Principiul arhitecturii computerizate deschise și tendințele moderne de dezvoltare. Arhitectura, compoziția și scopul principalelor elemente ale unui computer personal

Principiul arhitecturii computerizate deschise și tendințele moderne de dezvoltare. Arhitectura, compoziția și scopul principalelor elemente ale unui computer personal

MINISTERUL ÎNVĂŢĂMÂNTULUI GENERAL ŞI PROFESIONAL

REGIUNEA SVERDLOVSK

Instituție de învățământ de stat

învăţământul secundar profesional

Regiunea Sverdlovsk

„Școala tehnică Nijni Tagil

producție și servicii pentru prelucrarea metalelor"

ESEU

la disciplina academica "Informatica"

pe tema:

Arhitectura computerului personal

Lideri:

profesori de informatică de cea mai înaltă categorie

Bushukhina O.V.

S. M. Kanaeva

Efectuat:

Elev din grupa nr.402

Specialitatea 140613

Cernyavski Ilya Igorevici

Nijni Tagil 2010

Introducere …………………………………………………………………… .. 1. Calculatorul și tipurile acestora ……… .. ……………………………………………… 2. Arhitectura externă a PC-ului ……………………………………………… .. 3. Arhitectura internă a PC-ului ………………………………………… .. Concluzie …………………………………………………………………………………. Lista literaturii utilizate …………………………………………… Apendice……………………………………………………………………….

INTRODUCERE

Arhitectura calculatorului- organizarea și structura logică a resurselor hardware și software ale sistemului de calcul. Arhitectura conține cerințele de funcționalitate și principiile de organizare a principalelor unități informatice.

În prezent, cele mai răspândite în calculatoare sunt 2 tipuri de arhitectură: Princeton (von Neumann) și Harvard. Ambele disting 2 unități principale de computer: procesorul central și memoria computerului. Diferența constă în structura memoriei: în arhitectura Princeton, programele și datele sunt stocate într-o singură matrice de memorie și transmise procesorului pe un singur canal, în timp ce arhitectura Harvard asigură stocări separate și fluxuri de transfer pentru comenzi și date. .

O descriere mai detaliată, care definește o arhitectură specifică, include și: o diagramă bloc a unui computer, mijloace și metode de acces la elementele acestei diagrame bloc, organizarea și lățimea de biți a interfețelor computerului, setul și disponibilitatea registrelor, organizarea memoriei și metodele de adresare a acesteia, setul și formatul instrucțiunilor de mașină ale procesorului, metodele de prezentare și formatele de date, regulile de manipulare a întreruperilor.

În funcție de caracteristicile enumerate și combinațiile acestora, următoarele arhitecturi se disting:

După bitness-ul interfețelor și al cuvintelor mașinii: 8-, 16-, 32-, 64-, 86-bit (un număr de computere au alte dimensiuni de biți);

Prin particularitățile setului de registre, formatul comenzilor și datelor: CISC, RISC, VLIW;

După numărul de procesoare centrale: uniprocesor, multiprocesor, superscalar.

1. CALCULATORUL SI TIPURILE LOR

Calculator ( Engleză computer - „calculator”), (Fig. 1) - un computer electronic (ECM) - un computer conceput pentru transmiterea, stocarea și prelucrarea informațiilor.

Termenul „calculator” și abrevierea „calculator” adoptate în URSS sunt sinonime. În prezent, expresia „mașină electronică de calcul” a fost înlocuită din utilizarea de zi cu zi. Abrevierea „CALCULATOR” este folosită în principal ca termen legal în documentele juridice, precum și în sens istoric - pentru a se referi la tehnologia computerelor din anii 1940 și 1980. De asemenea, „TsVM” - „calculator digital”.

Cu ajutorul calculelor, un computer este capabil să proceseze informații conform unui anumit algoritm. Orice sarcină pentru un computer este o succesiune de calcule.

Calculator personal (computer personal în engleză), computer personal - un computer destinat uzului personal, al cărui preț, dimensiune și capabilități satisfac nevoile unui număr mare de oameni. Creat ca o mașină de calcul, computerul este însă din ce în ce mai folosit ca instrument de accesare a rețelelor de calculatoare.

Termenul a fost inventat la sfârșitul anilor 1970 de Apple Computer pentru computerul său Apple II și ulterior portat pe computerul IBM. De ceva timp, un computer personal a fost numit orice mașină care folosește procesoare Intel și rulează sistemele de operare DOS, OS / 2 și primele versiuni de Microsoft Windows. Odată cu apariția altor procesoare care susțin activitatea programelor enumerate, precum AMD, Cyrix (acum VIA), numele a început să aibă o interpretare mai largă. Un fapt curios a fost opoziția față de „calculatoarele personale” a computerelor Amiga și Macintosh, care au folosit multă vreme o arhitectură alternativă de computer.

În prezent, există mai multe tipuri de computere personale, cele mai comune dintre ele sunt așa-numitele compatibile cu IBM și seria Macintosh, sau Mae. Calculatoarele Mae au propriile lor standarde de software și dispozitiv și, prin urmare, nu sunt compatibile cu computerele IBM. Datorită distribuției largi de computere compatibile cu IBM, acestea se referă de obicei la ele când se vorbește despre computere personale, sau chiar doar despre computere. În cartea noastră, ne vom concentra în mod special pe compatibilul IBM, care, ca și în practică, va fi numit „calculator” sau „calculator personal”. Alte tipuri de computere nu vor fi luate în considerare, deoarece necesită o descriere separată. În plus, computerele personale sunt împărțite în staționare și portabile (de exemplu, laptopuri). Spre deosebire de computerele staționare, laptopurile au o baterie reîncărcabilă încorporată pentru funcționare de sine stătătoare. Acum să luăm în considerare principalele componente ale unui computer personal: unitatea de sistem; afişa; tastatură; mouse-ul cu un covor; coloane. În plus, pot exista și alte dispozitive externe mai puțin obișnuite, cum ar fi un scanner, modem extern, hard disk-uri externe, plotter etc.

Dispozitivele unui computer personal sunt împărțite în interne, situate în interiorul unității de sistem și externe, conectate la unitatea de sistem prin cabluri de date (sau transmise datele necesare, de exemplu, folosind radiația infraroșie).

Caiet (Notebook în engleză - notebook, notebook PC) - un computer personal portabil, în cazul căruia sunt combinate componente tipice ale PC-ului, inclusiv un afișaj, o tastatură și un dispozitiv de indicare (de obicei un touch pad sau touchpad), precum și baterii reîncărcabile . Laptopurile sunt mici ca dimensiune și greutate, durata de viață a bateriei laptopurilor variază de la 1 la 15 ore.

Un computer care poate gestiona sunetul are difuzoare pentru redarea muzicii. De regulă, există două dintre ele pentru a asigura sunetul stereo. În plus, alte dispozitive externe, cum ar fi un scanner, un plotter, un joystick, un hard disk extern etc., pot fi incluse suplimentar cu un computer unor probleme aplicate, în special multimedia - lucrul cu sunetul și imaginile. Istoria apariției computerelor personale. Prototipuri de computer. Putem spune că istoria computerelor datează din ziua apariției conturilor obișnuite, care timp de multe secole au rămas aproape singurul tip de tehnologie informatică. Unele idei noi au început să apară în secolul al XVI-lea. Atunci călugărul spaniol Raimund Lullit a propus ideea unei mașini logice, dar implementarea concretă a dispozitivelor de calcul a început abia la mijlocul secolului trecut. Prima mașină simplă de adunare și scădere a numerelor din șase cifre a fost creată de astronomul William Schickard în 1623. Cu ajutorul unor conturi speciale, a fost posibil să se efectueze operații de înmulțire, iar dacă rezultatul a depășit capacitățile mașinii, atunci a sunat un clopoțel special.

2. EXTERN ARHITECTURA PC

Unitate de sistem (argo. unitate de sistem, carcasă), (Fig. 2) - un element funcțional care protejează componentele interne ale PC-ului de influențe externe și deteriorări mecanice, menține regimul de temperatură necesar în interiorul unității de sistem, protejează radiațiile electromagnetice generate de componente interne și reprezintă baza pentru extinderea ulterioară a sistemului. Unitățile de sistem sunt cel mai adesea realizate din piese pe bază de oțel, aluminiu și plastic, iar uneori sunt folosite materiale precum lemnul sau sticla organică.

Unitatea de sistem conține:

O placă de bază cu procesor, RAM, plăci de expansiune (adaptor video, placă de sunet) instalate pe ea.

Locuri pentru unități - hard disk, unități CD-ROM etc.

Monitor, afișaj (Fig. 3) este un dispozitiv universal pentru afișarea vizuală a tuturor tipurilor de informații. Distingeți între monitoarele alfanumerice și grafice, precum și monitoarele monocrome și monitoarele color - LCD cu matrice activă și matrice pasivă.

Dupa structura:

CRT - bazat pe un tub catodic (CRT)

LCD - ecrane cu cristale lichide (ing. display cu cristale lichide, LCD)

Plasmă - bazată pe un panou cu plasmă

Proiecție - videoproiector și ecran, plasate separat sau combinate într-un singur corp (opțional - printr-o oglindă sau un sistem de oglinzi)

OLED-monitor - bazat pe tehnologia OLED (organic light-emitting diode - organic light-emitting diode).

Tastatura, (Fig. 4) este unul dintre dispozitivele principale pentru introducerea informațiilor de la un utilizator pe un computer. O tastatură standard de computer, numită și tastatură PC / AT sau tastatură AT (de când a început să fie livrată cu computerele din seria IBM PC / AT), are 101 sau 102 taste. Tastaturile care au fost livrate cu seria anterioară - IBM PC și IBM PC / XT - aveau 86 de taste [Sursa nu este specificată 155 de zile] Dispunerea tastelor de pe tastatura AT urmează o singură schemă general acceptată, concepută pe baza alfabetul englez.

În funcție de scopul lor, tastele de pe tastatură sunt împărțite în șase grupuri:

funcţional;

alfanumerice;

control cursor;

panou digital;

de specialitate;

modificatori.

Cele douăsprezece taste funcționale sunt situate pe rândul cel mai de sus al tastaturii. Mai jos este un bloc de taste alfanumerice. În dreapta acestui bloc se află tastele cursorului, iar în dreapta tastaturii se află tastatura numerică.

Manipulator "șoarece" (în viața de zi cu zi, doar un „mouse” sau „mouse”), (Fig. 5) - unul dintre dispozitivele de intrare de indicare care oferă o interfață de utilizator cu un computer.

o imprimantă (Imprimantă engleză), (Fig. 6) - un dispozitiv pentru tipărirea informațiilor digitale pe un suport solid, de obicei hârtie. Se referă la dispozitivele terminale ale computerului.

Procesul de imprimare se numește imprimare, iar documentul rezultat este o copie tipărită sau hârtie.

Imprimantele sunt cu jet de cerneală, laser, matrice și sublimare, iar în ceea ce privește imprimarea color - alb-negru (monocrom) și color. Uneori, de la imprimantele laser, imprimantele LED se disting ca un tip separat.

Imprimantele monocrome au mai multe gradații, de obicei 2-5, de exemplu: negru - alb, monocolor (sau roșu, sau albastru sau verde) - alb, multicolor (negru, roșu, albastru, verde) - alb.

Imprimantele monocrome au propria lor nișă și este puțin probabil (în viitorul previzibil) să fie complet înlocuite de culoare.

Scanner (Scaner englez), (Fig. 7) - un dispozitiv care, analizând un obiect (de obicei o imagine, text), creează o copie digitală a imaginii obiectului. Procesul de realizare a acestei copii se numește scanare. Majoritatea scanerelor folosesc elemente fotosensibile pentru dispozitivul cuplat cu încărcare (CCD) pentru a digitiza imaginea.

Conform metodei de mutare a capului de citire și a imaginilor unul față de celălalt, scanerele sunt subdivizate în scanere portabile, cu alimentare cu foi, cu plată și scanere de proiecție. O varietate de scanere de proiecție sunt scanere de diapozitive concepute pentru scanarea filmelor fotografice. În imprimarea de înaltă calitate, se folosesc scanere cu tambur, în care un tub fotomultiplicator (PMT) este folosit ca element fotosensibil.

Principiul de funcționare al unui scaner plat cu o singură trecere este că un cărucior de scanare cu o sursă de lumină se deplasează de-a lungul imaginii scanate situate pe o sticlă fixă ​​transparentă. Lumina reflectată prin sistemul optic al scanerului (format dintr-o lentilă și oglinzi sau o prismă) lovește trei elemente semiconductoare fotosensibile CCD paralele, fiecare dintre ele primind informații despre componentele imaginii.

Sistem acustic , (Fig. 8) - un dispozitiv pentru redarea sunetului.

Sistemul de difuzoare poate fi unidirecțional (un emițător de bandă largă, de exemplu, un cap dinamic) și multi-bandă (două sau mai multe capete, fiecare creând presiunea sonoră în propria sa bandă de frecvență). Un sistem acustic constă dintr-un design acustic (de exemplu, o „cutie închisă” sau „un sistem cu un port bass reflex”, etc.) și capete emițătoare (de obicei dinamice) încorporate în el.

Sistemele cu bandă laterală unică nu s-au răspândit din cauza dificultăților de a crea un radiator care reproduce la fel de bine semnalele de diferite frecvențe. Distorsiunea mare de intermodulație cu o călătorie semnificativă a unui emitor este cauzată de efectul Doppler.

În sistemele acustice cu mai multe benzi, spectrul de frecvențe audio audibile umane este împărțit în mai multe intervale suprapuse prin intermediul filtrelor (o combinație de rezistențe, condensatori și inductori sau folosind un crossover digital). Fiecare gamă este alimentată către propriul său cap dinamic, care are cele mai bune performanțe din această gamă. Astfel, se realizează reproducerea de cea mai înaltă calitate a frecvențelor audio audibile umane (20-20.000 Hz).

3. ARHITECTURA INTERNĂ PC

Arhitectura internă a unui computer personal modern este determinată de schema chipset-ului său, care poate fi găsită pe site-urile web ale producătorilor - Intel și AMD.

Chipset (ing. chip set), (Fig. 9) - un set de microcircuite concepute să lucreze împreună pentru a îndeplini un set de orice funcții. Deci, în computere, chipset-ul joacă rolul unei componente de conectare care asigură funcționarea în comun a subsistemelor de memorie, CPU, I/O și altele. Chipseturile se găsesc și în alte dispozitive, de exemplu, în unitățile radio ale telefoanelor mobile.

Anterior, un computer avea până la 2 sute de microcircuite pe placa de bază. Calculatoarele moderne conțin două cipuri mari de chipset:

hub-ul controlerului de memorie (MCH) sau puntea de nord, care oferă procesorului memorie și subsistem video. Northbridge (controler de sistem), cunoscut și ca hub de controler de memorie de la ing. Memory Controller Hub (MCH) este unul dintre elementele principale ale chipset-ului computerului, care este responsabil pentru lucrul cu procesorul, memoria și adaptorul video. Podul de nord determină frecvența magistralei de sistem, tipul posibil de RAM (în sistemele bazate pe procesoare Intel) (SDRAM, DDR, altele), dimensiunea maximă a acesteia și rata de schimb de informații cu procesorul. În plus, disponibilitatea magistralei adaptorului video, tipul și performanța acestuia depind de podul de nord. Pentru sistemele informatice cu un nivel de preț mai scăzut, nucleul grafic este adesea încorporat în podul de nord. În multe cazuri, podul de nord este cel care determină tipul și viteza magistralei de extindere a sistemului (PCI, PCI Express etc.);

Controller-hub I/O (ICH) sau South Bridge, care asigură lucrul cu dispozitive externe. Southbridge (controler funcțional), cunoscut și ca hub de controler I/O de la ing. I/O Controller Hub (ICH). Este un microcircuit care implementează comunicații „lente” pe placa de bază între chipsetul plăcii de bază și componentele sale. Southbridge-ul nu este de obicei conectat direct la unitatea centrală de procesare (CPU), spre deosebire de northbridge. Podul de Nord conectează Podul de Sud cu CPU.

Alegerea tipului de chipset depinde de procesorul cu care funcționează și determină tipurile de dispozitive externe (placă video, hard disk etc.).

În caracteristicile fiecărui procesor, puteți găsi cu ce chipset-uri poate funcționa.

Cu toate acestea, nu cu mult timp în urmă, au fost dezvoltate și au apărut la vânzare chipset-uri Intel 3 Series (G31, G33, G35, P35, X35) și plăcile de bază bazate pe acestea. Pe lângă suportul pentru procesoare Intel Core 2 Duo și Core 2 Quad dual și quad-core, noile chipseturi acceptă un tip complet nou de memorie DDR3 (împreună cu tradiționalul DDR2-800), precum și o nouă generație de PCI Interfață Express 2.0 cu lățimea de bandă grafică dublă și, de asemenea, funcționează cu noua tehnologie Intel Turbo Memory pentru a accelera încărcarea aplicațiilor. G33 și G35 au grafică integrată cu suport hardware complet pentru DirectX 10. Primele din această serie care au apărut pe piață au fost plăcile de bază bazate pe chipset-urile Intel G33 Express și Intel P35.

Placa de baza (Placă de bază engleză, MB, este folosit și numele. Placa principală - placa principală; argo. mamă, mamă, placă de bază), (Fig. 10) este o placă complexă de circuite imprimate multistrat pe care componentele principale ale unui computer personal (centrale) procesor, controler RAM și RAM în sine, boot ROM, controlere ale interfețelor de bază de intrare-ieșire). De regulă, placa de bază conține conectori (sloturi) pentru conectarea controlerelor suplimentare, pentru care se folosesc de obicei magistralele USB, PCI și PCI-Express.

Berbec (de asemenea, memorie cu acces aleatoriu, RAM), (Fig. 11) - în informatică - memorie, o parte a sistemului de memorie al computerului, la care procesorul poate aplica pentru o singură operație (sărire, mutare etc.). Proiectat pentru stocarea temporară a datelor și a instrucțiunilor solicitate de procesor pentru a efectua operațiuni. Memoria cu acces aleatoriu transferă datele către procesor direct sau prin memoria cache. Fiecare celulă de memorie are propria sa adresă individuală.

RAM poate fi fabricată ca o unitate separată sau inclusă în proiectarea unui computer sau microcontroler cu un singur cip.

boot ROM - stochează software-ul care este executat imediat după pornire. De obicei, ROM-ul de pornire conține BIOS-ul, dar poate conține și software care rulează sub EFI.

CPU (CPU; unitate centrală de procesare în limba engleză, CPU, literalmente - dispozitiv central de calcul), (Fig. 12) - executorul instrucțiunilor mașinii, parte a hardware-ului unui computer sau controler logic programabil, responsabil cu efectuarea operațiunilor specificate de programe.

CPU-urile moderne, executate sub formă de microcircuite (cipuri) separate care implementează toate caracteristicile inerente acestui tip de dispozitive, se numesc microprocesoare. De la mijlocul anilor 1980, acestea din urmă au înlocuit practic alte tipuri de procesoare, drept urmare termenul a devenit din ce în ce mai des perceput ca un sinonim obișnuit pentru cuvântul „microprocesor”. Cu toate acestea, nu este cazul: unitățile centrale de procesare ale unor supercalculatoare, chiar și astăzi, sunt complexe complexe de circuite integrate la scară largă (LSI) și circuite integrate foarte mari (VLSI).

Inițial, termenul de unitate centrală de procesare (CPU) a descris o clasă specializată de mașini logice concepute pentru a executa programe complexe de calculator. Datorită corespondenței destul de exacte a acestei denumiri cu funcțiile procesoarelor de computer care existau la acea vreme, a fost transferată în mod natural către computerele în sine. Începutul utilizării termenului și prescurtarea acestuia în raport cu sistemele informatice a fost stabilit în anii 1960. Dispozitivul, arhitectura și implementarea procesoarelor s-au schimbat de mai multe ori de atunci, dar principalele lor funcții executabile au rămas aceleași ca înainte.

Procesoarele timpurii au fost concepute ca blocuri unice pentru sisteme de computer unice, dacă nu unice. Mai târziu, producătorii de computere au trecut de la metoda costisitoare de dezvoltare a procesoarelor concepute pentru a executa unul sau mai multe programe foarte specializate la producția în masă a claselor tipice de dispozitive cu procesoare multifuncționale. Tendința de standardizare a componentelor computerelor a apărut în epoca dezvoltării explozive a elementelor semiconductoare, mainframe-urilor și minicalculatoarelor, iar odată cu apariția circuitelor integrate, a devenit și mai populară. Dezvoltarea microcircuitelor a permis creșterea în continuare a complexității procesorului, reducând în același timp dimensiunea fizică a acestora. Standardizarea și miniaturizarea procesoarelor a dus la o pătrundere profundă a dispozitivelor digitale bazate pe acestea în viața de zi cu zi. Procesoarele moderne pot fi găsite nu numai în dispozitivele de înaltă tehnologie, cum ar fi computerele, ci și în mașini, calculatoare, telefoane mobile și chiar în jucăriile pentru copii. Cel mai adesea, acestea sunt reprezentate de microcontrolere, unde, pe lângă un dispozitiv de calcul, componente suplimentare sunt amplasate pe un cip (memorie de programe și date, interfețe, porturi de intrare/ieșire, temporizatoare etc.). Capacitățile de calcul moderne ale unui microcontroler sunt comparabile cu cele ale unui computer personal în urmă cu un deceniu și, de cele mai multe ori, chiar le depășesc semnificativ performanța.

Placa video (cunoscut și ca placă grafică, accelerator grafic, placă grafică, adaptor video) (placă video în engleză), (Fig. 13) - un dispozitiv care convertește o imagine din memoria computerului într-un semnal video pentru un monitor.

De obicei, o placă video este o placă de expansiune și este introdusă într-un slot de expansiune, universal (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) sau specializat (AGP), dar poate fi și încorporat (integrat) în placa de bază (ca cip separat și ca parte a podului de nord a chipset-ului sau procesorului).

Plăcile video moderne nu se limitează la simpla afișare a imaginii, ele au încorporat un microprocesor grafic care poate efectua procesări suplimentare, descarcând procesorul central al computerului din aceste sarcini. De exemplu, toate plăcile grafice moderne NVIDIA și AMD (ATi) acceptă aplicații OpenGL în hardware. Recent, a existat și o tendință de a folosi puterea de calcul a GPU-ului pentru sarcini non-grafice.

Placa de sunet (numită și placă de sunet sau placă de muzică) (placă de sunet în engleză), (Fig. 14) este o placă care vă permite să lucrați cu sunetul pe un computer. În zilele noastre, plăcile de sunet sunt fie încorporate în placa de bază, fie ca plăci de expansiune separate sau dispozitive externe. HD Audio este o continuare evolutivă a specificației AC'97, propusă de Intel în 2004, oferind redare a mai multor canale cu o calitate a sunetului mai ridicată decât era oferită de codecuri audio integrate precum AC "97. Hardware-ul bazat pe HD Audio acceptă 192 kHz / 24 de biți, 2 canale și 96 kHz / 24 de biți, multicanal (până la 8 canale).

Unitate de disc sau HDD (Engleză Hard (Magnetic) Disk Drive, HDD, HMDD), hard disk, hard disk, în limbaj comun „șurub”, hard, hard disk, (Fig. 15) - dispozitiv de stocare a informațiilor bazat pe principiul înregistrării magnetice. Este principalul dispozitiv de stocare a datelor în majoritatea computerelor.

Spre deosebire de o dischetă (dischetă), informațiile dintr-un hard disk sunt înregistrate pe plăci dure (aluminiu sau ceramică) acoperite cu un strat de material ferimagnetic, cel mai adesea dioxid de crom. HDD-ul folosește de la una la mai multe plăci pe o axă. Capetele de citire în modul de funcționare nu ating suprafața plăcilor din cauza stratului intermediar al fluxului de aer de intrare format la suprafață în timpul rotației rapide. Distanța dintre cap și disc este de câțiva nanometri (la discurile moderne aproximativ 10 nm), iar absența contactului mecanic asigură o durată lungă de viață a dispozitivului. În absența rotației discurilor, capetele sunt situate la ax sau în afara discului într-o zonă sigură, unde este exclus contactul anormal al acestora cu suprafața discurilor.

Interfață(interfață engleză) - un set de linii de comunicație, semnale trimise de-a lungul acestor linii, mijloace tehnice care suportă aceste linii și reguli de schimb (protocol). Unitățile de disc disponibile comercial pot folosi interfețe ATA (alias IDE și PATA), SATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, SDIO și Fibre Channel.

Capacitate(ing. capacitate) - cantitatea de date care poate fi stocată de unitate. Capacitatea dispozitivelor moderne ajunge la 2000 GB (2 TB). Spre deosebire de sistemul de console folosit în informatică, care denotă un multiplu de 1024, producătorii folosesc multipli de 1000 atunci când indică capacitatea hard disk-urilor, astfel, capacitatea unui hard disk etichetat „200 GB” este de 186,2 GiB.

Dimensiunea fizică(factor de formă) (ing. dimensiune). Aproape toate unitățile moderne (2001-2010) pentru computere personale și servere au lățimea fie de 3,5, fie de 2,5 inci - pentru a se potrivi suporturilor standard pentru acestea, respectiv, în desktop-uri și laptop-uri. De asemenea, sunt răspândite formatele 1.8”, 1.3”, 1” și 0.85”. Producția de unități în factori de formă de 8 și 5,25 inchi a fost întreruptă.

Timp de acces aleatoriu(Timp de acces aleatoriu în engleză) - timpul în care hard disk-ul este garantat să efectueze o operație de citire sau scriere pe orice parte a discului magnetic. Intervalul acestui parametru este mic - de la 2,5 la 16 ms. De regulă, discurile de server au cel mai scurt timp (de exemplu, Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 ms), cel mai mare dintre cele reale - discuri pentru dispozitive portabile (Seagate Momentus 5400.3 - 12.5).

Viteza axului(viteza axului în engleză) - numărul de rotații ale axului pe minut. Timpul de acces și rata medie de transfer de date depind în mare măsură de acest parametru. În prezent, hard disk-urile sunt produse cu următoarele viteze standard de rotație: 4200, 5400 și 7200 (laptop-uri), 5400, 7200 și 10.000 (calculatoare personale), 10.000 și 15.000 rpm (servere și stații de lucru performante).

Fiabilitate(fiabilitatea engleză) - este definită ca timpul mediu dintre defecțiuni (MTBF). De asemenea, marea majoritate a drive-urilor moderne suportă S.M.A.R.T.

Operații IO pe secundă- pentru discurile moderne este de aproximativ 50 op./sec pentru accesul aleator la unitate și aproximativ 100 op./sec pentru acces secvenţial.

Consumul de energie Este un factor important pentru dispozitivele mobile.

Nivel de zgomot- zgomot produs de mecanicii de acţionare în timpul funcţionării acestuia. Indicat în decibeli. Unitățile silențioase sunt dispozitive cu niveluri de zgomot de aproximativ 26 dB sau mai puțin. Zgomotul constă din zgomotul de rotație a arborelui (inclusiv zgomotul aerodinamic) și zgomotul de poziționare.

Rezistența la impact(ing. G-shock rating) - rezistența unității la supratensiuni sau șocuri bruște de presiune, măsurată în unități de suprasarcină permisă în starea de pornire și oprire.

Rata baud(Rata de transfer în limba engleză) pentru acces secvenţial:

zona discului intern: de la 44,2 la 74,5 Mb/s;

zona exterioară a discului: 60,0 până la 111,4 Mb/s.

Dimensiunea memoriei tampon- un buffer este o memorie intermediară concepută pentru a netezi diferențele dintre ratele de citire/scriere și transfer pe interfață. Pe discurile din 2009, de obicei variază de la 8 la 64 MB.

NIC, NIC, NIC, adaptor Ethernet, NIC (controler de interfață de rețea în engleză), (Fig. 16) - un dispozitiv periferic care permite unui computer să interacționeze cu alte dispozitive de rețea.

Modem (abreviere formată din cuvintele modulator-demodulator), (Fig. 17) - un dispozitiv utilizat în sistemele de comunicații și care îndeplinește funcția de modulare și demodulare. Modulatorul modulează semnalul purtător, adică își schimbă caracteristicile în conformitate cu modificările semnalului de informații de intrare, demodulatorul efectuează procesul invers. Un caz special al unui modem este un periferic de calculator utilizat pe scară largă care îi permite să comunice cu un alt computer echipat cu modem prin intermediul rețelei telefonice (modem telefonic) sau al rețelei de cablu (modem prin cablu).

Modemul îndeplinește funcția echipamentului terminal al liniei de comunicație. În acest caz, formarea datelor pentru transmiterea și prelucrarea datelor primite este efectuată de echipamente terminale, în cel mai simplu caz - de un computer personal.

sursa de alimentare a calculatorului, (Fig. 18) - o unitate de alimentare concepută pentru a alimenta unitățile computerizate cu energie electrică. Sarcina sa este de a converti tensiunea rețelei la valorile specificate, de a le stabiliza și de a le proteja împotriva perturbărilor minore ale tensiunii de alimentare. De asemenea, fiind echipat cu ventilator, participă la răcirea unității de sistem.

Parametrul principal al sursei de alimentare a unui computer este puterea maximă consumată din rețea. În prezent, există surse de alimentare cu puterea declarată de producător de la 50 (platforme încorporate cu factor de formă mic) la 1600 de wați.

Sursa de alimentare a computerului pentru platforma PC de astăzi oferă tensiuni de ieșire de ± 5 ± 12 + 3,3 V volți. În cele mai multe cazuri, se utilizează o sursă de alimentare comutată. Deși marea majoritate a cipurilor utilizează nu mai mult de 5 volți, introducerea liniei de 12 volți face posibilă utilizarea mai multă putere (o sursă de alimentare comutată fără 12 volți nu poate furniza mai mult de 210 W), care este necesară pentru alimentarea hard disk-urilor , unități optice, ventilatoare și, mai recent, plăci de bază, procesoare, adaptoare video, plăci de sunet.

Toate cele de mai sus se aplică celor mai comune surse de alimentare ATX de astăzi, care au început să fie folosite în zilele procesoarelor Intel Pentium. Anterior (de la calculatoare IBM PC / AT la platforme bazate pe procesoare până la Socket 370 / SECC-2 inclusiv), pe platforma PC erau utilizate surse de alimentare standard AT. Au existat plăci de bază cu socket de procesor Socket 7 și Socket 370, care suportau atât surse de alimentare AT, cât și ATX (așa-numitele plăci de bază dual-standard).

Conduce, (Fig. 19) - un dispozitiv electromecanic care permite citirea/scrierea informațiilor pe medii digitale sub formă de disc. În acest caz, suportul media poate fi detașabil sau încorporat în dispozitiv. Suporturile amovibile sunt adesea plasate într-un cartuş, plic, carcasă etc. pentru protecţie.

Există mai multe tipuri de unități de disc:

hard disk-uri (HDD);

Unități de dischetă;

Unităţi de disc pentru discuri magneto-optice;

Unități de disc pentru dischete ZIP;

Unități CD-ROM / R / RW;

Unități DVD-ROM / R / RW, DVD-RAM.

Sistem de răcire a computerului, (Fig. 20) - un set de instrumente pentru îndepărtarea căldurii (în esență răcire) într-un computer.

Pentru diversiune, este utilizat în principal:

Radiator (aluminiu sau cupru)

Pachet „radiator + ventilator” - răcitor

Sistem de racire cu lichid

Instalare freon

Unități frigorifice în care azotul lichid sau heliul lichid este utilizat ca agent frigorific.

Autobuz de calculator (din limba engleză computer bus, bidirectional universal switch - bi-directional universal switch), (Fig. 21) - în arhitectura unui computer, un subsistem care transferă date între blocurile funcționale ale unui computer. De obicei, autobuzul este controlat de un șofer. Spre deosebire de comunicarea punct la punct, mai multe dispozitive pot fi conectate la o magistrală folosind un singur set de conductori. Fiecare magistrală își definește propriul set de conectori (conexiuni) pentru conectarea fizică a dispozitivelor, cardurilor și cablurilor.

Autobuzele computerizate timpurii erau magistrale electrice paralele cu conexiuni multiple, dar termenul este folosit acum pentru orice mecanism fizic care oferă aceeași funcționalitate logică ca și magistralele computerizate paralele. Autobuzele computerizate moderne folosesc atât conexiuni paralele, cât și seriale și pot avea topologii multidrop și în lanț. În cazul USB și al altor autobuze, pot fi utilizate și hub-uri.

LA UN (English Advanced Technology Attachment - connection by advanced technology) - o interfață paralelă pentru conectarea dispozitivelor de stocare (hard disk-uri și unități optice) la un computer. În anii 1990, era un standard pe platforma IBM PC; în prezent este înlocuit de succesorul său - SATA și odată cu aspectul său a fost numit PATA (Parallel ATA).

SATA (English Serial ATA) este o interfață serială pentru schimbul de date cu dispozitivele de stocare a informațiilor. SATA este o dezvoltare a interfeței paralele ATA (IDE), care după apariția SATA a fost redenumită PATA (Parallel ATA). SATA folosește un conector cu 7 pini în loc de conectorul cu 40 de pini al lui PATA. Cablul SATA are o suprafață mai mică, datorită căreia rezistența la suflarea aerului peste componentele computerului este redusă, iar cablarea din interiorul unității de sistem este simplificată.

Cablul SATA datorita formei sale este mai rezistent la conexiuni multiple. Cablul de alimentare SATA este, de asemenea, proiectat având în vedere mai multe conexiuni. Conectorul de alimentare SATA furnizează 3 tensiuni de alimentare: +12 V, +5 V și +3,3 V; totuși, dispozitivele moderne pot funcționa fără o tensiune de +3,3 V, ceea ce face posibilă utilizarea unui adaptor pasiv de la un conector de alimentare standard IDE la SATA. Un număr de dispozitive SATA vin cu doi conectori de alimentare: SATA și Molex.

Standardul SATA a abandonat conexiunea tradițională PATA a două dispozitive pe cablu; fiecare dispozitiv se bazează pe un cablu separat, ceea ce înlătură problema imposibilității funcționării simultane a dispozitivelor situate pe același cablu (și întârzierile rezultate), reduce posibilele probleme de asamblare (nu există nicio problemă de conflict de dispozitive Slave / Master pentru SATA) , elimină posibilitatea apariției erorilor atunci când se utilizează bucle PATA- nedeterministe.

Standardul SATA acceptă funcția de coadă de comenzi (NCQ începând cu SATA Revision 2.x). Standardul SATA nu poate fi schimbat la cald (până la SATA Revision 3.x).

tuner TV (Tuner TV engleză), (Fig. 22) - un fel de receptor de televiziune (tuner) conceput pentru a recepționa un semnal de televiziune în diferite formate de difuzare cu afișare pe monitorul computerului. În plus, majoritatea tunerelor TV moderne acceptă posturi de radio FM și pot fi folosite pentru a captura video.

CONCLUZIE

Arhitectura computerului este organizarea și structura logică a resurselor hardware și software ale unui sistem de calcul. Arhitectura conține cerințele de funcționalitate și principiile de organizare a principalelor unități informatice.

Arhitectura externă a unui computer personal modern este conectarea unui sistem de monitor, tastatură, mouse și difuzoare la unitatea de sistem.

Arhitectura internă a unui computer personal modern este determinată de circuitele chipset-ului său, un set de microcircuite concepute să lucreze împreună pentru a îndeplini un set de orice funcții. calculatoare Un chipset dintr-un computer acționează ca o componentă de conectare care asigură funcționarea comună a subsistemelor de memorie, CPU, I/O și altele. Alegerea tipului de chipset depinde de procesorul cu care funcționează și determină tipurile de dispozitive externe (placă video, hard disk etc.).

O directie importanta in dezvoltarea facilitatilor de calcul ale generatiilor a cincea si urmatoare este intelectualizarea unui calculator, asociata cu dotarea lui cu elemente de inteligenta, intelectualizarea interfetei cu un utilizator etc. sisteme de management al bazei de cunostinte, - calculatoare baza de cunostinte , precum și alte subclase de calculatoare. În același timp, computerul trebuie să aibă capacitatea de a învăța, de a produce prelucrarea asociativă a informațiilor și de a conduce un dialog intelectual atunci când rezolvă probleme specifice.

În concluzie, remarcăm că o serie dintre problemele de mai sus sunt implementate în calculatoare promițătoare din a cincea generație sau se află în stadiul de studiu tehnic, altele sunt în stadiul de cercetare și căutări teoretice.

BIBLIOGRAFIE

1. Baldin K.V., Utkin V.B. Informatica: manual pentru elevi. universități. - M .: PROIECT, 2003.

2. Banca de rezumate. Drepturi de autor 2005-2009.

3. Wikipedia, enciclopedia liberă.

4. Informatica. Curs de bază. Pentru universități ediția a II-a / Ed. S. V. Simonovici. SPb .: Peter, 2007. -640p .: ill.

5. Leontiev V.P. Calculator personal. Ghid de buzunar. - M .: OLMA-PRESS, 2004.

6. Leontiev V.P. Cea mai nouă enciclopedie a unui computer personal 2005. - M .: OLMA-PRESS Education, 2005. - 800s .: ill.

7. Asociația de producție ARAGOR, o bancă convenabilă de rezumate.http: //www.aragor.su/info

8. Rudometov E., Rudometov V. Arhitectura PC, accesorii, multimedia. - SPb, 2000.

9. Scott Mueller. Upgrade and Repairing PCs for Newbies = Upgrade and Repairing PC-uri. - Ed. a XVII-a. - M.: Williams, 2007.

10. Studio ArtOfWeb.BIZ, diplome, cursuri de informatică și tehnologii informatice, calculatoare și rețele.

11. Enciclopedie pentru copii. Volumul 22. Informatica / Cap. ed. E. A. Khlebalina, condus. științific. ed. A.G. Leonov.— M .: Avanta + 2003. — 624s.: Ill.

ANEXA A

Fig. 1. Computer Fig. 2. Unitate de sistem

Fig. 3. Monitor Fig. 4. Tastatură

Fig. 5. Comp. mouse Fig. 6. o imprimantă

Fig. 7. Scanner Fig. 8. acustic. sistem

ANEXA B

Fig. 9. Chipset

ANEXA B

Fig. 10. Placa de baza Fig. 11. Berbec

Fig. 12. Procesor central Fig. 13. Placa video

Fig. 14. Placă de sunet Fig. 15. HDD

Fig. 16. Placă de rețea Fig. 17. Modem

ANEXA D

Fig. 18. Alimentare Fig. 19. Conduce

Fig. 20. Sistem de răcire Fig. 21. Autobuz de calculator

Fig. 22. tuner TV

MINISTERUL ÎNVĂŢĂMÂNTULUI GENERAL ŞI PROFESIONAL AL ​​REGIUNII SVERDLOVSK Instituţie de învăţământ de stat de învăţământ secundar profesional din regiunea Sverdlovsk

În ciuda faptului că modelele moderne de computere sunt reprezentate pe piață de o gamă largă de mărci, acestea sunt asamblate într-un număr mic de arhitecturi. Care este motivul pentru aceasta? Care este arhitectura specifică a computerelor moderne? Ce componente software și hardware îl formează?

Definirea arhitecturii

Ce este arhitectura PC-ului? Sub acest termen destul de larg, se obișnuiește să se înțeleagă un set de principii logice pentru asamblarea unui sistem informatic, precum și caracteristicile distinctive ale soluțiilor tehnologice introduse în acesta. Arhitectura PC-ului poate fi un instrument de standardizare. Adică, computerele din cadrul acestuia pot fi asamblate conform schemelor stabilite și abordărilor tehnologice. Combinarea anumitor concepte într-o singură arhitectură facilitează promovarea unui model de PC pe piață, vă permite să creați programe dezvoltate de diferite mărci, dar sunt garantate că sunt potrivite pentru acesta. O arhitectură unificată a computerului permite, de asemenea, producătorilor de computere să interacționeze activ pentru a îmbunătăți anumite componente tehnologice ale unui computer.

Termenul luat în considerare poate fi înțeles ca un ansamblu de abordări ale ansamblului calculatoarelor sau componentelor sale individuale, adoptate la nivelul unui anumit brand. În acest sens, arhitectura, care este dezvoltată de producător, este proprietatea sa intelectuală și este folosită doar de el, poate acționa ca un instrument competitiv pe piață. Dar chiar și așa, soluțiile de la diferite mărci pot fi uneori clasificate într-un concept general care combină criterii cheie care caracterizează computerele de diferite modele.

Termenul „arhitectură PC” informatică ca ramură a cunoașterii poate fi înțeles în diferite moduri. Prima versiune a interpretării implică interpretarea conceptului luat în considerare ca criteriu de standardizare. Potrivit unei alte interpretări, arhitectura este mai degrabă o categorie care permite unei mărci de producție să concureze cu altele.

Cel mai interesant aspect este modul în care istoria și arhitectura PC-ului sunt legate. În special, aceasta este apariția schemei logice clasice pentru proiectarea computerelor. Să luăm în considerare caracteristicile sale.

Arhitectura clasică a computerului

Principiile cheie, conform cărora proiectarea PC-urilor trebuia să urmeze o anumită schemă logică, au fost propuse de John von Neumann, un matematician remarcabil. Ideile sale au fost implementate de producătorii de PC-uri care datează din primele două generații. Conceptul, dezvoltat de John von Neumann, este arhitectura clasică pentru PC. Care sunt caracteristicile sale? Este de așteptat ca un computer să fie format din următoarele componente principale:

Unitate aritmetică și logică;

Dispozitive de control;

Bloc de memorie extern;

bloc RAM;

Dispozitive concepute pentru introducerea și ieșirea de informații.

În cadrul acestei scheme, interacțiunea componentelor tehnologice ar trebui implementată într-o secvență specifică. Deci, în primul rând, datele dintr-un program de calculator intră în memoria computerului, care poate fi introdusă folosind un dispozitiv extern. Apoi dispozitivul de control citește informații din memoria computerului și apoi le trimite pentru execuție. În acest proces, dacă este necesar, sunt implicate și restul componentelor PC-ului.

Arhitectura calculatoarelor moderne

Să luăm în considerare care sunt principalele caracteristici ale arhitecturii PC-urilor moderne. Diferă oarecum de conceptul pe care l-am studiat mai sus, dar îl continuă în multe privințe. O caracteristică cheie a PC-urilor de ultimă generație este o unitate aritmetică, logică, precum și faptul că dispozitivele de control sunt combinate într-o singură componentă tehnologică - un procesor. În multe privințe, acest lucru a devenit posibil datorită apariției microcircuitelor și îmbunătățirii ulterioare a acestora, ceea ce a făcut posibilă încadrarea unei game largi de funcții într-o parte relativ mică a unui computer.

Arhitectura unui PC modern se caracterizează și prin prezența controlerelor. Ele au apărut ca urmare a unei revizuiri a conceptului, în cadrul căreia procesorul trebuia să îndeplinească funcția de schimb de date cu dispozitive externe. Datorită capacităților circuitelor integrate emergente, componenta funcțională corespunzătoare a fost decisă de producătorii de PC-uri să se separe de procesor. Așa au apărut diverse canale de schimb, precum și microcircuite periferice, care apoi au început să fie numite controlere. Componentele hardware corespunzătoare de pe computerele moderne pot, de exemplu, controla funcționarea discurilor.

Dispozitivul și arhitectura PC-urilor moderne implică utilizarea unui autobuz. Scopul său principal este de a asigura comunicații între diferitele elemente hardware ale unui computer. Structura sa poate implica prezența modulelor specializate responsabile pentru o anumită funcție.

Arhitectura IBM

IBM a dezvoltat o arhitectură PC care a devenit practic unul dintre standardele mondiale. Caracteristica sa distinctivă este deschiderea. Adică, computerul în cadrul acestuia încetează să mai fie un produs finit al mărcii. IBM nu este un monopol al pieței, deși unul dintre pionierii săi în dezvoltarea arhitecturii corespunzătoare.

Utilizatorul sau compania care asamblează un PC pe baza platformei IBM poate determina independent ce componente vor fi incluse în structura computerului. De asemenea, este posibil să înlocuiți una sau alta componentă electronică cu una mai avansată. Dezvoltarea rapidă a tehnologiei informatice a făcut posibilă implementarea principiului unei arhitecturi deschise pentru PC.

Caracteristici ale software-ului pentru arhitectura computerelor IBM

Un criteriu important pentru clasificarea unui PC ca platformă IBM este compatibilitatea acestuia cu diferite sisteme de operare. Și asta arată și deschiderea tipului de arhitectură luat în considerare. Calculatoarele legate de platforma IBM pot fi controlate de sistemul de operare Windows, Linux într-un număr mare de modificări, precum și alte sisteme de operare care sunt compatibile cu componentele hardware ale arhitecturii PC în cauză. În afară de software de la mărci importante, este posibil să se instaleze diverse produse software proprietare pe platforma IBM, a căror lansare și instalare, de obicei, nu necesită aprobarea producătorilor de hardware.

Printre componentele software care se găsesc în aproape orice computer de pe platforma IBM se numără sistemul de bază de intrare și ieșire, numit și BIOS. Este conceput pentru a asigura implementarea funcțiilor hardware de bază ale PC-ului, indiferent de ce tip de sistem de operare este instalat pe acesta. Și acesta este un alt, de fapt, un semn al deschiderii arhitecturii în cauză: producătorii de BIOS sunt toleranți cu sistemul de operare și cu orice alți producători de software. De fapt, faptul că BIOS-ul poate fi produs de diferite mărci este, de asemenea, un criteriu de deschidere. Din punct de vedere funcțional, sistemele BIOS de la diferiți dezvoltatori sunt aproape.

Dacă BIOS-ul nu este instalat pe computer, atunci funcționarea acestuia este aproape imposibilă. Nu contează dacă sistemul de operare este instalat pe computer - este necesar să se asigure interacțiunea între componentele hardware ale computerului și poate fi implementat numai folosind BIOS-ul. Reinstalarea BIOS-ului pe un computer necesită instrumente hardware și software speciale, spre deosebire de instalarea unui sistem de operare sau alt tip de software care rulează în acesta. Această caracteristică a BIOS-ului este predeterminată de faptul că trebuie protejată de virușii informatici.

Folosind BIOS-ul, utilizatorul poate controla componentele hardware ale PC-ului prin setarea anumitor setări. Și acesta este și unul dintre aspectele deschiderii platformei. În unele cazuri, lucrul cu setările corespunzătoare permite o accelerare vizibilă a computerului, o funcționare mai stabilă a componentelor sale hardware individuale.

Sistemul BIOS din multe PC-uri este suplimentat cu shell-ul UEFI, așa cum cred mulți specialiști IT, aceasta este o soluție software destul de utilă și funcțională. Dar scopul de bază al UEFI nu este fundamental diferit de ceea ce este tipic pentru BIOS. De fapt, acesta este același sistem, dar interfața din acesta este oarecum mai apropiată de ceea ce este caracteristic sistemului de operare pentru computer.

Cel mai important tip de software pentru computere este un driver. Este necesar ca componenta hardware instalată în computer să funcționeze corect. Driverele sunt de obicei furnizate de producătorii de dispozitive de computer. În același timp, tipul corespunzător de software, compatibil cu un sistem de operare, de exemplu Windows, nu este de obicei potrivit pentru alte sisteme de operare. Prin urmare, utilizatorul trebuie adesea să selecteze drivere care sunt compatibile cu anumite tipuri de software pentru computer. În acest sens, platforma IBM nu este suficient de standardizată. Se poate întâmpla ca un dispozitiv care funcționează perfect sub sistemul de operare Windows să nu poată rula sub Linux din cauza faptului că utilizatorul nu poate găsi driverul necesar sau pentru că producătorul componentei hardware pur și simplu nu a avut timp să lanseze driverul necesar. tip de software.

Este important ca soluția care se presupune a fi inclusă în structura computerului să fie compatibilă nu numai cu o arhitectură specifică, ci și cu alte elemente tehnologice ale PC-ului. Ce componente pot fi schimbate la PC-urile moderne? Printre cele cheie: placa de baza, procesor, RAM, placa video, hard disk-uri. Să luăm în considerare mai detaliat specificul fiecăreia dintre componente, să determinăm ce determină compatibilitatea lor cu alte elemente hardware și, de asemenea, să aflăm cum poate fi implementat cel mai corect în practică principiul unei arhitecturi PC deschise.

Placa de baza

Una dintre componentele cheie ale unui computer modern este placa de bază sau placa de sistem. Conține controlere, autobuze, punți și alte elemente care vă permit să combinați diverse componente hardware între ele. Datorită acesteia, arhitectura PC modernă este efectiv implementată. Placa de bază vă permite să distribuiți eficient funcțiile computerului dvs. pe diverse dispozitive. Această componentă adăpostește majoritatea celorlalte, și anume procesorul, placa video, RAM, hard disk-uri etc. BIOS, cea mai importantă componentă software a unui PC, în cele mai multe cazuri este scrisă într-unul dintre microcircuitele plăcii de bază. Este important ca elementele relevante să nu fie deteriorate.

Când înlocuiți o placă de bază sau alegeți modelul potrivit în timpul procesului de asamblare a PC-ului, trebuie să vă asigurați că noul său model va fi compatibil cu alte componente hardware. Așadar, există plăci care suportă procesoare Intel și sunt acelea pe care pot fi instalate doar cipuri AMD. Este foarte important să vă asigurați că noua placă acceptă modulele de memorie existente. În ceea ce privește placa video și hard disk-urile, de obicei nu apar probleme din cauza nivelului suficient de ridicat de standardizare pe piețele respective. Dar nu este de dorit ca noua placă de bază și componentele specificate să difere prea mult în ceea ce privește fabricabilitatea. În caz contrar, un element mai puțin eficient va încetini întregul sistem.

CPU

Principalul microcircuit al unui computer modern este procesorul. Arhitectura deschisă a PC-ului permite, la discreția utilizatorului, să instaleze pe computer un procesor mai puternic, mai productiv, de înaltă tehnologie. Cu toate acestea, această posibilitate poate implica o serie de limitări. Deci, înlocuirea unui procesor Intel cu un AMD fără a înlocui o altă componentă - placa de bază - este în general imposibilă. De asemenea, este problematic să instalați un microcircuit în loc de altul de aceeași marcă, dar care aparține unui alt tip de linie tehnologică.

Când instalați un procesor mai puternic pe un computer, trebuie să vă asigurați că RAM, hard disk-urile și placa video nu sunt cu mult în urmă tehnologic. În caz contrar, așa cum am menționat mai sus, înlocuirea microcircuitului poate să nu aducă rezultatul așteptat - computerul nu va funcționa mai repede. Principalii indicatori ai performanței procesorului sunt frecvența ceasului, numărul de nuclee, dimensiunea memoriei cache. Cu cât sunt mai mari, cu atât microcircuitul funcționează mai repede.

Berbec

Această componentă afectează direct și performanța PC-ului. Funcțiile de bază ale RAM sunt, în general, aceleași cu cele caracteristice computerelor din primele generații. În acest sens, RAM este o componentă hardware clasică. Cu toate acestea, acest lucru îi subliniază importanța: până acum, producătorii de PC-uri nu au venit cu o alternativă demnă la acesta.

Principalul criteriu pentru performanța memoriei este dimensiunea acesteia. Cu cât este mai mare, cu atât computerul funcționează mai repede. De asemenea, modulele PC au o frecvență de ceas, ca un procesor. Cu cât este mai mare, cu atât computerul este mai eficient. Înlocuirea memoriei RAM trebuie făcută după ce te-ai asigurat că noile module sunt compatibile cu placa de bază.

Placa video

Principiile de arhitectură ale primei serii de PC-uri nu implicau alocarea unei plăci video într-o componentă separată. Adică această soluție hardware este și unul dintre criteriile de atribuire a unui computer generațiilor moderne. Placa video este responsabilă pentru procesarea graficii computerizate - unul dintre cele mai complexe tipuri de date care necesită performanțe ridicate de la microcircuite.

Această componentă hardware ar trebui înlocuită, corelând principalele sale caracteristici cu puterea și nivelul tehnologic al procesorului, memoriei și plăcii de bază. Regularitatea aici este aceeași cu cea menționată mai sus: nu este de dorit ca elementele corespunzătoare ale PC-ului să difere foarte mult în ceea ce privește performanța. Pentru o placă video, criteriile cheie sunt cantitatea de memorie încorporată, precum și frecvența de ceas a microcircuitului său principal.

Se întâmplă ca modulul responsabil cu procesarea graficii computerizate să fie încorporat în procesor. Și acest lucru nu poate fi considerat un semn că computerul este depășit, dimpotrivă, o schemă similară este observată pe multe PC-uri moderne. Acest concept câștigă cea mai mare popularitate în rândul producătorilor de laptopuri. Acest lucru are sens: mărcile trebuie să păstreze acest tip de computer compact. O placă video este o componentă hardware destul de voluminoasă; dimensiunea sa este adesea vizibil mai mare decât un procesor sau un modul de memorie.

Hard disk-uri

Un hard disk este, de asemenea, o componentă clasică a unui computer. Aparține categoriei de dispozitive de stocare permanente. Tipic pentru arhitectura PC modernă. Hard disk-urile dețin adesea cea mai mare parte a fișierelor. Se poate observa că această componentă este printre cele mai puțin pretențioase în ceea ce privește specificul plăcii de bază, procesorului, memoriei RAM și plăcii video. Dar, din nou, dacă hard disk-ul este caracterizat de performanțe scăzute, atunci există posibilitatea ca computerul să fie lent, chiar dacă pe el sunt instalate și alte componente hardware legate de cele mai avansate din punct de vedere tehnologic.

Principalul criteriu pentru performanța discului este viteza de rotație. Volumul este de asemenea important, dar semnificația acestui parametru depinde de nevoile utilizatorului. Dacă computerul are un hard disk de capacitate mică cu viteză foarte mare, atunci computerul va funcționa mai repede decât cu o capacitate mare și viteză mică de rotație a elementelor corespunzătoare ale dispozitivului.

Placa de bază, procesorul, memoria RAM și placa video sunt componentele interne ale PC-ului. Un hard disk poate fi fie intern, fie extern, caz în care este cel mai adesea detașabil. Principalii analogi ai unui hard disk sunt unitățile flash, cardurile de memorie. În unele cazuri, îl pot înlocui complet, dar dacă este posibil, este totuși recomandat să echipați PC-ul cu cel puțin un hard disk.

Arhitectura PC deschisă, desigur, nu se limitează la înlocuirea și selectarea acestor cinci componente. Există multe alte dispozitive care fac parte dintr-un computer. Acestea sunt unități DVD și Blue-ray, plăci de sunet, imprimante, scanere, modemuri, plăci de rețea, ventilatoare. Setul de componente corespunzătoare poate predetermina o arhitectură specifică a PC-ului de marcă. Placa de baza, procesorul, RAM, placa video si hard disk sunt elemente fara de care un PC modern nu poate functiona sau functionarea lui va fi extrem de dificila. De asemenea, ele determină în principal viteza de lucru. Și prin urmare, prin asigurarea instalării componentelor tehnologice și moderne de tipul adecvat pe un computer, utilizatorul va putea asambla un PC performant și puternic.

Calculatoare Apple

Ce alte tipuri de arhitecturi de PC există? Sunt foarte puțini dintre cei care concurează direct cu arhitectura IBM. De exemplu, acestea sunt computerele Apple Macintosh. Desigur, în multe privințe sunt similare cu arhitectura IBM - au și procesor, memorie, placă video, placă de bază și hard disk.

Cu toate acestea, computerele Apple se caracterizează prin faptul că platforma lor este închisă. Utilizatorul este foarte limitat în instalarea componentelor pe PC la propria discreție. Apple este singurul brand care poate produce legal computere cu arhitectura adecvată. La fel, Apple este singurul furnizor de sisteme de operare funcționale construite pe propria sa platformă. Astfel, anumite tipuri de arhitectură PC pot diferi nu atât în ​​ceea ce privește componentele hardware ale computerului, cât și în abordările producătorilor cu privire la lansarea de soluții adecvate. În funcție de propria strategie de dezvoltare, compania se poate concentra pe deschiderea sau închiderea platformei.

Deci, principalele caracteristici ale arhitecturii PC-urilor moderne pe exemplul platformei IBM: absența unui monopol de brand-producător de computere, deschidere. Mai mult, atât din punct de vedere software cât și hardware. În ceea ce privește principalul concurent al platformei IBM, Apple, principalele caracteristici ale unui PC cu arhitectura corespunzătoare sunt închiderea, precum și lansarea computerelor de către un singur brand.

Introducere

Se numește aranjarea de bază a părților unui computer și relația dintre ele arhitectură... Când se descrie arhitectura unui computer, se determină compoziția componentelor sale, principiile interacțiunii lor, precum și funcțiile și caracteristicile acestora.

Un computer modern nu se poate lipsi de software, deoarece acesta este cel care determină capacitățile unui computer de a rezolva probleme de un anumit tip. Pentru a crea produse software necesită adesea costuri nu mai mici decât producția computerului în sine, astfel încât majoritatea programelor sunt produse comerciale și sunt vândute la fel cu un computer.

Sistem global de navigație prin satelit (GLONAMSS) - Sistem de navigație prin satelit sovietic/rus, dezvoltat prin ordin al Ministerului Apărării al URSS. Unul dintre cele două sisteme globale de navigație prin satelit care funcționează în prezent (sistemul de navigație prin satelit chinezesc Beidou funcționează în prezent ca unul regional).

Orez. unu

Aproape toate mainframe-urile reflectă arhitectura clasică Neumann, reprezentată în diagramă. Această schemă este în multe privințe caracteristică atât micro-calculatoarelor, cât și mini-calculatoarelor și calculatoarelor de uz general.

Să luăm în considerare dispozitivele mai detaliat.

Corpul principal al plăcii de bază este microprocesor (MP) sau CPU (Central Processing Unit), controlează funcționarea tuturor nodurilor PC-ului și programul care descrie algoritmul problemei care se rezolvă. MP are o structură complexă sub formă de circuite logice electronice. Componentele sale includ:

A). ALU - dispozitiv logic aritmetic conceput pentru a efectua operații aritmetice și logice asupra datelor și adreselor de memorie;

B). Registre sau memorie microprocesor - memorie super-operativă care funcționează la viteza procesorului, ALU lucrează cu ele;

B). UU - dispozitiv de control - control al funcționării tuturor nodurilor MP prin generarea și transmiterea către celelalte componente ale sale impulsuri de control provenite de la un generator de ceas cu cuarț, care, la pornirea computerului, începe să vibreze la o frecvență constantă (100 MHz, 200-400 MHz). Aceste fluctuații stabilesc ritmul pentru întreaga placă de bază;

G). SPr - sistem de întrerupere - un registru special care descrie starea MP, care vă permite să întrerupeți funcționarea MP în orice moment pentru procesarea imediată a unei cereri primite sau punerea acesteia într-o coadă; după procesarea cererii, SPR asigură restabilirea procesului întrerupt;

D). Dispozitiv comun de control al magistralei - sistem de interfață.

Pentru a extinde capacitățile PC-ului și a îmbunătăți caracteristicile funcționale ale microprocesorului, poate fi furnizat un coprocesor matematic suplimentar, care servește la extinderea setului de comenzi MP. De exemplu, coprocesorul matematic al PC-urilor compatibile cu IBM extinde capacitățile MT pentru calculul în virgulă mobilă; un coprocesor în rețelele locale (LAN-procesor) extinde funcțiile MT în rețelele locale.

Specificatii procesor:

performanţă(performanță, viteza ceasului) - numărul de operații efectuate pe secundă.

adâncimea de biți - numărul maxim de biți ai unui număr binar pe care o operație de mașină poate fi efectuată simultan.

Primul procesor a fost de 4 biți, adică a funcționat cu numere reprezentate de 4 cifre binare - 2 "* = 16 numere, 16 adrese.

Un procesor pe 16 biți poate funcționa simultan cu 2 16 = b5536 numere și adrese. 32 de biți - 2 32 = 4 294 967

La o frecvență de ceas de 33 MHz, sunt efectuate 7 milioane de operațiuni scurte ale mașinii (+, *, transfer de informații); la o frecvenţă de 100 MHz -20 milioane de operaţii analoge.

Sistemul de interfață este:

-control bus (ШУ) - conceput pentru a transmite impulsuri de control și sincroniza semnale către toate dispozitivele PC;

-address bus (ША) - conceput pentru a transmite codul adresei celulei de memorie sau portul de intrare/ieșire al unui dispozitiv extern;

-bus de date (SD) - conceput pentru transmiterea paralelă a tuturor biților codului numeric;

-bus de alimentare - pentru conectarea tuturor unităților PC la sistemul de alimentare.

Sistemul de interfață oferă trei direcții de transfer de informații:

- intre MP si RAM;

- între MP și porturile de intrare/ieșire ale dispozitivelor externe;

- între RAM și porturile de intrare/ieșire ale dispozitivelor externe. Schimbul de informații între dispozitive și magistrala de sistem are loc folosind coduri ASCII.

Memorie- un dispozitiv pentru stocarea informațiilor sub formă de date și programe. Memoria este împărțită în principal în internă (situată pe placa de bază) și externă (situată pe o varietate de medii de stocare externe).

Memoria interioară la rândul său se împarte în:

- rom (memorie numai în citire) sau ROM (memorie numai în citire), care conține informații permanente stocate chiar și atunci când alimentarea este oprită, care este folosită pentru a testa memoria și hardware-ul computerului, pornește computerul la pornire. Înregistrarea pe o casetă ROM specială are loc la fabrica producătorului de PC-uri și poartă trăsăturile individualității sale. Volum ROM-ul este relativ mic - de la 64 la 256 KB.

(memorie numai în citire) sau ROM (memorie numai în citire), care conține informații permanente stocate chiar și atunci când alimentarea este oprită, care este folosită pentru a testa memoria și hardware-ul computerului, pornește computerul la pornire. Înregistrarea pe o casetă ROM specială are loc la fabrica producătorului de PC-uri și poartă trăsăturile individualității sale. ROM-ul este relativ mic - de la 64 la 256 KB. - Berbec (memoria cu acces aleatoriu) sau RAM (memoria cu acces aleatoriu), este utilizată pentru stocarea online a programelor și datelor care sunt stocate doar pentru perioada de funcționare a PC-ului. Este volatil, informațiile se pierd atunci când alimentarea este oprită. OP se remarcă prin funcțiile sale speciale și specificul de acces: 1) OP stochează nu numai date, ci și programul executabil; 2) MP are capacitatea de a accesa direct OP, ocolind sistemul de intrare/ieșire.

(memoria cu acces aleatoriu) sau RAM (memoria cu acces aleatoriu), este utilizată pentru stocarea online a programelor și datelor care sunt stocate doar pentru perioada de funcționare a PC-ului. Este volatil, informațiile se pierd atunci când alimentarea este oprită. OP se remarcă prin funcțiile sale speciale și specificul de acces:

Organizarea logică a memoriei este adresarea, locația datelor este determinată de software-ul instalat pe PC și anume OS.

Volum OP variază de la 64 KB la 64 MB și mai mult, de regulă, OP are o structură modulară și poate fi extins prin adăugarea de noi microcircuite.

Memorie cache- are un timp scurt de acces, servește pentru stocarea temporară a rezultatelor intermediare și a conținutului celulelor cel mai frecvent utilizate ale PO și registrelor MP.

Volum memoria cache depinde de modelul PC-ului și este de obicei de 256 KB.

Memorie externa. Dispozitivele de memorie externe sunt foarte diverse. Clasificarea propusă ia în considerare tipul purtător, adică un obiect material capabil să stocheze informații.

1) Unități de bandă istoric a apărut mai devreme decât unitățile de disc magnetice. Unitățile cu bobine sunt utilizate în supercomputere și mainframe. Unitățile de bandă sunt numite unități de bandă și sunt concepute pentru a face copii de rezervă pentru programe și documente valoroase. Înregistrarea se poate face pe o casetă video obișnuită sau pe o casetă specială. Capacitate o astfel de casetă de până la 1700 MB, lungimea benzii 120 m, lățime 3,81 mm (2 - 4 piste). Viteza de citire până la 100 Kb/sec.

istoric a apărut mai devreme decât unitățile de disc magnetice. Unitățile cu bobine sunt utilizate în supercomputere și mainframe. Unitățile de bandă sunt numite unități de bandă și sunt concepute pentru a face copii de rezervă pentru programe și documente valoroase. Înregistrarea se poate face pe o casetă video obișnuită sau pe o casetă specială. o astfel de casetă de până la 1700 MB, lungimea benzii 120 m, lățime 3,81 mm (2 - 4 piste). 100 Kb/sec. 2)Discuri se referă la mediile de stocare cu acces direct, de ex. PC-ul se poate referi la pista pe care începe secțiunea cu informațiile necesare sau la care informațiile noi trebuie înregistrate direct.

Discuri magnetice (MD) - Ca mediu de stocare, se folosesc materiale magnetice cu proprietăți speciale, care fac posibilă fixarea a două direcții de magnetizare. Fiecăreia dintre aceste stări i se atribuie cifre binare - 0 și 1. Informațiile de pe MD sunt scrise și citite de capete magnetice de-a lungul cercurilor concentrice - urme. Fiecare piesă este împărțită în sectoare(1 sector = 512 b). Schimbul între discuri și RAM are loc ca un număr întreg de sectoare. Cluster- unitatea minimă de plasare a informațiilor pe disc, poate conține unul sau mai multe sectoare adiacente ale pistei. Când scrieți și citiți, MD-ul se rotește în jurul axei sale, iar mecanismul de control al capului magnetic îl aduce pe pista selectată pentru scriere sau citire.

Datele de pe discuri sunt stocate în fișiere- zone denumite ale memoriei externe alocate pentru stocarea unei matrice de date. Clusterele alocate unui fișier pot fi în orice spațiu liber pe disc și nu sunt neapărat învecinate. Toate informațiile despre locul exact în care sunt scrise bucățile fișierului sunt stocate tabelul de alocare a fișierelor FAT (tabel de alocare a fișierelor). Pentru pachetele MD (acestea sunt discuri montate pe o axă) și pentru discuri cu două fețe, se introduce conceptul cilindru- un set de piste MD situate la aceeași distanță de centru.

Pe HMD, stratul magnetic este aplicat pe o bază flexibilă. Diametru YMD: 5,25 "și 3,5". Capacitate GMD de la 180 KB la 2,88 MB. Numărul de piste pe o suprafață - 80. Viteza de rotatie de la 3000 la 7200 rpm. Media timpul de acces 65 - 100 ms.

Fiecare dischetă nouă trebuie să fie formatat, acestea. a fost creată o structură de înregistrare a informațiilor pe suprafața acesteia: marcarea pistelor, sectoarelor, înregistrările markerilor, tabele FAT. Dischetele trebuie depozitate cu grijă, ferite de praf, deteriorări mecanice, expunere la câmpuri magnetice, solvenți. Acesta este principalul dezavantaj al acestui tip de stocare.

HDD sau „hard disk-urile” sunt realizate din aliaje de aluminiu sau ceramică și acoperite cu ferrolac, împreună cu un bloc de capete magnetice sunt plasate într-o carcasă închisă ermetic. Capacitate drive-urile datorită înregistrării extrem de dense atinge câțiva gigaocteți, performanța este, de asemenea, mai mare decât cea a discurilor amovibile (datorită creșterii vitezei de rotație, deoarece discul este fixat rigid pe axa de rotație). Primul model a apărut la IBM în 1973. Avea o capacitate de 16 KB și 30 de căi / 30 de sectoare, care coincidea întâmplător cu calibrul popularului pușcă Winchester 30 „730”.

Diametru WDM: 3,5 "(există 1,8" și 5,25 "). Viteza de rotatie 7200 rpm, timpul de acces - 6 ms.

Fiecare FMD este supus procedurii formatare la nivel scăzut- pe suport se înregistrează informațiile de serviciu, care determină dispunerea cilindrilor de disc în sectoare și le numerotează, sectoarele defecte sunt marcate pentru a le exclude din procesul de exploatare a discului. PC-ul are una sau două unități. O unitate de disc poate fi împărțită folosind un program special în mai multe discuri logice și poate lucra cu ele ca și cu diferite unități de disc.

Matrice de discuri RAID- sunt folosite în mașinile server de baze de date și în supercalculatoare, sunt o matrice cu discuri independente redundante, mai multe hard disk-uri sunt combinate într-un singur disc logic. Până la 48 de unități fizice de orice capacitate pot fi combinate pentru a forma până la 120 de unități logice (RAID7). Capacitate astfel de discuri sunt de până la 5T6 (terabyte = 10 12).

Gcd(unitățile de disc optice) sunt împărțite în:

nu reinscriptibil discuri optice laser sau discuri compacte (CD-ROM). Furnizate de producător cu informații deja scrise pe ele. Înregistrarea pe ele este posibilă în condiții de laborator cu un fascicul laser de mare putere. Pe unitatea optică a unui computer, această pistă este citită de un fascicul laser de putere mai mică. Datorita inregistrarii extrem de dense, CD-ROM-urile au o capacitate de pana la 1,5 GB, timp de acces de la 30 la 300 ms, viteza de citire a datelor de la 150 la 1500 Kb/s;

reinscriptibil Discurile CD-uri au capacitatea de a înregistra informații direct de pe un PC, dar acest lucru necesită un dispozitiv special.

Discuri magneto-optice(ZIP) - scrierea pe un astfel de disc se realizează la o temperatură ridicată prin magnetizarea stratului activ, iar citirea - printr-un fascicul laser. Aceste unități sunt convenabile pentru stocarea informațiilor, dar hardware-ul este scump. Capacitate un astfel de disc de până la 20,8 MB, timpul de acces de la 15 la 150 ms, viteza de citire informatii pana la 2000 Kb/sec.

Controlori servesc pentru a asigura comunicarea directă cu OP, ocolind MP-ul, ele sunt utilizate pentru dispozitive pentru schimbul rapid de date cu OP - unitate de dischetă, HDD, afișaj etc., pentru a asigura lucrul în mod de grup sau de rețea. Tastatura, display-ul, mouse-ul sunt dispozitive lente, astfel încât sunt conectate la placa de bază prin controlere și au propriile zone de memorie în memorie.

Porturi sunt de intrare si iesire, universale (input - output), servesc la asigurarea schimbului de informatii intre PC si dispozitive externe, nu foarte rapide. Informațiile care vin prin port sunt trimise către MT și apoi către OP. Există două tipuri de porturi:

consistent- asigură schimbul de informații bit cu bit, de obicei un modem este conectat la acest port;

paralel- oferă un schimb de informații octet cu octet, la acest port este conectată o imprimantă. PC-urile moderne sunt de obicei echipate cu 1 porturi paralele și 2 porturi seriale.

Monitoare video- dispozitive concepute pentru a afișa informații de la un PC către utilizator. Monitoarele sunt monocrom(imagine verde sau chihlimbar, rezoluție înaltă) și colorat. Monitoare RGB de cea mai înaltă calitate, au rezoluție înaltă pentru grafică și culoare. Folosește același principiu al unui tub catodic ca un televizor. Utilizarea laptop-urilor electroluminiscent sau cristal lichid panouri. Monitoarele pot funcționa în moduri text și grafice. În modul text, imaginea constă din familiaritate - caractere speciale stocate în memoria video a afișajului și în grafic imaginea este formată din puncte de o anumită luminozitate și culoare. Principalele caracteristici ale monitoarelor video sunt rezoluția (de la 600x350 la 1024x768 pixeli), numărul de culori (pentru culoare) - de la 16 la 256, rata de cadre este fixă ​​la 60 Hz.

Imprimante- acestea sunt dispozitive pentru ieșirea datelor de la un computer, conversia codurilor ASCII a informațiilor în simbolurile grafice corespunzătoare și fixarea acestor simboluri pe hârtie. Imprimantele sunt cel mai dezvoltat grup de dispozitive externe, există peste 1000 de modificări.

Imprimantele sunt alb-negru sau color, în funcție de metoda de imprimare, sunt împărțite în:

matrice- la aceste imprimante imaginea este formata din puncte intr-o maniera de impact, capul de imprimare a acului se misca in directie orizontala, fiecare ac este controlat de un electromagnet si loveste hartia prin banda de cerneala. Numărul de ace determină calitatea imprimării (de la 9 la 24), viteza de imprimare 100-300 caractere/sec, rezoluție 5 puncte pe mm;

cu jet de cerneală- în capul de imprimare, în loc de ace, există tuburi subțiri - duze prin care cele mai mici picături de cerneală sunt aruncate pe hârtie (12 - 64 duze), viteza de imprimare până la 500 de caractere/sec, rezoluţie- 20 puncte pe mm;

termografic - imprimante cu matrice de puncte echipate cu un cap cu matrice termică în loc de cap de imprimare cu ac; pentru imprimare se utilizează hârtie termică specială;

laser- se foloseste o metoda electrografica de formare a imaginii, laserul este folosit pentru a crea un fascicul de lumina ultra-subtire care traseaza contururile unei imagini electronice punct invizibile pe suprafata tamburului fotosensibil. După ce imaginea este dezvoltată cu o pulbere de colorant (toner) care aderă la zonele descărcate, se efectuează imprimarea - tonerul este transferat pe hârtie și imaginea este fixată pe hârtie folosind o temperatură ridicată. Permisiune aceste imprimante au până la 50 de puncte/mm, viteza de imprimare- 1000 de caractere/sec.

Scanere- dispozitive pentru introducerea de informații într-un computer direct dintr-un document pe hârtie. Puteți introduce texte, diagrame, imagini, grafice, fotografii și alte informații. Fișierul creat de scaner în memoria computerului se numește bitmap. Există două formate de prezentare a informațiilor grafice într-un computer:

raster - imaginea este reținută ca un set mozaic de multe puncte pe ecranul monitorului, nu puteți edita astfel de imagini folosind editori de text, aceste imagini sunt editate în Corel Draw, Adobe PhotoShop;

textual - informațiile sunt identificate prin caracteristicile fonturilor, codurilor de caractere, paragrafelor; procesoarele de text standard sunt proiectate să funcționeze doar cu o astfel de prezentare a informațiilor.

Un bitmap necesită multă memorie, așa că după scanare, bitmap-urile sunt împachetate folosind programe speciale (PCX, GIF). Scannerul este conectat la portul paralel. Scanerele sunt:

alb-negru și color (numărul de culori transmise de la 256 la 65536);

manual deplasați-vă manual în jurul imaginii, o cantitate mică de informații este introdusă într-o singură trecere (până la 105 mm), viteza de citire - 5-50 mm/sec;

comprimat- capul de scanare se deplasează automat față de original, viteza de scanare-2-10 sec pe pagină;

rola- originalul este mutat automat în raport cu capul de scanare;

proiecție- seamănă cu un măritor fotografic, dedesubt este un document scanat, deasupra este un cap de scanare;

scanere de bare- dispozitive pentru citirea codurilor de bare pe marfa din magazine.

Rezoluţie scanere de la 75 la 1600 dpi.

Manipulatoare- dispozitive informatice actionate de mainile operatorului:

mouse- un dispozitiv pentru determinarea coordonatelor relative (deplasarea faţă de poziţia sau direcţia anterioară) ale mişcării mâinii operatorului. Coordonatele relative sunt transmise computerului și, folosind un program special, pot determina deplasarea cursorului pe ecran. Sunt folosite diferite tipuri de senzori pentru a urmări mișcarea mouse-ului. Cel mai comun este cel mecanic (o minge atinsa de mai multe role), exista si un senzor optic care asigura o precizie mai mare a citirii coordonatelor;

joystick - indicator de pârghie - un dispozitiv pentru introducerea direcției de mișcare a mâinii operatorului, ele sunt mai des folosite pentru jocuri pe computer;

digitizator sau tabletă digitalizantă- un dispozitiv pentru introducerea corectă a informațiilor grafice (desene, grafice, hărți) într-un computer. Este format dintr-un ecran plat (tabletă) și un dispozitiv portabil asociat - un stilou. Operatorul desenează un stilou de-a lungul graficului, în timp ce coordonatele absolute sunt trimise la computer.

Tastatură- un dispozitiv pentru introducerea de informații în memoria computerului. Există un microcircuit în interior, tastatura este conectată la placa de bază, apăsarea oricărei taste produce un semnal (codul de caractere în sistemul ASCII este un număr de serie hexazecimal al caracterului din tabel), în memoria computerului, un program special prin codul restabilește aspectul caracterului apăsat și își transferă imaginea pe monitor...

Un set specific de componente incluse în acest computer este numit configurație. Configurație minimă pentru PC necesare pentru funcționarea sa include o unitate de sistem (există MP, OP, ROM, HDD, HDD), tastatură (ca dispozitiv de intrare) și un monitor (ca dispozitiv pentru ieșirea de informații).

Introducere

Un computer personal (PC) a devenit o necesitate în orice birou modern. Aceasta este baza tehnică principală a tehnologiei informației. Un economist profesionist al secolului XXI trebuie să aibă cunoștințe vaste în domeniul informaticii, să aibă abilități practice în utilizarea tehnologiei moderne de calcul, a sistemelor de comunicații și transmitere a informațiilor, a echipamentelor de birou, să cunoască bazele și perspectivele dezvoltării noilor tehnologii informaționale, să fie capabil să evalueze resursele informaţionale pentru luarea deciziilor optime de management.

În același timp, trebuie avut în vedere faptul că o parte integrantă a activității profesionale a unui specialist modern în management este interacțiunea acestuia cu specialiștii din domeniul tehnologiei informatice. În acest sens, un factor important în eficacitatea interacțiunii lor este cunoașterea specialiștilor în management în terminologia de bază a sferei de activitate informatice, înțelegerea posibilităților și caracteristicilor reale ale utilizării tehnologiilor informatice, capacitatea de a formula clar cerinţele lor ca utilizatori ai unor astfel de sisteme informatice.

Capacitățile unui PC sunt determinate de caracteristicile blocurilor sale funcționale. Înlocuirea unor unități cu altele nu este în prezent o problemă și, dacă este necesar, puteți actualiza rapid computerul. Cu toate acestea, piața computerelor moderne este atât de diversă încât nu este ușor să alegeți unitatea necesară, să determinați configurația PC-ului cu caracteristicile necesare. Este practic imposibil să faci fără cunoștințe speciale.

Ţintă acest curs - studiul arhitecturii unui computer personal modern, luarea în considerare a principalelor componente ale arhitecturii unui PC modern, scopul acestora, funcționarea în întregul sistem, interconectarea și interacțiunea lor, asigurând funcționarea eficientă a PC-ului.

Pentru acest scop, trebuie să rezolvați următoarele sarcini:

1. Luați în considerare arhitectura unui PC modern

2. Examinați blocurile principale ale PC-ului. Compoziția și scopul lor

3. Explorați principalele dispozitive externe ale PC-ului

1.Partea teoretică

1. 1 Arhitectura PC modernă

Arhitectura unui computer este de obicei determinată de un set de proprietăți esențiale pentru utilizator. Accentul principal este pe structura și funcționalitatea mașinii, care pot fi împărțite în de bază și suplimentare.

Functii principale determina scopul computerului: prelucrarea și stocarea informațiilor, schimbul de informații cu obiecte externe.

Funcții suplimentare creșterea eficienței principalelor funcții: asigurarea unor moduri eficiente de funcționare a acestuia, dialog cu utilizatorul, fiabilitate ridicată etc. Funcțiile computerului numite sunt implementate cu ajutorul componentelor sale: hardware și software.

Structura unui calculator este un anumit model care stabilește compoziția, ordinea și principiile de interacțiune a componentelor sale.

Un computer, ca și o persoană, este un sistem în care „corp” și „suflet” coexistă.

„Corpul” unui computer este hardware-ul „hardware” al acestuia. Hardware-ul PC-urilor moderne este o colecție de dispozitive electronice, electromagnetice și electro-optice. Fiecare dispozitiv poate efectua un set specific de acțiuni (funcții). Ce acțiune din setul de acțiuni posibile este efectuată în acest moment este determinată de combinația de semnale electrice de control de intrare. Această combinație se numește comandă.

Se aplică „Suflet” și programe de sistem (software) care reînvie această „grămadă de fier”.

Avantajele unui PC sunt: ​​low cost, care este la îndemâna unui cumpărător individual; autonomie de funcționare fără cerințe speciale pentru condițiile de mediu; flexibilitatea arhitecturii, asigurând adaptabilitatea acesteia la o varietate de aplicații în domeniul managementului, științei, educației, în viața de zi cu zi; „Amabilitate” sistemului de operare și a altor software-uri, ceea ce face posibil ca utilizatorul să lucreze cu acesta fără o pregătire profesională specială; fiabilitate ridicată a muncii.

Din punct de vedere tehnic, un PC poate fi definit ca un singur sistem, care este un set de componente înlocuibile interconectate prin interfețe standard. O componentă aici este un nod (dispozitiv) separat care îndeplinește o funcție specifică ca parte a sistemului. O interfață este un standard pentru conectarea componentelor la un sistem. Acestea sunt conectori, chipset-uri care generează semnale standard, cod de program standard.

În industria calculatoarelor, există un set de componente de același tip cu capacități funcționale diferite (și, în consecință, cu costuri diferite), incluse în sistem printr-o singură interfață. Se numește o descriere completă a setului și a caracteristicilor dispozitivelor care alcătuiesc acest computer Configurare PC .

Există o configurație „minimală” a PC-ului, adică setul minim de dispozitive, fără de care munca unui PC devine lipsită de sens. Aceasta este o unitate de sistem, monitor, tastatură, mouse. De obicei, un set de componente, unite prin conceptul de „calculator personal tipic”, este înțeles astfel: o carcasă cu o unitate de alimentare; placa de sistem (mamă); CPU; BERBEC; controler video; monitor; HDD; tastatură; mouse; Unitatea CD ROM; unitate de dischetă; placa de sunet..

1.2 Principalele blocuri ale PC-ului. Compoziția și scopul lor

Cele mai importante componente ale oricărui PC, care îi determină principalele caracteristici, sunt: ​​microprocesor, placă de sistem (mamă), interfață.

Microprocesor (MP, CentralProcessingUnit-CPU) este un dispozitiv de procesare a informațiilor controlat de software complet funcțional, realizat sub forma unuia sau mai multor circuite integrate mari (LSI) sau foarte mari (VLSI) și situat în interiorul unității de sistem și instalat pe placa de bază. MP este unitatea centrală a PC-ului, concepută pentru a controla funcționarea tuturor unităților mașinii și pentru a efectua operații aritmetice și logice asupra informațiilor.

Microprocesorul include:

unitate de control (CU) - generează și livrează anumite semnale de comandă (impulsuri de control) tuturor blocurilor mașinii la momentele potrivite, datorită specificului operației care se execută și a rezultatelor operațiilor anterioare; generează adresele celulelor de memorie utilizate de operația în curs de desfășurare și transferă aceste adrese către blocurile de calculator corespunzătoare; dispozitivul de control primește secvența de referință a impulsurilor de la generatorul de impulsuri de ceas;

aritmetică - unitate logică (ALU) - concepută pentru a efectua toate operațiile aritmetice și logice asupra informațiilor numerice și simbolice (la unele modele de PC, pentru a accelera execuția operațiilor, la ALU este conectat un coprocesor matematic suplimentar);

memorie cu microprocesor (MPP) - servește pe termen scurt, înregistrând și emitând informații direct utilizate în calcule în următoarele cicluri de ceas ale mașinii. MPP este construit pe registre și este folosit pentru a asigura viteza mare a mașinii, deoarece memoria principală (RAM) nu oferă întotdeauna viteza de scriere, căutare și citire a informațiilor, care este necesară pentru funcționarea eficientă a unui microprocesor de mare viteză;

sistem de interfață cu microprocesor - implementează interfațarea și comunicarea cu alte dispozitive PC; include o interfață internă MP, registre de stocare tampon și circuite de control pentru porturile de intrare-ieșire (IO) și magistrala de sistem. Interfață (interfață) - un set de mijloace de interfață și comunicare a dispozitivelor informatice, asigurând interacțiunea eficientă a acestora. Port de intrare-ieșire (I / O - port de intrare / ieșire) - echipament de interfață care vă permite să conectați un alt dispozitiv PC la microprocesor. ...

Principalele caracteristici ale MP sunt:

Viteza (numărul de operații efectuate în 1 sec.; măsurat în biți / sec);

Frecvența ceasului (adică numărul de cicluri de ceas pe secundă. Ceasul este intervalul de timp dintre începutul furnizării a două impulsuri consecutive de către un generator special de microcircuit-ceas care sincronizează funcționarea nodurilor PC-ului. procesorul efectuează mai multe operații. pe secundă.Viteza ceasului se măsoară în megaherți (MHz) și gigaherți (GHz)).

Adâncimea de biți (determinată de numărul de biți binari pe care MP-ul îi procesează într-un ciclu de ceas).

Placa de sistem (mamă). . Cel mai important element al PC-ului, la care este conectat tot ceea ce alcătuiește computerul în sine. Acesta servește la unirea și organizarea interacțiunii celorlalte componente. Practic, alegerea unei configurații pentru PC începe cu alegerea unei plăci de bază. Placa de baza contine:

Procesor – cipul principal care efectuează majoritatea operațiilor matematice și logice;

Cauciucuri – seturi de conductori prin care se face schimb de semnal

mi între dispozitivele interne ale computerului;

RAM (memorie cu acces aleatoriu, RAM) – un set de microcircuite concepute pentru stocarea temporară a datelor atunci când computerul este pornit;

ROM (memorie numai pentru citire) – un microcircuit conceput pentru stocarea de date pe termen lung, inclusiv atunci când computerul este oprit;

Kit microprocesor (chipset) – un set de microcircuite care controlează funcționarea dispozitivelor interne ale computerului și determină funcționalitatea de bază a plăcii de bază;

· Conectori pentru conectarea dispozitivelor suplimentare (sloturi).

Atunci când alegeți o placă de bază, este necesar să țineți cont de următoarele caracteristici ale acesteia: posibile tipuri de MP-uri utilizate, ținând cont de frecvențele de funcționare ale acestora; numărul și tipul conectorilor magistralei de sistem; dimensiunea de bază a plăcii;

capacitatea de a construi RAM și memorie cache; capacitatea de a actualiza sistemul de bază de intrare/ieșire (BIOS). ...

Prin definitie, arhitectură este o descriere a unui sistem complex format din multe elemente în ansamblu.

Arhitectura unui computer personal modern este o generalizare a principiilor construirii unui computer, propusă de un grup de oameni de știință condus de John von Neumann. În arhitectura clasică a computerului lui Neumann, se pot distinge 5 blocuri principale, prezentate în Fig. 2.1. Cu ajutorul dispozitivelor de intrare (UVV), datele și programele prezentate în formă binară intră în memoria cu acces aleatoriu (RAM), sau memoria, a mașinii. Pentru a implementa instrucțiunile care formează programul, se folosește un dispozitiv aritmetic-logic (ALU), care efectuează operații aritmetice, operații de comparare, algebră logică etc. Interacțiunea dintre RAM și ALU este realizată de o unitate de control (CU). Cu ajutorul acestuia, programul din RAM este transferat în ALU, se găsesc datele necesare, se efectuează calculele, se scrie memoria și se organizează ieșirea rezultatului prin dispozitivul de ieșire (UVv).

Structura reală a unui computer modern este mult mai complexă, datorită dorinței de a crește performanța și funcționalitatea acestuia

Astfel, în structura unui computer personal a apărut o memorie cache, au fost introduse canale de acces direct la RAM, care au fost folosite pentru schimbul de date cu dispozitivele de intrare/ieșire, ocolind microprocesorul.

Dispozitivele periferice sunt conectate la hardware-ul computerului prin controlere speciale (K) sau adaptoare (A) - dispozitive de control, eliberând procesorul de controlul direct al acestui echipament.

În arhitectura computerului personal a apărut coprocesor- un dispozitiv care funcționează în paralel cu procesorul principal și efectuează operații specifice: de exemplu, un coprocesor matematic este destinat calculelor matematice complexe.

Unitatea de sistem este partea centrală a PC-ului. V carcasa unității de sistem conține dispozitivele interne ale PC-ului. Unitatea de sistem include următoarele Dispozitive:

Placă de sistem (mamă) cu microprocesor;

BERBEC;

Unitate hard disk;

Controlere sau adaptoare pentru conectarea și controlul dispozitivelor externe PC (monitor, difuzoare etc.);

Porturi pentru conectarea dispozitivelor externe (imprimanta,

mouse-ul etc.);

Dispozitive de stocare externe (ODS) pentru dischete și discuri laser, cum ar fi CD-ROM și DVD-ROM.

Placa de baza este un nod PC de integrare (unificare). Placa de bază determină în mare măsură configurația PC-ului, deoarece tipul de microprocesor utilizat, cantitatea maximă de RAM, numărul și metodele de conectare a dispozitivelor PC externe și alte caracteristici depind de parametrii acestuia.

Microprocesor(sau CPU)- acesta este microcircuitul principal al computerului. Rulează codul programului în memorie și controlează toate dispozitivele de pe computer, fie direct, fie prin controlere adecvate.

Inima oricărui microprocesor este un nucleu, care constă din milioane de tranzistori amplasați pe un cip de siliciu. Microprocesorul are celule speciale numite registrele generale(RON) Sarcina procesorului este să selecteze comenzile și datele din memorie într-o anumită secvență și să le execute. Pentru a îmbunătăți performanța PC-ului, microprocesorul este echipat cu o memorie cache internă.

Procesoarele Intel utilizate în computerele compatibile IBM au peste o mie de instrucțiuni și sunt clasificate ca procesoare CISC (Complex Instruction Set Computing).

Schimbul de date și comenzi între dispozitivele interne ale PC-ului are loc de-a lungul conductoarelor unui cablu multinucleu - magistrala de sistem. Sarcina principală a magistralei de sistem este să transfere date între procesor și restul componentelor electronice ale computerului. Există trei tipuri de anvelope:

magistrala de date;

magistrala de adrese;

Autobuz de comenzi.

Autobuz de date. Această magistrală este folosită pentru a transfera date din memoria RAM în RON al procesorului și invers. Într-un PC bazat pe procesoare Intel Pentium, magistrala de date este pe 64 de biți, adică 8 octeți de date sunt primiți simultan pentru un ciclu.

Autobuz de adrese. Această magistrală transmite adresele celulelor RAM unde se află comenzile care trebuie executate de procesor. În plus, datele sunt transmise prin această magistrală, cu care funcționează comenzile. La procesoarele moderne, magistrala de adrese este de 32 de biți, adică este formată din 32 de fire paralele.

Autobuz de comenzi. Această magistrală primește comenzi de la RAM, care sunt executate de procesor. Comenzile sunt reprezentate ca octeți. Comenzile simple iau un octet, în timp ce comenzile mai complexe iau doi, trei sau mai mulți octeți. Cele mai multe procesoare moderne au o magistrală de comandă pe 32 de biți, deși există procesoare pe 64 de biți cu o magistrală de comandă pe 64 de biți.

Să luăm în considerare principalele interfețe de magistrală ale plăcilor de bază, dar să ne oprim asupra magistralei în detaliu. USB.

USB(Universal Serial Bus). Universal Serial Bus USB este un element indispensabil al PC-ului modern, înlocuiește porturile paralele și seriale învechite. Obosi USB este o interfață serială de transfer de date pentru periferice cu viteză medie și mică. Vă permite să conectați până la 256 de dispozitive seriale diferite. Obosi USB acceptă detectarea automată (Plug and play) a dispozitivelor noi, precum și așa-numita conectare „la cald”, adică conectarea la un computer care rulează fără a-l reporni. Rata de transfer de date USB este de 1,5 Mbps. Iată și alte tipuri de ^ în fără explicații: ISA(Arhitectură standard industrială), PCI(Interconectarea componentelor periferice), FSB(Autobuz frontal), AGP(Port grafic avansat).

Tot felul de dispozitive de stocare situate pe placa de baza formeaza memorie interna PC, care include:

BERBEC;

Memorie cache;

Memoria permanentă.

memorie RAM(Random Access Memory) este folosită pentru a stoca programele care se execută în prezent și datele necesare pentru aceasta. Prin intermediul memoriei cu acces aleatoriu, comenzile și datele sunt schimbate între microprocesor, memoria externă și dispozitivele periferice. Performanța ridicată determină numele (operațional) acestui tip de memorie. Caracteristica cheie a RAM este volatilitatea sa, adică datele sunt stocate în el numai când computerul este pornit.

Prin principiul fizic al acțiunii, se distinge memoria dinamică DRAMși memorie statică SRAM.

Memoria dinamică cu toată simplitatea și costul redus, are un dezavantaj semnificativ în necesitatea regenerării (actualizării) periodice a conținutului memoriei.

Microcircuitele de memorie dinamică sunt folosite ca memorie principală cu acces aleatoriu (RAM) și microcircuite static- pentru memoria cache.

Memorie cache(Memoria cache) este utilizată pentru a îmbunătăți performanța computerului. Principiul „caching-ului” este utilizarea memoriei rapide pentru a stoca datele sau instrucțiunile cel mai frecvent utilizate, reducând în același timp numărul de apeluri către RAM mai lentă.

ROM permanent(Read Only Memory) este proiectat pentru a stoca informații neschimbabile și este localizat într-un cip de memorie pentru citire (ROM). Microcircuitul ROM este capabil să rețină informații pentru o lungă perioadă de timp, chiar și atunci când computerul este oprit, prin urmare, memoria numai în citire este numită și memorie nevolatilă.

Setul de programe găsite în ROM alcătuiește sistemul de bază I/O BIOS(Intrare / Ieșire de bază cu tem). bios conține programe pentru controlul tastaturii, plăcii video, discurilor, porturilor și a altor dispozitive. Scopul principal al acestor programe este de a verifica compoziția și operabilitatea sistemului și de a asigura interacțiunea principalelor componente ale PC-ului înainte de a încărca orice sistem de operare. În plus, BIOS-ul include un program de testare care rulează atunci când computerul este pornit.