Аппаратные средства персонального компьютера.

Рассмотрим устройство персонального компьютера.

Настольный персональный компьютер минимальной конфигурации состоит из системного блока, монитора и клавиатуры. К системному блоку могут присоединяться другие устройства: манипуляторы, принтеры, сканеры, внешний модем или факс-модем. Устройства, подключаемые к системному блоку, называются внешними устройствами. Каждое из устройств подключается к специальному разъему на задней стенке системного блока. Эти разъемы называются порты. Каждый из портов в системном блоке соединяется с микросхемой, обслуживающей данное устройство. Эта микросхема называется контроллером (например, контроллер клавиатуры или жесткого диска) или адаптером, например, видеоадаптер, обслуживающий монитор.

Рис. Принципиальная схема устройства системного блока персонального компьютера.

В корпусе системного блока размещены материнская плата с процессором и оперативной памятью, блок питания, винчестер, дисковод гибких дисков, дисковод CD-ROM или CD RW, видеокарта, звуковая и сетевая карты, контроллеры различных устройств.

Материнская или системная плата – главный компонент, к которому подключены все элементы компьютера. На материнских платах первого поколения устанавливались процессор, шина, чипсет, оперативная память, BIOS, контроллеры, вспомогательные микросхемы, а также предусматривались позиции (слоты) для дополнительных устройств. Сейчас наиболее распространены материнские платы, содержащие в себе только основные узлы, а все остальные необходимые, но отсутствующие элементы (видеоадаптер, звуковая карта, модем и другие устройства) располагаются на других платах. Они подключаются к системной плате через слоты шин.

Процессор (CPU – Central Processor Unit – центральное процессорное устройство) – это основная микросхема, которая представляет собой арифметико-логическое устройство, управляющее работой компьютера и обработкой данных. Он находится внутри системного блока и установлен на материнской плате.

Главная характеристика процессора - быстродействие. Оно определяется средним количеством арифметических и логических операций, производимых в секунду. Операции, производимые процессором, разделены на такты. Такт – это элементарная операция процессора. Каждая операция – сложение, вычитание, сдвиг и т.д., может быть представлена как последовательность элементарных операций. Количество тактов, выполняемых за 1 секунду, определяет тактовую частоту процессора. Чем она больше для данного типа процессора, тем быстрее работает процессор.

Кроме тактовой частоты на быстродействие влияет тип процессора. Первые процессоры фирмы Intel имели числовую маркировку: 8086, 80286, 80386, 80486. Начиная с 1995, процессоры фирмы Intel имеют названия Pentium Pro, Pentium II, Pentium III, Pentium IV. Используемые в современных ПК процессоры выпускаются также фирмами AMD и Cyrix (AMD аналогичны Cyrix). В каждом поколении процессоров одной фирмы операции выполняются с помощью все меньшего количества тактов, поэтому компьютеры, имеющие одну тактовую частоту, но принадлежащие к разным поколениям, будут иметь разное быстродействие: более поздняя реализация работает быстрее.

Кроме этого, на быстродействие процессора влияет размер его кэш-памяти. Кэш-память – это сверхоперативная память, доступ к которой осуществляется многократно быстрее, чем к оперативной памяти. Эта память служит для хранения наиболее часто используемых данных. Самая быстрая – это кэш-память первого уровня. Ее объем стандартен и составляет 32 Кбайт у Intel и до 64 Кбайт для AMD. Кэш-память второго уровня чуть менее быстрая, различается по объему от 128 Кбайт у Intel Celeron до 2 Мбайт у Intel Xeon и либо встраивается в кристалл процессора, либо устанавливается отдельно не материнской плате.

Связь между всеми собственными и подключаемыми устройствами материнской платы выполняют ее шины и логические устройства.

Шина, системная магистраль - микросхема, управляющая процессами ввода и вывода через внешние устройства.Так как процессор – очень высокопроизводительная микросхема, было бы нерационально заставить его управлять процессами ввода и вывода. Так как эти процессы выполняются куда менее производительными устройствами – жестким или гибким дисками, монитором и другими, при выполнении ввода и вывода процессор вынужден был бы простаивать в ожидании завершения операции. Поэтому процессор только дает команду на ввод или вывод, а далее процессом управляет шина. Она дает команду контроллеру или адаптеру соответствующего устройства и проводит поток данных. Внешние устройства подключаются к контроллеру через порт (см. ниже). Быстродействие шины характеризуется ч астотой шины. Оно существенно влияет на быстродействие всего компьютера. Существует также видеошина AGP - ускоренный графический порт, предназначенный для высокоскоростной передачи графических данных.

Чипсет (Chipset) - базовый набор микросхем, обеспечивающий обмен данными между устройствами. Главные части чипсета – это так называемые «мосты» - северный (North Bridge) и южный (South Bridge). Первый служит для связи процессора, оперативной памяти и (если есть) видеошины. Второй соединяет шину PCI с контроллерами внешних устройств.

Оперативная память (RAM – random access memory). Служит для хранения оперативной информации – программ и данных. Устанавливается на материнской плате. Основные характеристики – время доступа (измеряется в наносекундах), объем (измеряется в мега- или гигабайтах), и пропускная способность ( измеряется в мегабайтах в секунду).

Виды оперативной памяти:

SRAM – статическая оперативная память используется, главным образом, в качестве кэш-памяти в силу высокой производительности.

DRAM – динамическая оперативная память используется в качестве оперативной памяти. Современные модификации: SDRAM, EDO DRAM, RDRAM, RDRAM. Подробнее о различных видах памяти читайте в специализированной литературе.

Дисководы являются накопителями – устройствами, предназначенными для долговременного хранения информации. К дисководам относятся НГМД – накопитель на гибких магнитных дисках или FDD, винчестер – накопитель на жестком диске или HDD, а также привод CD-ROM, CD-R или CD-RW.

Винчестер - накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для долговременного хранения информации, необходимой пользователю для повседневной работы. На жестком диске хранятся все необходимые пользователю программы и архивы, которые могут понадобиться в ближайшее время.

Основные характеристики жесткого диска:

Емкость - о бъем информации, которую можно разместить на диске.

Скорость чтения и передачи данных - скорость чтения последовательных данных с диска.

Среднее время поиска, доступа к данным - время, необходимое для поиска указанного адреса на диске.

Скорость вращения диска.Малая скорость увеличивает время доступа к данным.

Размер кэш-памяти. Как и у процессора, у жесткого диска имеется кэш-память. Эта память играет роль буфера при работе с диском. Наиболее часто используемые области диска дублируются в кэш-памяти, поэтому доступ к ним ускоряется.

Рассмотрим устройства для работы с компакт-дисками.

CD-ROM служит для чтения компакт-дисков. Стандартный размер компакт-диска составляет около 650 Мбайт. Основная характеристика – скорость чтения (скорость вращения) определяет, во сколько раз скорость чтения и вращения больше, чем скорость вращения стандартного аудиодиска, считываемого со скоростью 150 Кбайт/сек. Поэтому маркировка 32х означает, что скорость считывания информации равна 4800 Кбайт/сек.

CD-R - д исковод, с помощью которого можно наносить постоянную информацию на одноразовые «болванки». Скорость записи у них отличается от скорости чтения и тоже выражается в кратных единицах.

CD-RW - дисковод, которым можно записывать как CD-R, так и CD-RW- диски с возможностью перезаписи. Принцип действия у них существенно отличается от CD-R. Эти дисководы имеют тройную маркировку, например, 24х10х40, где первое число – скорость записи CD-R, второе – скорость записи CD-RW, а третья – скорость чтения дисков.

Видеосистема - это монитор и видеокарта.

Монитор - это экран для отображения информации, главное устройство вывода. Виды мониторов: электронно-лучевой – на основе электронно-лучевой трубки, жидкокристаллический – на основе жидкокристаллических элементов, и плазменный – в нем изображение формирует плазма.

Характеристики мониторов:

§ Размер экрана. Измеряется в дюймах (1 дюйм »2, 5 см) по диагонали. Минимальный рабочий размер – 14’’ (14 дюймов), но в настоящее время стандартным является размер 17’’.

§ Разрешение – это количество пикселей, размещающееся на экране по горизонтали и вертикали. Единицей графической информации на экране является 1 пиксель (pixel). Стандартные режимы разрешения 640х480, 800х600, 1024х864 и так далее. Чем больше разрешение, тем меньше размер зерна на экране, тем четче графическое изображение. У современных мониторов стандартный размер зерна около 0, 25 мм.

§ Частота развертки – это количество обновлений изображения в секунду, характеристика для электронно-лучевых дисплеев. Чем ниже частота развертки, тем больше заметны эти обновления. Частота развертки настраивается, ее можно увеличить или уменьшить. Характеристикой монитора является максимальная частота развертки – предел возможности монитора. Нормально работать можно с монитором, имеющем максимальную частоту развертки 85 Гц.

Видеокарта (видеоадаптер) – это плата, формирующая изображение и передающая его на монитор. Основные элементы видеоадаптера – ядро SVGA, 2-D ускоритель, 3-D ускоритель, видеопамять, набор интерфейсов и др. Ускорители служат для быстрой обработки и вывода, соответственно, двухмерной (2- D, 2-dimension) и трехмерной (3- D, 3-dimension) графики.

Клавиатура - стандартное устройство ручного ввода информации. Современные клавиатуры имеют 104-105 клавиш. Клавиши делятся на четыре группы: алфавитно-цифровые, функциональные, служебные и дополнительные. Поскольку без знания клавиатуры работа на компьютере совершенно невозможна, рассмотрим назначение клавиш более подробно.

Алфавитно-цифровые клавиши предназначены для ввода информации и команд, набираемых буквами. Каждая клавиша имеет верхний и нижний регистры, вследствие чего может использоваться для ввода нескольких различных символов. Переключение между нижним и верхним регистрами может быть фиксированное, осуществляется нажатием клавиши < CapsLock>, или нефиксированное, осуществляется нажатием и удержанием при вводе символа клавиши < Shift>. Функциональные клавиши от F1 до F12 выполняют различные функции, назначение которых в каждой конкретной программе разное. Только клавиша F1 почти всегда выполняет одну и ту же функцию - вызывает справочную систему.

Служебные клавиши располагаются слева и справа от алфавитно-цифровой клавиатуры и для удобства использования сдублированы. Познакомимся с их назначением:

самая важная клавиша – это < Enter>, только после ее нажатия начинает выполняться набранная команда, а при вводе данных - они пересылаются в память;

клавиши < Alt> < Ctrl> < Shift> не имеют самостоятельного значения и используются в сочетании с другими клавишами при формировании различных команд;

< Esc> отменяет последнюю введенную команду;

< Tab> служит для ввода позиций табуляции при наборе текста;

однократное нажатие клавиши < Backspace> стирает последний введенный с клавиатуры символ или символ слева от курсора, а клавиши < Delete> - удаляет символ справа от курсора;

клавиши < PrintScreen>, < ScrollLock> и < Pause/Break> выполняют различные функции в зависимости от действующей операционной системы, например, < PrintScreen> выводит на принтер копию экрана в операционной системе MS-DOS, а в Windows сохраняет ее в буфере обмена;

< Pause/Break> приостанавливает/прерывает текущий процесс;

справа от алфавитно-цифровой клавиатуры расположены клавиши управления перемещением курсора – это клавиши со стрелками, а также клавиши < PageUp>, < PageDown>, < Home> и < End>;

клавиши < PageUp> /< PageDown> переводят курсор на одну страницу вверх/вниз, а < Home> /< End> - в начало или конец текущей строки соответственно;

< Insert> почти всегда переключает режим вставки/замены, но в некоторых программах может выполнять и другую функцию; < CapsLock> включает режим ввода заглавных букв клавиатуры, о чем свидетельствует одноименный световой индикатор в правом верхнем углу клавиатуры;

клавиша < NumLock> предназначена для переключения дополнительной клавиатуры в режим ввода цифр;

цифровые клавиши дополнительной клавиатуры кроме своего основного назначения могут использоваться также для ввода символов отсутствующих на клавиатуре, но расширенный код ASCII которых известен. Например, если при нажатой клавише < Alt> набрать код 0167, на экране появится символ §.

Мышь – манипулятор, представляющий собой плоскую коробочку с кнопками, перемещение которой по плоской поверхности синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора. Перемещения мыши и щелчки ее кнопок по объектам и элементам управления являются событиями для специальной системной программы – драйвера мыши, котораяанализирует эти события и, преобразовав их в данные, передает в программу, с которой в данный момент работает пользователь. Программа определяет соответствующую команду и выполняет ее. Взаимодействие монитора и мыши обеспечивает графический интерфейс. Для начала работы мыши после ее подключения требуется загрузка специальной системной программы – драйвера мыши, если он не установлен при загрузке операционной системы.

Программное обеспечение ПК.

Основная мощь современных вычислительных систем заключена в аппаратном обеспечении, но без программного обеспечения она не реализуется. Если Вы купили все аппаратные средства, но не установили никакого программного обеспечения, то толку от такого ПК меньше даже, чем от телевизора. Считать это «железо» компьютером невозможно. К счастью, теперь такого не бывает. Уже при покупке вам установят базовое программное обеспечение, а по вашему желанию и кое-что еще. Что же такое программное обеспечение?

По функциональному признаку программные средства можно разделить на базовое (системное ) программное обеспечение и прикладное.

Базовое (системное) программное обеспечение является неотъемлемой частью ПК также как аппаратное обеспечение. Без его наличия ПК работать вообще не может. В состав базового программного обеспечения входят:

§ Операционные системы;

§ Сервисные программы;

⇐ Предыдущая 1 234 5 Следующая ⇒