1.2.2 Архитектура современных пк

Информатизация и образование

Микропроцессор — устройство, отвечающее за выполнение арифметических, логических и операций управления, записанных в машинном коде, реализованный в виде одной микросхемы. В настоящее время наиболее широкое распространение получили платы компаний Intel и AMD , которые различаются по стоимости, производительности, и количеству ядер (1, 2, 4, 6, 8).

1.2. Системная плата

Материнская плата (англ. motherboard, MB, также используется название англ. mainboard — главная плата) — это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера. Как правило, материнская плата содержит разъёмы (слоты) для подключения дополнительных контроллеров, для подключения которых обычно используются шины USB, PCI и PCI-Express.

1.3. Оперативная память

Оперативная память (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения им операций.

Виды оперативной памяти:

• DDR — является самым старым видом оперативной памяти, которую можно еще сегодня купить. Рабочее напряжение DDR — 2.5 вольт (обычно увеличивается при разгоне процессора), и является наибольшим потребителем электроэнергии из рассматриваемых видов памяти.
• DDR2 — это наиболее распространенный вид памяти, который используется в современных компьютерах. Это не самый старый, но и не новейший вид оперативной памяти.
• DDR3 — быстрый и новый тип памяти.

Все три вида памяти не совместимы друг с другом!

1.4. Видеокарта

Видеокарта (известна также как графическая плата, графическая карта, видеоадаптер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. Дополнительная видеокарта необходима лишь при условии, что ПК используется для обработки сложной графики.

1.5. Жесткий диск

Накопитель на жёстких магнитных дисках, НЖМД, жёсткий диск, винт, хард, харддиск, HDD — энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах. При выборе жесткого диска необходимо учитывать его интерфейс. В настоящее время наиболее распространен интерфейс SATA , но для модернизации старых ПК необходимо использовать жесткий диск с интерфейсом IDE . С целью увеличения производительности и надежности хранения информации, возможна установка в ПК нескольких жестких дисков.

1.6. Звуковая карта

З вуковая плата (также называемая звуковая карта или музыкальная плата) (англ. sound card) — это плата, которая позволяет работать со звуком на компьютере. В настоящее время звуковые карты бывают как встроенными в материнскую плату, так и отдельными платами расширения или как внешними устройствами

1.7. Накопители и носители информации

• Диске́та — портативный магнитный носитель информации, используемый для многократной записи и хранения данных сравнительно небольшого объема. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-1990гг
• Диски оптические ( CD , DVD) В качестве носителей оптический привод использует плоские многослойные диски диаметром 8 или 12 см. При заказе дисков необходимо обращать внимание на тот тип устройства чтения/записи (привод), установленный в вашем ПК
• USB Flash Drive — носитель информации, используемый для хранения, переноса и обмена данными, резервного копирования и др. Подключается к компьютеру или иному считывающему устройству через стандартный разъём USB. Возможна ситуация когда устройство автоматически не определяется на компьютерах с операционной системой Windows 95, 98, Me , NT , 2000 , тогда необходимо дополнительно устанавливать драйвера. Если флеш не работает при включении в USB разъем на лицевой панели системного блока, подключите ее в любой USB разъем с тыльной стороны системного блока (рис.1). В основном в настоящее время используются накопители на 2, 4 и 8 Gb .

1.8. Оптический привод ( rewriter ) – устройство чтения, записи дисков Можно выделить несколько основных типов данных устройств:

• CD-ROM — д анный привод способен читать только обычные CD.
• CD-RW — CD-RW позволяет не только считывать информацию с обычных компакт-дисков, но и записывать её на CD-R и CD-RW.
• DVD-ROM — устройство, способное читать компакт-диски DVD.
• DVD-CD-RW Combo — т ак называемый Combo-драйв, который сочетает в себе функции таких устройств, как DVD-ROM и CD-RW и, соответственно, может записывать диски CD-R и CD-RW, считывать как обычные CD, так и DVD.
• DVD-RW –позволяет не только читать диски CD/DVD, но и записывать как обычные CD-R/CD-RW-носители, так и куда более ёмкие DVD-R/DVD-RW/DVD+R/DVD+RW.
• Blu—Ray , BD (blue ray — синий луч) — формат оптического носителя, используемый для записи и хранения цифровых данных, включая видео высокой чёткости с повышенной плотностью. Однослойный диск Blu-ray (BD) может хранить 23,3/25/27 или 33 Гб, двухслойный диск может вместить 46,6/50/54 или 66 Гб.

Примечание: п ри подборе конфигурации ПК необходимо обращать внимание на совместимость компонентов!

2.2.1 Базовая аппаратная конфигурация.

В базовый комплект входят:



Монитор (дисплей) – основное устройство вывода информации, устройство для наблюдения за результатами действий вычислительной системы.

Современные мониторы можно разделить на четыре класса по их физическому принципу действия:

1. Мониторы на базе электронно-лучевой трубки ( CRT). Основной элемент такого дисплея электронно-лучевая трубка. Формирование изображения производится на внутренней поверхности экрана, покрытого слоем люминофора. Наборы точек образуют триаду, а триада образует пиксель-точку, из которых формируется изображение. Расстояние между пикселями называется «величиной зерна».

2. Жидкокристаллические мониторы (LCD). Основой жидкокристал- лической панели служат две плоскопараллельные стеклянные пластины. Между пластинами помещено органическое вещество ( жидкий кристалл), способное поворачивать плоскость поляризации проходящего через него излучения.

3. Газоплазменные мониторы. Принцип работы плазменной модели состоит в управлении холодным разрядом разряженного газа, находящегося в состоянии холодной плазмы.

4. Сенсорный экран. Реагирует на прикосновение пальца к определённому месту на экране.

Основными характеристиками монитора являются:

Разрешающая способность экрана — количество пикселей по горизонтали и вертикали ( например 1024768)

Частота регенерации – количество формируемых изображений за 1 секунду ( по норме 75 Гц и выше )

Диагональ экрана монитора ( 15, 17 )

Наиболее известные фирмы по производству мониторов: Sumsung, LG, ViewSonic, Sony, Panasohic.

означает: монитор производства Sony , марки CPD – G 200, с величиной «зерна» 0,25 мм, диагональю экрана 17 дюймов, максимальным разрешением 12801024 и частотой генерации 75 Герц, удовлетворяющий стандарту ТСО99.



Клавиатура- устройство для ввода информации в компьютер, позволяющая передавать компьютеру определённые символы или управляющие сигналы.

Современная клавиатура- это 101 клавишная клавиатура с раскладкой клавиш QWERTY ( КВЕРТИ ). Клавиатура делится на четыре части.

Системный блок— корпус, содержащий составные аппаратные части ПК.

Системный блок может иметь горизонтальную или вертикальную компоновку.

В системном блоке размещаются:

2.2.2. Внешние устройства

Все устройства компьютера, которые не входят в состав системного блока, будем называть внешними. К основным внешним устройствам принято относить клавиатуру, мышь и монитор.

Клавиатура является устройством ввода информации в компьютер.

Стандартная клавиатура имеет 104 клавиши, которые можно условно разделить на несколько групп.

Функциональные клавиши F1-F12, расположенные в верхней части клавиатуры, предназначены для выполнения ряда команд при работе с некоторыми программами.

Символьные (алфавитно-цифровые) клавиши — клавиши с цифрами, русскими и латинскими буквами и другими символами, а также клавиша «пробел»; используются для ввода информации в компьютер.

Клавиши управления курсором — чёрточкой, отмечающей на экране монитора место ввода очередного символа. К ним относятся четыре клавиши со стрелками, перемещающие курсор на одну позицию в заданном направлении, а также клавиши Home, End, PageUp, PageDown, перемещающие курсор соответственно в начало строки, в конец строки, на страницу вверх и на страницу вниз.

Дополнительные клавиши, расположенные с правой стороны клавиатуры, могут работать в двух режимах, переключаемых клавишей NumLock:

• при включённом индикаторе NumLock это удобная клавишная панель с цифрами и знаками арифметических операций, расположенными, как на калькуляторе;
• если индикатор NumLock выключен, то работает режим управления курсором.

Специальные клавиши (Enter, Esc, Shift, Delete, Backspace, Insert и др.) — это клавиши для специальных действий; они рассредоточены по всей клавиатуре.

Клавиша Enter завершает ввод команды и вызывает её выполнение. При наборе текста служит для завершения ввода абзаца.

Клавиша Esc, расположенная в левом верхнем углу клавиатуры, обычно служит для отказа от только что выполненного действия.

Из чего состоит персональный компьютер

Настольный персональный компьютер, как правило, состоит из двух основных составляющих: системного блока, который может быть совмещен с монитором и внешних устройств, часто называемых периферийными. Периферийным устройством называется любое устройство, подключенное к системному блоку. Первостепенными и необходимыми для работы компьютера из них являются монитор, клавиатура и мышь. Остальные, такие как принтер, сканер, веб-камера и многие другие, служат для расширения функциональных возможностей компьютера.

Как правило, все дополнительные внешние устройства подключаются к системному блоку с помощью специальных разъемов. Основная их часть расположена на его задней стенке. Некоторые же, наиболее популярные, выносятся на лицевую часть, например разъемы USB и аудио выходы.

Сам же системный блок состоит из внутренних устройств, называемых комплектующими. Основными компонентами системного блока являются:

• Процессор – основное устройство обработки информации и управления компьютером.
• Видеокарта – устройство для обработки двухмерной и трехмерной графики, а так же вывода изображения на монитор (экран).
• Оперативная память (ОЗУ) – используется для кратковременного хранения данных во время работы компьютера. При его выключении информация, записанная в ОЗУ, пропадает;
• Устройство хранения данных(жесткий диск) – используется как основное средство для хранения всех данных пользователя и программ. Его емкость гораздо больше объема оперативной памяти, правда, скорость чтения и записи информации меньше, чем при работе с ОЗУ. Как вы, наверное, уже догадались, при выключении компьютера информация на диске сохраняется.
• Системная плата (материнская плата) – сложное устройство, объединяющее между собой все компоненты персонального компьютера и обеспечивающее их слаженную работу.
• Оптический привод – устройство для чтения и записи информации на оптические CD, DVDи Blue-rayдиски.
• Корпус – обеспечивает защиту всех комплектующих от вредных внешних воздействий (например, попадания влаги) и придает эстетичный вид вашему компьютеру.
• Блок питания – преобразует переменный ток обычных электрических сетей высокого напряжения (220 Вольт) в постоянный ток низкого напряжения (12 В, 5 В и 3 В), требующийся для питания компьютерных компонентов.

Помимо настольных вариантов, на современном компьютерном рынке, существуют ныне очень популярные портативные или мобильные компьютеры, к которым относятся: ноутбуки в различных конструктивных вариациях, моноблоки и планшетные ПК.

В ноутбуках системный блок, монитор, клавиатура и мышь, объединены в одном раскладывающемся корпусе. В моноблоках производители соединили вместе только монитор и системный блок, клавиатура и мышь подключается отдельно. В планшетах клавиатура и мышь изначально отсутствуют, так как управления этим устройством осуществляется с помощью прикосновения пальцев к экрану.

Если вы хотите более подробно узнать о внутреннем устройстве компьютера и разобраться во многих тонкостях современного рынка комплектующих, то вам в помощь будет наша статья: «Внутренне устройство компьютера для новичков», где этот вопрос рассматривается более детально.

Основные компоненты системного блока:

1. Корпус — весьма важная часть компьютера. Бывают разных размеров и формфакторов. К выбору корпуса системного блока следует подойти внимательно. В принципе, чем корпус больше и тяжелее, тем лучше — будет легче обеспечить хорошее охлаждение и низкий уровень шума. Покупайте корпуса только известных брэндов, например: InWin, Thermaltake, Chieftec, Asus и др.

2. Блок питания — один из самых важных компонентов системного блока компьютера. Вы можете сэкономить на чем угодно, но только не на блоке питания. Как ни странно, но качество блока питания косвенно можно определить на вес — чем тяжелее, тем лучше. Возьмите в одну руку дешевый безымянный блок питания, а в другую дорогой брэндовый, и вы все поймете.Качественные радиаторы и трансформаторы достаточно тяжелые. Блок питания обеспечивает питание всех компонентов системного блока, и качество этого питания оказывает существенное влияние на здоровье всех комплектующих. Некачественный блок питания может являться причиной нестабильной работы компьютера и даже причиной выгорания дорогостоящих комплектующих. Брэндовые корпуса обычнокомплектуются достаточно качественными блоками питания. При выборе блока питания также необходимо обращать внимание на его мощность, например для офисного компьютера достаточно будет 300 Вт, а для игрового может и 500 Вт не хватить.

3. Микропроцессор (CPU — центральный процессор) с охлаждающим радиатором и вентилятором. Микропроцессор — это главное вычислительное устройство компьютера, именно он выполняет команды, из последовательности которых состоят программы. От быстродействия процессора во многом зависит производительность компьютера. Быстродействие процессора определяется частотой, на которой он работает, количеством ядер и архитектурой. Сейчас на рынке присутствуют два основных брэнда: Intel и AMD. Выбор процессора определяется задачами, для решения которых покупается компьютер. Топовые модели обычно нужны для игр, видеообработки и подобных задач. (ofnet.ru)

4. Корпусной вентилятор. Необходим для создания циркуляции воздуха внутри системного блока: обычно работает на выдув, удаляя теплый воздух из корпуса компьютера и вызывая приток холодного воздуха из вне.

5. Модули оперативной памяти. Оперативная память (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство, RAM) — это быстродействующая память компьютера. Именно с этой памятью напрямую работает процессор. После выключения компьютера хранимая в ней информация стирается. С учетом прожорливости современных программ правило такое: чем больше оперативной памяти, тем лучше. На данный момент оптимальным объемом оперативной памяти, пожалуй, будет 4-8 Гигабайт.

6. Видеокарта (видеоадаптер, видеоплата, videocard, videoadapter) — занимается обработкой и выводом графической информации на монитор. В видеокарте имеется свой специализированный графический процессор, который занимается обработкой 2D/3D графической информации. Это позволяет снизить вычислительную нагрузку на центральный процессор (CPU). Для офисных приложений подойдет практически любая видеокарта (даже встроенная в материнскую плату), а вот для игрушек придется раскошелиться. Выбирать игровую видекарту, думаю, следует предварительно определившись с набором игр, в которые хотелось бы поиграть. Выбирая топовую видеокарту убедитесь, что мощности вашего блока питания будет достаточно.

7. Модем. (Наверно в Москве уже неактуальное устройство)

8. Сетевая карта. Через сетевую карту компьютер подключается к локальной или глобальной сети (Интернет). В настоящее время сетевые платы как правило интегрируются в материнские платы.

9, 10. CD или DVD накопитель (CD/DVD-ROM). Бывают как пишушие, так и не пишущие. Могут отличаться скоростью чтения и записи.

11. Жесткий диск (накопитель на жестких магнитных дисках, harddisk, HDD) — это устройство долговременной памяти, данные при выключении питания не стираются, скорость работы намного ниже, чем у оперативной памяти, а емкость намного выше. Все ваши установленные программы, документы, музыка и фильмы храняться именно на жестком диске. Его емкость измеряется в Гигабайтах — чем больше, тем лучше, хотя для большинства офисных применений достаточно 40-80 Гигабайт.

12. Материнская плата — основной компонент системного блока, т.к. она объединяет все перечисленные устройства, а также содержит дополнительные компоненты: сетевой адаптер, видеокарта, звуковая карта, устройства ввода-вывода и пр.

Структура ПК

Составные части, из которых состоит компьютер, называют модулями. Среди всех модулей выделяют основные модули, без которых работа компьютера невозможна, и остальные модули, которые используются для решения различных задач: ввода и вывода графической информации, подключения к компьютерной сети и т.д.

Персональные компьютеры обычно состоят из следующих основных модулей:

Системный блок.

В системном блоке находятся все основные узлы компьютера:

• электронные схемы (процессор, контроллеры устройств и т.д.);

Характеристики основных модулей ПК

Материнская плата

Материнская (системная, главная) плата является центральной частью любого компьютера. На материнской плате размещаются в общем случае центральный процессор, сопроцессор, контроллеры, обеспечивающие связь центрального процессора с периферийными устройствами, оперативная память, кэш-память, элемент ROM-BIOS, аккумуляторная батарея, кварцевый генератор тактовой частоты и слоты для подключения других устройств.

Общая производительность материнской платы определяется не только тактовой частотой, но и количеством данных, обрабатываемых в единицу времени центральным процессором, а также разрядностью шины обмена данных между различными устройствами материнской платы.

По функциональному назначению шины делятся на:

По шине данных происходит обмен данными между центральным процессором, картами расширения и памятью.

По адресной шине происходит адресация ячеек памяти, в которые производится запись данных.

По шине управления или системной шине происходит передача управляющих сигналов между центральным процессором и периферией. На материнской плате системная шина заканчивается слотами для установки других устройств.

В настоящее время существует несколько стандартов шин: ISA, MCA, EISA, VESA, PCI, USB. Архитектура материнских плат постоянно совершенствуется: увеличивается их функциональная насыщенность, повышается производительность.

Порт — многоразрядный вход или выход в устройстве.

В общем случае под процессором понимают устройство, производящее набор операций над данными, представленными в цифровой форме. Применительно к вычислительной технике под процессором понимают центральное процессорное устройство, обладающее способностью выбирать, декодировать и выполнять команды, а также передавать и принимать информацию от других устройств.

Производство современных персональных компьютеров начались тогда, когда процессор был выполнен в виде отдельной микросхемы.

Функции процессора:

1. обработка данных по заданной программе — функция АЛУ;

2. программное управление работой устройств ЭВМ — функция УУ (устройства управления).

В состав процессора входят также регистры — ряд специальных запоминающих ячеек.

Регистры выполняют две функции:

• кратковременное хранение числа или команды;

• выполнение над ними некоторых операций.

Производительность CPU характеризуется следующими основными параметрами:

1. тактовой частотой;

2. степенью интеграции;

3. внутренней и внешней разрядностью обрабатываемых данных;

4. памятью, к которой может адресоваться CPU.

Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций микропроцессор выполняет за одну секунд. Тактовая частота определяет быстродействие процессора.

Степень интеграции микросхемы показывает, сколько транзисторов может поместиться на единице площади. Для процессора Pentium Intel эта величина составляет приблизительно 3 млн. на 3,5 кв.см, у Pentium Pro — 5 млн.

Внутренняя разрядность процессора определяет, какое количество битов он может обрабатывать одновременно при выполнении арифметических операций. Внешняя разрядность процессора определяет, сколько битов одновременно он может принимать или передавать во внешние устройства.

Для процессора различают внутреннюю тактовую частоту процессора и внешнюю. Количество адресов ОЗУ, доступное процессору, определяется разрядностью адресной шины.

Центральный процессор имеет доступ к данным, находящимся в оперативной памяти. Работа компьютера с пользовательскими программами начинается после того как данные будут считаны из внешней памяти в ОЗУ.

ОЗУ работает синхронно с центральным процессором и имеет малое время доступа. Оперативная память сохраняет данные только при включенном питании. Отключение питания приводит к необратимой потере данных, поэтому пользователю, работающему с большими массивами данных в течение длительного времени, рекомендуют периодически сохранять промежуточные результаты на внешнем носителе.

Функции памяти:

• приём информации от других устройств;

• передача информации по запросу в другие устройства машины.

Память делят на:

ОЗУ (оперативно запоминающее устройство);

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство);

Носители внешней памяти: жесткие и гибкие магнитные диски, а также лазерные диски (CD). Прежде, чем использовать, диски форматируют на дорожки и секторы.

К функциям периферийных устройств относятся ввод и вывод информации.

Каждое устройство имеет набор характеристик, которые позволяют подобрать такую конфигурацию устройств, которая наилучшим образом подходит для решения определенного круга задач с помощью компьютера.

По способу реализации оперативная память делится на динамическую и статическую.

Оперативная память бывает: SIMM и DIMM.

Кэш-память. Кэш-память предназначена для согласования скорости работы сравнительно медленных устройств, таких, например как динамическая память с быстрым микропроцессором. Использование кэш-памяти позволяет избежать циклов ожидания в его работе, которые снижают производительность всей системы.

С помощью кэш-памяти обычно делается попытка согласовать также работу внешних устройств, например, различных накопителей, и микропроцессора. Соответствующий контролер кэш-памяти должен заботиться о том, чтобы команды и данные, которые будут необходимы микропроцессору в определенный момент времени, именно к этому моменту оказывались в кэш-памяти.