Основные функциональные устройства компьютеров.

Конфигурацию ПК можно изменять по мере необходимости. Но, существует понятие базовой конфигурации, которую можно считать типичной:

системный блок;

монитор;

клавиатура;

мышка.

Компьютеры выпускаются и в портативном варианте (laptop или notebook выполнение). В этом случае, системный блок, монитор и клавиатура размещены в одном корпусе: системный блок находится под клавиатурой, а монитор встроен в крышку.

Системный блок.

Системный блок - основная составляющая ПК, в середине которой находятся важнейшие компоненты. Устройства, находящиеся в середине системного блока называют внутренними, а устройства, подсоединенные извне называют внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода и вывода информации называются также периферийными.

По внешнему виду, системные блоки отличаются формой корпуса, который может быть горизонтального (desktop) или вертикального (tower) выполнение. Корпусы вертикального выполнения могут иметь разные размеры: полноразмерный (BigTower), среднеразмерный (MidiTower), малоразмерный (MiniTower). Корпусы горизонтального выполнения бывают двух форматов: узкий (Full-AT) и очень узкий (Baby-AT). Корпусы персональных компьютеров имеют разные конструкторские особенности и дополнительные элементы (элементы блокировки несанкционированного доступа, средства контроля внутренней температуры, шторки от пыли).

Корпусы поставляются вместе с блоком питания, мощность которого является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной является мощность 200-250 Вт.

Основные узлы системного блока:

электрические платы, руководящие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и т.п.);

накопитель на жестком диске (винчестер), предназначенный для чтения или записи информации;

накопители (дисководы) для гибких магнитных дисков (дискет).

Основной платой ПК является материнская плата (MotherBoard), которая является главной платой в компьютере, блок питания, накопители на дисках, разъемы для подключения дополнительных устройств, платы расширения с контроллерами (адаптерами внешних устройств);

На системной материнской плате размещены:

процессор - основная микросхема, выполняющая математические и логические операции;

чипсет (микропроцессорный комплект) - набор микросхем, которые руководят работой внутренних устройств ПК и определяют основные функциональные возможности материнской платы;

генератор тактовых импульсов;

микросхемы ПЗУ и ОЗУ;

адаптеры клавиатуры, дисков;

контроллер прерываний (прерывание – временный останов программы для срочного выполнения более важной на данный момент операции);

шины - набор проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - набор микросхем, предназначенных для временного сохранения данных, пока включен компьютер;

постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - микросхема, предназначенная для долговременного хранения данных, даже при отключенном компьютере;

разъемы для подсоединения дополнительных устройств (слоты);

таймер и др.

Т.е. мы видим, что внутри проц. блока находится много электронных компонентов. Они связаны друг с другом системой проводников – шинами (конструктивно выполнены на матплате), а специальные контроллеры распределяют сигналы между компонентами.

Главную системную шину компьютера образуют (начиная с IBM HC/AT 286) шина данных и адресная шина с контроллером. С помощью сигналов шины данных процессор осущ. обмен данными с теми яч. памяти, адреса которых выставлены на адресной шине. Главную шину можно рассматривать как самостоятельное устройство, позволяющее подключать большое число самых разнообразных устройств. Основной стандарт для этой шины – ISA (EISA); благодаря ему сохраняется принцип открытой архитектуры – позволяющий подключать к материнской плате дополнительные устройства через специальные разъемы слоты. предназначен для 8-разрядных устройств, EISA предназначен для 16 разрядных устройств и 32 разрядных процессоров.

Для наращивания производительности новой техники было принято не совершенствовать главную шину, а создавать новые локальные шины для подключения периферийных устройств, нуждающихся в повышенной скорости передачи данных. ISA постепенно утрачивала свое значение, т.к. многие дополнительные платы, такие как контроллеры дисков, видеокарты, звуковые карты «отрывались» от главной шины и подключились к локальной. Выпуск устройств, совместимых с ISA практически прекращен. На сегодняшний день приняты следующие стандарты локальной шины – VLB (в основном для связи с видеоадаптером), PCI (32 р., 33 МГц, более универсальна – для связи с большим количеством устройств), AGP (66 МГц, работает быстрее, чем PCI, по сути является графическим ускорителем), USB (позволяет присоединить несколько дополнительных устройств без выключения компьютера).

Микропроцессор – основной компонент компьютера. В больших компьютерах занимает целую стойку и называется центральным процессором. Микропроцессор – центральный процессор CPU - функционально законченное программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших (БИС) или сверхбольших (СБИС) интегральных схем.

МП с другими участниками процесса обработки информации связан шинами данных, адресной и управляющей, с помощью которой в процессор вводятся команды. Разрядность шины данных микропроцессора (МП) определяет разрядность ПК в целом. МП можно разделить на три группы:

- CISC – с полным набором команд;

- RISC – с сокращенным набором команд;

- MISC – с минимальным набором команд (очень высокое быстродействие).

Функционально МП состоит из двух частей:

- операционной, содержащей устройство управления, арифметико-логическое устройство и микропроцессорную память;

- интерфейсной, содержащей адресные регистры микропроцессорной памяти, блок регистров команд, схемы управления шиной и портами.

Главное требование к МП – производительность. Он работает в том ритме, который ему задает тактовый генератор. Чем выше частота - тактовая частота, которую задает генератор, тем быстрее работает процессор.Тактовая частота измеряется в Гц (1 мегагерц – это миллион тактов в секунду). Ученые и инженеры все время пытаются улучшить эту характеристику, преодолевая на пути своих разработок физические проблемы – на высоких частотах меняются свойства проводников. Сегодня нормой является частота 3 ГГц. Ячейка МП – регистры. В отличие от ячеек памяти, в регистрах данные не только хранятся, но и преобразуются по командам, поступающим по управляющей шине. Совокупность команд, которые может выполнять конкретный МП – это его система команд. Компьютеры программно несовместимы, когда программа, написанная для компьютера с одним процессором не м/б выполнена на компьютере с др. МП. (Пример – программы для IBM нельзя использовать на Макинтошах, но данные можно кодировать так, что их можно использовать на совершенно разных компьютерах).

В настоящее время выпускается несколько сотен различных микропроцессоров, но наиболее популярными и распространенными являются МП фирмы Intel и Intel–совместимые. Наиболее конкурентно способными являются МП ATHLON фирмы AMD. При несколько меньшей тактовой частоте эти МП не уступают в производительности МП фирмы Intel. В кристалл интегрирована КЭШ-память, работающая на той же частоте. Отпала необходимость в использовании процессорных картриджей и можно опять располагать горизонтально разъем с отверстиями для ножек процессора.

Оперативная память предназначена для хранения данных во время работы ПК. На свойства компьютера влияют три фактора, связанных с ОП: объем, тип, конструктив. Размер ОП измеряется мегабайтах. При переводе из байт в мега- или килобайты получаются некруглые числа (для десятичной системы). Чем меньше памяти, тем медленней работает компьютер. Допустим, объем файла данных более объема ОП. ОС заполняет свободный ресурс памяти, а на жестком диске создает файл подкачки размером, «непоместившимся» в ОП – виртуальную память. Компьютер «думает», что у него память равна объему обрабатываемого файла. Но МП о жестком диске не знает и всю информацию ищет в ОП. ОС перехватывает его обращение, тормозит работу над задачей и меняет содержимое ОП данными из виртуальной памяти. ЖД – механическое устройство, не может работать со скоростью электронов в микросхемах. Следовательно работа ПК замедляется. Если диск часто трещит – не пора ли добавить памяти?

Тип памяти влияет на ее быстродействие, которое измеряется в наносекундах. Сегодня наиболее распространены микросхемы типа SDRAM со временем доступа 4-10 нс. Более быстрая память стоит дороже. Новые типы памяти – DDR SDRAM и DRD RAM предполагают обращение к памяти с более высокой частотой, чем частота матплаты. DDR SDRAM – удвоенную частоту, DRD RAM учетверенную. При приобретении памяти нужно задавать вопросом о ее совместимости с форматом разъема памяти.

В виде отдельных (Single Inline Memory Module) - модулей ОП начала устанавливаться на материнские платы ПК 3 поколения. На современных ПК устанавливаются DIMM (Dual Inline Memory Module) – модули. Конструктивно SIMM выглядит как множество микросхем (8), установленных на плату удлиненной формы, а DIMM – просто как удлиненная плата.

Видеокарта – видеоадаптер, видеоконтроллер служит для вывода графической информации на экран.

MDA – монохромный дисплейный адаптер был первым стандартом. На экран выводилась только текстовая информация.

CGA – цветной графический адаптер воспроизводил одновременно 4 цвета из 16 возможных.

EGA - одновременно производил до 16 цветов, выбираемых из 64 возможных.

VGA – появился в компьютерах 2 поколения (286), воспроизводят два режима работы 640х480х16 и 320х200х256 (1-горизонталь, 2- вертикаль – графическое расширение, 3 – цветовое разрешение или глубина цвета).

SVGA - режим VGA, увеличенный "сверху", т.е. увеличивается видеопамять – увеличивается графическое разрешения и количество цветов, воспроизводимых одновременно.

Назначение видеоадаптера – освободить процессор от управления выводом изображения на экран, а память хранить эти изображения. Адаптеры с доп. функцией по автоматической обработке этих операций называется графическим ускорителем.

Звуковая карта - т.к. изначально ПК не был предназначен для обработки звуковой информации, стандарты на звуковое оборудование до сих пор не обозначены строго. Основным стандартом считается оборудование компании CREATIVE Labs. Основной параметр – разрядность. Чем выше разрядность, тем выше качество звука (сегодня – 32 р.). Карта освобождает процессор от обработки звука.

клик).