Компьютеры выпускаются и в портативном варианте – обычно в блокнотном исполнении (ноутбук). Здесь системный блок, монитор и клавиатура, заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре.
Системный блок. Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере “главным”. В нем располагаются все основные узлы компьютера:
· Электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контролеры устройств и т.д.)
· Блок питания, который преобразует электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера.
· Накопители (дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски.
· Накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер).
Рекомендуемые материалы
Вопросы и ответы из теста по 1С Платформе 8.3.
Информатика
Методические пособия по C++ Г.С.Иванова 3 части
Объектно-ориентированное программирование (ООП)
Готовые лабораторные работы (СМ3)
Информатика
Ответы на Аттестацию официального партнера amoCRM 2023
Как узнать максимальный объем оперативной памяти
Информатика
Тесты с 1 по 3 (100%, 95%, 95%)
Программирование и алгоритмизация
Информатика
· Другие устройства.
Дополнительные устройства.
К системному блоку компьютера можно подключить различные устройства ввода- вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности.
Внешние устройства. Многие устройства располагаются вне системного блока компьютера и присоединяются к нему через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке системного блока. Такие устройства обычно называются внешними. Кроме монитора и клавиатуры такими устройствами являются.
· Принтер – для вывода на печать графической и текстовой информации.
· Мышь – устройство облегчающее ввод информации в компьютер.
· Джойстик – манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр;
· А также другие устройства.
Внутренние устройства. Некоторые устройства могут вставляться внутрь системного блока, поэтому они называются внутренними, например:
· Модем или факс-модем – для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть (факс-модем может также получать и принимать факсы).
· Дисковод для компакт-дисков, он обеспечивает возможность чтения данных с компьютерных компакт дисков и проигрывание аудио компакт-дисков
· Стример – для хранения данных на магнитной ленте
· Звуковая карта – для воспроизведения и записи звуков(музыки, голоса и т.д.)
Впрочем, модемы, факс-модемы, стримеры и другие устройства могут выпускаться и во внешнем исполнении. Как правило, устройства во внутреннем исполнении стоят дешевле – для них не надо изготавливать корпус и их не надо снабжать своим блоком питания.
Как вставлять оперативную память? Один и два канала.
Контроллеры и устройства. Для управления работой устройств в компьютере используется электронные схемы – контроллеры. Различные устройства используют разные способы подключения к контролерам:
1. Дисковод для дискет, клавиатура и т.д. подключается к имеющимся в составе компьютера стандартным контроллерам;
2. Звуковые карты, многие факс-модемы и т.д. выполнены как электронные платы, т.е. смонтированы на одной плате со своим контролером;
3. Остальные устройства используют следующий способ подключения: в системный блок компьютера вставляется электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем.
Микропроцессор и сопроцессор.
Микропроцессор. Самым главным элементом в компьютере, его “мозгом”, является микропроцессор – небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Микропроцессор умеет выполнять сотни различных операций и делает это со скоростью в несколько десятков или даже сотен миллионов операций в секунду. Микропроцессоры в порядке возрастания производительности и цены: Intel-8088, 80286, 80386 (модификации SX и DX), 80486 (модификации SX, SX2, DX, DX2 и DX4), Pentium, Pentium Pro (3,4).
Тактовая частота. Тактовая частота указывает скорость выполнения элементарных операций внутри микропроцессора. Разные модемы микропроцессоров выполняют одни и те же команды ( например сложение или умножения) за разное число тактов. Чем более современная модель микропроцессора, тем как правило, меньше тактов требуется микропроцессору для выполнения команд.
Сопроцессор. В тех случаях когда на компьютере приходится выполнять много математических вычислений (например, в инженерных расчетах, обработке трехмерных изображений и т.д.), желательно, чтобы математические операции над вещественными числами поддерживались аппаратно, т.е. самим микропроцессором. Но микропроцессоры не обеспечивают такую поддержку, поэтому к ним для этого требуется добавить математический сопроцессор, который помогает основному микропроцессору выполнять математические операции над вещественными числами. Новейшие микропроцессоры (Pentium) сами умеют выполнять операции над вещественными числами, поэтому для них сопроцессоры не требуются.
Оперативная память. Очень важным элементом компьютера является оперативная память. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты.
Название “оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен. При выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается (за некоторыми исключениями).
Часто для оперативной памяти используют обозначение RAM (random access memory, т.е. память с произвольным доступом). От количества установленной в компьютере оперативной памяти напрямую зависит, с какими программами вы сможете на нем работать. При недостаточном количестве оперативной памяти многие программы либо вовсе не будут работать, либо станут работать крайне медленно.
Кэш-память. Для ускорения доступа к оперативной памяти на быстродействующих компьютерах используется специальная сверхбыстродействующая кэш-память, которая располагается как бы между микропроцессором и оперативной памятью и хранит копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. При обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необходимые микропроцессору данные уже содержатся в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается.
BIOS (постоянная память). В компьютерах имеется также и постоянная память, в которую данные занесены при ее изготовлении. Как правило, эти данные не могут быть изменены, выполняемые на компьютере программы могут их только считывать. Такой вид памяти обычно называется ROM (read only memory, или память только для чтения), или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство).
В постоянной памяти хранятся программы для проверки оборудования компьютера, инициирования загрузки ОС и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера. Поскольку большая часть этих программ связанна с обслуживанием ввода-вывода, часто содержимое постоянной памяти называется BIOS (basic input- output system, или базовая система ввода-вывода). В BIOS содержится также программа настройки конфигураций компьютера (SETUP). Она позволяет установить некоторые характеристики устройств компьютера (типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет, часто также режимы работы с оперативной памятью, запрос пароля при начальной загрузке, и т.д.). Как правило, программа настройки конфигураций вызывается, если пользователь во время начальной загрузки нажмет определенную клавишу или комбинацию клавиш.
CMOS (полупостоянная память). Кроме обычной оперативной памяти и постоянной памяти в компьютере имеются также небольшой участок памяти для хранения параметров и конфигураций компьютера. Его часто называют CMOS-памятью, поскольку эта память выполняется по технологии CMOS (complementary metal-oxide semiconductor), обладающий низким энергопотреблением. Содержимое CMOS-памяти не изменяется при выключении питания компьютера, поскольку для ее питания используется специальный аккумулятор.
Видеопамять. Еще один вид памяти в компьютерах – это видеопамять, т.е. память, используемая для хранения изображения, выводимая на экран монитора. Эта память обычно входит в состав видеоконтроллера – электронной схемы, управляющей выводом изображения на экран.
Электронные платы, контроллеры и шины
Электронные платы. Электронная начинка ПК, как правило, выполняется из нескольких модулей – электронных плат. Каждая плата представляет собой плоский кусок пластика, на котором укреплены электронные компоненты (микросхемы, конденсаторы и т.д.) и различные разъемы. Внутри электронной платы проложены проводники для соединения смонтированных на плате компонент между собой.
Материнская плата. Самой большой электронной платой в компьютере является системная, или материнская, плата. На ней обычно располагаются основной микропроцессор, оперативная память, кэш-память, шины и BIOS. Кроме того, там находятся электронные схемы (контроллеры), управляющие некоторыми устройствами компьютера.
Так, контроллер клавиатуры всегда находится на материнской плате. Часто там же находятся и контроллеры для других устройств (жестких дисков, дисководов для дискет и т.д.).
Контроллеры. Электронные схемы, управляющие различными устройствами компьютера, называются контроллерами. Во всех компьютерах имеются контроллеры для управления клавиатурой, монитором, дисководами, жестким диском и т.д.
Интегрированные контроллеры. В современных компьютерах многие контроллеры входят в состав материнской платы. Такие контроллеры называются встроенными или интегрированными. Так, контроллер клавиатуры всегда является встроенным. На современных материнских платах обычно имеются контроллеры дискет, портов ввода-вывода, контроллер жестких дисков, иногда – видеоконтроллер.
Платы контроллеров. Разным пользователям в компьютере нужен разный набор контроллеров. Поэтому все контроллеры компьютера встраиваются в материнскую плату только в некоторых специальных компьютерах. В большинстве компьютеров некоторые контроллеры располагаются на отдельных электронных платах – платах контроллеров. Эти платы вставляются в специальные разъемы (слоты) на материнской плате компьютера.
С помощью добавления и замены плат контроллеров пользователь может модифицировать компьютер, расширяя его возможности и настраивая его по своим потребностям. Например, пользователь может добавить в компьютер факс-модем, звуковую карту, плату приема телепередач и т.д.
1 Информация и информационные ресурсы — лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
Шины. При вставке в разъем материнской платы контроллер подключается к шине – магистрали передачи данных между оперативной памятью и контроллерами. В современных компьютерах обычно имеются две шины:
- Шина ISA для контроллеров низкоскоростных устройств (т.е. для обмена данными с клавиатурой, мышью, дисководами, модемом, звуковой картой и т.д.)
- Шина PCI для обмена данными с высокоскоростными устройствами (жесткими дисками, видеоконтроллером и т.д.)
В более старых компьютерах могут быть и другие шины – EISA, VESA (VLB) и др. Впрочем, для обеспечения совместимости даже современные серверы локальных сетей обычно оснащаются шиной EISA .
Разъемы шин. Каждый контроллер может быть подключен лишь к той шине, на которую он рассчитан. Поэтому разъемы различных шин сделаны разными, чтобы их нельзя было перепутать. При покупке контроллеров следует знать, разъемы каких шин имеются в вашем компьютере, так как иначе купленный контроллер окажется бесполезен.
Контроллеры портов ввода-вывода. Одним из контроллеров, которые присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер портов ввода-вывода. Часто этот контроллер интегрирован в состав материнской платы. Контроллер портов ввода-вывода соединяется кабелями с разъемами на задней стенке компьютера, через которые к компьютеру подключаются принтер, мышь и некоторые другие устройства. Порты ввода-вывода бывают следующих типов:
- Параллельные (обозначаемые LPT1 – LPT4). К соответствующим разъемам на задней стенке компьютера (имеющим 25 гнезд) обычно подключаются принтеры.
- Последовательные (обозначаемые COM1 – COM3). К соответствующим разъемам на задней стенке компьютера (имеющим 9 или 25 штырьков) обычно подсоединяются мышь, модем и др. устройства.
- Игровой порт. К его разъему (имеющему 15 гнезд) подключается джойстик. Игровой порт имеется не у всех компьютеров.
Как правило, контроллер портов компьютера поддерживает один параллельный и два последовательных порта.
Разъемы шины USB. В компьютерах имеются разъемы универсальной последовательной шины USB. По-видимому скоро будут выпущены модели клавиатур, мышей, принтеров, модемов, дисководов, сканеров и т.д., подключаемые к шине USB. При этом к каждому устройству, подключенному к шине USB, можно подключать другие USB-устройства (всего может быть подключено до 127 устройств).
USB-устройство можно подсоединять и отсоединять при работающем компьютере. Возможно, в недалеком будущем в компьютерах вместо разъемов клавиатуры, портов и джойстика будут иметься только два-три маленьких разъема USB.
Источник: studizba.com
5.2.1. СИСТЕМЫ, РАСПОЛОЖЕННЫЕ НА МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЕ
Материнская плата (MotherBoard, или MainBoard, MB) – это многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера.
Основными компонентами, устанавливаемыми на материнской плате, являются: процессор, постоянная память (BIOS), контроллеры внешних устройств и чипсет.
Чипсет (chipset) – это набор микросхем, обеспечивающих подключение центрального процессора к оперативной памяти и контроллерам периферийных устройств.
Современный чипсет строится на базе двух СБИС[1]: «северного» и «южного» мостов. Микросхемы чипсета, установленные на материнской плате, предназначаются для работы с определенным типом процессора (или его подтипами). Разъем для процессора (socket или slot) также однозначно соответствует конфигурации корпуса микросхемы процессора и количеству его ножек. Таким образом понятия «процессор», «материнская плата» и «чипсет» оказываются тесно связанными: невозможно использовать процессор, не предназначенный для установки на данной материнской плате, и, наоборот, невозможно задействовать материнскую плату, не предназначенную для установки на нее определенного типа процессора.
Оперативная память (RAM – Random Access Memory) – это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но по физическому принципу действия различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).
Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.
Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Если к разъемам есть удобный доступ, то операцию можно выполнять своими руками. Если удобного доступа нет, может потребоваться неполная разборка узлов системного блока, и в таких случаях операцию поручают специалистам.
Процессор – основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления. С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.
Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемые.
Основными параметрами процессоров являются: рабочее напряжение, разрядность, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти.
[1] Интегральная память (ИС) — электронная схема, изготовленная на полупроводниковом кристалле и помещенная на неразборный корпус. Сверхбольшая ИС (СБИС) содержит до 1 миллиона элементов в кристалле.
Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения. Ранние модели процессоров х86 имели рабочее напряжение 5 В. С переходом к процессорам Intel Pentium оно было понижено до 3,3 В, а в настоящее время оно составляет менее 3 В. Причем ядро процессора питается пониженным напряжением 2,2 В. Понижение рабочего напряжения позволяет уменьшить расстояния между структурными элементами в кристалле процессора до десятитысячных долей миллиметра, не опасаясь электрического пробоя. Пропорционально квадрату напряжения уменьшается и тепловыделение в процессоре, а это позволяет увеличивать его производительность без угрозы перегрева.
Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность. Первые процессоры х86 могли работать с частотой не выше 4,77 МГц, а сегодня рабочие частоты процессоров уже превосходят 3000 миллионов тактов в секунду (3000 МГц).
Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая, в отличие от процессора, представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем.
Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область – так называемую кэш-память. Это как бы «сверхоперативная память».
Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память. «Удачные» обращения в кэш-память называют попаданиями в кэш. Процент попаданий тем выше, чем больше размер кэш-памяти, поэтому высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом кэш-памяти.
Нередко кэш-память распределяют по нескольким уровням. Кэш первого уровня выполняется в том же кристалле, что и сам процессор, и имеет объем порядка десятков килобайт. Кэш второго уровня находится либо в кристалле процессора, либо в том же узле, что и процессор, хотя и исполняется на отдельном кристалле. Кэш-память первого и второго уровня работает на частоте, согласованной с частотой ядра процессора.
Микросхема ПЗУ и система BIOS
В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего – ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды, но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения. Поэтому сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес. Это происходит аппаратно, без участия программ (всегда одинаково). Процессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам.
Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой пока ничего нет. Он указывает на другой тип памяти – постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» – их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.
Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS – Basic Input Output System). Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и различными дисководами. Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.
Энергонезависимая память CMOS
Ранее уже отмечалось, что работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими средствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами. Так, например, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы. Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.
Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», по технологии изготовления называемая CMOS. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы. Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой батарейки, расположенной на материнской плате.
В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS.
Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые там записаны.
Источник: libraryno.ru
3.1.2 Конспект для ученика по теме «Программная и аппаратная организация компьютеров и компьютерных систем. Виды программного обеспечения»
Статья посвящена вопросу «Программная и аппаратная организация компьютеров и компьютерных систем. Материал статьи актуален для подготовки к ЕГЭ.
Аппаратные средства ПК
Человеком созданы специальные технические устройства, предназначенные для кодирования, обработки, передачи и хранения информации в цифровой форме (компьютер, принтер, сканер, модем и др.). Совокупность таких устройств принято называть аппаратными средствами.
Современный ПК – это совокупность двух составляющих: аппаратных средств и программного обеспечения.
Персональный компьютер
Современный компьютер может быть реализован в настольном (desktop), портативном(notebook) или карманном (handheld) варианте.
Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии.
Аппаратное обеспечение (Hardware)— это физическая часть компьютера — то, что вы можете видеть, к чему можете прикоснуться.
Структура аппаратного обеспечения компьютера
Рассмотрим структуру аппаратного обеспечения компьютера, представленную на схеме – раздаточный материал.
системный блок | монитор | устройства ввода-вывода
Устройства в составе системного блока
материнская плата | центральный процессор | оперативная память | жёсткий диск | графическая плата | звуковая плата | сетевая плата | дисковод | CD-привод | DVD-привод | TV-тюнер
Периферийные (внешние) устройства
принтер | сканер | графопостроитель (плоттер) | модем | микрофон | акустика | ИБП – источник бесперебойного питания | клавиатура | мышь | графический планшет | тачпад | вебкамера | фотокамера
Для персонального компьютера существует понятие базовой конфигурации (см. рис ). Это минимально необходимый состав компьютерной системы, при котором она будет не только корректно, но и надежно работать. В базовую конфигурацию включают четыре устройства:
Системный блок. Представляет собой металлический корпус, внутри которого размещаются самые важные рабочие блоки компьютера. Состав системного блока будем рассмотривать немного позже.
Монитор. Основное устройство для вывода данных. Монитор отображает цифровую, символьную и графическую информацию, получаемую из компьютера.
Клавиатура. Устройство для ввода данных. Клавиатура имеет более 100 клавиш для ввода букв, символов и управляющих команд. Алфавитно-цифровые клавиши расположены «как на печатной машинке» соответствующего алфавита.