Лабораторна робота № ос -1

Тема: Типова будова ПЕОМ.

Мета: Ознайомитись з будовою персональної електронно - обчислювальної машини та її застосуванням. Розглянути пристрої, що підключаються до ПЕОМ, проаналізувати принципи їх роботи, запропонувати власний варіант компоновки робочого місця користувача ПК.

Література:

1. Фигурнов В.Е. IВМ РС для пользователя.-Л.: Высшая школа,1996г.

2. Руденко В.Д., Макарчук О.М., Патланжоглу М.О. Практичний курс інформатики. -Київ, Фенікс, 1997.

3. Мюллер,Скотт. Модернизация и ремонт ПК.- К.; М.;СПб.: Издат.дом ”Вильямс”, 1998.

Теоретичні відомості

СИСТЕМНИЙ БЛОК

Системний блок – це корпус комп’ютера, що містить :

• блок живлення;

• пристрої зберігання інформації;

• відеоадаптер;

• порти вводу - виводу;

• усі інші плати, що можна вставити додатково;

• вмонтований динамік;

• сполучні кабелі і кабелі живлення.

Системні блоки поділяються на різновидності від розмірів корпусу та розміщення в ньому плат.

В корпусах Desktор, Міnі - fооtрrіnt, Slimline, Ultra - slimline системна плата розміщена горизонтально, в інших - вертикально. Перші чотири типи вважаються настільними, тобто корпус системного блоку розміщається горизонтально на поверхні робочою стола. Корпуси типу Міnі-tower, Міdі-tower, Tower розміщаються або на столі (тумбочці), або на підлозі. Найважливіша відміна, Tower - корпусів від настільних - наявність в них більшої кількості місць для встановлення накопичувачів, а також вільних слотів для встановлення плат розширення.

Блок живлення забезпечує подачу напруг живлення до усіх компонентів комп'ютера (окрім монітора і зовнішніх пристроїв). Він виробляє звичайно напруги -5В, +5В, -12В, +12В. Потужність блоків живлення коливається в межах 150 Вт - 350 Вт в залежності від розмірів корпуса.

СИСТЕМНА (МАТЕРИНСЬКА) ПЛАТА

Системна плата є основним компонентом персонального комп'ютера і містить, як правило, наступні елементи:

• центральний процесор (CPU);

• тактовий генератор;

• основна пам'ять або пам'ять з довільним доступом (RAM);

• контролер клавіатури;

• порти вводу-виводу;

• шини передачі даних;

• кеш;

• СМОS з акумулятором живлення:

• постійний запам'ятовуючий пристрій (RОМ), то містить ВIOS та деякі інші програми і дані;

• допоміжні мікросхеми та інші електронні компоненти;

• спеціальні перемички для задання конфігурації системи (Jumper);

• гнізда (слоти) розширення, що використовуються для підключення інших плат.

Деколи на системній платі розміщуються усі елементи комп’ютера (в корпусах типу Slimline), але, як правило, тільки основні, а решту – на так званих платах розширення, що вставляються в слоти. Слоти виконанні по єдиному стандарту – стандарту системної шини, крім того є додаткові слоти локальної шини. Системні плати мають звичайно від 3 - х до 8 слотів.

Центральний процесор (Сеntral Procession Unit - СРU) - найважливіший елемент комп'ютера, так як він виконує більшість операцій по обробці інформації та керуванню іншими пристроями. В персональних комп'ютерах у якості процесора використовується мікропроцесор - велика інтегральна схема, що містить усі необхідні елементи центрального процесора. Найбільш відомі наступні мікропроцесори:

фірма Intel – 8088, 8086, 80286, 80386SX, 80386DX, 80486DX, Pentium, Pentium Pro;

фірма Моtоrоlа - 68000, 68020, 68030.

Найважливіші характеристики процесора:

- тактова частота, що визначні швидкодію комп’ютера (число операцій за секунду). Вона вимірюється в мегагерцах (МHz) і може складати від 20 до 300 і більше;

- максимальний обсяг адресованої пам’яті

- розрядність, то визначає продуктивність процесора, і його область застосування (в яких комп’ютерах його можна використовувати).

Центральний процесор включає наступні складові частини:

• арифметико-логічний пристрій, що служить, для виконання команд та роботою інших пристроїв комп’ютера;

• пристрій керування, що служить для керування послідовністю виконання команд та роботою інших присіроїв комп'ютера;

• лічильник команд - містить значення адреси команди, що виконується;

• дешифратор адреси – схема, що визначає тип команди по її коду (коду операції);

• регістри (надоперативна пам'ять) - призначені для зберігання даних, що використовуються, в поточних обчисленнях.

Пам'ять

Пам’ять призначена для постійного або тимчасового зберігання даних і передачі їх на обробку при необхідності. Можна виділити наступні чотири типи пам’яті (зовнішні запам’ятовуючі пристрої розглядаються окремо):

• оперативна пам' ять;

• постійна пам'ять;

• кеш-пам’ять

• СМOS.

Можна виділити також надоперативну пам'ять - регістри центрального процесора, що призначені для зберігання операндів поточних операцій та невеликої кількості проміжних даних в процесі обробки інформації. Обсяг цієї пам'яті складає звичайно декілька слів.

Оперативна пам’ять

Основна або оперативна пам'ять (RАМ – Random Access Memorу - пам'ять з довільним доступом) використовується для оперативного (під час роботи комп'ютера) зберігання програм і даних. При виключення комп'ютера вміст пам'яті пропадає. Пам'ять характеризується місткістю, що вимірюється в Мb (мегабайтах), місткість пам'яті для сучасних персональних комп'ютерів знаходиться звичайно в діапазоні 8-64 Мb. В потужних комп'ютерах місткість пам'яті може досягати 256 Мb і більше.

Місткість пам'яті можна з часом збільшувати, встановлюючи додаткові мікросхеми пам'яті, що виконані у вигляді модулів пам'яті - SIММ (Singe In Lіnе Меmorу Моdulе) або DIММ (Double In Lіnе Меmorу Моdulе). Вони встановлюються у гнізда розширення на системній платі. Мікросхеми пам'яті мають різні характеристики - місткість, число розрядів, число контактів, швидкодію. Місткість модулів пам'яті може складати 1 Мb, 4 Мb, 8 Мb, 16 Мb, 32 Мb, 64 Мb.

Основна пам’ять поділяється на низку розділів:

• послідовна (convetional) або базова - перші 640 Кb оперативної пам'яті комп'ютера;

• upper memory - пам'ять, що розміщена між 640 Кb і 1 Мb. Вона використовується в службових цілях - відеопам'ять, зберігання BIOS (в RОМ) і т.д.

• extended - уся пам'ять вище 1 Мb. Ніgh memorу є її частиною. Обсяг пам'яті разом з послідовною може досягати 16 Мb, 32 Мb і більше;

• ехраnded - це невизначена частина пам'яті, а стандарт, що називається LIМ EМS (Lotus, Intel, Microsoft Expanded Memory Specification), що дозволяє адресувати до 32 Мb пам'яті. При цьому пам'ять розбивається на сторінки, кожна з яких має свою адресу і використовується по мірі необхідності. Для роботи з Expanded memory в DOS використовується спеціальний драйвер EMM (Expanded Memory Manager).

Цей поділ, визначається операційною системою і є умовним.

Постійна пам'ять

Постійна пам’ять, ПЗП (ROM – Read Only Memory – пам’ять тільки для зчитування) призначена для зберігання інформації, котра не повинна змінюватись при роботі комп’ютера. Вона зберігає інформацію і при включеному живленні (тодто є енергонезалежною). У постійній пам’яті зберігаються деякі програми операційної системи, а саме, BIOS (базова система вводу - виводу), програми, що входять постійно у склад комп’ютера.

Запис інформації в постійну пам'ять виконується апаратно за допомогою спеціальних пристроїв. Мікросхеми постійної нам'яті поділяються на програмовані виготовлячем (RОМ), одноразово програмовані користувачем (РRОМ – Рrоgrammable ROM) ті багаторазово програмовані користувачем (EРRОМ-Erasable РRОМ).

Адреси постійної пам'яті знаходяться в діапазоні адрес основної пам'яті. Наприклад, RОМ ВIOS розміщається з адреси С00h. тобто починаючи з 768 Кb.

Кеш - пам’ять

Кеш - пам'яіь або просто кеш використовується для згладжування різниці у швидкості роботи повільніших пристроїв й швидкими. Кеш - це буферна пам'ять, у котрій (без участі користувача або його програми) збираються дані, потрібні процесору у найближчий час.

Кеш виконано на значно швидших, але і більш складних і дорогих елементах пам'яті, тому його місткість обмежена, і він відіграє роль тільки буферної пам'яті. Керування кешем здійснює контролер кешу, котрий забезпечує підзавантаження в кеш команд програми і даних, необхідних процесору в певний момент часу. Існує декілька алгоритмів використання кеш-пам'яті, усі вони орієнтовані на більш повне завантаження буфера якраз тими командами і даними, котрі необхідні процесору у найближчий момент. Це означає, що затрати часу основного елементу комп'ютера - процесора - на вибірку або запис будуть мінімальними і загальна продуктивність збільшиться. Обсяг кешу складає звичайно 64-512 Кb. У більшості мікропроцесорів 48б та Реntium додатково реалізовано вмонтований кеш.

CMOS

СМOS (Соmрlеmentarу Меtаl – Охіdе - Semiconductor) або СМOS RAM призначена для зберігання деяких характеристик комп'ютера і середовища:

• системні дата і час;

• наявність і характеристики жорстких дисків;

• наявність і характеристики накопичувачів на гнучких дисках;

• обсяг нам'яті різних типів;

• спосіб підключення клавіатури, миші;

• призначення і характеристики деяких портів і ін.

Обсяг СМOS - пам'яті різний для різних комп'ютерів і складає орієнтовно біля 100 байт.

CMOS - пам’ять є у певному розумінні енергонезалежною – мікросхема живиться від акумулятора. Це дозволяє постійно зберігати характеристики, більшість з котрих грають важливу роль і використовуються при завантаженні операційної системи.

Зміна вмісту СМOS - пам'яті виконується користувачем за допомогою спеціальної програми Setuр, котра викликається звичайно користувачем за допомогою натиснення клавіші Deletе при запуску комп'ютера.

ЗОВНІШНІ ЗАПАМ'ЯТОВУЮЧІ ПРИСТРОЇ

До зовнішніх запам'ятовуючих пристроїв відносяться:

• гнучкі магнітні диски;

• компакт-диски;

• магнітооптичні диски.

Жорсткі диски

Основні характеристики жорсткого диска:

Жорсткий диск (“Вінчестер”) для довготривалого зберігання в комп’ютері програм і даних. Жорсткий диск як правило незнімний.

- місткість, що вимірюється в мегабайтах (1 Mb = 1 млн. символів). Як правило, жорсткий диск мас місткість від 1000 Mb (1 Gb - Гігабайт) до 6000 Mb;

- час доступу до інформації (основна характеристика швидкості) – для доброго диска порядку 10 мс;

- швидкість передачі даних (в Кb/с) - залежить від інтерфейсу диску;

- характеристика структури диска: кількість циліндрів, головок, секторів у доріжці, розмір кластера і т.д.

Гнучкі диски (дискети)

Дискета або гнучкий диск - компактний низькошвидкісний малої місткості засіб зберігання та переносу інформації.

Розрізняють дискети двох розмірів:3,5" і 5,25''(останні виходять з ужитку).

Конструктивно дискета виконана у вигляді гнучкою диска з магнітним покриттям, поміщеного у футляр. Дискета має отвір під шпиндель приводу, отвір у футлярі для доступу головок читання - запису (в 3,5"дискетах закритий металевою шторкою), виріз або отвір захисту від запису. Крім того 5,25"дискета має індексний отвір, а 3,5" дискета високої щільності – отвір вказання щільності.

5,25" дискета захищена від запису, якщо відповідний виріз закритий, 3,5" дискета - навпаки - якщо отвір захисту відкрито. В даний час практично використовують тільки дискети 3,5" високої щільності.

Компакт диски

Компакт диск - це пластиковий диск розміром з п'ятидюймову дискету, інформація на котрому записана за допомогою лазерного променя. Перевагами компакт дисків є велика місткість при невеликих розмірах, надійність, технологічність у використанні.

Принцип запису інформації полягає у створенні на поверхні диска за допомогою лазерного променя мікроскопічних впадин (затемнень). Острівці, що залишились, при зчитуванні відбивають лазерний промінь, а впадини - розсіюють його, кодуючи таким чином інформацію двійковим кодом.

Харектеристики компакт дисків близькі до характеристик магнітних дисків. При цьому вони є повільнішими, ніж жорсткі диски через те, що швидкість обертання компакт диску змінна, щоб забезпечити постійну лінійну швидкість (вздовж доріжки) для зчитування.

Структурно СD - R має одну фізичну доріжку у формі спіралі, що йде від внутрішнього діаметра диску до зовнішнього. Одна фізична доріжка може бути розбита на декілька логічних.

Стример

Стример – пристрій для зберігання даних на магнітній стрічці. Існує декілька типів стримерів для персональних комп’ютерів. Найбільш поширені пристрої, що використовують касети формату QIC (quater inch cartridge-катріджі 1/4), 8 – або 4 – міліметрові касети DAT (digital audio tape).

Стример - це низькошвидкіснин пристрій, тому використовується, в основному для архівування даних, а не для оперативного їх використання.

ВІДЕОСИСТЕМА

Відеосистема комп'ютера призначена для візуалізації інформації і включає в себе наступні компоненти:

• монітор (дисплей) - пристрій, безпосередньо призначений для відображення інформації;

• відеоадаптер – плата керування виводом зображення на екран монітора;

• набір спеціальних програм - драйверів, що поставляються у комплекті з відеоадаптером або у складі прикладних програм.

Відеоадаптер

Відеоадаптер (відеоплата) – пристрій, що призначений для зберігання відеозображення, перетворення його з цифрової в аналогову форму (для VGA, SVGA адаптерів) і передачі для виводу на екран монітора.

Відеоадаптер включає в собі:

• відеопам'ять - спеціальна пам'ять для зберігання відеозображень;

• відеоконтролер - основна мікросхема керування - процесор відеосистеми;

• ЦАП (RAMDAC – Random Access Memory Digital to Analog Converter) – цифро - аналоговий перетворювач;

• відео - BIOS - керуючі програми у постійній пам'яті;

• осцилятор;

• інтерфейс із системною шиною;

Монітор

Монітор (дисплей) – це пристрій відображення інформації.

Монітор складається з електронно-променевої трубки (за виключенням портативних), блока живлення та електронного блоку керування променем. Зображення на екрані формується за допомогою крапок (пікселів), кожна з котрих у свою чергу утворюється з комбінації трьох променів: червоного, зеленого, синього (Red, Blue, Green - скорочено «RGВ»).

Основні характеристики монітора:

- кольоровий/монохромний;

- розмір екрану по діагоналі;

- тип кінескопу;

- крок тріад (крок крапок).

Монітор може працювати в двох режимах: текстовому і графічному.

ПРИСТРОЇ ВВОДУ ІНФОРМАЦІЇ

Основні пристрої вводу інформації в комп'ютер - клавіатура і миша. Окрім того інформація може вводитись за допомогою:

• модема;

• послідовних і паралельних портів;

• маніпуляторів (крім миші): джойстик, трекбол, дигитайзер і т.д.;

• світлового пера;

• Тоuch - sсrееn монітора;

• дискет, жорстких дисків, компакт - дисків, магнітної стрічки;

• звуку і т.п.

Клавіатура

Клавіатура є основним пристроєм вводу інформації в персональний комп'ютер. З точки зору користувача клавіатура нагадує стандартну клавіатуру друкарської машинки, до якої добавлені керуючі клавіші. Технічно - це сукупність механічних датчиків, що сприймаючи натискання клавіш замикають тим чи іншим чином електричне коло. Поширені клавіші з механічним, мембранним і ємнісним перемикачами. У першому випадку датчик являє собою традиційний механізм з контактами з дорогоцінних матеріалів, в другому – тонкі посріблені пластини, між якими з невеликим повітряним зазором знаходиться, наприклад, електропровідна рідина, у третьому – своєрідний конденсатор змінної ємності.

Переважна більшість IВМ - сумісних комп'ютерів має клавіатуру, що складається із 104 клавіш, котрі можна розбити на наступнї групи:

- алфавітно-цифрові і знакові клавіші (зазвичай білого кольору): букви A...Z, a…z, цифри 0…9, пропуск, знаки пунктуації і арифметичних операцій, спеціальні позначення (%,$,@ і інші)

- спеціальні клавіші: Еsс, Таb (табуляція), Еnter (введення);

- клавіші для зміни регістрів, тобто клавіші, що змінюють коди інших клавіш; Аlt, Сtrl, Shift. Вони використовуються звичайно сумісно з іншими клавішами;

- функціональні клавіші: F1, F2, … , F12, призначення яких визначається програмою, що використовується в даний момент;

- клавіші управління курсором: стрілки (Uр, Down, Left, Right), Ноmе, Еnd, РgDn, РgUр;

- клавіші зміни стану: Іns, СарsLосk, ScrollLock, NumLоck;

- клавіші для виконання спеціальних дій: Del, PrintScreen, Pause.

Миша

Миша є найбільш поширеним маніпулятором для персонального комп'ютера. Вперше миша була створена в 1963р. у Стенфордському дослідницькому центрі. Популярність миші як пристрою вводу інформації особливо зросла в останні роки, коли стандартом «де-факто» став графічний багатовіконний інтерфейс, що підтримуеться системами Windows та операційною системою Масіntosh.

ЗВУКОВА СИСТЕМА

Звукова система комп'ютера призначена для вводу, перетворення і відтворення звукових сигналів. У персональному комп'ютері вона включає:

• вмонтований динамік (Speaker) - присутній завжди;

• звукова плата;

• зовнішня акустична система (динаміки);

• мікрофон.