Побудова ЕОМ на базі OS Window 7

НАЦІОНАЛЬНИЙ  АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ ІНФОРМАЦІЙНО-ДІАГНОСТИЧНИХ  СИСТЕМ

КАФЕДРА КОМП’ЮТЕРИЗОВАНИХ  СИСТЕМ ЗАХИСТУ ІНФОРМАЦІЇ

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліні: “ Архітектура комп’ютерних систем ”

на тему: “ Побудова ЕОМ на базі OS Window 7”

Київ 2011 
ЗМІСТ

Завдання курсової роботи

Завданням 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.

Варіант № 36:

Частина І. Теорія 

Материнська плата

Матери́нська пла́та (англ. motherboard), відома також як головна  плата (англ. mainboard), системна плата —  плата, на якій містяться основні  компоненти комп'ютера, що забезпечують логіку роботи.

Назва походить від англійського motherboard, іноді використовується скорочення MB або слово mainboard — головна плата.

На материнській платі  монтується чипсет, це мікросхеми, які  забезпечують і контролюють логіку функціонування плати, на платі також  розташовуються роз'єми для підключення  центрального процесора, графічної плати, звукової плати, жорсткий дисків, оперативної пам'яті та інші роз'єми.

Всі основні електронні схеми комп'ютера і необхідні  додаткові пристрої включаються  в материнську плату, або підключаються  до неї за допомогою слотів розширення. Найважливішою частиною материнської плати є чипсет, який складається, як правило, з двох частин — північного моста (Northbridge) і південного моста (Southbridge). Зазвичай північний і південний міст розташовані на окремих мікросхемах. Саме північний і південний мости визначають, в значній мірі, особливості материнської плати і те, які пристрої можуть підключатися до неї.

Сучасна материнська  плата ПК, як правило, включає чипсет, що здійснює взаємодію центрального процесора з ОЗП і основною оперативною пам'яттю, з портами вводу/виводу, із слотами розширення PCI Express, PCI, а також, зазвичай, з USB, SATA і IDE/ATA. Більшість пристроїв, які можуть приєднуватися до материнської плати, роблять це за допомогою одного або декількох слотів розширення або сокетів, а деякі сучасні материнські плати підтримують бездротові пристрої, що використовують протоколи IrDA, Bluetooth, або 802.11 (Wi-Fi). На сайті фірми Intel приведений докладний опис її материнських плат.

На системній платі  містяться змонтовані:

• слоти DIMM для установки модулів пам'яті типу SDRAM, DDR, DDR2.. (різні для кожного типу пам'яті). Найчастіше їх 3-4, хоча на компактних платах можна зустріти тільки 1 або 2 таких слоти;
• спеціалізований роз’єм типу AGP або PCI-Express для установки відеокарти. Втім, останнім часом, з поголовним переходом на відеоінтерфейс останнього типу, часто-густо зустрічаються плати з двома, а то і з трьома відеорознімами. Також зустрічаються і системні плати (з найдешевших) без відеорознімів взагалі — їхні чипсети мають вбудоване графічне ядро, і зовнішня графічна карта для них необов'язкова;
• поруч із слотами для відеокарт зазвичай знаходяться слоти для підключення додаткових карт розширення стандартів PCI або PCI-Express х1 (раніше зустрічалися ще і слоти ISA, але зараз такі слоти — музейна рідкість);
• інтерфейси (IDE і/або сучасніший Serial ATA) для підключення дискових накопичувачів — твердих дисків і оптичних приводів. Також там досі знаходиться роз’єм для floppy-дисковода (3,5" дискети), хоча все йде до того, що від нього незабаром остаточно відмовляться. Всі дискові накопичувачі підключаються до системної плати за допомогою спеціальних кабелів, які в розмовній мові називають «шлейфами»;
• недалеко від процесора розташовуються розніми для підключення живлення (частіше всього два типи — 24-контактний ATX і 4-контактний ATX12V для додаткової лінії +12 V) і дво-, три- або чотирифазний модуль регулювання напруги VRM (Voltage Regulation Module), що складається з силових транзисторів, дроселів і конденсаторів. Цей модуль перетворює, стабілізує і фільтрує напругу, що подається від блоку живлення;
• задню частину системної плати займає панель з роз’ємами для підключення додаткових зовнішніх пристроїв — монітора, клавіатури і миші, мережних-, аудіо- і USB-пристроїв тощо;
• окрім перелічених слотів і роз’ємів, на будь-якій системній платі є велика кількість допоміжних джамперів (перемичок) і роз’ємів: це можуть бути і контакти для підключення системного динаміка, кнопок і індикаторів на передній панелі корпусу, і розніми для підключення вентиляторів, і контактні колодки для підключення додаткових аудіорознімів і роз’ємів USB і FireWire.

На кожній системній  платі в обов'язковому порядку  є спеціальна мікросхема пам'яті, найчастіше встановлена в спеціальну панельку; втім, окремі виробники, з метою економії впаюють її в плату. Мікросхема містить прошивку BIOS та батарею, яка забезпечує живлення при зникненні зовнішньої напруги. Таким чином, за допомогою всіх цих слотів і роз’ємів, а також додаткових контролерів, системна плата об'єднує всі пристрої, що входять до складу комп'ютера, в єдину систему.

Процесор CPU

Центральний процесор (Central processing unit) — функціональна частина  ЕОМ, що призначена для інтерпретації  команд.

Функції

• обробка даних по заданій програмі шляхом виконання арифметичних і логічних операцій;
• програмне керування роботою пристроїв комп'ютера.

Термін "архітектура  процесора" в даний час не має  однозначного тлумачення. З погляду  програмістів, під архітектурою процесора  мається на увазі його здатність  виконувати певний набір машинних кодів. Більшість сучасних десктопних процесорів відносяться до сімейства x86, або Intel-сумісних процесорів архітектури IA32 (архітектура 32-бітових процесорів Intel). Її основа була закладена компанією Intel в процесорі i80386, проте в подальших поколіннях процесорів вона була доповнена і розширена як самою Intel (введені нові набори команд MMX, SSE, SSE2 і SSE3), так і сторонніми виробниками (набори команд EMMX, 3DNow! і Extended 3DNow!, розроблені компанією AMD).

Проте розробники комп'ютерного устаткування вкладають в поняття "Архітектура процесора" (іноді, щоб остаточно не заплутатися, використовується термін "мікроархітектура") дещо інший зміст. З їхнього погляду, архітектура процесора відображає основні принципи внутрішньої організації конкретних сімейств процесорів. Наприклад, архітектура процесорів Intel Pentium позначалася як Р5, процесорів Pentium II і Pentium III - Р6, а популярні в недавньому минулому Pentium 4 відносилися до архітектури NetBurst. Після того, як компанія Intel закрила архітектуру Р5 для сторонніх виробників, її основний конкурент - компанія AMD була вимушена розробити власну архітектуру - К7 для процесорів Athlon і Athlon XP, і К8 для Athlon 64.

Ядро

В рамках однієї і тієї ж архітектури різні процесори  можуть досить сильно відрізнятися один від одного. І відмінності ці утілюються в різноманітних процесорних ядрах, що володіють певним набором строго обумовлених характеристик. Найчастіше ці відмінності втілюються в різних частотах системної шини (FSB), розмірах кеша другого рівня, підтримці тих або інших нових систем команд або технологічних процесах, за якими виготовляються процесори. Нерідко зміна ядра в одному і тому ж сімействі процесорів спричиняє за собою заміну процесорного роз'єму (сокет, англ. socket), з чого витікають питання подальшої сумісності материнських плат. Проте в процесі вдосконалення ядра виробникам доводиться вносити до нього незначні зміни, які не можуть претендувати на "ім'я власне". Такі зміни називаються ревізіями (англ. stepping) ядра і, найчастіше, позначаються цифробуквенними комбінаціями. Проте в нових ревізіях одного і того ж ядра можуть зустрічатися досить помітні нововведення. Так, компанія Intel ввела підтримку 64-бітової архітектури EM64T в окремі процесори сімейства Pentium 4 саме в процесі зміни ревізії.

Степпинг (от англ. Stepping) — показатель обновления ревизии, версии ядра процессора. Часто при производстве процессоров ядро впоследствии дорабатывают, исправляют имеющиеся ошибки, вносят изменения в энергосбережение, снижение тепловыделения, новые возможности и увеличение разгонного потенциала. Изменение процесса производства может дать повышение доли выхода годных кристаллов. Чем выше степпинг, тем лучше и стабильнее себя ведет процессор, но архитектура и технология производства остаются теми же.

Для определения производственного  процесса была разработана инструкция CPUID, с помощью которой можно  получить значения Family, Model и Stepping. Это  три шестнадцатеричных числа, последнее  из которых и есть степпинг.

Кэш — это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа (далее «основная память»). Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами, веб-серверами, службами DNS и WINS.

Множитель процессора (коэффициент умножения) — это число, на которое умножается частота шины.

В результате получаем реальную (внутреннюю) частоту процессора.

Front Side Bus (FSB) — шина, обеспечивающая соединение между x86-совместимым центральным процессором и внутренними устройствами.

Оперативна  пам’ять

Операти́вна па́м'ять (англ. Random Access Memory, дослівно — пам'ять з  довільним доступом, первинна пам'ять) — пам'ять ЕОМ, призначена для  зберігання коду та даних програм  під час їх виконання. У сучасних комп'ютерах оперативна пам'ять переважно представлена динамічною пам'яттю з довільним доступом DRAM.

Напівпровідникова динамічна (DRAM) — кожна комірка є конденсатором на основі переходу КМОН-транзистора. Переваги — низька вартість, великий обсяг. Недоліки — необхідність періодичного прочитування і перезапису кожної комірки — т.з. «регенерації», і, як наслідок, зниження швидкодії, велике енергоспоживання. Процес регенерації реалізується спеціальним контролером, встановленим на материнській платі або в центральному процесорі. DRAM зазвичай використовується як оперативна пам'ять (ОЗП) комп'ютерів.

Статическая оперативная  память с произвольным доступом (SRAM, static random access memory) — полупроводниковая оперативная память, в которой каждый двоичный или троичный разряд хранится в схеме с положительной обратной связью, позволяющей поддерживать состояние сигнала без постоянной перезаписи, необходимой в динамической памяти (DRAM). Тем не менее, сохранять данные без перезаписи SRAM может только пока есть питание, то есть SRAM остается энергозависимым типом памяти. Произвольный доступ (RAM — random access memory) — возможность выбирать для записи/чтения любой из битов (тритов) (чаще байтов (трайтов), зависит от особенностей конструкции), в отличие от памяти с последовательным доступом (SAM — sequental access memory).

Феромагнітна — є матрицею з провідників, на перетині яких знаходяться кільця або біакси, виготовлені з феромагнітних матеріалів. Переваги — стійкість до радіації, збереження інформації при виключенні живлення; недоліки — мала ємність, велика вага, стирання інформації при кожному читанні. В даний час в такому, зібраному з дискретних компонентів вигляді, не застосовується.

Проте до 2003 року з'явилася  магнітна пам'ять MRAM в інтегральному виконанні. Поєднуючи швидкість SRAM і можливість зберігання інформації при відімкненому живленні, MRAM є перспективною заміною типам ROM і RAM. Проте вона приблизно удвічі дорожча за мікросхеми SRAM (при тій же ємності і габаритах).

Жорсткий  диск

Тверди́й диск (англ. Hard Disk Drive, англ. HDD), також жорсткий диск, у комп'ютерному сленгу — «вінчестер», — постійний запам'ятовувальний пристрій ЕОМ. Постійний, означає, що на відміну від оперативної пам'яті, продовжує зберігати дані після вимикання струму.

Перші тверді диски з'явилися  на початку 70-х років. Вони мали ємкість не більше десятка кілобайтів. У 1973 році фірма IBM випустила жорсткий диск моделі 3340, що вперше об'єднав в одному нероз'ємному корпусі пластини диска й голівки, що зчитують. При його розробці інженери використали коротку внутрішню назву «30-30», що означало два модулі (у максимальному компонуванні) по 30 Мб кожний. Кеннет Хотон, керівник проекту, через співзвучність назви з позначенням популярної мисливської рушниці «Winchester 30-30» запропонував назвати цей диск «вінчестером».

З часом ємкість твердого диску зросла в тисячі разів хоча його будова не дуже змінилась.

Кожен твердий диск складається  з трьох блоків:

• Перший блок. На першому блоці зберігається вся інформація. 1-й блок являє собою один або декілька скляних або алюмінієвих дисків, вкритих з двох сторін магнітним шаром, на який записується інформація.
• Другий блок — механіка твердого диску. Другий блок забезпечує обертання першого блоку (тобто самих дисків) і точне позиціонування головок зчитування.
• Третій блок— електронна логіка твердого диску.

Відеоадаптер

Відеока́рта (графічна карта, графічний адаптер, графічний прискорювач (англ. videocard) — пристрій, призначений  для обробки, генерації зображень  з подальшим їх виведенням на екран  периферійного пристрою.

Відеокарта зазвичай є платою розширення (дискретна відеокарта) і вставляється у слот розширення, універсальний (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) або спеціалізований (AGP), проте відеокарта може бути вбудованою (інтегрованою) у материнську плату (як у вигляді окремого елементу, так і в якості складової частини північного мосту чіпсету або ЦПУ).

Сучасні відеокарти не обмежуються  лише звичайним виведенням зображень, вони мають вбудований графічний  мікропроцесор, котрий може проводити  додаткову обробку, звільняючи від цих задач центральний процесор. Наприклад, усі сучасні відеокарти NVIDIA і AMD (ATI) підтримують OpenGL на апаратному рівні. Останнім часом, разом зі зростанням обчислювальних потужностей графічних процесорів має місце тенденція використовувати обчислювальні можливості графічного процесору для вирішення не графічних задач (див. OpenGL).

Відеопам`ять (video RAM) — доступна відеокарті область оперативної пам`яті комп'ютера, в якій розміщені дані, що відповідають зображенню на екрані. Відеопам'ять  може бути виділена з основної оперативної пам'яті системи, в цьому випадку говорять про розподілювальну (shared) пам'ять. У відеопам'яті може міститися як безпосередньо растровий образ зображення (екранний кадр), так і окремі фрагменти як в растровій (текстури), так і у векторній (багатокутники, зокрема трикутникі) формах. Як правило, чипи оперативної пам'яті припаяні прямо до текстоліту (плати) відеокарти, на відміну від знімних модулів системної пам'яті, які вставляються в стандартизовані розніми материнських плат. Одна половина чипів, зазвичай, припаяна під радіатором системи охолоджування відеокарти, а друга — із зворотного боку. Така оперативна пам'ять використовується тільки під потреби різних графічних застосунків і ігор. Технології виробництва пам'яті для відеокарт розвиваються стрімкіше, ніж ОЗП для персональних комп'ютерів, це обумовлено високими вимогами ігрової індустрії; тому як правило технологія встановленої відеопам'яті на покоління випереджає основну системну пам'ять.

Bидеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

Цифро-аналоговый преобразователь (RAMDAC) (ЦАП) — устройство для преобразования цифрового (обычно двоичного) кода в аналоговый сигнал (ток, напряжение или заряд). Цифро-аналоговые преобразователи являются интерфейсом между дискретным цифровым миром и аналоговыми сигналами.

Ре́ндеринг (англ. rendering — «визуализация») — термин в компьютерной графике, обозначающий процесс получения изображения по модели с помощью компьютерной программы.

DirectX (от англ. direct — прямой, непосредственный) — это набор API, разработанных для решения задач, связанных с программированием под Microsoft Windows. Наиболее широко используется при написании компьютерных игр. Пакет средств разработки DirectX под Microsoft Windows бесплатно доступен на сайте Microsoft. Зачастую обновленные версии DirectX поставляются вместе с игровыми приложениями, так как DirectX API обновляется достаточно часто, и версия, включённая в ОС Windows, обычно является далеко не самой новой.

OpenGL (Open Graphics Library — открытая графическая библиотека, графическое API) — спецификация, определяющая независимый от языка программирования кросс-платформенный программный интерфейс для написания приложений, использующих двумерную и трёхмерную компьютерную графику.

Включает более 250 функций  для рисования сложных трёхмерных сцен из простых примитивов. Используется при создании компьютерных игр, САПР, виртуальной реальности, визуализации в научных исследованиях. На платформе Windows конкурирует с Direct3D.

Оптичний привід

Оптичний привід —  електричний пристрій для зчитування і (залежно від конструкції) запису інформації з оптичних носіїв (CD-ROM, DVD-ROM).

Оптичні приводи розрізняються  за підтримуваними форматами лазерних дисків, а також можливістю запису на оптичний диск.

Так, CD-дисководи підтримують  лише формати CD, DVD-дисководи підтримують CD і DVD, а BD-дисководи підтримують  формати CD, DVD та BD. З іншого боку зчитувальні  приводи (ROM) дозволяють лише зчитувати  інформацію, записувальні приводи (recordable) дозволяють зчитувати та записувати відповідні формати дисків, а перезаписувальні (rewritable) - зчитувати, записувати та перезаписувати.

Крім того приводи  розрізняють за швидкістю зчитування та запису даних. При цьому за точку  відліку (1х) береться швидкість зчитування звукового компакт-диску, що дорівнює 150 кбайт/с. Таким чином 2х - це 300 кБ/с, 4х - 600 кБ/с і т.д. Сучасні пристрої дозволяють зчитувати і записувати CD на швидкостях до 52х, одношарові DVD до 16х, швидкість перезапису дещо менша (до 32х для CD-RW та 4х для DVD-RW).

Частина ІІ. Практика 

1. Вибір операційної системи

Я обираю родину операційних систем Windows 7. Оскільки це найновіша операційна система Microsoft представлена на ринку.

Вимоги до системи  для Windows 7:

• процесор із тактовою частотою 1 ГГц або швидший – 32-розрядний (x86) або 64-розрядний (x64);
• оперативна пам’ять 1 гігабайт (ГБ) (для 32-розрядної версії) або 2 ГБ (для 64-розрядної версії);
• 16 ГБ (для 32-розрядної) або 20 ГБ (для 64-розрядної версії) вільного місця на жорсткому диску;
• графічний пристрій із підтримкою DirectX 9 і драйвером WDDM 1.0 або новішим

Так, як складається три  різних типів ОЕМ, то обираємо такі версії OS:

1. Для першого випадку, мінімальними характеристиками,-- Microsoft Windows 7 Home Premium 32bit.
2. Для третього, максимальними характеристиками, -- Microsoft

Windows 7  Ultimate 64bit.

3. Для другого, оптимальними характеристиками, -- Microsoft

Windows 7 Professional 64bit.

3. Материнська плата

Завданням курсової роботи передбачена материнська плата на якій базується ЕОМ:

1.  MSI Z68A-GD55 (B3) (s1155, Intel Z68, PCI-Ex16)

Системна плата Intel ® DQ57TM для настільних ПК підтримує технологію Intel® vPro™, що дає користувачам можливість дистанційного управління, обслуговування та захисту корпоративних ПК.

У поєднанні з процесорами Intel® Core™ i7 і Intel® Core™ i5 ця системна плата  забезпечує високу продуктивність і  енергозбереження. Ця системна плата  має два виходи DVI, порт DisplayPort, внутрішні  порти SATA і порт eSATA на задній панелі, додаткове ПО для дистанційного керування і захисту системи.

Системна плата Intel DQ57TM для настільних ПК підтримує технологію Intel® Active Management 6.0 Professional і модулі TPM, і має сертифікат WHQL для Microsoft Windows.

1. Характеристика

2. Набір мікросхем (chipset)

Набори мікросхем Intel® Z68 засновані на новій мікроархітектурі і надають широкі можливості для інновацій. Вони забезпечують високу якість, виняткову продуктивність і підтримку передових технологій введення / виводу в системах на базі процесорів Intel® Core™ i7, Intel® Core™ i5 і Intel® Core™ i3.

Набори мікросхем Intel® Z68 в поєднанні з процесорами сімейства Intel® Core™ VPRO ™ забезпечують інтелектуальний захист, економічність, зручність управління та інтелектуальну продуктивність обчислювальних платформ для підприємств. У наборі мікросхем Intel Z68 використовуються нові технології, у тому числі нова технологія Intel® Rapid Storage і Intel® Rapid Recover.

3. Сумісні процесори Intel®

3. Комп’ютерна система з мінімальними характеристиками

1. Материнська плата

MSI Z68A-GD55 (B3) (s1155, Intel Z68, PCI-Ex16)

2. Процесор

Intel Core i3-2100 3.1 GHz/3MB/NoTurbo (BX80623|32100) s1155 BOX

Цей процесор підтримує  графічну систему Intel HD, яка забезпечує високу якість відтворення відео  високої чіткості і графіки в  тривимірних іграх та ідеально підходить  для вирішення повсякденних завдань.

У процесорі Intel Core i3 також використовується технологія Intel Hyper-Threading, що дозволяє кожному ядру процесора одночасно виконувати два завдання і забезпечує необхідну продуктивність для многозадачной роботи вдома і в офісі. Запускайте всі необхідні вам програми і зберігайте високу швидкість роботи. Скористайтеся перевагами розумною продуктивності прямо зараз.

Макс. обсяг пам'яті: 32 ГБ

Типи пам'яті: DDR3-1066/1333

Кількість каналів пам'яті: 2

Макс. пропускна здатність  пам'яті: 21 Гб / с

Технологія Intel Graphics забезпечує високу якість відео у форматах Blu-ray і HD і повністю підтримує Windows Vista. Вбудовані графічні системи Intel Graphics входять в стандартну комплектацію багатьох ноутбуків, настільних ПК і системних плат, усуваючи необхідність придбання дорогої відеокарти.

Графічні рішення Intel HD Graphics

Графічна система Intel HD Graphics з динамічною частотою

Базова частота графічної  системи: 850 МГц

Макс. динамічна частота  графічної системи: 1.1 ГГц

Intel Quick Sync Video

Технологія Intel InTRU 3D,

Інтерфейс Intel Flexible Display (Intel FDI)

Технологія Intel Clear Video HD

Підтримка двох дисплеїв

Архітектура Intel 64 в поєднанні  з відповідним програмним забезпеченням  підтримує роботу 64-розрядних додатків на серверах, робочих станціях, настільних ПК і ноутбуках. Архітектура Intel 64 забезпечує підвищення продуктивності, за рахунок чого обчислювальні системи можуть використовувати більше 4 ГБ віртуальної і фізичної пам'яті

1. Характеристика