Архітектура комп’ютера

 Архітектурою комп'ютера називається його опис на деякому загальному рівні, що включає опис для користувача можливостей програмування, системи команд, системи адресації, організації пам'яті і т.д. Архітектура визначає принципи дії, інформаційні зв'язки та взаємне з'єднання основних логічних вузлів комп'ютера: процесора, оперативного ЗУ, зовнішніх ЗУ і периферійних пристроїв. Спільність архітектури різних комп'ютерів забезпечує їх сумісність з точки зору користувача.
32. Структура комп’ютера

Структура комп'ютера - це сукупність його функціональних елементів і зв'язків між ними. Елементами можуть бути самі різні пристрої - від основних логічних вузлів комп'ютера до найпростіших схем. Структура комп'ютера графічно представляється у вигляді структурних схем, за допомогою яких можна дати опис комп'ютера на будь-якому рівні деталізації.
33. Класична архітектура комп’ютера

 Класична архітектура (архітектура фон Неймана) - одне арифметико-логічний пристрій (АЛП), через яке проходить потік даних, і один пристрій управління (ПУ), через яке проходить потік команд - програма. Це однопроцесорний комп'ютер. До цього типу архітектури належить і архітектура персонального комп'ютера із загальною шиною. Усі функціональні блоки тут пов'язані між собою загальною шиною, званої також системною магістраллю. Фізично магістраль представляє собою багатопровідні лінію з гніздами для підключення електронних схем. Сукупність проводів магістралі поділяється на окремі групи: шину адреси, шину даних і шину управління.
34. Багатопроцесорна архітектура комп’ютера

 Тут кілька процесорів, що входять в обчислювальну систему, не мають спільної оперативної пам'яті, а мають кожен свою (локальну). Кожен комп'ютер в багатомашинної системі має класичну архітектуру, і така система застосовується досить широко. Однак ефект від застосування такої обчислювальної системи може бути отриманий тільки при вирішенні завдань, що мають дуже спеціальну структуру: вона повинна розбиватися на стільки слабко пов'язаних підзадач, скільки комп'ютерів в системі. Перевага у швидкодії багатопроцесорних і багатомашинних обчислювальних систем перед однопроцесорними очевидно.
35. Що таке аудіо адаптер?

Аудіоадаптер (англ. 8оипсІ Віазіег) або звукова плата - спеціальна електронна плата, що дозволяє записувати звук, відтворювати його і створювати програмні засоби за допомогою навушників, мікрофону, динаміків, вбудованого синтезатора чи іншого обладнання.

Він містить два перетворювача інформації:

- аналогово-цифровий, що перетворює безперервні звукові сигнали в цифровий двійковий код і записує його на магнітний носій;.

цифро-аналоговий, що виконує зворотнє перетворення цифрового звуку в аналоговий сигнал за допомогою акустичної системи тощо.

36. Що таке відео адаптер і графічний акселератор?

Відеоадаптер - спеціальна електронна плата, що обробляє відео дані (текст і графіку) і керує роботою дисплею. Містить відеопам’ять, регістри введення/виведення і модуль ВЮ8. Посилає в дисплей сигнали управління яскравістю променів і сигнали розгортки зображення.

Найрозповсюдженіший - адаптер 8УСА - супервідеографічний масив, що може відображати на екрані 1280-1024 пікселів при 256 кольорах і 1024-768 пікселів при 16 млн кольорів.

Нині поряд з традиційними використовуються різні пристрої комп ’ютерної обробки відеосигналів:

графічні акселератори (прискорювачі) - спеціалізовані графічні співпроцесори, що збільшують ефективність відео системи. Вони самостійно обчислюють, які пік селі відображати на екрані і з якими кольорами.

37. Що таке клавіатура?

Клавіатура - пристрій для введення інформації і подання керуючих сигналів. Містить стандартний набір клавіш друкарської машинки, управляючі і функціональні клавіші, клавіші управління курсором і малу цифрову клавіатуру.

Найрозповсюдженіша клавіатура з розкладкою QWERTY.

Клавіатура містить вбудований мікроконтролер, що виконує наступні функції:

послідовно опитує клавіші, зчитуючи введений сигнал і виробляючи двійковий скан- код клавіші;

управляє світловими індикаторами;

- робить внутрішню діагностику;

здійснює взаємодію з центральним процесором через порт введення-виведення.

4Г

Клавіатура має вбудований буфер - проміжну пам’ять малого обсягу, куди розташовуються введені символи.

38.Що таке відеосистема комп'ютера?

Відео система комп’ютера складається з трьох компонент:

- монітор; відео адаптера

- програмне забезпечення (драйвери)

Відеоадаптер посилає в монітор сигнали управління яскравістю променів і сінхросигнали рядкової і кадрової розгорток. Монітор перетворює ці сигнали в зорові образи. А програмні засоби обробляють відео зображення - виконують кодування і декодування сигналів, координатні перетворення, стиснення зображень тощо.

Монітор - пристрій візуального відображення інформації (у вигляді текстової і графічно інформації).

Більшість моніторів сконструйовані на базі електронно-променевої трубки і принцип їх роботи аналогічний принципу роботи телевізора.

39. Монітор на базі електронно-променевої трубки

Головний елемент - ЕПТ, передня частина якої з внутрішнього боку вкрита люмінофором - спеціальною речовиною, що може випромінювати світло при потраплянні на нього швидких електронів.

 

Люмінофор наноситься у вигляді наборів точок трьох кольорів - червоного, зеленого і синього. Ці кольори є основними. Набори точок розташовуються по трикутним тріадам. Тріада утворює піксел - точку, з якої формується зображення.

Відстань між центрами пікселів називається точковим кроком монітору. Ця відстань істотно впливає на чіткість зображення - чим менше, тим краще. Звичайно цей крок 0,24 мм. В такому разі око людини сприймає точки тріади як єдину точку складного кольору.

На протилежній стороні трубки розташовані три електронні пушки. Всі вони “націлені” на один піксел, але кожна випромінює потік електронів в сторону “своєї” точки люмінофору. В трубці вакуум, а між пушками і екраном - висока напруга, щоб електрони швидше досягали мети. Перед екраном на шляху електронів ставиться маска - тонка металева пластина з великою кількістю отворів, розташованих навпроти точок люмінофору. Маска забезпечує потрапляння електронних променів лише в свої точки.

Кількість відображених рядків в секунду називається рядковою частотою розгортки. А частота, з якою змінюються кадри зображення - кадровою частотою розгортки. Остання не повинна бути нижче 85 Гц.

40. Рідкокристалічні монітори

Рідкі кристали - це особливий стан деяких органічних речовин, в якому вони текучі і можуть утворювати спеціальні структури, схожі на кристалічні. Рідкі кристали можуть змінювати свою структуру і світлооптичні властивості під дією електричної напруги. Змінюючи за допомогою електричного поля орієнтацію груп кристалів і використовуючи введені в рідкокристалічний розчин речовини, що можуть випромінювати світло під дією електричного поля, можна створювати високоякісні зображення, що передають більше 15 мільйонів кольорових відтінків.

41. Що таке принтер, плоттер, сканер?

Принтер - друкуючий пристрій, що забезпечує вивід із комп’ютера закодованої інформації.

Головних видів принтерів три: струменеві, лазерні, матричні.

Плоттер (графопобудовувач) - пристрій, який креслить графіки, малюнки чи діаграми під управлінням комп’ютера.

Використовуються для отримання складних конструкторських креслень, архітектурних планів, географічних і метеорологічних мап, ділових схем. Плоттери малюють за допомогою пера.

Роликові плоттери прокручують папір під пером, а планшетні - переміщують перо через всю поверхню горизонтально розташованого паперу.

Сканер - пристрій для введення в комп’ютер графічних зображень. Створює оцифроване зображення документа і розташовує його в пам’яті комп’ютера.

Ручні сканери прокатують по поверхні документа рукою, планшетні сканери нагадують копіювальні машини. Для перетворення від сканованого зображення в текст, використовують програми оптичного розпізнавання образів.

42. Лазерні принтери

Працюють так, як ксерокси. Комп’ютер формує в пам’яті образ сторінки тексту і передає його принтеру. Інформація про сторінку проецюється за допомогою лазерного променя на барабан, що обертається, зі світлочутливим покриттям, яке змінює електричні властивості в залежності від освітленості.

Після засвічування на барабан, що знаходиться під напругою, наноситься фарбуючий порошок - тонер, частинки якого налипають на засвічені ділянки поверхні барабана. Принтер за допомогою спеціального гарячого валика протягує папір під барабаном, тонер переноситься на папір і вплавляється в нього, залишаючи стійке високоякісне зображення. Недолік - дорогі.

Струменеві принтери

Генерують символи у вигляді послідовності чорнильних крапок. Друкуюча голівка принтера має крихітні сопла, через які на сторінку вприскуються чорнила, що швидко висихають. Ці принтери дуже вимогливі до якості паперу. Кольорові струменеві принтери створюють кольори, комбінуючи чорнила чотирьох основних кольорів - яскраво-блакитного, пурпурного, жовтого та чорного.

43.Що таке модем і факс-модем?

Модем - пристрій для передачі комп’ютерних даних на великі відстані по телефонним лініям

зв’язку.

Цифрові сигнали від комп’ютера не можна просто передавати по телефонній мережі. Модем забезпечує перетворення цифрових сигналів комп 'ютера в змінний струм частоти

 

звукового діапазону - цей процес називається модуляцією, а також зворотне перетворення - демодуляцію (модем - модулятор/демодулятор). Согласование режима .                                    связи между модемами                                         <--------------------------------------» цифроеьіе        телефонная линия            цифровьіе сигнали          (аналоговме сигнальї)          сигнальї

 

Для здійснення зв’язку один модем викликає іншого по телефону, а той відповідає. Потім модеми посилають один одному сигнали, обумовлюючи режим зв’язку (дуплексний, напівдуплексний). Після цього модем, який передає, починає посилати модульовані дані з обумовленими швидкістю і форматом. Модем на іншому кінці перетворює отриману інформацію в цифровий вигляд і передає її своєму комп’ютеру. Закінчив, модем відключається.

Факс - це пристрій факсимильної передачі зображення по телефонній мережі. Назва “факс” - від “факсимиле”, що означає точне виконання графічного оригіналу (підпису, документа) засобами друку. Модем, що може передавати і отримувати дані як факс, називається факс-модемом.

44.Маніпулятори

Маніпулятори - це спеціальні пристрої, що використовуються для управління курсором.

Миша - маніпулятор, рух якого перетворюється у відповідні переміщення курсору по екрану дисплея. Є кулькова, оптична, радіо миші.

Джойстик - стрижень-ручка, відхилення якої від вертикального розташування призводить до переміщення курсору. В деякі моделі вмонтований датчик тиску - чим сильніше натискати на ручку, тим швидше рухається курсор.

Трекбол - невеличка коробка з кулькою, вбудованою у верхню частину корпусу. Користувач рукою повертає кульку і, відповідно, курсор. Використовується в ноутбуках.

Дігітайзер - пристрій для перетворення готових зображень (креслень, мап) в цифрову форму. Це пласка панель - планшет, що розташовується на столі і спеціальний інструмент - перо, за допомогою якого вказується позиція на планшеті. При переміщенні пера фіксуються його координати в близько розташованих точках, які потім перетворюються у відповідні одиниці вимірювання.

45.Як у строєний комп ’ютер?

Персональні комп’ютери зазвичай проектуються на основі принципу відкритої архітектури.

Принцип відкритої архітектури:

Регламентуються і стандартизуються лише опис принципу дії комп’ютера і його конфігурація (певна сукупність апаратних засобів і з’єднань між ними). Таким чином, комп’ютер можна збирати із окремих вузлів і деталей, розроблених і виготовлених незалежними фірмами-виробниками.

Комп’ютер легко розширюється і модернізується за рахунок наявності внутрішніх гнізд для розширення, в які користувач може вставляти різноманітні пристрої, що задовольняють заданому стандарту, і тим самим встановлювати конфігурацію своєї машини у відповідності з особистими уподобаннями.

 

46. Спрощена блок-схема функціональних компонентів комп’ютерної системи:

 

47. Функціональна схема комп’ютера - це певна абстрактна модель, що описує сервісні можливості обчислювальної машини, які задовольняють вимоги користувача для вирішення його завдань (засоби і способи представлення даних, засоби введення даних, засоби розробки програм, керування процесом обробки даних, фіксування результатів обробки даних). Функціональна схема ПК має вигляд:

 

48. Поняття інтерфейсу

Для того, щоб з’єднати між собою різні пристрої комп’ютера, вони повинні мати однаковий інтерфейс - засіб спряження двох пристроїв, в якомі всі фізичні і логічні параметри согласуються між собою.

Якщо інтерфейс є загальноприйнятим, то він називається стандартним.

Для узгодження інтерфейсів периферійні пристрої підключаються до шини не напряму, а через свої контролери (адаптери) і порти.

Контролери і адаптери являють собою набори електронних ланцюгів, якими укомплектовуються пристрої комп’ютера з метою сумісності їх інтерфейсів. Контролери, крім того, здійснюють безпосереднє управління периферійними пристроями по запитам мікропроцесора.

49. (52) Порти пристроїв являють собою певні електронні схеми, що містять один або декілька регістрів введення/виведення і дозволяють підключати периферійні пристрої комп’ютера до зовнішніх шин мікропроцесора.

Портами також називають пристрої стандартного інтерфейса:            послідовний,

паралельний і ігровий порти (чи інтерфейси).

Послідовний порт обмінюється даними з процесором побайтно, а з зовнішніми пристроями - побітно.

Паралельний порт отримує і пересилає дані побайтно.

До послідовного порту зазвичай під’єднують повільно працюючі чи достатньо віддалені пристрої, такі як миша і модем.

До паралельного порту під’єднують більш “швидкі” пристрої - принтер і сканер.

Через ігровий порт під’єднується джойстік.

Клавіатура і монітор під’єднуються до своїх спеціалізованих портів, які являють собою просто роз’єми.

Головні електронні компоненти, що визначають архітектуру процесора, розташовуються на основній платі комп’ютера, яка називається системною чи материнською (МоїНегВоагсІ). А контролери і адаптери додаткових пристроїв, чи самі ці пристрої, виконуються у вигляді плат розширення (Оаи^ЬіегВоапЗ) і підключаються до шини за допомогою роз ’ємів розширення, що також називаються слотами розширення.

50. Основні блоки та характеристики комп'ютера.

Сучасний персональний комп’ютер складається з декількох головних конструктивних компонент:

монітора;

клавіатури;

маніпуляторів.

В системному блоці розташовуються:

блок живлення - перетворює змінну напругу електромережі в постійну напругу різної полярності і величини, необхідну для живлення системної плати і внутрішніх пристроїв; містить вентилятор, що створює циркулюючі потоки повітря для охолодження системного блоку;

 

накопичувані на жорстких та гнучких магнітних дисках; системна плата;

- плати розширення;

накопичувачі на оптичних і лазерних дисках;

- тощо.

Корпус системного блоку може мати горизонтальне чи вертикальне  компонування.

51. Основними характеристиками ПК є:

- тип, модель процесора і його харктеристики; обсяг оперативної пам’яті;

наявність і обсяг КЕШ-пам’яті; тип системної шини і її пропускна здатність; тип і ємність вінчестера; тип відеоконтролера й обсяг відеопам’яті; тип монітора і його характеристики; наявність мультимедіа-компонентів; потужність енергоспоживання; габаритні розміри.

 

53.Системна плата

Системна плата є головною в системному блоці. Вона містить компоненти, які

визначають архітектуру комп’ютера: центральний процесор; постійну, оперативну, кеш-пам’ять; інтерфейсні схеми шин; гнізда розширення;

обов’язкові системні засоби введення-виведення.

Системні плати виконуються на основі наборів мікросхем, що називаються чіпсетами. Часто на системних платах встановлюють контролери дискових накопичувачів, відео адаптер, контролери портів тощо. В гнізда розширення системної плати встановлюються плати таких периферійних пристроїв як модем, мережна карта, відео плата тощо.