Архитектура компьютеров
Министерство Образования и Науки Российской Федерации
Кузбасская Государственная Педагогическая Академия
Факультет: Технолого-экономический
Кафедра: профессионального Обучения Экономики и
Общих Технических Дисциплин
РЕФЕРАТ
на тему: «Архитектура компьютеров»
Выполнила: студентка 1 курса ОФО группы Т-13-02
Сапрыкина Анастасия Александровна
Приняла: Кравцова Ольга Александровна
Новокузнецк 2013
Содержание
1.Введение.…………………………………………………
2.Внутренние устройства компьютера……………………………………………………
3.Внешние устройства компьютера……………………………..…………………
4.Краткая история компьютерной
техники………………….……………………….……………
Заключение …………………………………………….
3
- Введение
Совокупность устройств,
предназначенных для
В настоящее время производства компьютеров и программного обеспечения является одной из наиболее важных сфер экономики развитых и развивающихся стран.
Причины стремительного роста в производстве персональных компьютеров:
- сравнительная выгодность для многих деловых применений;
- простота использования;
- возможность индивидуального взаимодействия с компьютеров без посредников и ограничений;
- высокие возможности по переработке, хранению и выдаче информации;
- высокая надежность, простота ремонта и эксплуатации;
- возможность расширения и адаптации к особенностям применения компьютеров;
- наличие программного
обеспечения, охватывающего
Архитектура компьютера – это совокупность аппаратных и программных средств, а также система их взаимодействия, обеспечивающая функционирование компьютера.
В основном архитектуры почти всех компьютеров сделана на базе IBM PC. Такая архитектура обладает следующими свойствами:
- Открытость
- Модульность.
4
Все устройства компьютера
размещены по магистрально
5
- Внутренние устройства компьютера
Самым главным элементом
в компьютере, его "мозгом" является
микропроцессор. Микропроцессор –
это электронная схема, выполняющая
все функции обработки
В состав микропроцессора входят следующие блоки:
1. Арифметико-логическое
устройство (АЛУ) – это устройство,
выполняющее логические и
2. Память микропроцессора – это память регистров, в которых хранятся данные и их адреса
3. Кэш память – быстрая
память повышает
4. Управляющее устройство
(УУ) – это устройство обеспечивает
режим многозадачности,
5. Магистраль микропроцессора
– она предназначена для
В настоящее время все процессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена процессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) выполняется за одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Современные процессоры фирмы Intel достигают тактовой частоты в 2300 МГц (Pentium 4). Фирма, составляющая наибольшую конкуренцию им AMD, выпускает процессоры до 1400 МГц .
Также в компьютере важную роль играет запоминающее устройство
Запоминающее устройство – это блок ЭВМ, предназначенный для временного (оперативная память) и продолжительного (постоянная память) хранения программ, входных и результирующих данных, а также промежуточных результатов.
Виды ЗПУ:
1. ОЗУ (оперативная память)
– это быстро действующее
6
2. Кэш память – это
сверхбыстрая память, предназначенная
для хранения промежуточных
3. ПЗУ (постоянная память)
– это память предназначена
для хранения системных и
Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема (контроллер или адаптер), которая им управляет. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемой шиной.
Шина – системная плата,
обеспечивающая ввод-вывод информации.
Характеристикой шины является скорость
обмена. Основные типы шин (расположены
в порядке улучшения
Разъёмы PCI – обычно самые короткие, белого цвета, разделенные своеобразной "перемычкой" на две неравные части. Ранее в слот PCI устанавливалась и видеокарта, теперь для этой цели служит разъем AGP (Advanced Graphic Port). Это специальный, более быстрый с точки зрения пропускной способности слот. Остальные слоты в новые компьютеры не устанавливаются.
Для упрощения подключения устройств электронные схемы состоят из нескольких модулей – электронных плат. На основной плате компьютера – системной (материнской) – располагаются процессор, сопроцессор, оперативная память и шина. Схемы, управляющие внешними устройствами компьютера (контроллеры или адаптеры), находятся на отдельных платах вставляющихся в унифицированные разъёмы (слоты) на материнской плате.
Жесткий диск (винчестер, HDD) – предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе компьютера: операционной системы, документов, игр и т.д. Основными характеристиками жесткого диска являются его емкость, измеряемая в гигабайтах (Гб), скорость чтения данных, среднее время доступа, размер кэш-памяти. Информация хранится на одной или нескольких круглых пластинках с магнитным слоем, над которыми летают магнитные записывающие головки. Винчестеры подключаются к материнской плате с помощью специальных шлейфов-кабелей, каждый из которых рассчитан на два устройства.
7
Накопители на гибких дисках (дискетах, флоппи-дисках) позволяют переносить документы с одного компьютера на другой, хранить информацию. Основным недостатком накопителя служит его малая емкость (всего 1,44 Мб) и ненадежность хранения информации. Однако именно этот способ для многих российских пользователей является единственной возможностью перенести информацию на другой компьютер. На компьютерах последних лет выпуска устанавливаются дисководы для дискет размером 3,5 дюйма (89мм). Раньше использовались накопители размером 5,25 дюймов. Они, не смотря на свои размеры, обладают меньшей емкостью и менее надежны и долговечны. Оба типа дискет обладают защитой от записи (перемычка на защитном корпусе дискеты). В последнее время стали появляться альтернативные устройства: внешние дисководы, с дисками емкостью до 1,5 Гб и намного большей скоростью чтения, нежели дисковод флоппи-дисков, однако они ещё мало распространены.
Устройство для чтения компакт-дисков (CD-ROM) предназначено для чтения записей на компакт-дисках. Достоинства устройства – большая емкость дисков, быстрый доступ, надежность, универсальность, низкая стоимость. Основное понятие, характеризующее работу данного устройства – скорость. Самые первые CD-ROM – 1-скоростные. Сейчас появились 52-скоростные CD-ROM. Главный недостаток стандартных дисководов CD-ROM – не возможность записи информации. Для этого необходимы другие устройства:
CD-R – дисковод с возможностью
однократной записи информации
на специальный диск, в России
их называют "болванками". Запись
на эти диски осуществляется
благодаря наличию на них
CD-RW – дисковод с возможностью
многократной записи
В последнее время всё
большее распространение
BIOS (Basic Input – Output System) – базовая система ввода-вывода – микросхема, установленная на материнской плате. Именно здесь хранятся основные настройки компьютера. С помощью BIOS можно изменить скорость работы процессора, параметры работы для других внутренних и некоторых внешних устройств компьютера. BIOS – это первый и самый важный из мостиков, связующий между собой аппаратную и программную часть компьютера. Поэтому для современных BIOS немало важными особенностями является возможность её обновления, работы со стандартом Plag&Play возможность загрузки компьютера с CD-ROM, сети и дисководов ZIP.
8
- Внешние устройства компьютера
По-другому внешние устройства называют периферийными устройствами.
- Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления.
Состав клавиатуры. Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам:
Группа алфавитно-цифровых клавши предназначена для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам.
Группа функциональных клавиш включает двенадцать клавиш (от F1 до F12), размещенных в верхней части клавиатуры. Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы.
Служебные клавиши располагаются рядом с клавишами алфавитно-цифровой группы. К ним относятся клавиши SHIFT и ENTER, ALT и CTRL, клавиша TAB, ESC, BACKSPACE.
Служебные клавиши PRINT SCREEN, SCROLL LOCK и PAUSE/BREAK размещаются справа от группы функциональных клавиш и выполняют специфические функции, зависящие от действующей операционной системы. Общепринятыми являются следующие действия:
PRINT SCREEN – печать текущего состояния экрана на принтере (для MS-DOS) или сохранение его в специальной области оперативной памяти, называемой буфером обмена (для Windows).
SCROLL LOCK – переключение режима
работы в некоторых (как
PAUSE/BREAK – приостановка/прерывание текущего процесса.
Две группы клавиш управления курсором расположены справа от алфавитно-цифровой панели.
Курсором называется экранный элемент,
указывающий место ввода
Четыре клавиши со стрелками выполняют смещение курсора в направлении, указанном стрелкой. Действие прочих клавиш описано ниже.
9
PAGE UP/PAGE DOWN – перевод курсора
на одну страницу вверх или
вниз. Понятие «страница» обычно
относится к фрагменту
Клавиши HOME и END переводят курсор в начало или конец текущей строки, соответственно.
Назначение клавиши INSERT состоит в переключении режима ввода данных (переключение между режимами вставки и замены).
Клавиша DELETE предназначена для удаления знаков, находящихся справа от текущего положения курсора.
Группа клавиш дополнительной панели дублирует действие цифровых и некоторых знаковых клавиш основной панели. Во многих случаях для использования этой группы клавиш следует предварительно включать клавишу-переключатель NUM LOCK.
По методу подключения к системному блоку различают проводные и беспроводные клавиатуры. Передача информации в беспроводных системах осуществляется инфракрасным лучом. Обычный радиус действия таких клавиатур составляет несколько метров. Источником сигнала является клавиатура.
- Мышь – устройство управления манипуляторного типа.
Другие аналогичные устройства:
Трекбол в отличие от мыши устанавливается стационарно, и его шарик приводится в движение ладонью руки. Преимущество трекбола состоит в том, что он не нуждается в гладкой рабочей поверхности, поэтому трекболы нашли широкое применение в портативных персональных компьютерах.
Пенмаус представляет собой аналог шариковой авторучки, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину перемещения.
Инфракрасная мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с системным блоком.
Для компьютерных игр и в некоторых специализированных имитаторах применяют также манипуляторы рычажно-нажимного типа (джойстики) и аналогичные им джой-пады, геймпады и штурвально-педальные устройства. Устройства этого типа подключаются к специальному порту, имеющемуся на звуковой карте, или к порту USB
10
- Монитор (дисплей) – устройство, предназначенное для вывода на экран текстовой и графической информации. От качества монитора зависит сохранность зрения и обще утомляемость при работе. Мониторы имеют стандартный размер диагонали в 14,15,17,19,20 и 21 дюйм. Однако в настоящее время мониторы с 14 дюймовым экраном не выпускают.
Виды мониторов:
1)Мониторы на электронно-лучевой
трубке
Изображение на экране
монитора получается в результате облучения
люминофорного покрытия остронаправленным
пучком электронов, разогнанных в вакуумной
колбе. Для получения цветного изображения
люминофорное покрытие имеет точки или
полоски трех типов, светящиеся красным,
зеленым и синим цветом. Чтобы на экране
все три луча сходились строго в одну точку
и изображение было четким, перед люминофором
ставят маску – панель с регулярно расположенными
отверстиями или щелями. Часть мониторов
оснащена маской из вертикальных проволочек,
что усиливает яркость и насыщенность
изображения. Чем меньше шаг между отверстиями
или щелями (шаг маски), тем четче и точнее
полученное изображение. Шаг маски измеряют
в долях миллиметра. В настоящее время
наиболее распространены мониторы с шагом
маски 0,25-0,27 мм.
Размер монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения – дюймы.
Класс защиты монитора
определяется стандартом, которому соответствует
монитор с точки зрения требований
техники безопасности. В настоящее
время общепризнанными
2) Мониторы на жидких кристаллах
Основными достоинствами LCD-мониторов являются:
более живые и естественные
цвета и образы;
отсутствие искривления экрана;
меньшее тепловое излучение;
потребление почти на 65% меньше энергии,
чем CRT-мониторы;
отсутствие электромагнитного излучения
(полностью безопасны для здоровья);
вес примерно в два раза меньше традиционных
мониторов
занимаемая площадь на столе почти в два
раза меньше, чем у CRT-мониторов. LCD-дисплеи
настолько тонки, что их можно крепить
к стене.
Сейчас используется два типа LCD-технологии для создания изображения на экране: активноматричная, также называемая технологией на тонкопленочных транзисторах (TFT), и пассивноматричная, или матрица с двойным сканированием (DSTN). Более популярными являются активноматричные дисплеи.
11
- Принтер – устройство, предназначенное для вывода текстовой и графической информации на бумагу. Различают матричные, струйные и лазерные принтеры (расположены в порядке улучшения качества и скорости печати). Принтеры бывают цветные (струйные и лазерные) и черно-белые (матричные и лазерные).
- Сканер – устройство для ввода в компьютер текстовой и графической информации. Сканеры бывают ручные, настольные планшетные и даже напольные. Ручные сканеры дешевле прочих, но качество и точность сканирования у них очень малы. Настольные планшетные сканеры позволяют достигать намного лучшего результата, но цена таких сканеров намного выше.
- Плоттер – устройство, позволяющее выводить графическую информацию на бумагу или другие носители. Типовые задачи для плоттеров – выполнение различных чертежей, схем, рисунков, графиков, карт и т.п. Современные плоттеры классифицируются по формату использования бумаги и типу пишущего механизма. Цена плоттера и расходных материалов, как правило, достаточно высока. Но качество близко к полиграфическому и оправдывает все затраты.
12
- Модем (модулятор-демодулятор)- устройство, позволяющее компьютеру выходить на связь с другим компьютером посредством телефонных линий. По своему внешнему виду и месту установки модемы подразделяются на внутренние (internal) и внешние (external). Внутренние модемы представляют собой электронную плату, устанавливаемую непосредственно в компьютер, а внешние – автономное устройство, подсоединяемое к одному из портов. Внешний модем стоит дороже внутреннего того же типа из-за внешней привлекательности и более легкой установки. Основной параметр в работе модема – скорость передачи данных. Она измеряется в bps (бит в секунду). Сегодня достаточно хорошим модемом считается модем со скоростью 33600 bps (около 230Kb в минуту). Также важными показателями в современных модемах является наличие режима коррекции ошибок и режима сжатия данных. Первый режим обеспечивает дополнительные сигналы, посредством которых модемы осуществляют проверку данных на двух концах линии и отбрасывают немаркированную информацию, а второй сжимает информацию для более быстрой и четкой ее передачи, а затем восстанавливает ее на получающем модеме. Оба эти режима заметно увеличивают скорость и чистоту передачи информации, особенно в российских телефонных линиях. Также существуют мировые стандарты скорости модема, сжатия данных и коррекции ошибок.
13
4. Краткая история компьютерной техники
1644г. "Вычислитель" Блеза
Паскаля – первая по
1674г. Вильгельм Годфрид
фон Лейбниц сконструировал
1820г. Первый калькулятор
– "Арифмометр" Шарля де
Кольмара. Продержалось на рынке
(с некоторыми
1834г. Знаменитая "Аналитическая
машина" Чарльза Бэббиджа –
первый программируемый
1871г. Бэббидж создал
прототип аналитического
1886г. Дорр Фелт создал Comptometer – первое устройство с клавишным вводом данных.
1935г. Корпорация IBM (International Business Machines) начала выпуск массовых вычислителей IBM-601.
1937г. Математик Алан Тюринг создал "математическую модель" компьютера, получившую название "Машина Тюринга".
1938г. Кондрад Цузе, друг и коллега знаменитого Вернера фон Брауна, создал в Берлине один из первых компьютеров – V1.
1956г. В Массачусетском
технологическом институте
1958-1959г. Д. Килби и
Р. Нойс создали уникальную
цепь логических элементов на
поверхности кремниевого
1960г. АТ разработали первый модем.
1963г. Дуглас Энгельбарт
получил патент на
14
1969г. Intel представляет первую
микросхему оперативной памяти
объёмом 1 Кб. В этом же году
фирма Xerox создаёт технологию
лазерного копирования
1972г. Новый микропроцессор от Intel – 8-разрядный Intel-8008. Xerox создаёт первый микрокомпьютер Dynabook, размером чуть больше записной книжки.
1980г. Компьютер Atari становится
самым популярным компьютером
года. Seagate Technologies представляет первый
винчестер для персональных
1982г. На рынке появляется
новая модель от IBM – знаменитая
IBM PC AT – и первые клоны IBM PC.
IBM представляет процессор 16-
1983г. Commodore выпускает первый
портативный компьютер с
1984г. Apple выпускает модем
на 1200 бод. Hewlett-Packard выпускает первый
лазерный принтер серии
1985г. Новый процессор от Intel – 32 разрядный 80386DX (со встроенным сопроцессором). Рабочая частота 16 МГц, скорость около 5 млн. операций в секунду. Первый
1991г. Apple представляет первый
монохромный ручной сканер. AMD представляет
усовершенствованные "клоны"
процессоров Intel – 386DX с тактовой
частотой 40 МГц и 486SX с частотой
20 МГц. Первая стерео
1993г. Intel представляет новый
стандарт шины и слота для
подключения дополнительных
15
1994г. Iomega представляет диски и дисководы ZIP и JAZ – альтернативу существующим дискетам 1.44 Мб. US Robotics выпускает первый модем со скоростью 28800 бод.
1995г. Анонсирован стандарт
новых носителей на лазерных
дисках – DVD. AMD выпускает последний
процессор поколения 486 – AMD 486DX-120.
Intel представляет процессор Pentium
Pro, предназначенный для мощных
рабочих станций. Компания 3dfx выпускает
набор микросхем Voodoo, который
лёг в основу первых
1996г. Рождение шины USB.
Intel выпускает процессор Pentium MMX с
поддержкой новых инструкций
для работы с мультимедиа.
1997г. Появление процессоров Pentium II, и альтернативных процессоров AMD K6. Первые дисководы DVD. Выпуск первых звуковых плат формата PCI. Новый графический порт AGP.
1998г. Apple выпускает новый
компьютер iMac, отличающийся не
только своей мощью и
1999г. Выпуск новых
2000-2001г.г. Жёсткая
16
Заключение
Развитие электронной промышленности осуществляется такими быстрыми темпами, что буквально через один год, сегодняшнее "чудо техники" становится морально устаревшим. Однако принципы устройства компьютера остаются неизменными еще с того момента, как знаменитый математик Джон фон Нейман в 1945 году подготовил доклад об устройстве и функционировании универсальных вычислительных устройств.
К тому же, каждый пользователь, эксплуатирующий персональный компьютер, знает круг задач для решения, которых он использует компьютер, следовательно, и 10 лет назад приобретенная "286-я машина" исправно работающая, удовлетворяющая запросы того или иного специалиста является незаменимым его помощником в повседневном труде.
Поэтому рассмотренная выше тема дает наглядное представление о том, какое ведущее место в жизни общества занимают в настоящее время персональные компьютеры, сфера применения которых безгранична.

- Архитектура компьютеров 4-того поколения
- Архитектура компьютеров и их основные подсистемы
- Архитектура компьютеров и компьютерных сетей
- Архитектура компьютеров. Многообразие компьютеров
- Архитектура компьютеров. Основные характеристики компьютеров
- Архитектура конца 19 в. Особняки, дворцы, дачи
- Архитектура костёлов Беларуси
- Архитектура компьютера
- Архитектура компьютера
- Архитектура компьютера
- Архитектура компьютера
- Архитектура компьютера и его компоненты
- Архитектура компьютера. Назначение основных устройств
- Архитектура компьютерных сетей