а частота импульсов — скорость. Подключение мыши к компьютеру выполняется двумя способами: через порт COM1 (9-контактный разъем) или через порт PS/2 (6-контактный круглый разъем 6miniDIN). Работа мыши поддерживается специальной программой-драйвером.

6.

9. Монитор

    Большинство компьютеров используют мониторы на базе электронно-лучевых трубок. Любое текстовое или графическое изображение на экране монитора состоит из множества дискретных точек люминофора — пикселов (pixel – picture element). Разрешающая способность монитора определяется числом элементов изображения, которые воспроизводятся по горизонтали и вертикали: 640х480, 800х600, 1024х768 и т.п. Стандартный ряд типоразмеров мониторов — 9, 14, 15, 17, 19, 20 и 21 дюйм по диагонали.

Параметры монитора

• частота вертикальной синхронизации (кадровая развертка)

• частота горизонтальной синхронизации (строчная развертка)

• полоса пропускания видеосигнала.

     Кадровая развертка измеряется в герцах и определяет устойчивость изображения. Стандарт VESA (Video Electronic Standard Association) определяет для разрешения 640х480 и 800х600 частоту кадров не ниже 72 Гц, для разрешения 1024х768 — не ниже 70 Гц.

     Важным фактором является способ формирования изображения — черезстрочный (interlaced) или построчный (non-interlaced). При построчном способе все строки кадра выводятся за один период кадровой развертки, при черезстрочном — за два (четные, потом нечетные). При построчном способе выше качество изображения, при черезстрочном легко увеличивать разрешающую способность монитора.

     Четкость изображения зависит от размера точек люминофора. В качестве характеристики используется не размер точки, а расстояние между ними — от 0,41 до 0,25 мм. У современных моделей мониторов это расстояние от 0,28 до 0,25 мм.

10,

ШИНА AGP СТРУЙНЫЙ ПРИНТЕР ЛАЗЕРНЫЙ ПРИНТЕР ПЛОТТЕР СКАНЕР МОДЕМ СЕТЕВОЙ АДАПТЕР ЗВУКОВОЙ АДАПТЕР МЫШЬ ДЖОЙСТИК ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА   Курс Офис   Курс Сети   Программирование   Контактная информация

Принтер Принтер (printer) — наиболее широко используемое устройство вывода данных. Классификация По способу формирования страницы все печатающие устройства подразделяют на последовательные, строчные и страничные. Последовательные печатают символ за символом, строчные – сразу всю строку, страничные – сразу всю страницу. По механизму печати выделяют принтеры ударного (impact) и безударного (non-impact) действия. По способу формирования символа принтеры бывают матричные и символьные. Наконец, рассматривают типы принтеров по используемой технологии печати.

Плоттер

Плоттер (plotter) предназначен для вывода на бумагу чертежей, крупноформатных графиков, рисунков.

Виды плоттеров

    Основные разновидности плоттеров — перьевые и струйные.

    Перьевой плоттер выводит изображение, используя в качестве пишущего узла аналоги традиционных инструментов чертежников и художников: рапидограф, карандаш, фломастер и т. д. Язык управления этим устройством — векторный.

Перьевые плоттеры условно разделяют на три группы:

• плоттеры, использующие фрикционный прижим для перемещения бумаги в направлении одной оси и движения пера по другой;

• барабанные или рулонные плоттеры, предназначенные для печати на рулонной бумаге

• планшетные плоттеры, в которых бумага неподвижна, а перо перемещается по обеим осям.

    Струйный плоттер — устройство растровой печати, как и обычный струйный принтер. Их отличие от принтеров в поддержке векторных языков.

12.

Системная плата – основа компьютера. На ней находятся основные электронные элементы: процессор, память, BIOS, набор микросхем и др. Типы системных плат All-In-One – плата, на которой размещены все необходимые для работы компьютера элементы. Motherboard (материнская) – плата, содержащая основные узлы и разъемы расширения для установки дочерних плат. Состав материнской платы На материнской плате расположены: Наборы больших однокристальных электронных микросхем – чипов (центральный процессор, другие процессоры, интегрированные контроллеры устройств и их интерфейсы) Микросхемы оперативной памяти и разъемы их плат Микросхемы электронной логики Простые радиоэлементы (транзисторы, конденсаторы, сопротивления и др.) Разъемы системной шины (стандартов ISA, EISA, VESA, PCI и др.) Слоты для подключения плат расширений (видеокарт или видеоадаптеров, звуковых карт, сетевых карт, интерфейсов периферийных устройств IDE, EIDE, SCSI…) Разъемы портов ввода/вывода (COM, LPT) Общая характеристика      Материнская плата предназначена для размещения или подключений всех остальных внутренних устройств компьютера – служит своеобразной платформой, на базе которой строится конфигурация всей системы.      Тип и характеристики различных элементов и устройств материнской платы, как правило, определяется типом и архитектурой центрального процессора (материнские платы на базе процессоров фирм Intel, AMD, Cyrix и др. – 8086/8088/80188, 286, 386, 486/586/686, Pentium, Pentium II). Как правило, именно центральный процессор или процессоры, их семейство, тип, архитектура и исполнение определяют тот или иной вариант архитектурного исполнения материнской платы.      По числу процессоров, составляющих центральный процессор, различают однопроцессорные и многопроцессорные (мультипроцессорные) материнские платы. Большинство персональных компьютеров являются однопроцессорными системами и комплектуются однопроцессорными материнскими платами. Настройка материнской платы на конкретные электронные компоненты осуществляется с помощью перемычек (jumpers). В частности, этими перемычками устанавливается настройка на конкретную модель процессора – регулируются тактовая частота и напряжение питания.       Материнская плата крепится к шасси корпуса системного блока, как правило, двумя винтами с изолирующими пластмассовыми креплениями. Современные требования к материнским платам      Современные материнские платы соответствуют требованиям программы Energy Star. Это энергосберегающая программа, введенная американским Агенством защиты окружающей среды (EPA – Environment Protection Agency). Согласно этим требованиям, плату относят к разряду "зеленых" (green motherboard), если ее энергопотребление в режиме холостого хода не более 30 Вт, в ней не

Конфигурация материнской платы разъем USB (USB header) установочное отверстие контроллер клавиатуры (keyboard controller) микросхема BIOS (flash BIOS ROM) разъем шины ISA (ISA bus slot) разъем шины PCI (PCI bus slot) разъем расширения мультимедиа (mediabus slot) установочное отверстие микросхема часов с элементом питания (real-time clock/CMOS) разъем процессора (CPU socket) регулятор напряжения разъемы подключения индикаторов корпуса конденсаторы антистатическое покрытие переключатели (jumpers) микросхемы Кэш-памяти 2 уровня (cache chips) разъем расширения Кэш-памяти разъем расширения Tag-памяти (Tag RAM expansion socket) набор микросхем Intel 430 HX (chipset chips) разъемы модулей памяти (SIMM sockets) разъем дисковода (floppy header) разьем первого IDE устройства (primary IDE header) разъем второго IDE устройства (secondary IDE header) разъем питания (power connector) контроллер ввода-вывода (I/O controller) разъем параллельного порта (LPT header) разъем 1 последовательного порта (COM1 header) разъем 2 последовательного порта (COM2 header) разъем порта PS2 (PS2 mouse header) разъем клавиатуры (keyboard connector)

14.

Оперативная память     Оперативная память современного компьютера выполнена на микросхемах динамического типа с произвольной выборкой (DRAM - Dynamic Random Access Memory) на микросхемах статического типа (SRAM - Static RAM)      Различие между динамической и статической памятью - в способе хранения информации. В статической памяти данные хранятся вплоть до замены их новым блоком информации. В качестве элементарной ячейки статической памяти используется статический триггер. Статическая память обладает высоким быстродействием и используется для организации кэш-памяти. Динамическая память постоянно опрашивается, и ее содержание обновляется с частотой циклов регенерации. Она имеет меньшую скорость работы, но по критерию, учитывающему информационную емкость, стоимость и энергопотребление, она предпочтительней. Модули оперативной памяти     Элементы динамической памяти выполенны в виде модулей SIMM (Single-In-line Memory Module) и DIMM (Dual-In-line Memory Module). В отличие от SIMM, у модулей DIMM контакты на противоположных сторонах платы электрически не связаны между собой, практически вдвое увеличено количество выводов. DIMM - это двухсторонний модуль. Виды модулей памяти:
30-контактные (30-pin) SIMM 8-разрядные емкостью 256 Кбайт, 1, 4, 16 Мбайт. Для 32-разрядных процессоров они устанавливаются на материнскую плату в количестве, кратном 4.
72-контактные (72-pin) SIMM 32-разрядные емкостью 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 Мбайт. В 486 компьютере могут устанавливаться по  одному, в Pentium - кратно
168-контактные (168-pin) DIMM 64-разрядные емкостью 8, 16, 32, 64, 128, 256 Мбайт. В Pentium устанавливаются по одному.
Размещение памяти     Оперативную память персонального компьютера делят на банки. Банк определяет наименьшее количество памяти, которое может быть адресовано процессором за один раз и соответствует разрядности шины данных этого процессора. Для i486 (32-разрядный процессор) банк состоит из 4 разъемов для 30-контактных SIMM или из одного разъема для 72-контактного SIMM. Для процессора Pentium (64-разрядный) банк состоит из 2 разъемов для 72-контактных SIMM или из одного разъема для DIMM. Заполнение банков всегда начинается с банка 0. Каждый банк должен быть либо полностью заполненным, либо пустым. В каждом банке используются элементы одной емкости и быстродействия.
На материнской плате современного компьютера для установки модулей памяти предусмотрены специальные разъемы (на рис. их по два):	72-pin SIMM Socket
Количество разъемов того или другого или другого типа зависит от типа материнской платы, ее производителя.     Все возможные конфигурации памяти, т.е. тип, емкость, быстродействие и количество элементов, устанавливаемых на материнской плате, приводятся в документации на материнскую плату. Размер установленной оперативной памяти BIOS определяет автоматически.

15.

Постоянная память (ПЗУ)

Следует упомянуть и еще один вид памяти компьютера — постоянную память, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), или ROM (Read Only Memory — память только для чтения). Эта память отличается от оперативной тем, что запись информации в ПЗУ осуществляется только один раз на заводе-изготовителе. И в дальнейшем из этой памяти возможно только чтение. Кроме того, при отключении электропитания данные, записанные в ПЗУ, сохраняются. Постоянная память используется для хранения наиболее важных и часто используемых служебных программ, которые осуществляют проверку работы отдельных устройств компьютера (тестирование), а также выполняют постоянно используемые операции по обмену данными между клавиатурой, монитором и памятью компьютера. Этот комплекс программ образует базовую систему ввода/вывода или, сокращенно, BIOS (Base Input Output System — базовая ввода/вывода система).

Постоянная память, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) (Read Only Memory, ROM) — тип памяти (ЗУ), предназначенный для хранения и считывания данных, которые никогда не изменяются. Запись данных на ПЗУ производится в процессе его изготовления, поэтому пользователем изменяться не может. Наиболее распространены ПЗУ, выполненные на интегральных микросхемах (БИС, СБИС) и оптических (компакт-)дисках (CD-ROM).