70274

Аппаратное обеспечение ПК. Архитектура ПК

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Положения фон Неймана: Компьютер состоит из нескольких основных устройств арифметико-логическое устройство управляющее устройство память внешняя память устройства ввода и вывода. Для ввода и вывода информации используются устройства ввода и вывода.

Русский

2014-10-18

89 KB

4 чел.

014                                     КазГАСА                                 Информатика                                                Аймагамбетова С.М.

Казахская головная архитектурно-строительная академия

Активный раздаточный материал

«Информатика»

ФОЕНП

3 кредита

3-й семестр  2014 – 2015 уч.год

Лекция №2: «Аппаратное обеспечение ПК. Архитектура ПК»

Ассистент профессора

Аймагамбетова С.М.

Краткое содержание занятия

1.Архитектура ЭВМ

Архитектура ЭВМ включает в себя как структуру, отражающую состав ПК, так и программно – математическое обеспечение. Структура ЭВМ - совокупность элементов и связей между ними. Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление.

Основы учения об архитектуре вычислительных машин были заложены Джон фон Нейманом. Совокупность этих принципов породила классическую (фон-неймановскую) архитектуру ЭВМ.
Фон Нейман не только выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ, но и предложил ее структуру, представленную на рисунке.

Положения фон Неймана:

  •  Компьютер состоит из нескольких основных устройств (арифметико-логическое устройство, управляющее устройство, память, внешняя память, устройства ввода и вывода).
  •  Арифметико-логическое устройство – выполняет логические и арифметические действия, необходимые для переработки информации, хранящейся в памяти.
  •  Управляющее устройство – обеспечивает управление и контроль всех устройств компьютера (управляющие сигналы указаны пунктирными стрелками).
  •  Данные, которые хранятся в запоминающем устройстве, представлены в двоичной форме
  •  Программа, которая задает работу компьютера, и данные хранятся  в одном и том же запоминающем устройстве.
  •  Для ввода и вывода информации используются устройства ввода и вывода.

Один из важнейших принципов – принцип хранимой программы – требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация.

Арифметико-логическое устройство и устройство управления в современных компьютерах образуют процессор ЭВМ. Процессор, который состоит из одной или нескольких больших интегральных схем называется микропроцессором или микропроцессорным комплектом.

Процессор – функциональная часть ЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Процессор является преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств.

Запоминающие устройства обеспечивают хранение исходных и промежуточных данных, результатов вычислений, а также программ. Они включают: оперативные (ОЗУ), сверхоперативные СОЗУ), постоянные (ПЗУ) и внешние (ВЗУ) запоминающие устройства.

Оперативные ЗУ хранят информацию, с которой компьютер работает непосредственно в данное время (резидентная часть операционной системы, прикладная программа, обрабатываемые данные). В СОЗУ хранится наиболее часто используемые процессором данные. Только та информация, которая хранится в СОЗУ и ОЗУ, непосредственно доступна процессору.

Внешние запоминающие устройства (накопители на магнитных дисках, например, жесткий диск или винчестер) с емкостью намного больше, чем ОЗУ, но с существенно более медленным доступом, используются для длительного хранения больших объемов информации. Например, операционная система (ОС) хранится на жестком диске, но при запуске компьютера резидентная часть ОС загружается в ОЗУ и находится там до завершения сеанса работы ПК.

ПЗУ (постоянные запоминающие устройства) и ППЗУ (перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства) предназначены для постоянного хранения информации, которая записывается туда при ее изготовлении, например, ППЗУ для BIOS.

В качестве устройства ввода информации служит, например, клавиатура. В качестве устройства вывода – дисплей, принтер и т.д.

В построенной по схеме фон Неймана ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение. Номер (адрес) очередной ячейки памяти, из которой будет извлечена следующая команда программы, указывается специальным устройством – счетчиком команд в устройстве управления.

2. Устройства ПК и их характеристики

Персональные компьютеры выпускаются в следующих конструктивных исполнениях:

стационарные (настольные) и переносные. Наиболее распространенными являются настольные ПК, которые позволяют легко изменять конфигурацию.

Рассмотрим IBM – совместимый настольный персональный компьютер. Состав ПК принято называть конфигурацией. Поскольку современные компьютеры имеют блочно - модульную конструкцию, то необходимую аппаратную конфигурацию, можно реализовать из готовых узлов и блоков (модулей), изготовляемых различными производителями.

Совместимость устройств является основополагающим принципом открытой архитектуры, которую предложила компания IBM. Это послужило толчком к массовому производству, как отдельных узлов, так  и компьютеров.

К базовой конфигурации относятся устройства, без которых не может работать современный ПК:

  •  системный блок;
  •  клавиатура, которая обеспечивает ввод информации в компьютер;
  •  манипулятор мышь, облегчающий ввод информации в компьютер;
  •  монитор, предназначенный для изображения текстовой и графической информации.

Системный блок

В персональных компьютерах, выпускаемых в портативном варианте, системный блок, монитор и клавиатура объединяются в один корпус. Системный блок представляет собой металлическую коробку со съемной крышкой, в которой размещены различные устройства компьютера.

По форме корпуса бывают:

  •  Desktop – плоские корпуса (горизонтальное расположение), их обычно располагают на столе и используют в качестве подставки для монитора
  •  Tower - вытянутые в виде башен (вертикальное расположение), обычно располагаются на полу.
  •  Корпуса различаются по размерам, указанные приставки Super, Big, Midi, Micro, Tiny, Flex, Mini, Slim обозначают размеры корпусов. На передней стенке корпуса размещены кнопки “Power” - Пуск, “Reset” - Перезапуск, индикаторы питания и хода работы ПК.

Порты (каналы ввода - вывода)

На задней стенке корпуса современных ПК размещены (могут размещаться) следующие порты :

  •  Game - для игровых устройств (для подключения джойстика)
  •  VGA - интегрированный в материнскую плату VGA – контроллер для подключения монитора для офисного или делового ПК
  •  COM - асинхронные последовательные (обозначаемые СОМ1—СОМЗ). Через них обычно подсоединяются мышь, модем и т.д.
  •  PS/2 – асинхронные последовательные порты для подключения клавиатура и манипулятора мышь
  •  LPT - параллельные (обозначаемые LPT1—LPT4), к ним обычно подключаются принтеры
  •  USB - универсальный интерфейс для подключения 127 устройств (этот интерфейс может располагаться на передней или боковой стенке корпуса)
  •  IEЕЕ-1394 (FireWire) - интерфейс для передачи больших объемов видео информации в реальном времени (для подключения цифровых видеокамер, внешних жестких дисков, сканеров и другого высокоскоростного оборудования). Интерфейсом FireWire оснащены все видеокамеры, работающие в цифровом формате. Может использоваться и  для создания локальных сетей.
  •  iRDA - инфракрасные порты предназначены для беспроводного подключения карманных или блокнотных ПК или сотового телефона к настольному компьютеру. Связь обеспечивается при условии прямой видимости, дальность передачи данных не более 1 м. Если в ПК нет встроенного iRDA адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB iRDA адаптера), подключаемого через USB-порт.
  •  Bluetooth ("блутус")- высокоскоростной микроволновый стандарт, позволяющий передавать данные на расстояниях до 10 метров.  Если нет встроенного Bluetooth адаптера, то он может быть выполнен в виде дополнительного внешнего устройства (USB bluetooth адаптера), подключаемого через USB-порт. USB bluetooth адаптеры предназначены для беспроводного подключения карманных или блокнотных ПК, или сотового телефона к настольному компьютеру
  •  Разъемы звуковой карты: для подключения колонок, микрофона и линейный выход

Необходимо отметить, что наличие или отсутствие в ПК перечисленных портов зависит от его стоимости и уровня современности.

В системном блоке расположены основные узлы компьютера:

  •  Системная или материнская плата (motherboard), на которой установлены дочерние платы (контроллеры устройств, адаптеры или  карты) и другие электронные устройства
  •  блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, для  электронных схем компьютера;
  •  накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер).
  •  накопители на оптических дисках (типа DVD - RW или CDRW), предназначенные для чтения и записи на компакт - диски
  •  накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на дискеты;
  •  устройства охлаждения

Клавиатура - устройство, предназначенное для ввода пользователем информации в компьютер. Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш. Клавиши клавиатуры разделяются на 6 групп:

  •  Клавиши пишущей машинки
  •  Цифровые клавиши (переключение режима работы осуществляется клавишей NumLock)
  •  Клавиши редактирования (Home, End, Page Up, Page Down, Insert, Delete, Back Space)
  •  Специальные клавиши (Ctrl, Alt, Esc, Num Lock, Scroll Lock, Print Screen, Pause)
  •  Функциональные клавиши F1 – F12 (расположены в верхней части клавиатуры и предназначены для вызова наиболее часто использующихся команд)

Размещение клавиш первой группы соответствует пишущей машинке. Расположение латинских букв на клавиатуре IBM PC, как правило, такое же, как на английской пишущей машинке, а букв кириллицы – как на русской пишущей машинке.

Для ввода прописных букв и других символов, располагающихся на верхнем регистре клавиатуры, имеется клавиша [Shift]. Например, чтобы ввести прописную букву, надо нажать клавишу [Shift] и, не отпуская ее, нажать клавишу с требуемым символом.

Клавиша [Caps Lock] служит для фиксации режима прописных букв. Клавиша [Space] служит для создания пробела между символами. Клавиша [Enter] при редактировании текста работает как «возврат каретки» на пишущей машинке. Кроме того, нажатие этой клавиши может означать окончание ввода команды или другой информации и обращение к компьютеру.

Переключение языка клавиатуры (русский – украинский - английский) можно осуществить с помощью переключателя клавиатуры, расположенного на панели задач, либо с помощью сочетаний клавиш (Shift+ Ctrl или Shift+ Alt)

Манипулятор мышь – устройство управления манипуляторного типа. Небольшая коробочка с клавишами (1, 2 или 3 клавиши). Перемещение мыши по плоской поверхности (например, коврика) синхронизировано с перемещением указателя мыши на экране монитора.

Ввод информации осуществляется перемещением курсора в определенную область экрана и кратковременным нажатием кнопок манипулятора или щелчками (одинарными или двойными). По принципу работы манипуляторы делятся на механические, оптомеханические и оптические.

В портативных ПК в качестве мыши используются трекболы и пойнтеры. Комбинация монитора и мыши обеспечивают диалоговый режим работы пользователя с компьютером, это наиболее удобный и современный тип интерфейса пользователя.

Корпорация Microsoft выпустила новый набор из клавиатуры и мыши, предназначенный для настольных ПК. Продукт получил название Natural Ergonomic Desktop 7000, в нем используется беспроводная технология.

Мониторы – устройства, которые служат для обеспечения  диалогового режима работы пользователя с компьютером путем вывода на экран графической и символьной информации. В графическом режиме экран состоит из точек (пикселей от англ. pixel - picture element, элемент картинки), полученных разбиением экрана на столбцы и строки.

Количество пикселей на экране называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. В настоящее время мониторы ПК могут работать в следующих режимах: 480х640, 600х800, 768х1024, 864х1152, 1024х1280 (количество пикселей по вертикали и горизонтали).

Разрешающая способность зависит от типа монитора и видеоадаптера. Каждый пиксель может быть окрашен в один из возможных цветов. Стандарты отображения цвета: 16, 256, 64К, 16М  цветовых оттенков каждого пикселя.

По принципу действия все современные мониторы разделяются на:

  •  Мониторы на базе электронно-лучевой трубки (CRT)
  •  Жидкокристаллические дисплеи (LCD)
  •  Плазменные мониторы

Наиболее распространенными являются мониторы на электронно-лучевых трубках, но более популярными становятся мониторы с жидкокристаллическими дисплеями (экранами). Самое высокое качество изображения имеют современные плазменные дисплеи.

Стандартные мониторы имеют длину диагонали 14, 15, 17, 19, 20, 21 и 22 дюйма. В мониторах CRT изображение формируется электронно-лучевой трубкой. При настройке монитора необходимо устанавливать такие параметры разрешающей способности и режима отображения цвета, чтобы частота обновления кадров не превышала 85 Гц.

В мониторах LCD изображение формируется с помощью матрицы пикселей. Каждый пиксель формируется свечением одного элемента экрана, поэтому каждый монитор имеет свое максимальное физическое разрешение. Так, например, для мониторов 19 дюймов разрешающая способность 1280х1024.

Для того чтобы исключить искажения изображений на экране рекомендуется использовать мониторы LCD в режимах его максимального разрешения. Для мониторов LCD частота смены кадров не является критичной. Изображение выглядит устойчивым (без видимого мерцания) даже при частоте обновления кадров 60 Гц.

В плазменные мониторах изображение формируется с помощью матрицы пикселей, как и в мониторах LCD. Принцип работы плазменной панели состоит в управляемом холодном разряде разряженного газа (ксенона или неона), находящегося в ионизированном состоянии (холодная плазма).

Пиксель формирует группа из трех подпикселов, ответственных за три основных цвета, которые представляют собой микрокамеры, на стенках которых находится флюоресцирующее вещество одного из основных цветов. Это одна из наиболее перспективных технологий плоских дисплеев.

Достоинства плазменных мониторов заключаются в том, что в них отсутствует мерцание изображения, картинка имеет высокую контрастность и четкость по всему дисплею, имеют хорошую обзорность под любым углом и малую толщину панели. К недостаткам следует отнести – большая потребляемая мощность.

Задание на СРС:

1. Внутри машинный интерфейс.

Задание на СРСП:

  1.  Виды современных компьютеров.
  2.  Функциональные характеристики ПК.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3891. Усталостное разрушение 133 KB
  Первые наблюдения усталостного разрушения относятся к концу XVIII века, когда у длительно эксплуатируемых дилижансов в Англии и почтовых карет во Франции неожиданно для инженерного мира стали хрупко ломаться оси, изготовленные из кованого железа, об...
3892. Проблема двомовності в контексті розвитку сучасного світу 86.5 KB
  Проблема двомовності в контексті розвитку сучасного світу Вступ В контексті культурної перебудови сучасного світу мова починає відігравати досить важливу роль, адже саме мова дозволяє полегшити розуміння людьми одне одного, вона поліпшує комунікацію...
3893. Архітектура, компоненти й стандарти бездротових мереж Wi-Fi 383.5 KB
  Архітектура, компоненти й стандарти бездротових мереж Wi-Fi Стандарт RadioEthernet IEEE 802.11 - це стандарт організації бездротових комунікацій на обмеженій території в режимі локальної мережі, тобто коли декілька абонентів мають рівноправний досту...
3894. Особливості роботи в Microsoft Word 2007 2.59 MB
  Особливості роботи в MicrosoftWord 2007 Запуск MicrosoftWord 2007 можна виконати наступними способами: Через Головне меню. Пуск...
3895. Системи кольоропроби в поліграфії 99.14 KB
  Системи кольоропроби в поліграфії Питання. Призначення систем виготовленнякольоропроби та коректурних відбитків, їх класифікація. Аналогова кольоропроба/ Призначення систем виготовленнякольоропроби та коректурних відбитків, їх класифікація...
3896. Обладнання для обробки проекспонованих фотоформ 94.13 KB
  Обладнання для обробки проекспонованих фотоформ Призначення проявочних машин- Опис технологічних процесів проявочних машин. Система транспортування фотоматеріалу. Система циркуляції та термостату вання розчинів. Система коригування робочих властивос...
3897. Система керування кольором. Засоби контролю якості кольоропередачі 1.47 MB
  Система керування кольором. Засоби контролю якості кольоропередачі Основні поняття системи керування кольором. Поняття профілю, його призначення, типи профілів. Принцип роботи системи керування кольором. Сфера застосування системи керування кольором...
3898. Фотонасвітлювальні автомати для виготовлення форм і фотоформ 592.5 KB
  Фотонасвітлювальні автомати для виготовлення форм і фотоформ Технології «computer-to-film» і «computer-to-plate». Призначення ФНА. Різновиди джерел освітлення ФНА Принцип побудови ФНА планшетного типу, його переваги та недоліки Принцип побудови ФНА ...
3899. Вивідні друкуючі пристрої. Принтери 122.99 KB
  Вивідні друкуючі пристрої. Принтери Класифікація принтерів. Принцип роботи струминного принтеру. Типи СП. Технічні характеристики СП. Особливості використання великоформатних СП Принцип роботи лазерного принтеру. Технічні характеристики ЛП. Типи при...