Запоминающие устройства и основные внешние устройства ПК

ЭВМпредставляет собой комплекс технических средств, построенный на электронных элементах и предназначенный для автоматической обработки информации.

Основной конструктивной особенностью современныхЭВМ является модульный принцип их построения.

Модульный принцип заключается в блочной структуре построения ЭВМ. Модули ЭВМ представляют собой группы устройств, конструктивно объединенные в отдельные блоки.

Под модулемпонимается автономное, логически и конструктивно законченное устройство, которое выполняет определенные функции в вычислительном процессе.

Модульная конструкция позволяет сделать ЭВМ компактной, существенно улучшает сервис обслуживания ЭВМ, а также позволяет наращивать её производительность и обеспечивает расширение функциональных возможностей вычислительных систем путем подключения различных внешних устройств.

В состав ЭВМ могут входить модули следующих групп устройств:

1) устройств центрального процессора;

2) запоминающие устройства (оперативная и постоянная память, а также внешних запоминающих устройств - НЖМД, НГМД, НМЛ, CD-ROM и др.);

3) устройств ввода-вывода (клавиатура, дисплей, принтер, сканер, графопостроитель);

4) устройств сопряжения (адаптеры, контроллеры) и др.

Центральный процессор (ЦП) является основной частью ЭВМ и представляет собой совокупность обрабатывающих и управляющих устройств, включая: арифметико-логическое устройство (АЛУ), устройство управления (УУ) и регистровую процессорную память (РПП).

Центральный процессор:

· управляет ходом выполнения программы, определяя последовательность выполнения её команд;

· выполняет арифметические и логические операции, предусмотренные программой;

· организует взаимодействие и автоматическую работу всех устройств ЭВМ.

В компьютерной технике разновидностью центрального процессора является микропроцессор, выполненный на базе БИС или СБИС.

Запоминающие устройства ЭВМ (память) предназначены для приёма, хранения и выдачи информации. Имеется несколько уровней памяти. Каждый уровень памяти имеет определенный объём (емкость) и свое быстродействие.

Емкость памяти запоминающего устройства (ЗУ) определяется максимально возможным количеством кодов чисел и команд, одновременно хранящимся в ЗУ. Емкость памяти измеряется в Кбайтах, Мбайтах и Гбайтах.

Быстродействие памяти характеризуется временем, необходимым для поиска, записи или считывания информации. Как правило, чем больше ёмкость памяти, тем ниже её быстродействие.

По быстродействию выделяют следующие уровни памяти: сверхоперативную, оперативную, постоянную, буферную и внешнюю.

Сверхоперативная память – это регистровая процессорная память (РПП) служит для временного хранения отдельных операндов и команд, обрабатываемых в данный момент времени.

Оперативная память (RAM) представляет собой оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), которое служит для приема, хранения и выдачи информации, непосредственно участвующей в вычислительном процессе. ОЗУ характеризуется высоким быстродействием и сравнительно небольшой емкостью памяти. Эта память энергозависима. При выключении питания вся информация ОЗУ стирается.

Постоянная память (ROM) представляет собой постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), которое служит для постоянного хранения неизменяемой программной и справочной информации. ПЗУ позволяет оперативно только считывать без изменения хранящуюся в нем информацию.

Оперативная и постоянная памяти образуют основную память ЭВМ.

Внешняя память представляет собой внешние запоминающие устройства (ВЗУ), которые служат для длительного хранения больших массивов данных и программ. ВЗУ отличаются большой емкостью и сравнительно небольшим быстродействием. К устройствам внешней памяти относятся накопители на жестких и гибких магнитных дисках (НЖМД и НГМД), накопители на магнитной ленте (НМЛ - стримеры), а также накопители на лазерных оптических дисках (CD-ROM, CD-RW ) и др.

В процессе обработки информация в виде набора данных и команд различных программ из ВЗУ предварительно переписывается (загружается) в ОЗУ отдельными порциями и в последовательности, необходимой для решения конкретной задачи. Процессор обрабатывает загруженную в ОЗУ информацию и последовательно по командам программ выполняет различные действия.

Для устранения несоответствия между скоростями работы сверхоперативной процессорной памятью и ОЗУ, а также между скоростями работы быстродействующего ОЗУ и медленнодействующих ВЗУ в ЭВМ предусмотрена буферная или Кэш-память нескольких уровней.

Устройства ввода-вывода обеспечивают ввод информации в ЭВМ и её вывод. К этим устройствам относятся: клавиатура, видеомонитор (дисплей), принтер, сканер, графопостроитель и др. Имеются также устройства указания ввода-вывода. К ним относятся различные манипуляторы – мышь, джойстик, трекбол и световое перо.

Устройства сопряжения служат для организации взаимодействия центрального процессора с различными устройствами и модулями, входящими в состав ЭВМ. К ним относят системную шину, обеспечивающую сопряжение и связь всех устройств ЭВМ, а также адаптеры и контроллеры различных устройств.

Первый серийный персональный компьютер (ПК), представляющий собой персональную ЭВМ, появился в 1975г. в США. Появление персональных компьютеров определилось необходимостью приблизить ЭВМ непосредственно к пользователю.

Персональный компьютер представляет собой комплекс взаимосвязанных технических устройств, каждое из которых выполняет определенную функцию.

Функционально-структурная схема ЭВМ представлена на рисунке 6:

Рис. 6. Функционально-структурная схема ЭВМ

Основными частями компьютера являются:

1. Системный блок.

2. Дисплей или видеомонитор.

3. Клавиатура.

Они составляют базовый комплект, т.е. наименьший набор устройств, без которого работа с компьютером невозможна.

Системный блок является сердцем машины и ее мозгом. В корпусе системного блока находятся: материнская плата, микропроцессор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), внешние запоминающие устройства (ВЗУ), устройства сопряжения, блок питания и другие электронные устройства.

Микропроцессор является ядром компьютера. Он организует хранение и выполнение программ, управляет ходом вычислений, выполняет арифметические и логические операции, управляет работой всех блоков машины.

Конструктивно микропроцессор выполняется на базе БИС или СБИС в виде одного кристалла. Важнейшей характеристикой микропроцессора является его быстродействие или производительность - это среднее число команд, выполняемых в единицу времени. Быстродействие определяется тактовой частотой, которая достигает в настоящее время: 1400-1700 мгц.

Структура микропроцессора и его элементная база являются признаками, определяющими поколение компьютеров. Первые процессоры работали на базе микропроцессоров фирмы Intel под номером 8088, затем появились микропроцессоры 80286, 80386 и 80486. В настоящее время выпускаются микропроцессоры типа Pentium, Celeron, AMD и др. Название персональных компьютеров определяется типом микропроцессора и его тактовой частотой.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) – предназначено для записи и временного хранения информации, непосредственно используемой при выполнении программ в процессе вычислений. ОЗУ построено на БИС или СБИС. Объём современных ОЗУ достигает 256-512 Мбайт.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – предназначено для хранения программ, справочных таблиц и другой постоянной информации. Выключение компьютера не влияет на информацию, хранящуюся в ПЗУ.

Внешние запоминающие устройства (ВЗУ) служат для долговременного хранения больших массивов информации, непосредственно не используемых в процессе вычислений, и представляют собой накопители на жестком магнитном диске (типа винчестер), объём памяти которого может достигать сотни Гбайт, а также на гибких магнитных дискетах, с емкостью памяти 1,4 Мбайта. Имеются также накопители на лазерных оптических компакт-дисках (CD-ROM или CD-RW), объём памяти которых достигает сотни Мбайт.

К устройствам сопряжения относятся: системная магистраль для передачи данных, а также различные контроллеры или адаптеры для управления внешними устройствами ввода-вывода.

Блок питания служит для подачи напряжения в электрические цепи компьютера.

Дисплей или видеомонитор предназначен для отображения на экране информации, вводимой пользователем, и для вывода информации в процессе работы ПК. Работает как телевизор. В настоящее время распространены цветные мониторы типа EGA, VGA и SVGA.

Клавиатура служит для ввода информации и управления работой ПК. На клавиатуре расположены 101-104 клавиши, которые подразделяются на пять групп (полей):

1. Алфавитно-цифровые и знаковые клавиши для ввода текста и чисел (аналогичные клавишам печатной машинки).

2. Клавиши для управления курсором ( , Home, End, Page UP и Page Down).

3. Служебные управляющие клавиши для переключения регистров (Shift, Caps Lock), запуска (Enter) и прерывания работы программ (Esc), вывода содержимого экрана на печать (Print Scrn), перезагрузки операционной системы (Ctrl+Alt+Delete) и др.

4. Функциональные клавиши (F1 – F12) для сервисного обслуживания программ.

5. Вспомогательное поле цифровых клавиш и клавиш управления курсором.

Кроме базовых устройств компьютера в его комплект могут входить различные дополнительные периферийные устройства, включая принтер, сканер, модем, стриммер, плоттер (графопостроитель), различные манипуляторы и др.

Принтер - внешнее устройство, служащее для распечатки текстов программ, документов, результатов вычислений. Принтеры существуют следующих типов: матричные, струйные и лазерные. Матричные принтеры наиболее дешевые, но наличие множества механических частей снижает их надежность в работе.

Более высокое качество печати обеспечивают струйные принтеры, которые особенно удобны для вывода цветных изображений. Но струйные принтеры требуют тщательного ухода.

Лазерные принтеры самые дорогие. Эти принтеры дают почти типографское качество печати. Скорость печати у них в 4-5 раз выше, чем у матричных и струйных. Лазерные принтеры самые надежные.

Сканер используется для считывания и ввода графической и текстовой информации. При сканировании графической и текстовой информации их изображение автоматически преобразуется в электронный вид.

Модем(модулятор-демодулятор) служит для обеспечения связи между компьютерами с помощью телефонной линии, преобразуя цифровую информацию компьютера в электрические сигналы и наоборот.

Стриммер используется для долговременного хранения информации на магнитной ленте.

Плоттер, или графопостроитель, служит для вывода графической информации.

Манипуляторы представляют собой устройства указания ввода-вывода. К ним относятся – мышь, джойстик, трекбол и световое перо.

Кроме того, в состав компьютера могут входить также мультимедийные устройства, которые обеспечивают звуковое и музыкальное сопровождение программ. В состав «мультимедиа» входят звуковая и видеокарта, звуковые колонки (Sound blaster) и программное обеспечение.

Вопрос 3.Классификация ПК

Персональный компьютер относится к классу микроЭВМ и является машиной индивидуального пользования. Это общедоступный и универсальный вычислительный инструмент, многократно повышающий производительность интеллектуального труда специалистов различного профиля.

С учетом назначения и функциональных возможностей персональные компьютеры можно разбить на три группы: бытовые, общего назначения и профессиональные.

Бытовые компьютеры предназначены для массового использования в домашних условиях, как для развлечений (видеоигр), так и для обучения, тренировки и управления бытовой техникой. Этот тип компьютеров достаточно дешевый, надежный и имеет, как правило, простейшую базовую конфигурацию с минимальным набором периферийных устройств.

Компьютеры общего назначения применяются для решения задач научно-технического и экономического характера, а также для обучения и тренировки. Они размещаются на рабочих местах предприятий, учреждений, фирм, в магазинах, на складах и пр.

Машины этого класса имеют достаточно высокопроизводительный микропроцессор, сравнительно большую емкость оперативной и внешней памяти, а также широкий набор периферийных устройств и средств для работы в составе компьютерных сетей.

Этот класс ЭВМ получил наибольшее распространение на мировом рынке.

Профессиональные компьютеры используются в научно-производственной сфере для решения сложных информационных и производственных задач, требующих высокого быстродействия, эффективную передачу больших массивов информации, большую оперативную и внешнюю память. Они могут быть многопроцессорными, способными конкурировать с большими ЭВМ.

Потребителями этого класса компьютеров являются, как правило, профессионалы-программисты и поэтому их программное обеспечение должно быть достаточно богатым и гибким, включая всевозможные инструментальные программные средства.

По конструктивному исполнению компьютеры подразделяются на настольные и портативные.

К портативным относят наколенные (LAPTOP), блокнотные (NOTEBOOK) и карманные (POCKET) или ручные (HANDHELD) компьютеры.

Наколенные (LAPTOP) компьютеры имеют размеры чемодана-дипломата с весом 5-10 кг. В настоящее время их практически не выпускают.

Блокнотные (NOTEBOOK) компьютеры весом не более 2-4 кг имеют размер стандартного листа бумаги А4 (210х297 мм) и толщину 2-5см. В настоящее время блокнотные компьютеры могут иметь такие же возможности, что и настольные, хотя стоимость их существенно выше.

Карманные (POCKET) или ручные (HANDHELD) компьютеры весом около500г играют роль электронной записной книжки.

ЛЕКЦИЯ 6

Вопрос 3.Архитектура компьютерных сетей