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

5 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

39885. ОФОРМЛЕНИЕ ОБЯЗАТЕЛЬНЫХ УЧЕБНЫХ ДОКУМЕНТОВ 636.5 KB
  2 Примечания следует помещать непосредственно после текстового графического материала или таблицы к которым относятся эти примечания и печатать с прописной буквы с абзаца. Примечание к таблице помещают в конце таблицы над линией обозначающей окончание таблицы. Ссылки на подразделы пункты таблицы и иллюстрации не допускаются за исключением подразделов пунктов таблиц и иллюстраций данного документа Ссылка заключается в квадратные скобки [ ] содержит порядковой номер документа в СПИСКЕ ЛИТЕРАТУРЫ указание страниц. Сноски помещают с...
39886. Разработка программного обеспечения для ведения финансовой отчетности Кировской территориальной избирательной комиссии 309 KB
  Во всех территориальных избирательных комиссиях на постоянной штатной основе работают председатели в Мурманской территориальной избирательной комиссии в связи с большим числом избирателей на штатной основе работает и секретарь главные бухгалтеры. Кроме того для обеспечения передачи данных о ходе проводимых избирательных кампаний в вышестоящие избирательные комиссии председателям территориальных избирательных комиссий оперативно подчиняются системные администраторы ГАС Выборы работающие в аппарате Комиссии области. Для обеспечения...
39887. Разработать на основе МПК I8085 контроллер управления, обеспечивающий и поддерживающий определенную температуру (точность: плюс/минус 0.1 С) в холодильной камере, в зависимости от вида продукции для хранения 204.08 KB
  3 Постановка задачи4 Структурная схема устройства5 Общая схема алгоритма.6 Функциональная схема8 Детальная схема алгоритма. Структурная организация устройства Общая схема алгоритма Основная программа Х1: 1 значение с датчиков равно значению с переключателей; 0 не равно; Х2: 1 значение датчика больше чем значение переключателей; 0 меньше: Рис. Общая схема алгоритма работы устройства.
39888. Прохождение практики на Предприятии ОАО «Апатит» 177.73 KB
  Служба эксплуатации контрольноизмерительных приборов и автоматики КИП и А выполняет следующие функции: метрологический надзор; техническое обслуживание; ремонт и настройку контрольноизмерительных приборов и приборов автоматического управления. Цех КИП и А выполняет такие наиболее ответственные работы как ремонт и поверка приборов эксплуатация сложных систем автоматики и др. Внедряет новые системы автоматики осуществляет техническое руководство группами эксплуатации приборов КИП и А в других цехах предприятия организует...
39889. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАВНОВЕСНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ОХЛАЖДАЕМОМ ПОМЕЩЕНИИ (НА ПРИМЕРЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРИЛАВКОВ И ШКАФОВ) 6.31 MB
  При включении холодильной машины в охлаждаемом помещении устанавливается температура ниже температуры наружного окружающего помещение воздуха. при балансе: При наступлении равновесия между теплопритоками и теплоотводом в камере установится определенная температура называемая равновесной температурой. Не будет теплопритока от грузов и в случае если это камера длительного хранения куда грузы заложены уже давно и их температура стала равна температуре в охлаждаемом помещении. Для ограждения не подверженного действию солнечной радиации:...
39890. Бизнес-план создания ОАО «Мебель Интерьер Центр» 300.5 KB
  Расчетные данные согласно приложениям 16 показывают что предприятие в 2013 году будет иметь стабильный экономический рост: общая выручка от реализации продукции составит 14187 млн. 7663 млн. Темп роста составит 1851; объемы реализации промышленной продукции увеличатся с 45069 млн. в 2012 году до 102270 млн.
39891. Программирование баз данных 29 KB
  Создание модуля данных Доступ к базе данных в системе DELPHI выполняется достаточно просто с использованием богатого набора невизуальных компонентов работы с СУБД. Как правило эти компоненты группируются в создаваемой программе в специальном модуле данных TDtModule. Модуль данных представляет собой хранилище объектов которое позволяет централизованно управлять их работой и отделяет программную логику связанную с базами данных от программного кода выполняющего вычислительные действия и отображение данных на форме.
39892. Объектно-ориентированное программирование. Скрытие данных в объектах 42 KB
  Наследование определение объекта и дальнейшее использование всех его свойств для построения иерархии порожденных объектов с возможностью для каждого порожденного объекта относящегося к иерархии доступа к коду и данным всех порожденных объектов...
39893. Компоненты страницы Standard 146 KB
  Button1ClickSender: TObject; begin lbel4.Text; end; Результат работы процедуры: Пример: при изменении состояния флажка о его текущем состоянии будет выведена надпись.CheckBox1ClickSender: TObject; begin cse CheckBox1.Cption:= 'Включен'; end; end; Результат работы процедуры: Пример: при изменении состояния переключателя о его текущем состоянии будет выведена надпись.