Лекция основные характеристики компьютера

Урок 7
Устройство персонального компьютера и его основные характеристики. Знакомство с комплектацией устройств ПК, подключение внешних устройств

Как устроен персональный компьютер

Основные темы параграфа:

— что такое ПК;
— основные устройства ПК;
— магистральный принцип взаимодействия устройств ПК.

Изучаемые вопросы:

— Персональный компьютер – компьютер для личного пользования.
— Основные устройства персонального компьютера.
— Минимальный комплект устройств.
— Магистральный принцип взаимодействия устройств персонального компьютера.
— Характеристики микропроцессора: тактовая частота, разрядность.
— Объём – основная характеристика оперативной памяти.
— Характеристики устройств внешней памяти.

Что такое ПК

В § 5 мы познакомились с основными устройствами компьютера — электронно-вычислительной машины (ЭВМ). Современные ЭВМ бывают самыми разными: от больших, занимающих целый зал, до маленьких, помещающихся на столе, в портфеле и даже в кармане. Разные ЭВМ используются для разных целей. Сегодня самым массовым видом ЭВМ являются персональные компьютеры. Персональные компьютеры (ПК) предназначены для личного (персонального) использования. Существуют различные типы ПК: стационарные (настольные) и мобильные (ноутбуки, планшетные ПК, карманные ПК).

Несмотря на разнообразие моделей ПК, в их устройстве существует много общего. Об этих общих свойствах и пойдет сейчас речь.

Основные устройства ПК

Основной «деталью» персонального компьютера является микропроцессор (МП). Это миниатюрная электронная схема, созданная путем очень сложной технологии, выполняющая функцию процессора компьютера.

Персональный компьютер представляет собой набор взаимосвязанных устройств. В стационарном ПК центральным устройством является системный блок. В системном блоке находится «мозг» машины: микропроцессор и внутренняя память. Там же помещаются: блок электропитания, дисководы, контроллеры внешних устройств. Системный блок снабжен вентиляторами для охлаждения нагревающихся при работе элементов.

С наружной стороны системного блока имеются сетевой выключатель, кнопка перезагрузки компьютера, разъемы (которые называют портами) для подключения внешних устройств, выдвижной лоток для установки оптического диска.

К системному блоку подключены клавиатура (клавишное устройство), монитор (другое название — дисплей) и мышь (манипулятор). Иногда используются другие типы манипуляторов: джойстик, трекбол и пр. Дополнительно к ПК могут быть подключены: принтер (устройство печати), модем (для выхода в компьютерную сеть) и другие устройства (рис. 2.7).

На рисунке 2.7 показана стационарная модель ПК, на рис. 2.8 — ноутбук.

В ноутбуке все необходимые компоненты объединены в одном корпусе, который складывается как книжка (отсюда название компьютера).

Все устройства внешней памяти, а также устройства ввода/вывода взаимодействуют с процессором ПК через специальные блоки, которые называются контроллерами (от английского controller — контролер, управляющий). Существуют контроллер дисковода, контроллер монитора, контроллер принтера и т. п.

Сравнительно недавно в составе ПК появился универсальный контроллер, позволяющий подключать через универсальный разъем (USB) различные виды устройств: принтер, монитор, клавиатуру, мышь и др.

Магистральный принцип взаимодействия устройств ПК

Принцип, по которому организована информационная связь между устройствами компьютера, называется магистральным принципом взаимодействия. Процессор через многопроводную линию, которая называется магистралью (другое название — шина), связывается с другими устройствами (рис. 2.9).

Каждое подключаемое к ПК устройство получает свой номер, который выполняет роль адреса этого устройства. Информация, передаваемая от процессора к устройству, сопровождается его адресом и подается на контроллер. Далее работой устройства управляет контроллер.

Характерная организация магистрали такая: по одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация, по другой (шина адреса) — адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Есть еще третья часть магистрали — шина управления; по ней передаются управляющие сигналы (например, проверка готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.).

Коротко о главном

В состав системного блока входят: микропроцессор, внутренняя память, дисководы, блок питания, контроллеры внешних устройств.

Внешние устройства (устройства ввода/вывода, устройства внешней памяти) взаимодействуют с процессором ПК через контроллеры.

Все устройства ПК связаны между собой по многопроводной линии, которая называется информационной магистралью, или шиной.

Каждое внешнее устройство имеет свой адрес (номер). Передаваемая к нему по шине данных информация сопровождается адресом устройства, который передается по адресной шине.

Вопросы и задания

1. Назовите минимальный комплект устройств, составляющих персональный компьютер, и сделайте фотографии этих устройств.

2. Какие устройства входят в состав системного блока?

3. Что такое контроллер? Какую функцию он выполняет?

4. Как физически соединены между собой различные устройства ПК?

5. Как информация, передаваемая по шине, попадает на нужное устройство?

Основные характеристики персонального компьютера

Основные темы параграфа:

— характеристики микропроцессора;
— объем внутренней (оперативной) памяти;
— характеристики устройств внешней памяти;
— устройства ввода/вывода.

Изучаемые вопросы:

Все чаще персональные компьютеры используются не только на производстве и в учебных заведениях, но и в домашних условиях. Их можно купить в магазине так же, как покупают бытовую технику. При покупке любого товара желательно знать его основные характеристики, для того чтобы приобрести именно то, что вам нужно. Такие основные характеристики есть и у ПК.

Характеристики микропроцессора

Существуют различные модели микропроцессоров, выпускаемые разными фирмами. Основными характеристиками МП являются тактовая частота и разрядность процессора.

Режим работы микропроцессора и других связанных с ним устройств задается микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты. Это своеобразный метроном внутри компьютера. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Ясно, что если метроном «стучит» быстрее, то и процессор работает быстрее. Тактовая частота измеряется в мегагерцах — МГц. Частота в 1 МГц соответствует миллиону тактов в одну секунду. Вот некоторые характерные тактовые частоты микропроцессоров: 600, 800, 1000 МГц. Последняя величина называется гигагерцем — ГГц. Современные модели микропроцессоров работают с тактовыми частотами в несколько гигагерц.

Следующая характеристика — разрядность процессора. Разрядностью называют максимальную длину двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться процессором целиком. Разрядность процессоров на первых моделях ПК была равна 8 битам. Затем появились 16-разрядные процессоры. На современных ПК чаще всего используются 32-разрядные процессоры. Наибольшая разрядность у современных микропроцессоров, используемых в ПК, — 64 бита.

Объем внутренней (оперативной) памяти

Про память компьютера мы уже говорили. Она делится на оперативную (внутреннюю) и долговременную (внешнюю) память. Производительность машины очень сильно зависит от объема внутренней памяти. Если для работы каких-то программ не хватает внутренней памяти, то компьютер начинает переносить часть данных во внешнюю память, что резко снижает его производительность. Скорость чтения/записи данных в оперативную память на несколько порядков выше, чем во внешнюю.

Объем оперативной памяти влияет на производительность компьютера. Для эффективной работы современных программ требуется оперативная память объемом в сотни и тысячи мегабайтов (гигабайты).

Назначение кэш-памяти

Для сокращения времени выполнения программы в состав ПК входит специальный вид внутренней памяти, который называется кэш-памятью. Это небольшой по объему, но имеющий самое короткое время чтения/записи раздел памяти компьютера. В кэш-памяти дублируются данные и команды из оперативной памяти, к которым процессор наиболее часто обращается при выполнении программы. Поэтому первоначально процессор ищет требуемую информацию в кэш-памяти, и только если ее там не обнаруживает, обращается к более медленной оперативной памяти.

Характеристики устройств внешней памяти

Устройства внешней памяти — это магнитные и лазерные дисководы, флэш-память. Встроенные в системный блок магнитные диски называются жесткими дисками, или винчестерами. Это очень важная часть компьютера, поскольку именно здесь хранятся все необходимые для работы компьютера программы. Чтение/запись на жесткий диск производится быстрее, чем на все другие виды внешних носителей, но все-таки медленнее, чем в оперативную память. Чем больше объем жесткого диска, тем лучше. На современных ПК устанавливают жесткие диски, объем которых измеряется в гигабайтах: десятки и сотни гигабайтов. Покупая компьютер, вы приобретаете и необходимый набор программ на жестком диске. Обычно покупатель сам заказывает состав программного обеспечения компьютера.

Все остальные носители внешней памяти — сменные, т. е. их можно вставлять в дисковод и доставать из дисковода. К ним относятся оптические диски типа CD (компакт-диски) и DVD. Об их свойствах рассказывалось в § 6. Диски удобны для длительного хранения программ и данных, а также для переноса информации с одного компьютера на другой.

В обязательный комплект современного ПК входят оптические дисководы для работы с CD и DVD. На этих носителях распространяется программное обеспечение. Вместимость CD-ROM исчисляется сотнями мегабайтов (стандартный объем — 700 Мб). Информационная емкость DVD исчисляется гигабайтами (4,7; 8,5; 17 Гб). Часто на DVD записываются видеофильмы. На одном диске можно уместить двухчасовой видеофильм с несколькими звуковыми дорожками на разных языках.

Пишущие оптические дисководы позволяют производить запись и перезапись информации на CD-RW и DVD-RW.

В последнее время основным средством переноса информации с одного компьютера на другой стала флеш-память. Флеш-память — это электронное устройство внешней памяти, используемое для чтения и записи информации в файловом формате. Флеш-память, как и диски, — энергонезависимое устройство. Емкость носителя составляет от сотен мегабайтов до нескольких гигабайтов. А скорость чтения и записи данных на флеш-носитель приближается к скорости чтения и записи на жесткий диск.

Устройства ввода/вывода

Все остальные типы устройств относятся к числу устройств ввода/вывода. Обязательными из них являются клавиатура, монитор и манипулятор (мышь; на мобильных ПК: трекбол, тачпад, джойстик и др.). Дополнительные устройства: принтер, модем, сканер, звуковая система и некоторые другие. Выбор этих устройств зависит от потребностей и финансовых возможностей покупателя. Всегда можно найти источники справочной информации о моделях таких устройств и их эксплуатационных свойствах.

Коротко о главном

Основные характеристики микропроцессора: тактовая частота и разрядность. Чем больше тактовая частота, тем выше скорость работы процессора. Увеличение разрядности ведет к увеличению объема данных, обрабатываемых компьютером за единицу времени.

Объем оперативной памяти влияет на производительность компьютера. Для эффективной работы современных программ требуется оперативная память объемом в сотни и тысячи мегабайтов (гигабайты).

Жесткий магнитный диск — обязательное устройство внешней памяти в составе компьютера.

Сменными носителями являются оптические диски, флеш-память.

Необходимый набор устройств ввода/вывода: клавиатура, манипулятор, монитор.

Дополнительные устройства ввода/вывода: принтер, сканер, модем, акустическая система и др.

Вопросы и задания

1. От каких характеристик компьютера зависит его производительность?

2. Информационный объем какого порядка имеют винчестеры, CD-ROM, DVD-ROM?

3. Какие устройства памяти являются встроенными, какие — сменными?

4. Какие устройства ввода/вывода являются обязательными для ПК, какие — дополнительными?

Основные характеристики компьютеров.

3. Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру.

Основные характеристики компьютеров.

Персональным компьютером (сокращенно ПК или РС) называют небольшую ЭВМ, ориентированную на неспециалиста в вычислительной технике.

В современных персональных компьютерах, как правило, используется принцип открытой архитектуры или магистрально-модульный. Он заключается в том, что устройства, непосредственно участвующие в обработке информации (процессор, сопроцессор, оперативная память), соединяются с остальными устройствами единой магистралью — шиной.

Конфигурация- состав устройств, подключенных к компьютеру. Порт- точка подключения внешнего устройства к компьютеру.

Преимущества открытой архитектуры заключаются в том, что пользователь получает возможность: 1) выбрать конфигурацию компьютера. 2) расширить систему, подключив к ней новые устройства. 3) модернизировать систему, заменив любое из устройств более новым.

Основные характеристики компьютеров.

1) тип процессора. Компьютер на базе процессора более современного типа будет при всех прочих равных условиях производительнее, чем машины на базе процессоров старых типов.

2) тактовая частота. Это основная характеристика быстродействия компьютера. Такт — промежуток времени, необходимый для выполнения одной простейшей машинной операции. Тактовая частота- количество тактов в секунду.

3) разрядность (объем информации, передаваемый по шине за 1 машинный такт. Иными словами, разрядность- ширина канала передачи данных).

4) объем оперативной памяти (определяет возможность запуска на ЭВМ тех или иных программ).

5) характеристики периферийных устройств (емкость жесткого диска, число и типы дисководов для дискет, тип дисплея и объем видеопамяти, тип и скорость печати принтера, быстродействие модема и т.д.).

2. Многообразие компьютеров.

Суперкомпьютер (англ. supercomputer, СуперЭВМ) — вычислительная машина, значительно превосходящая по своим техническим параметрам большинство компьютеров.

Из семейства малых компьютеров можно выделить три подкласса, отражающие различные направления их развития: персональные, портативные, промышленные.

Персональный компьютер (англ. регзопа1 сошри1:ег), персональная ЭВМ — компьютер, предназначенный для личного использования, цена, размеры и возможности которого удовлетворяют запросам большого количества людей. Созданный как вычислительная машина, компьютер, тем не менее, всё чаще используется как инструмент доступа в компьютерные сети и как платформа для компьютерных игр.

Класс портативных компьютеров в настоящее время является самым престижным в мире. Самый распространенный компьютер из этого класса- ноутбук. Ноутбук (англ. по1еЪоок — блокнот, блокнотный ПК) — портативный персональный компьютер, в корпусе которого объединены типичные компоненты ПК, включая дисплей, клавиатуру и устройство указания (обычно сенсорная панель, или тачпад). Наименьшими из этого класса являются КПК- карманные персональные компьютеры*. Большое распространение получили коммуникаторы(смартфоны), совмещающие в себе функции КПК и мобильного телефона.

Промышленные компьютеры предназначены для использования в производственных условиях. Они встраиваются в технологический процесс производства какой- нибудь продукции, осуществляют управление технологическими линиями и станками. К ним предъявляются повышенные требования по надежности работы, при их изготовлении придерживаются стандарта, называемого евромеханикой.

3. Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру.

К компьютеру можно подключить множество различных внешних устройств, интерфейс которых очень разнообразен. Именно для этого компьютер снабжен различными внешними разъемами. К компьютеру можно подключить, например: принтер, сканер, плоттер, устройства звукового ввода и вывода, сенсорные устройства ввода, манипуляторы, флэш-память.

Принтер — это устройство для печати. Различают три вида принтеров: матричные, струйные и лазерные. Сканер преобразует документы из бумажной формы в электронную. Различают четыре вида сканеров: ручные, листопротяжные, планшетные и барабанные. Большую популярность в последнее время приобрели так называемые многофункциональные устройства (сокращенно МФУ), которые совмещают в себе сразу работу трех устройств — принтера, сканера и ксерокса. Плоттеры (графопостроители)предназначены для вывода графической информации, создания схем, сложных архитектурных чертежей, художественной и иллюстрационной графики, карт, трехмерных изображений. По конструкции плоттеры делятся на планшетные и барабанные, по принципу действия — на перьевые, струйные, электростатические, карандашные, с термопереносом. Устройства звукового ввода (микрофон) и вывода (колонки, наушники) служат для ввода и вывода сигналов, звуков, музыки, человеческой речи. Сенсорный экран (поверхность, покрытая специальным слоем, прикосновение к определенному месту которой обеспечивает выбор задания или команды меню). Световое перо (похоже на обычный карандаш, на кончике которого находится светочувствительный элемент). Графический планшет или дигитайзер ( используется для создания или копирования рисунков и фотографий как на листе бумаги, после чего изображение преобразуется в цифровую форму). Манипуляторы – устройства, которые позволяют ускорить работу с компьютерными объектами и обеспечивают более удобное управление ими. Это: мышь ( механическая, оптико- механическая, оптическая), трекбол ( шаровой манипулятор, напоминает перевернутую мышь), тачпад (используется для замены мыши в ноутбуке), джойстик (ручка управления, разработанная для игр). Флэш-память отличается от обычной оперативной памяти тем, что не стирается после отключения компьютера. Эти карточки используются в цифровых фотоаппаратах для хранения снимков. Ее можно извлечь из фотоаппарата и напрямую подключить к ноутбуку, чтобы скачать оттуда все фотографии.

Многообразие внешних устройств, подключаемых к компьютеру

Для подключения устройств компьютер
снабжен различными внешними разъемами.
К компьютеру можно подключить, например:
• принтер,
• сканер,
• плоттер,
• устройства звукового ввода и вывода,
• сенсорные устройства ввода,
• манипуляторы,
• флэш-память.

Принтер — это устройство для печати.
Различают виды принтеров:
• матричные,
• струйные,
• лазерные.
Сканер преобразует документы из бумажной
формы в электронную.
Различают следующие виды сканеров:
• ручные,
• листопротяжные,
• планшетные,
• барабанные.

Большую популярность приобрели
многофункциональные устройства (сокращенно
МФУ), которые совмещают в себе работу трех
устройств:
• принтера,
• сканера,
• ксерокса.
Плоттеры (графопостроители) предназначены
для вывода графической информации,
создания схем, сложных архитектурных
чертежей, художественной и иллюстрационной
графики, карт, трехмерных изображений.

По конструкции плоттеры делятся на:
• планшетные,
• барабанные.
По принципу действия – на:
• перьевые,
• струйные,
• электростатические,
• карандашные,
• с термопереносом.

Устройства звукового ввода (микрофон) и
вывода (колонки, наушники) служат для
ввода и вывода сигналов, звуков, музыки,
человеческой речи.
Сенсорный экран (поверхность, покрытая
специальным слоем, прикосновение к
определенному месту которой
обеспечивает выбор задания или
команды меню).

Световое перо (похоже на обычный
карандаш, на кончике которого находится
светочувствительный элемент).
Графический планшет или дигитайзер
(используется для создания или
копирования рисунков и фотографий как на
листе бумаги, после чего изображение
преобразуется в цифровую форму).

Манипуляторы — устройства, которые
позволяют ускорить работу с
компьютерными объектами и
обеспечивают более удобное управление
ими.
Это: мышь (механическая, оптикомеханическая, оптическая), трекбол
(шаровой манипулятор, напоминает
перевернутую мышь), тачпад
(используется для замены мыши в
ноутбуке), джойстик (ручка управления,
разработанная для игр)

Флэш-память отличается от обычной
оперативной памяти тем, что не
стирается после отключения компьютера.
Эти карточки используются в цифровых
фотоаппаратах для хранения снимков.
Ее можно извлечь из фотоаппарата и
напрямую подключить к ноутбуку, чтобы
скачать оттуда все фотографии.