Внешние устройства персонального компьютера

ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И РАБОТЫ ПК

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

Задание 1

1. Принципы организации и работы персонального компьютера

1.1 Внутренние устройство персонального компьютера

1.2 Внешние устройства персонального компьютера

1.3 Классификация и характеристики ЭВМ

2. Архитектура персонального компьютера

2.1 Принципы построения ПК

2.2 Основы учения и структуры первых поколений ЭВМ

3. Устройство центрального процессора

3.1 Функции центрального процессора

3.2 Операционные устройства управления

Заключение

Задание 2

Задание 3

Задание 4

Список используемой литературы

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Во второй половине XX века человечество вступило в новый этап своего развития. В этот период начался переход от индустриального общества к информационному. Процесс, обеспечивающий этот переход, получил название информатизации. ИНФОРМАТИЗАЦИЯ – это процесс создания, развития и всеобщего применения информационных средств и технологий, обеспечивающих достижение и Поддержание уровня информированности всех членов общества, необходимого и достаточного для кардинального улучшения качества труда и условий жизни в обществе. При этом информация становится важнейшим стратегическим ресурсом общества и занимает ключевое место в экономике, образовании и культуре.

Неизбежность информатизации общества обусловлена резким возрастанием роли и значения информации. Информационное общество характеризуется высокоразвитой информационной сферой, которая включает деятельность человека по созданию, переработке, хранению, передаче и накоплению информации.

Научным фундаментом процесса информатизации общества являетсяновая научная дисциплина — информатика.

В этой работе будут рассмотрены следующие вопросы: принципы организации и работы персонального компьютера, архитектура персонального компьютера, устройство центрального процессора.

 

ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И РАБОТЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

 

В состав ПК входят следующие основные устройства:

· системный блок;

· монитор;

· клавиатура;

· мышь.

Кроме того, к ПК можно подключить дополнительные устройства, называемые периферийными (внешними), которые можно разбить на несколько групп.

Устройства ввода: сканер, цифровая фотокамера, графический планшет.

Устройства вывода: принтер, графопостроитель.

Устройства управления: трекбол, контактная панель, джойстик.

Устройства, выполняющие одновременно функции ввода и вывода информации в/из ПК: модем, звуковая приставка, сетевая плата.

Рассмотрим назначение и состав названных компонентов Персонального Компьютера, и в первую очередь системного блока.

На передней (или фронтальной) стороне системного блока есть две кнопки:

· Кнопка Power. Именно её нажимают, включая компьютер и выключая его после завершения работы.

· Кнопка Reset предназначена для перезапуска (перезагрузки) компьютера

Дисководы. Помимо этого, на передней панели обязательно находятся несколько устройств, работающих со сменными носителями информации, - дисководов. Главный, больший дисковод предназначен для чтения компакт – дисков различных форматов – CD – ROM, DVD или Blu-Ray. В старых системных блоках можно обнаружить небольшой дисковод для работы с магнитными дискетами объемом 1,44 Мб, но сегодня это большая редкость.

Разъёмы.

На переднюю панель большинства современных системных блоков вынесено несколько разъёмов для подключения внешних устройств. Как правило, панель с разъёмами располагается в нижней части системного блока. Здесь можно найти один-два универсальных разъёма USB, квадратное гнездо скоростного порта FireWire, а также круглое гнездо для подключения наушников. При взгляде на системный блок сзади легко запутаться в многочисленных гнёздах и разъёмах предназначенных для подключения внешних устройств. Маленькие круглые разъёмы предназначены для подключения микрофона, наушников и колонок. Порты PS/2 предназначены для подключения клавиатуры и мыши. IEEE 1394 (FireWire). Этот скоростной порт предназначен для подключения внешних устройств, обладающих высокой скоростью передачи данных, например цифровых видеокамер или внешних накопителей. Разъём LAN предназначен для подключения к локальной сети.

Внутреннее устройство персонального компьютера

Процессор.

Одним из основных устройств современного персонального компьютера является процессор. Который, на первый взгляд, просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако этот кристалл содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать».

В настоящее время существуют много фирм по производству процессоров для персональных компьютеров. Это Intel, AMD, Cyrix, VIA, Centaur/IDT, NexGen, и многие другие. Однако наиболее популярными являются Intel и AMD. Развитие процессоров этих ведущих фирм мы и постараемся рассмотреть. Однако прежде чем углубляться в историю производства процессоров необходимо дать характеристику некоторым техническим терминам характеризующих процессор.

Тактовая частота – это скорость работы процессора, а именно количество операций выполненных на протяжении 1 секунды.

Основные функциональные компоненты процессора

Ядро: Сердце современного процессора - исполняющий модуль. Pentium имеет два параллельных целочисленных потока, позволяющих читать, интерпретировать, выполнять и отправлять две инструкции одновременно. Предсказатель ветвлений: Модуль предсказания ветвлений пытается угадать, какая последовательность будет выполняться каждый раз когда программа содержит условный переход, так чтобы устройства предварительной выборки и декодирования получали бы инструкции готовыми предварительно. Блок плавающей точки. Третий выполняющий модуль внутри Pentium, выполняющий нецелочисленные вычисления Первичный кэш: Pentium имеет два внутричиповых кэша по 8kb, по одному для данных и инструкций, которые намного быстрее большего внешнего вторичного кэша. Шинный интерфейс: принимает смесь кода и данных в CPU, разделяет их до готовности к использованию, и вновь соединяет, отправляя наружу.

 

Таблица 1

Сравнительные характеристики видеоплат.

	88006ТХ	8800СТ8	79006ТХ	7800ОТХ
Техпроцесс, нм	90	90	90	ПО
Число транзисторов на ядро, млн	681	681	278	302
Частота вершинных блоков, МГц	1350	1200	700	470
Частота ядра, МГц	575	500	650	430
Частота памяти, МГц	900	600	800	600
Эффективная частота памяти, МГц	1800	1200	1600	1200
Число вершинных блоков	128	96	8	8
Число пиксельных блоков	128	96	24	24
Ширина шины памяти, бит	384	320	256	256
Объем памяти на ОР11, Мб	768	640	512	256
Пропускная способность памяти наGPU, Гб/с	86,4	48	51,2	38,4
Число вершин/с, млн	10 800	7200	1400	940
Пиксельная пропускная способность, число ROP х частоту, млрд/с	13,8	10	10,4	6,88
Текстурная пропускная способность, число пикселей конвейеров х частоту, млрд/с	36,8	32	15,6	10,32
RAMDAC, МГц	400	400	400	400

 

Кулер.

Говоря о процессоре никак нельзя забыть ещё, одну деталь, без которой современный процессор не сможет работать. Речь идёт о кулере – специальном вентиляторе-охладителе, который устанавливается поверх кристалла процессора.

Системная плата.

Системная плата весьма сложная система, от каждой части которой зависит быстродействие и стабильность работы компьютера.

Логические группы устройств, из которых состоит системная плата:

· Набор разъёмов и портов для подключения отдельных устройств.

· Шина – информационная магистраль, связывающая их воедино.

Именно по шине передаются сигналы между всеми видами компьютерной «начинки» и именно через посредство шины доставляется информация к процессору.

· Базовый набор микросхем «чипсет», с помощью которого материнская плата и осуществляет контроль над всеми происходящими внутри системного блока. Именно от чипсета зависит, какой тип процессоров и памяти будет поддерживать системная плата.

· Небольшая микросхема BIOS.

· Встроенные (или интегрированные) дополнительные устройства.

Оперативная память

Отличие оперативной памяти от постоянной, дисковой – в том, что информация хранится в ней не постоянно, а временно. Более того заряд в ячейках оперативной памяти исчезает без следа за миллисекунды и при включенном компьютере – а для того чтобы нужные данные не исчезали раньше времени, компьютер вынужден их постоянно обновлять. Доступ к оперативной памяти осуществляется намного быстрее, чем к дисковой: время доступа самого современного жесткого диска (винчестера) составляет 8 – 10 миллисекунд (мс). А современная оперативная память обладает временем доступа 3 – 7 наносекунд (нс). Оперативная память используется в самых разных устройствах ПК – от видеоплаты до лазерного принтера.

Видеоплата

Создание объёмного, реалистичного изображения – задача непростая. Фактически, видеоплате приходится выполнять несколько сложных операций. Несколько лет назад в платы были встроены шейдеры, которые позволят сделать трехмерные модели более живыми, правдоподобными. Например, благодаря пиксельным шейдерам видеплата может управлять эффектами освещения (туман, пламя и т.д.). Задача любой видеокарты – показать любой игровой объект с любой точки зрения: сверху, сбоку, и иногда снизу.

Большинство видеокарт сегодня оснащены специальным TV – выходом (аналоговым SVGA или цифровым HDMI) – для того, чтобы можно было с помощью специального кабеля вывести картинку с компьютера на экран телевизора.

Главным «мозговым центром» любой видеоплаты является специализированный графический чип, микросхема, которая объединяет в себе части, ответственные за работу с обычной, двухмерной, и игровой трехмерной графикой. Современные платы на чипе GeForce 9800, могут выдавать около 20 миллиардов пикселей в секунду.

Звуковая плата

Первые десять лет своего существования персональный компьютер обходился без звука – не считая мерзкого пищания встроенного динамика. Затем появилась компания которая доказала, что их компьютер может звучать на уровне среднего музыкального центра. Вплоть до конца 90-х звуковые платы совершенствовались, улучшали качество звучания. А попутно обрастали новыми возможностями. Когда мода на MIDI окончательно сошла на нет, производители перекинулись на поддержку многоканальности, встроенных эффектов.

Сегодня на большинстве системных плат уже установлена звуковая подсистема типа HDI (High Definition Audio) с поддержкой восьмиканального звука и аппаратной обработкой объёмных эффектов.

Жесткий диск

Первые вычислительные устройства сохранять информацию на каком – то внешнем или внутреннем носителе не могли. Информация сохранялась на бумажных полосках с пробитыми дырочками – перфолента. В конце 40-х на смену продырявленной бумаге пришла магнитная запись. Носителем информации здесь служит слой магнитного материала, толщина которого составляет доли микрона. Именно эта пленочка, помещенная на стеклянную или металлическую основу, и хранит на себе все те гигабайты информации, которыми забит персональный компьютер.

Любой «винчестер» состоит из трёх основных блоков.

· Первый блок и есть, само хранилище информации – один из нескольких стеклянных (или металлических) дисков, покрытых с двух сторон магнитным материалом, на которые записываются данные.

· Второй блок – механика жесткого диска, ответственная за вращение этого массива «блинов», и точнее позиционирование системы читающих головок. Каждой рабочей поверхности жесткого диска соответствует одна читающая головка. В качестве одного из важнейших технологических параметров любого диска указывается именно число читающих головок, а не совпадающее с ним количество рабочих поверхностей.

· Третий блок включает электронную начинку – микросхемы, ответственные за обработку данных, коррекцию возможных ошибок и управление механической частью, а также микросхемы кэш-памяти.

Оптические дисководы

В составе персонального компьютера есть оптические дисководы.

Первоначально роль носителей информации играли дискеты. Первым поколением оптических носителей стали компакт-диски (CD), вмещавшие до 650 Мб информации. В 1995 г. появились, ещё более ёмкие носители – DVD (Digital Versatile Disc) их емкость составляет 4,7 Гб. В 2005 г. произошел очередной технологический скачок, породивший сразу два новых носителя: Blu-Ray и HD-DVD.

Носителем информации на всех видах оптических дисководов является рельефная подложка из поликарбоната, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет вещества. При чтении диска «читающий» луч лазера отражается от записанных и чистых участков по-разному – в одном случае он поглощается, в другом – в отраженном виде возвращается к считывающей лазерной головке.

Оптические дисководы выпускаются как во внутреннем, так и во внешнем исполнении. Внутренние дисководы могут быть предназначены для подключения к стандартному интерфейсу IDE, либо к новому интерфейсу Serial ATA. Внешние модели, как правило, работают со скоростными разъёмами USB2.0 или FireWire (IEEE 1394).

Внешние устройства персонального компьютера

 

Помимо устройств которые скрываются в системном блоке (комплектующие), приличный компьютер должен быть укомплектован дополнительными, внешними устройствами. Конечно, системный блок выполняет львиную долю работ по обработке и хранению информации. Но информация, должна откуда-то появляться, а результат её обработки – отправляется куда следует. За это, в частности, и отвечают внешние устройства – их, в зависимости от вида выполняемых работ, принято разделять на устройства ввода и вывода информации.

Монитор

В свое время компьютер успешно обходился без монитора. Инженерам приходилось – считать дырочки на перфокарте, расшифровывать мелькание лампочек. Первые мониторы появились в середине семидесятых годов. С того времени мониторы прошли долгий путь, изменившись внешне. Единственное, что осталось неизменным – это высокая цена.

Виды мониторов. До начала этого века в роли мониторов выступали продвинутые телевизоры – ящики на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ)

Преимущества ЭЛТ известны: довольно низкая цена, превосходная цветопередача. На этом преимущества заканчиваются и начинаются недостатки: громоздкость, огромное потребление электричества, а самое главное – вредное воздействие на глаза.

У ЖК-дисплея есть масса преимуществ перед традиционной ЭЛТ. Они компактны и легки, их толщина составляет всего несколько сантиметров, безопасны в медицинском и экологическом отношении, потребляют в несколько раз меньше энергии. А главное обладают плоским экраном, более качественным по сравнению с традиционным выпуклым. Еще одно преимущество ЖК-мониторов – цифровой метод передачи информации.

Клавиатура

Клавиатура – это одновременно и устройство ввода, и устройство управления. Все имеющиеся на компьютере клавиш делятся на 4 группы:

· клавиши пишущей машинки или алфавитно-цифровой блок;

· служебные клавиши, управляющие вводом с клавиатуры, в том числе в форме изменения смысла нажатия других клавиш;

· функциональные клавиши (F1 – F12);

· дополнительна двухрежимная клавиатура. Она находится в правой части клавиатуры и может служить как для ввода символов (цифр), так и для управления. Режим работы переключается с помощью клавиши Num Lock.

Клавиши пишущей машинки, предназначенные для ввода информации (символов). Нажатие каждой из этих клавиш посылает в компьютер команду вывести на экран букву или цифру. Значение этих клавиш является постоянным и не меняется – вне зависимости от запускаемых на компьютере программ.

Служебные клавиши.

· Enter (ввод) – нажатие этой клавиши дает выполнить какую-либо из выбранных команд.

· Esc – прекратить выполнение операции.

· Caps Lock – включить режим большой буквы.

· Shift – при работе в текстовом режиме нажатие этой клавиши одновременно с буквенной выдаст большую, прописную букву.

· Page Up– «пролистывание» изображения вверх.

· Page Down – «пролистывание» изображения вниз.

· Backspace – удаление последнего символа.

· Del – клавиша удаления выделенного текста, файла и т.д.

· Ins – команда противоположная Delete. Клавиша вставки и создания.

· Home– переход в начало/левый край строки/экрана

· End – переход в конец/правый край строки/экрана

· Tab – вставка табуляции (отступа до заранее заданной позиции).

· PrintScreen – эта кнопка позволяет сделать «снимок» с экрана компьютера, помещая его в «буфер обмена»

Мышь

Фактически с ее помощью выполняются все доступные операции – кроме ввода текста.

По типу подключения к компьютеру мыши подразделяются на проводные и инфракрасные. В последнем случае к порту на системном блоке подключается не провод, а приёмник инфракрасного сигнала. Еще один важный показатель мыши – эргономика.