ЗМІСТ

Тема 1. Предмет та завдання курсу «Архітектура комп’ютерів»…………………………….5

Предмет та завдання курсу «Архітектура комп’ютерів»………………….........................5

Визначення ЕОМ, архітектури і структури ЕОМ …………………………………………5

Історія виникнення ЕОМ ……………………………………...............................................6

Тема 2. Принципи фон-Неймана. Способи класифікації ЕОМ..……………………………10

Принципи фон-Неймана …………………………………………………………………..10

Способи класифікації ЕОМ ……………………………………………………………….13

Тема 3. Логічний взаємозв’язок компонент ПК та його периферії. Функціональна блок-схема ПК………………………………………………………………………………………...17

Логічний взаємозв’язок компонент ПК та його периферії………………………………17

Функціональна блок-схема ПК ……………………………………………………………18

Тема 4. Типи мікропроцесорів та їх характеристика ……………………….........................22

Мікропроцесори (МП) та історія їх створення. Сучасні мікропроцесорні платформи..22

Огляд поколінь МП фірми INTEL ………………………………………………………..22

Параметри МП. Внутрішні регістри. Шина даних. Шина адреси. Швидкодія МП …..26

Тема 5. Робота процесора з пам’яттю …………………………….. ……………………….31

Сегментація адресового простору. Формування фізичної адреси……….......................31

Розподіл пам’яті ЕОМ. Робота процесора з портами. Дешифрація адреси. Розподіл адресного простору вводу-виводу………………………………………………………...31

Переривання. Вектори переривань. Джерела переривань. Апаратні, внутрішні та програмні переривання…....................................................................................................33

Огляд основних переривань BIOS та DOS………………………………………………..35

Тема 6. Оперативна пам'ять: основні поняття ……………………………………………….37

Оперативна пам’ять. Пам’ять динамічна та статична.…………………………………...37

Типи пам’яті: RAM, DRAM, SRAM, EDO-RAM. Кеш-пам’ять…………………………38

Фізичні характеристики пам’яті. Конструкція і організація мікросхем та модулів пам’яті……………………………………………………………………………………….42

Швидкодія ОЗП …………………………………………………………….........................44

Тема 7. Логічна організація оперативної пам’яті ……………………………………………47

Логічна організація оперативної пам’яті. Сегменти та сторінки ……….........................47

Основна, верхня, розширена та додаткова пам’ять ……………………………………...47

Запобігання конфліктних ситуацій. Тестування пам’яті при увімкненні ПК. Розширені діагностичні тести ………………………………………………………………………….48

Тема 8. Материнська (системна) плата ………………………………………………………51

Склад та функції системної плати. Компоненти материнських (системних) плат ……51

Роз’єми системної плати …………………………………………………………………..53

Призначення і функціонування шин. Призначення роз’ємів розширення. Типи шин введення-виведення ……………………………………………………………………….56

Тема 9. Базова система введення-виведення ………………………………………………..58

ROM BIOS та його функції ………………………………………………........................58

Порівняльна характеристика BIOS основних фірм-виробників: Award, AMI, Phoenix, Intel………………………………………………………………………………………….62

Значення режимів Setup BIOS та їх оптимальний вибір ……………………………….64

Неполадки із BIOS та способи їх усунення ……………………………………………..67

Тема 10. Відеосистема ЕОМ. Організація та специфічні особливості відеопам’яті ……..77

Відеосистема персонального комп’ютера. Графічні стандарти ………..........................77

Типи дисплеїв: електронно-променеві, рідкокристальні, плазмові ……………………78

Характеристики моніторів: розмір екрану, роздільна здатність, частота розгортки, кольорова гама, енергоспоживання, безпечність ……………………………………….80

Відеодаптери. Відеопам’ять. 3D-акселератори. Графічні сопроцесори. Технології MMX та 3Dnow…………………………………………………………………………….81

Тема 11. Аудіосистема ……………………………………………………………………….87

Аудіосистема. Типи звукових карт. Складові частини: цифровий тракт, музичний синтезатор, аналоговий мікшер ….......................................................................................87

Стиск даних. Стандарти: GM-General MIDI, GS-General synth, XG-Extended general…92

Звукові ефекти. Формати звукових файлів. Мікрофони. Технологія мультимедіа .......94

Тема 12. Дискова підсистема комп’ютера. Пристрої магнітного збереження даних……101

Історія та перспективи розвитку зовнішньої пам’яті. Типи дискових накопичувачів...101

Фізичні принципи запису інформації на диск. …………………………………………...102

Тема 13. Накопичувачі на гнучких дисках ………………………………...........................103

Конструкція гнучких дисків та накопичувачів для них………………………………...103

Основні формати дискет………………………………………………………………….105

НГМД у складі ЕОМ. Інтерфейс НГМД. Порти контролера НГМД…………………..107

Тема 14. Зовнішня магнітна пам’ять. Дисководи жорстких дисків ………………………111

Жорсткі диски (ЖД) – Вінчестери. Внутрішня будова ………………………………..111

Фізичні принципи роботи. Характеристики накопичувачів на ЖД. Програми для обслуговування ЖД ………………………………………………………………………113

Інтерфейси накопичувачів на ЖД. Пошук можливих несправностей...………………119

Тема 15. Зовнішня оптична пам’ять. CD ROM …………………………............................122

Зовнішня оптична пам’ять. CD ROM. Будова накопичувачів на CD ROM …………..122

Формати компакт-дисків та технологія їх запису ……………………………………...123

Принципи роботи та використання CD-R, CD-RW та DVD-дисків …………………..124

Тема 16. Блоки живлення……………………………………………………………………139

Блоки живлення. Їх призначення, типи та принципи роботи ………….........................139

Роз’єми блоків живлення. Навантаження, параметри та розрахунок потужності, що вони споживають……………………………………….....................................................141

Діагностика, ремонт та заміна блоків живлення ……………………………………….148

Захисні пристрої в мережі живлення. Джерела безперебійного живлення …………..150

Тема 17. Пристрої вводу/виводу ……………………………………………………………156

Пристрої вводу/виводу …………………………………………………...........................156

Клавіатура та її типи. Внутрішня будова клавіатури …………………………………..156

Пошук несправностей та ремонт…………………………………………………………163

Мишка. Типи, інтерфейси, пошук несправностей та обслуговування мишок ……….165

Тема 18. Периферійні пристрої ЕОМ ………………………………………………………174

Периферія …………………………………………………………………........................174

Принтери: голкові, струминні та лазерні. Їх технічні характеристики, драйвери та інтерфейси…………………………………………………………………………………174

Сканери ……………………………………………………………………………………186

Програми розпізнавання текстової інформації …………………………………………187

Тема 19. Портативні комп’ютери ………………………………………..............................190

Розміри портативних систем ………………………………………….............................190

Модернізація та ремонт портативних комп’ютерів…………………….........................191

Устаткування для портативних систем. Комп’ютерна периферія …………………….192

Тема 20. Модернізація персональних комп’ютерів ……………………………………….205

Модернізація персональних комп’ютерів ………………………………………………205

Можливості розгону центрального процесора та відеокарт …………..........................211

Тема 21. Засоби діагностики та технічне обслуговування ……………….........................214

Діагностика апаратного забезпечення. Завантаження …………………………………214

Інструменти і прилади ……………………………………………………………………220

Програма профілактичних заходів ………………………………………………………225

Основні напрямки пошуку і усунення несправностей …………………………………236

Тема 22.Перспективи розвитку комп’ютерних технологій.Нанотехнології……………...238

Перспективи розвитку комп’ютерних технологій ……………………………………..238

Нанотехнології ……………………………………………………………………………242

Список літератури …………………………………………………………..........................246

Тема 1. Предмет та завдання курсу «Архітектура комп’ютерів».

1. Предмет та завдання курсу «Архітектура комп’ютерів».

2. Визначення ЕОМ, архітектури і структури ЕОМ.

3. Історія виникнення ЕОМ.

1. Предмет та завдання курсу «Архітектура комп’ютерів».

Дисципліна «Архітектура комп’ютерів» входить до переліку нормативних дисциплін професійної та практичної підготовки освітньо-професійної програми для студентів спеціальності 5.05010301 “Розробка програмного забезпечення ”.

Необхідними передумовами для викладання дисципліни «Архітектура комп’ютерів» є засвоєння студентами матеріалу дисциплін "Комп’ютерна схемотехніка", “Комп’ютери та мікропроцесорні системи” та “Системне програмне забезпечення та операційні системи”.

Вивчення дисципліни сприяє формуванню наукового рівня інженерного мислення майбутнього фахівця, містить в собі теоретичну базу, де розглядаються сучасні принципи побудови основних функціональних вузлів ЕОМ: вузла управління та арифметико-логічного вузла центрального процесорного пристрою, пам’яті ЕОМ та об’єднуючої системної шини. Ця теоретична база необхідна при засвоєнні прикладних питань проектування як однопроцесорних ЕОМ, так і багатопроцесорних обчислювальних систем універсального та спеціалізованого призначення. Основний наголос у курсі зроблено на побудову вузлів ЕОМ з фон-нейманівською архітектурою, вивченню сучасної зарубіжної елементної бази та основ технології і засобів проектування вузлів ЕОМ.

Виходячи з цього, викладання курсу «Архітектура комп’ютерів» підпорядковане з’ясуванню загальних проблем побудови ЕОМ, та побудови ЕОМ з заданими архітектурними та технічними характеристиками.

Викладання дисципліни «Архітектура комп’ютерів» обумовлено необхідністю формування у студентів чіткої системи уявлень про цілісний комплекс проблем, що мають бути вирішені в процесі вибору архітектури однопроцесорної ЕОМ та її технічної реалізації.

У процесі опанування навчальною дисципліною студенти повинні одержати навики та досвід вирішення таких завдань:

• знати та вміти застосовувати сучасні принципи побудови основних функціональних вузлів ЕОМ: вузла управління та арифметико-логічного вузла центрального процесорного пристрою (ЦПП), пам’яті ЕОМ та об’єднуючої системної шини;

• розробка вузлів ЕОМ з заданими архітектурними характеристиками;

• знати архітектурні характеристики сучасних ЗВІС та вміти їх застосовувати при проектуванні ЕОМ;

• знати основи технології та програмно-технічні засоби розробки та відлагодження ЕОМ на базі сучасних мікропроцесорів.

Необхідною передумовою для цього є отримання таких знань

• про принципи побудови вузлів управління (ВУ) центрального процесорного пристрою ЕОМ;

• про принципи побудови арифметико-логічних вузлів (АЛВ) центрального процесорного пристрою ЕОМ;

• про принципи побудови ієрархічної пам’яті ЕОМ;

• про сучасну технічну базу ЕОМ: ЗВІС мікропроцесорів, пам’яті та інтерфейсних вузлів, ПЛІС;

• про особливості характеристик і використання механізмів системної шини ЕОМ;

• про програмні і технічні засоби підтримки розробки ЕОМ;

• про основні тенденції розвитку сучасних ЕОМ з фон-нейманівською архітектурою;

• про способи і методи оцінки ефективності обчислювальних архітектур.

Викладення дисципліни «Архітектура комп’ютерів» обумовлено необхідністю формування у студентів чіткої системи уявлень про архітектурні та структурні особливості базових елементів сучасних, необхідністю формування у студентів чіткої системи уявлень про цілісний комплекс проблем, що виникають та мають бути вирішені в процесі проектування складних обчислювальних систем обробки даних на основі базових елементів сучасних комп’ютерів.