Работа с основными узлами и блоками персонального 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?

Электронное приложение к уроку

liniya

Вернуться к материалам урока
Презентации, плакаты, текстовые файлы	Ресурсы ЕК ЦОР
Видео к уроку

liniya

Cкачать материалы урока

Процессор (центральное процессорное устройство — ЦПУ «CPU»)

Центральный процессор – это главная часть аппаратного обеспечения компьютера или «мозг компьютера». Чаще говорят — микропроцессор или просто процессор.

Устройство системного блока, процессор

Именно процессор отвечает за выполнение программного кода (инструкции) для выполнения арифметических, логических и системных операций ввода/вывода.

Этот термин используется в компьютерной индустрии, с начала 1960 годов. Форма, дизайн и реализация процессоров сильно изменились начиная с самых ранних примеров, но их фундаментальная работа остаётся такой же.

Стандартизация и миниатюризация процессоров привели к глубокому проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека. Современные процессоры можно найти не только в таких высокотехнологичных устройствах, как компьютеры, но и в автомобилях, калькуляторах, мобильных телефонах и даже в детских игрушках.

Чаще всего они представлены микроконтроллерами, где помимо вычислительного устройства на кристалле расположены дополнительные компоненты (память программ и данных, интерфейсы, порты ввода/вывода, таймеры и др.).

Современные процессоры, как правило, меньше, чем 4х4 сантиметра, с сотнями контактов.

Упрощенно можно сказать, что типичными компонентами процессора являются арифметическо — логический блок (ALU), который выполняет арифметические и логические операции, и блок управления (CU), который извлекает инструкции из памяти, декодирует и выполняет их, призывая к работе ALU, когда это необходимо.

Производительность или скорость процессора зависит от тактовой частоты (как правило, обозначают в МГц) и количества выполненных инструкций за такт (IPC), которые в совокупности являются количеством выполненных инструкций в секунду (IPS).

Чем выше скорость работы процессора, тем выше быстродействие компьютера. Процессор имеет специальные ячейки, которые называются регистрами. Именно в регистрах помещаются команды, которые выполняются процессором, а также данные, которыми оперируют команды. Работа процессора состоит в выборе из памяти, в определённой последовательности, команд и данных, и их выполнение. На этом и базируется выполнение программ.

Распределение памяти также сильно влияет на производительность процессора.

Производительность компьютеров повышается за счёт использования многоядерных процессоров, который, по сути, это объединение двух или более отдельных процессоров (называется сердечники) в одну интегральную схему. В идеале, двухъядерный процессор будет почти вдвое мощнее одноядерных процессоров.

На практике, однако, производительность гораздо меньше, всего около 50%, из-за несовершенства программного обеспечения и алгоритмов реализации взаимодействия между аппаратным и программным обеспечением.

Совет: не стоит переплачивать за новинки, через полгода они будут стоить на 10-20% дешевле!

Блок питания

Для того что бы все элементы системного блока заработали, нам и понадобится блок питания. Как уже понятно из названия, блок питания питает электроэнергией все комплектующие системного блока. На данный момент самые популярные блоки питания по мощности: 450, 500 и 600 ВТ. На мощные компьютеры, к которым относятся игровые, устанавливаются более мощные блоки питания.

Видеокарта

Неотъемлемая часть любого компьютера. Отвечает за вывод на монитор пользователя изображения. Отвечает за качество компьютерной графики и производительность 3D приложений в целом.

Существуют как внешние видеокарты, так и внутренние, встроенные в материнскую плату либо в процессор. Однако на большинстве домашних ПК видеокарта внешняя.

Современная внешняя видеокарта отличается от своих прародителей большим количеством кулеров и массивной радиаторной решеткой. Все это нужно для улучшения охлаждения карты и, как следствие, повышения ее производительности.

Основными параметрами видеокарты являются объем ее видеопамяти и диапазон частот, на которых видеокарта работает.

Состав системного блока

Системный блок включает в себя множество частей и компонентов. Кратко рассмотрим большинство из них.

1. Корпус – один из важных компонентов, входящий в число элементов системного блока: на корпусе компьютера крепятся все остальные детали. Корпуса различаются между собой размерами и форм-факторами. При выборе корпуса для системника следует обратить внимание на некоторые детали.

Корпус

Чем корпус больше, тем проще в нем будет разместить остальные элементы системного блока. А чем тяжелее, тем толще стенки он имеет, что позволит наладить хорошее охлаждение и невысокий уровень шума. Компьютерная помощь Комполайф рекомендует использовать корпуса только известных брэндов таких как Thermaltake, Chieftec, InWin и др.

2. Блок питания – возможно, самая важная деталь системного блока ПК. Считается, что лучше сэкономить на любой другой детали, но только не на блоке питания. Может показаться немного странным, но с большой долей вероятности качество блока питания можно определить по весу — чем тяжелей блок питания, тем лучше. Качественные компоненты блока питания: радиаторы, конденсаторы и трансформаторы; довольно тяжелые элементы.

Блок питания (БП)

Блок питания занимается обеспечением электрического питание всех остальных компонентов компьютера. От него напрямую зависит, как долго проработают все остальные комплектующие. Из-за недостаточно качественного блока питания работа всего компьютера может быть нестабильной, также это может стать причиной поломки дорогостоящих элементов.

3. Процессор (CPU — центральный процессор) – это главный вычислительный элемент персонального компьютера. Все программы состоят из огромной последовательности микрокоманд, и именно процессор выполняет эти команды.

От быстродействия процессора в первую очередь зависит производительность и быстрота работы всего ПК (это обязательно необходимо учесть, если решили переустановить windows на более современную версию). Тактовая частота, на которой работает процессор, архитектура и количество ядер определяют быстродействие процессора.

Центральный процессор

Многие годы на мировом рынке процессоров безраздельно доминируют два основных конкурента: AMD и Intel. И ближайшее время эта ситуация вряд ли изменится.

4. Материнская плата – один из компонентов ПК, который входит в число основных. Материнская плата объединяет все компоненты системного блока. Кроме этого она включает в себя дополнительные компоненты: встроенная видеокарта, сетевой адаптер, звуковая карта, устройства ввода-вывода и др.

Материнская плата (mainboard)

Неправильно подобранная материнская плата может негативным образом сказаться на работе ПК в целом, несмотря на то, что остальные комплектующие будут мощными сами по себе.

5. Корпусный вентилятор – используется для охлаждения системника. Он необязателен, но желателен для поддержания приемлемой температуры внутри.

6. Планки оперативной памяти (ОЗУ) — это быстродействующая память компьютера. После выключения компьютера вся информация, находящаяся в ней, удаляется.

Оперативная память (ОЗУ)

Учитывая всё возрастающие потребности современных программ, игр и приложений, можно считать, что чем больше объём оперативной памяти, тем будет лучше. На сегодняшний день минимальный объемом оперативной памяти, устанавливаемой в новый компьютер, будет 4 Гигабайта.

7. Видеокарта — устройство, которое обрабатывает и выводит графическую информацию на монитор. Каждая видеокарта имеет свой собственный графический процессор, который занимается обработкой информации: 2D и 3D. Видеопроцессор существенно снижает вычислительную нагрузку на CPU (центральный процессор).

Видеокарта

Без дорогой и мощной видеокарты можно даже не мечтать о современных компьютерных играх. Кроме этого, у вас вряд ли получится всерьез заняться обработкой видефайлов или профессиональным редактированием фото.

8. Сетевая карта – элемент системного блока, необходимый для соединения компьютера с локальной сетью или сетью Интернет. Последнее время сетевые платы интегрированы (встроены) в материнские платы.

9. Оптический накопитель (CD/DVD) – устройство для чтения и записи оптических дисков. Между собой отличаются типом поддерживаемых дисков, а также скоростью чтения и записи.

10. Жесткий диск (harddisk, HDD, винчестер) — это устройство долговременной памяти. При выключении компьютера данные не удаляются. Быстрота работы жесткого диска намного ниже, чем у оперативной памяти, а объём намного выше.

Жесткий диск (HDD)

Операционная система, установленные программы, документы, фотографии, музыка и фильмы хранятся на жестком диске. Объём HDD (жесткого диска) измеряется в Гигабайтах. Считается, что чем больше, тем лучше. Как говорится, свободного места много не бывает.

Передняя панель системного блока ПК, как правило, содержит две кнопки:

Power – используется для включения компьютера;
Reset — используется при необходимости экстренной перезагрузки компьютера, если он завис.

Также на передней панели можно найти такие элементы:

индикаторы – светодиоды и лампочки, отображающие работу ПК: индикация работы компьютера, индикация состояния жесткого диска.
дисководы и оптические накопители — это устройства, предназначенные для работы с такими носителями информации как дискеты и оптические диски.
разъемы — предназначены для подключения некоторых внешних устройств. Чаще всего это разъемы USB, а также гнездо для подключения наушников и микрофона.

Ели вы хотите собрать новый системный блок, если хотите, чтобы он был сделан специально для вас и не был похож на сотни других, продающихся в магазинах, то центр компьютерной помощи Compolife.ru с радостью поможет осуществить мечту. Обратившись в наш сервис, вы можете быть уверены в надежности и долговечности работы будущего компьютера. Ведь его сборкой и настройкой будут заниматься профессионалы с многолетним успешным опытом работы!