Урок 29Взаимодействие устройств компьютера

Тест по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной деятельности» для АНО ПО ОСЭК

Области, расположенные в верхнем и нижнем поле каждой страницы документа, которые обычно содержат повторяющуюся информацию:

b. совокупность методов, производственных процессов и программно-технических средств для обработки данных

Структурная схема компьютера

В предыдущих темах вы познакомились с назначением и характеристиками основных устройств компьютера. Очевидно, что все эти устройства не могут работать по отдельности, а только в составе всего компьютера. Поэтому для понимания того, как компьютер обрабатывает информацию, нёобходимо рассмотреть структуру компьютера и основные принципы взаимодействия его устройств.

В соответствии с назначением компьютера как инструмента обработки информации взаимодействие входящих в него устройств должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечить основные этапы обработки данных.

Для пояснения сказанного рассмотрим приведенную на рисунке 21.1 структурную схему обработки информации компьютером, на которой в верхнем ряду указаны уже знакомые вам по разделу 1 основные этапы этого процесса. Выполнение каждого из этих этапов определяется наличием в структуре компьютера соответствующих устройств. Очевидно, что ввод и вывод информации осуществляется с помощью устройств ввода (клавиатура, мышь и др.) и вывода (монитор, принтер и др.). Для хранения информации используются внутренняя и внешняя память на различных носителях (магнитные или оптические диски, магнитные ленты и пр.).

Рис. 21.1. Структурная схема компьютера

Темные стрелки обозначают обмен информацией между различными устройствами компьютера. Пунктирные линии со стрелками символизцруют управляющие сигналы, которые поступают от процессора. Светлые пустые стрелки отображают потоки входной и выходной информации соответственно.

Компьютер представляет собой систему взаимосвязанных компонентов. Конструктивно все основные компоненты компьютера объединены в системном блоке, который является важнейшей частью персонального компьютера.

Устройства ввода, вывода, хранения и обработки информации

Основные и дополнительные устройства (в свою очередь) делятся на неск. категорий (в зависимости от своей основной функции/цели использования):

• устройства ввода : отвечают за получение компьютером информации от вас. Сюда относятся: микрофон, клавиатура, мышь, сканер, веб-камера, граф. планшет и т.д.;
• устройства вывода : отвечают за предоставление информации вам (монитор, колонки, принтер и пр.);
• устройства для хранения информации : диски (HDD, SSD), флешки, ОЗУ. Обратите внимание, что ОЗУ — это кратковременная память (как только ПК будет выключен — вся информация из ОЗУ будет удалена), а диски и флешки — долговременная память (можно записать информацию и хранить ее годами). Сколько служат жесткие диски, флешки, дискеты, DVD-диски;
• устройства для обработки информации : процессор, видеокарта*.

Слайд 2 — устройство ввода, вывода, хранения и обработки информации

Современный вариант архитектуры компьютера

Архитектура современного компьютера, хоть и отличается от классического, но основана на его базе. Определяющей отличительной чертой современного персонального компьютера является наличие у него центрального процессора, который по сути есть соединением блока управления и логико-арифметического блога в единую систему.

Ранее такое соединение было практически невозможным из-за массивного размера микросхем. На сегодняшний день развитие позволило повысить степень интеграции микросхем. Стало возможным ранее невозможное, то есть помещение широкого набора функций в небольшую по размеру деталь. Архитектурой сегодняшнего персонального компьютера также предусматривается использование контроллеров. Необходимость их использования вызвана тем, что роль процессора, как основного устройства, что выполняет функцию обмена информацией с внешними устройствами, изменилась. Функция ввода-вывода информации была убрана из процессора, благодаря новым микросхемам. Была произведена разработка различных каналов обмена информацией, а также наборов микросхем, получивших позже название контроллеров.

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Как узнать какие устройства подключены к ПК и подключить новое устройство

Вариант 1: самое банальное — визуально осмотреть все разъемы ПК и кабели, которые идут к нему (различные флешки, внешние диски, клавиатуры, мышки, джойстики — всё это легко видно ). Открыв боковую крышку системного блока — можно оценить все внутренние основные устройства ПК.

Вариант 2 : если на компьютере установлена Windows — можно запустить диспетчер устройств и раскрыть нужные вкладки (они там достаточно удобно отсортированы). См. пример ниже.

В помощь!

Как посмотреть подключенные устройства к компьютеру (в том числе историю USB подключений: флешки, телефоны, и пр.) — https://ocomp.info/podklyuchennyie-ustroystva.html

Диспетчер устройств — смотрим вкладку Bluetooth

В ОС Windows 10/11 можно открыть параметры системы (Win+i), перейти во вкладку «Bluetooth и устройства» и посмотреть нужную вкладку.

Bluetooth и устройства

Вариант 3 : через спец. утилиты (например, Speccy) можно узнать довольно много обо всех железках, подключенных к ПК. См. пример ниже.

Утилита Speccy — показывает информацию об основных железках, подключенных к ПК

Как подключить новое устройство к ПК

Ответ на вопрос сильно может зависеть от того, какое именно устройство нужно подключить. Касаться здесь подключения внутренних устройств или каких-то специальных — я не буду (в виду большого разнообразия «переменных»), а вот если речь идет о внешних устройствах, подключаемых к USB — то последовательность примерно следующая :

1. сначала необходимо включить (зарядить) это внешнее устройство;
2. далее включить ПК и загрузить Windows;
3. затем подключить устройство к USB-порту компьютера (в большинстве случаев Windows тут же автоматически определяет устройство и с ним можно работать);
4. в ряде случаев далее нужно установить драйвер на устройство;

Диспетчер устройств. Обновляем драйвер на клавиатуру (чтобы заработали дополнительные клавиши)

Цифровой логический уровень

Цифровой логический уровень по сути представляет собой набор логических функций, которые взаимодействую между собой для выполнения большей задачи. Вся работа этого уровня заключается в двух базовых концепциях: вентили и булева алгебра. Сначала я расскажу про них, а дальше про логические схемы и то как они используются при разработке, и в заключении, то что из себя представляет память и как она реализуется.

Вентиль (рис. 1.0) является устройством, которое принимает входные сигналы и выдает выходные, сам он реализован на транзисторах (об их работе я рассказывать не буду). Вентили используются на данном уровне как «строительный» материал, чтобы представлять базовые логические операции, а дальше уже идет их комбинирование для реализации тех или иных схем, то есть смысл данного уровня заключается в построении переиспользуемых схем, а не о работе вентилей (и транзисторов); дальше уже на основе этих схем могут быть построены более сложные и узкоспециализированные схемы, например, целые модули памяти, различная логика, например, для того как будут взаимодействовать компоненты CPU на уровне микроархитектуры и тд.

Рисунок 1.0. Изображение вентилей.

Таблица 1.0. Таблица истинности для основных операций.

A	B	И	И-НЕ	ИЛИ	ИЛИ-НЕ	ИСК-ИЛИ
0	0	0	1	0	1	0
0	1	0	1	1	0	1
1	0	0	1	1	0	1
1	1	1	0	1	0	0

Архитектура современных ПК

В основу архитектуры современных ПК заложен магистрально-модульный принцип. ПК состоит из отдельных частей – модулей, которые являются относительно самостоятельными устройствами ПК (напрмер, процессор, оперативная память, контроллер, дисплей, принтер, сканер и т.д.).

Модульный принцип позволяет пользователю самостоятельно комплектовать необходимую конфигурацию ПК и производить при необходимости его обновление. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией. Для работы ПК как единого механизма необходимо осуществлять обмен данными между различными устройствами, за что отвечает системная (магистральная) шина, которая выполняется в виде печатного мостика на материнской плате.

Основные особенности архитектуры ПК сводятся к принципам компоновки аппаратуры, а также к выбранному набору системных аппаратных средств.

Подобная архитектура характеризуется ее открытостью – возможностью включения в ПК дополнительных устройств (системных и периферийных), а также возможностью простого встраивания программ пользователя на любом уровне программного обеспечения ПК.

Также совершенствование архитектуры ПК связано с максимальным ускорением обмена информацией с системной памятью. Именно из системной памяти, в которой хранятся данные, ПК считывает все исполняемые команды. Таким образом больше всего обращений центральный процессор совершает к памяти и ускорение обмена с памятью приведет к существенному ускорению работы всей системы в целом.

Т.к. при использовании системной магистрали для обмена процессора с памятью приходится учитывать скоростные ограничения самой магистрали, то существенного ускорения обмена данными с помощью магистрали добиться невозможно.

Для решения этого вопроса был предложен следующий подход. Системная память вместо системной магистрали подключается к специальной высокоскоростной шине, которая дистанционно находится ближе к процессору и не требует сложных буферов и больших расстояний. В этом случае обмен с памятью идет с максимально возможной для процессора скоростью, и системная магистраль не замедляет его. Особенно актуальным это решение стало с ростом быстродействия процессора.

Таким образом, структура ПК из одношинной, которая применялась только в первых компьютерах, становится трехшинной.

Рисунок 2. Трехшинная структура ПК

АЛУ и УУ в современных ПК образуют процессор. Процессор, который состоит из одной или нескольких больших интегральных схем, называется микропроцессором или микропроцессорным комплектом.

Сетевые устройства

Коммутаторы и маршрутизаторы

Коммутаторы используются в основном в офисных зданиях, где установлено много компьютеров. Компьютеры подключаются к коммутатору через патч корд, и получают доступ к обмену данных.

Современные коммутаторы имеют от 12 Ethernet портов для подключения и 2 оптических для скоростного соединения с дополнительными устройствами.

Маршрутизаторы используются в корпоративной сети для разделения сети на сегменты и распределение доступа к ней.

WI-FI роутер

WI-FI роутер – это устройство, которое связывает компьютеры по беспроводной сети. При выборе роутера руководствуйтесь тем, что он должен иметь поддержку 5 Ghz и желательно более трех внешних антенн.

На заметку . При подключении используйте сеть 5 Ghz – это избавит от перегрузки канала, и даст хороший прирост к скорости до 1 Гб/с.

Модем

В былые времена интернет работал при помощи DIAL UP модема. Он мог быть встроенным, который подключается в разъём PCI, и внешним, который подключается через COM порт. Данный вид вышел с производства очень давно и на сегодняшний день используется новый вид – 4G модемы.

4G модемы подключаются в USB порт и соединяют компьютер с интернетом через сотового оператора. Это удобно, если вы часто перемещаетесь – интернет всегда с собой.

Многопроцессорная архитектура ПК: особенности и нюансы

Если в компьютере несколько процессоров, то его работа выглядит следующим образом – много различных потоков информации реализуются одновременно. Конечно, такие компьютеры имеют преимущества перед компьютерами с одним процессором.

Рисунок 3. Архитектура многопроцессорного ПК