Архітектура комп’ютерних систем

Міністерство  освіти України

Національний  авіаційний університет

Інститут заочного і дистанційного навчання

 

 

 

 

 

 

 

Курсова робота

 

з дисципліни: “Архітектура комп’ютерних систем“

 

варіант № 43

 

 

 

 

 

 

Студент 3 курсу

Спец. 6.170101

Залікова книжка № 

 

 

 

 

 

 

Київ 2012

 

Зміст

 

 

1. Завдання……………………………………………………………3
2. Вступ……………………………………………………………….4
3. Материнська плата P5B ………………………………….…….…8
4. Вимоги операційних систем
1. Windows XP…………………………………......................12
2. Windows 7………………………………………………….12
5. Конфігурація комп’ютера
1. Мінімальні параметри…………………………………….13
2. Максимальні параметри…………………………………..15
3. Оптимальні параметри…………………………………………
6. Висновок…………………………………………………………….
7. Список інтернет ресурсів……………………………………….

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Завдання

 

 

Завданям курсової роботи з дисципліни «Архітектура комп’ютерних систем» є коректний підбір компонентів комп’ютерної системи на базі вихідних даних, якими є модель материнської плати. Компоненти під зазначену модель материнської плати підбираються в декількох варіантах виходячи з наступних міркувань:

1. Підбір компонентів (процесор, оперативна пам’ять, жорсткий диск, відеокарта і т.д.) з мінімально можливими параметрами, які можуть працювати на даній платформі материнської плати.
2. Підбір компонентів (процесор, оперативна пам’ять, жорсткі диски, відеокарта і т.д.) з максимально можливими параметрами, які можуть працювати на даній платформі материнської плати.
3. Підбір компонентів (процесор, оперативна пам’ять, жорсткий диск, відеокарта і т.д.) з оптимальними параметрами для даної платформи материнської плати.

Крім того необхідно врахувати  специфіку використання операційних  систем Windows XP та Windows 7, які мають різні вимоги до апаратної частини.

В курсовій роботі має бути представлений теоретичний матеріал, який стосується всіх компонентів комп’ютерної системи, їх функціональних, архітектурних  та структурних особливостей і характеристик.

Курсова робота має починатися із змісту першим пунктом, якого є  завдання на виконання курсової роботи, а закінчуватися висновком і  списком використаних літературних джерел та інтернет ресурсів.

Практична частина курсової роботи повинна мати структуру материнської плати і чипсета та характеристик  компонентів виходячи із зазначених вище вимог до їх підбору.

Обсяг курсової роботи 30-40 аркушів  формату А4, шифр Times New Roman, кегль 14, міжрядковий відступ «одинарний».

 

 

 

 

 

2. Вступ

 

Комп'ютер - це електронний  пристрій, що виконує операції введення інформації, зберігання та оброблення її за певною програмою, виведення одержаних  результатів у формі, придатній  для сприйняття людиною. За кожну  з названих операцій відповідають спеціальні блоки комп'ютера:

• пристрій введення,
• центральний процесор,
• запам'ятовуючий пристрій,
• пристрій виведення.

 

Всі ці блоки складаються  з окремих дрібніших пристроїв. Зокрема в центральний процесор можуть входити арифметико-логічний пристрій (АЛП), внутрішній запам'ятовуючий пристрій у вигляді регістрів процесора та внутрішньої кеш-пам'яті, керуючий пристрій (КП). Пристрій введення, як правило, теж не є однією конструктивною одиницею. Оскільки види інформації, що вводиться, різноманітні, джерел може бути декілька. Це стосується і пристрою виведення.

 

Схематично загальна структура  комп'ютера зображена на рис.1.

 

 

 

Рис. 1. Загальна структура  комп'ютера 

 

Запам'ятовуючий  пристрій - це блок ЕОМ, призначений для тимчасового (оперативна пам'ять) та тривалого (постійна пам'ять) зберігання програм, вхідних і результуючих даних та деяких проміжних результатів. Інформація в оперативній пам'яті зберігається тимчасово лише при включеному живленні, але оперативна пам'ять має більшу швидкодію. В постійній пам'яті дані можуть зберігатися навіть при вимкненому комп'ютері, проте швидкість обміну даними між постійною пам'яттю та центральним процесором, у переважній більшості випадків, значно менша.

 

Арифметико-логічний пристрій - це блок ЕОМ, в якому відбувається перетворення даних за командами програми: арифметичні дії над числами, перетворення кодів та ін.

 

Керуючий пристрій координує роботу всіх блоків комп'ютера. У певній послідовності він вибирає з оперативної пам'яті команду за командою. Кожна команда декодується, за потреби елементи даних з указаних в команді комірок оперативної пам'яті передаються в АЛП. АЛП настроюється на виконання дії, вказаної поточною командою (в цій дії можуть брати участь також пристрої введення-виведення); дається команда на виконання цієї дії. Цей процес буде продовжуватися доти, доки не виникне одна з наступних ситуацій: вичерпано вхідні дані, з одного з пристроїв надійшла команда на припинення роботи, вимкнено живлення комп'ютера.

 

Описаний принцип побудови ЕОМ носить назву архітектури  фон Неймана - американського вченого угорського походження Джона фон Неймана, який її запропонував.

Сучасну архітектуру комп'ютера  визначають також такі принципи:

Принцип програмного  керування. Забезпечує автоматизацію процесу обчислень на ЕОМ. Згідно з цим принципом, запропонованим англійським математиком Ч.Беббіджем у 1833 р., для розв'язання кожної задачі складається програма, що визначає послідовність дій комп'ютера. Ефективність програмного керування є високою тоді, коли задача розв'язується за тією самою програмою багато разів (хоч і за різних початкових даних).

Принцип програми, що зберігається в пам'яті. Згідно з цим принципом, сформульованим Дж. фон Нейманом, команди програми подаються, як і дані, у вигляді чисел й обробляються так само, як і числа, а сама програма перед виконання завантажується в оперативну пам'ять. Це прискорює процес її виконання.

Принцип довільного доступу до пам'яті. Згідно з цим принципом, елементи програм та даних можуть записуватися у довільне місце оперативної пам'яті. Довільне місце означає можливість звернутися до будь-якої заданої адреси (до конкретної ділянки пам'яті) без перегляду попередніх.

 

На підставі цих принципів  можна стверджувати, що сучасний комп'ютер - технічний пристрій, який після  введення в пам'ять початкових даних  у вигляді цифрових кодів і  програми їх обробки, вираженої також  цифровими кодами, здатний автоматично здійснити обчислювальний процес, заданий програмою, і видати готові результати розв'язання задачі у формі придатній для сприйняття людиною.

Реальна структура комп'ютера  значно складніша, ніж розглянута вище (її можна назвати логічної структурою). У сучасних комп'ютерах, зокрема  персональних, все частіше здійснюється відхід від традиційної архітектури  фон Неймана, зумовлений прагненням розробників та користувачів до підвищення якості та продуктивності комп'ютерів. Якість ЕОМ характеризується багатьма показниками. Це і набір команд, які комп'ютер здатний розуміти, і швидкість роботи (швидкодія) центрального процесора, кількість периферійних пристроїв введення-виведення, які можна приєднати до комп'ютера одночасно і т.д. Головним показником є швидкодія - кількість операцій, яку процесор здатний виконати за одиницю часу. На практиці корситувача більше цікавить продуктивність комп'ютера - показник його ефективної швидкодії, тобто здатності не просто швидко функціонувати, а швидко розв'язувати конкретні поставлені задачі.

 

Як результат, всі ці та інші фактори спричинили принципове і конструктивне вдосконалення  елементної бази комп'ютерів, тобто  створення нових, більш швидких, надійних і зручних у роботі процесорів, запам'ятовуючих пристроїв, пристроїв  введення-виведення і т.д. Проте, слід усвідомлювати, що швидкість роботи елементів неможливо збільшувати  безмежно (існують сучасні технологічні обмеження та обмеження, зумовлені  фізичними законами). Тому розробники комп'ютерної техніки шукають  вирішення цієї проблеми вдосконаленням архітектури ЕОМ.

Так, з'явилися комп'ютери  з багатопроцесорною архітектурою, в яких кілька процесорів працюють одночасно, а це означає, що продуктивність такого комп'ютера дорівнює сумі продуктивностей процесорів. У потужних комп'ютерах, призначених для складних інженерних розрахунків і систем автоматизованого проектування (САПР), часто встановлюють два або чотири процесори. У надпотужних ЕОМ (такі машини можуть, наприклад, моделювати ядерні реакції в режимі реального часу, передбачати погоду в глобальному масштабі) кількість процесорів досягає кількох десятків.

Швидкість роботи комп'ютера  істотно залежить від швидкодії  оперативної пам'яті. Тому постійно ведуться пошуки елементів для оперативної  пам'яті, які потребували б якомога  менше часу на операції читання-запису. Але разом із швидкодією зростає  вартість елементів пам'яті, тому нарощення  швидкодійної оперативної пам'яті потрібної ємності не завжди прийнятна економічно.

Проблема вирішується  побудовою багаторівневої пам'яті. Оперативна пам'ять складається  з двох-трьох частин: основна частина  великої ємності будується на відносно повільних (більш дешевих) елементах, а додаткова (так звана  кеш-пам'ять) складається зі швидкодійних елементів. Дані, до яких процесор звертається найчастіше містяться в кеш-пам'яті, а більший обсяг оперативної інформації зберігається в основній пам'яті.

Раніше роботою пристроїв  введення-виведення керував центральний  процесор, що займало в нього чимало часу. Архітектура сучасних комп'ютерів передбачає наявність каналів прямого  доступу до оперативної пам'яті  для обміну даними з пристроями введення-виведення  без участі центрального процесора, а також передачу більшості функцій  керування периферійними пристроями спеціалізованим процесорам, що розвантажує  центральний процесор і підвищує його продуктивність.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Материнська плата 

Специфікації материнської плати P5B:

 

CPU 

Intel® Quad-core CPU Ready

LGA775 socket for Intel® Core™2 Extreme / Core™2 Duo / Pentium® Extreme / Pentium® D / Pentium® 4 / Celeron® D Processors

Compatible with Intel® 05B/05A/06B processors

Intel® Hyper-Threading Technology ready

Support Intel® next generation 45nm Multi-core CPU

 

Chipset

Intel® P965 / ICH8 with Intel® Fast Memory Access Technology

 

Front Side Bus 

1066 / 800 / 533 MHz

 

 

 

Memory 

4 x DIMM, max. 8GB, DDR2 800 / 667 / 533 MHz, non-ECC, un-buffered memory

 

Expansion Slots

1 x PCI-E x16

3 x PCI-E x1

3 x PCI 2.2

 

Storage

Southbridge

- 4 x SATA 3.0 Gb/s ports

JMicron® JMB363 PATA and SATA controller

- 1 x UltraDMA 133/100/66 for up to 2 PATA devices

- 1 x Internal SATA 3.0 Gb/s port

- 1 x External SATA 3.0 Gb/s port (SATA On-the-Go)

- Support SATA RAID 0, 1 and JBOD (by 1x External SATA & 1x Internal SATA)

 

LAN 

Realtek® PCI-E Gigabit LAN controller

 

Audio 

ADI® 8-channel High Definition Audio CODEC

- Support Jack-Sensing, Enumeration, Multi-streaming and Jack-Retasking

- Coaxial / Optical S/PDIF out ports at back I/O

- ASUS Noise Filter

 

USB 

10 x USB 2.0 ports (6 ports at mid-board, 4 ports at back panel)

 

Overclocking Features 

Intelligent overclocking tools:

- AI NOS™ (Non-delay Overclocking System)

- AI Overclocking (intelligent CPU frequency tuner)

- ASUS AI Booster utility

Precision Tweaker:

- vCore: Adjustable CPU voltage at 0.0125V increment

- vDIMM: 2-step DRAM voltage control

SFS (Stepless Frequency Selection)

- FSB tuning from 100MHz up to 400MHz at 1MHz increment

- Memory tuning from 400MHz up to 1066MHz

- PCI Express frequency tuning from 90MHz up to 150MHz at 1MHz increment

Overclocking Protection:

- ASUS C.P.R.(CPU Parameter Recall)

 

ASUS Unique Features 

ASUS Quiet Thermal Solution:

- ASUS AI Gear

- ASUS AI Nap

- ASUS Q-Fan 2

ASUS Crystal Sound:

- ASUS Noise Filter

ASUS EZ DIY:

- ASUS Q-Connector

- ASUS O.C. Profile

- ASUS CrashFree BIOS 3

- ASUS EZ Flash 2

 

Other ASUS Special Features 

ASUS MyLogo 2

 

Back Panel I/O Ports 

1 x PS/2 Keyboard

1 x PS/2 Mouse

1 x Parallel port

1 x S/PDIF Out (Coaxial + Optical)

1 x External SATA

1 x RJ45 port

4 x USB 2.0/1.1

8-Channel Audio I/O

 

Internal I/O Connectors 

3 x USB connectors support additional 6 USB ports

1 x Floppy disk drive connector

1 x IDE connector

1 x COM connector

5 x SATA connectors

1 x CPU Fan connector

2 x Chassis Fan connector

1 x Power Fan connector

Front panel audio connector

1 x Azalia Digital Header

1 x S/PDIF Out Header

Chassis Intrusion connector

CD audio in

24-pin ATX Power connector

1 x 4-pin ATX 12V Power connector

System Panel

 

BIOS

8 Mb Flash ROM, AMI BIOS, PnP, DMI2.0, WfM2.0, SM BIOS 2.3, ACPI 2.0a, ASUS EZ Flash 2, ASUS CrashFree BIOS 3

 

Manageability 

WfM 2.0, DMI 2.0, WOL by PME, WOR by PME, PXE

 

Accessories 

UltraDMA 133/100/66 cable

FDD cable

SATA cables

SATA power cables

I/O Shield

User's manual

USB2.0 port module

2 in 1 Q-connector

 

O/S Compatibility 

Windows Vista/XP/2000

 

Support Disc 

Drivers

ASUS PC Probe II

ASUS Update

AI Booster

Anti-virus software (OEM version)

 

Form Factor

ATX Form Factor, 12"x9.6" (30.5cm x 24.4cm)

 

 

4. Вимоги операційних систем

1. Windows XP

Виробником вказані наступні мінімальні і рекомендовані вимоги то комп’ютерів, що працюють на ОС Windows XP:

 

	Minimum	Recommended
Processor	233 MHz	At least 300 MHz
Memory	64 MB of RAM	At least 128 MB of RAM
Video adapter and monitor	Super VGA (800 x 600) or higher resolution
Hard drive disk free space	1.5 GB or higher (additional 1.8 GB for Service Pack 2 and additional 900 MB for Service Pack 3)
Optical drive	CD-ROM drive (Only to install from CD-ROM media)
Input devices	Keyboard, Microsoft Mouse or a compatible pointing device
Sound	Sound card and Speakers or headphones

 

 

2. Windows 7

 

Виробником вказані наступні мінімальні вимоги то комп’ютерів, що працюють на ОС Windows 7:

 

Architecture	32-bit		64-bit
Processor	1 GHz IA-32 processor		1 GHz x86-64 processor
Memory	1 GB		2 GB
Graphics card	DirectX 9 graphics processor with WDDM driver model 1.0 (Not absolutely necessary; only required for Aero)
HDD free space	16 GB of free disk space	20 GB of free disk space
Optical drive	DVD-ROM drive (Only to install from DVD-ROM media)

Будемо враховувати вимоги виробників ОС що до Архітектури комп’ютерів.

 

5. Конфігурація комп’ютера

 

Так як на підтримку ОС Windows XP вимоги значно менші, ніж на Windows 7 будемо враховувати необхідні вимоги розробників.

Наша материнська плата підтримує сокет s775, тому процесор повинен підтримувати саме такий чіпсет. Відеокарта повинна підтримувати слот PCI Express16. Оперативна пам'ять повинна відповідати стандарту DDR2.

 

 

1. Мінімальні параметри

 

 

Processor  

Intel Pentium 4 521 tray  (2.8GHz, 800 FSB,HT, L2 1MB)

 

 

 

 

 

 

 

 

 Graphics card

ASUS EAH5450 SILENT/DI/512MD2(LP)

Memory

DDR2 667 256MB Infineon

HDD

Samsung Spinpoint M5P 160GB 5400rpm 8MB HM160HC 2.5 IDE

Optical drive

LG GH22_NS50_black

2. Максимальні параметри