Функционально- структурная организация ПК

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………..3

1. Функционально- структурная организация ПК……………………………4

2. Структурная схема ПК………………………………………………………6

Заключение……………………………………………………………………..13

Список литературы…………………………………………………………….14

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В Windows реализовано несколько уровней доступа к справочной информации. Особенно часто потребность быстрой и конкретной справке возникает при работе с элементами управления диалоговых окон.

Компьютеры выпускаются  и в портативном варианте - в "наколенном" (лэптор) или "блокнотом" (ноутбук) исполнении. Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре.

Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере "главным". В нем располагаются все основные узлы компьютера:

• электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройства и т.д.);
• блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;
• накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);
• накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер).

1. Функционльно-структурная организация  ПК

 

Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из трех частей (блоков):

• системного блока;
• клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;
• монитора (или дисплея) - для изображения текстовой и графической информации.

Кроме основных частей компьютера в структуру IBM PC  входят дополнительные устройства.

К системному блоку компьютера IBM PC можно подключать различные устройства ввода-вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности. Многие устройства подсоединяются через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке системного блока компьютера. Кроме монитора и клавиатуры, такими устройствами являются:

• принтер - для вывода на печать текстовой и графической информации;
• мышь - устройство, облегчающее ввод информации в компьютер;
• джойстик - манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр;

Некоторые устройства могут  вставляться внутрь системного блока  компьютера, например:

• модем - для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть;
• факс-модем - сочетает возможность модема и телефакса;
• стример - для хранения данных на магнитной ленте.

Некоторые устройства, например, многие разновидности сканеров (приборов для ввода рисунков и текстов  в компьютер), используют смешанный  способ подключения: в системный  блок компьютера вставляется только электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Структурная схема ПК

 

Внешняя память

Внутренняя память

Устройство Ввода

 

Процессор

 

 

 

Средства связи компьютера с  внешним миром

Средства хранения оперативной  информации и ее обработки

Средства долговременного хранения информации

                            Рис.1 - Структурная схема ПК

 

Внутренние устройства ПК

На первый взгляд процессор - просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако камешек этот содержит в себе множество отдельных элементов - транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью "думать". Процессор состоит из нескольких важных деталей: собственно процессора - "вычислителя" и сопроцессора - специального блока для операций с "плавающей точкой" (или запятой). Применяется сопроцессор для особо точных и сложных расчётов, а также для работы с рядом графических программ.

Кэш - память первого уровня - небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначена для хранения промежуточных результатов.

Кэш-память второго уровня - память чуть помедленнее, зато больше - от 128 до 512Кб. Она может быть интегрирована  на самом кристалле процессора, а может - отдельно, в виде дополнительного кристалла (как на процессорах Pentium II).

В настоящее время  в компьютерах используются процессоры, разработанные фирмами Intel, AMD, Cyrix и IBM. 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 1900 МГц (Pentium IV). Фирма, составляющая наибольшую конкуренцию им AMD, выпускает процессоры до 1400 МГц (AMD Thunderbird). В соответствие со стандартом PC2000 - на домашние компьютеры рекомендуется ставить процессор с тактовой частотой не ниже 500 МГц. Следует заметить, что разные поколения процессоров выполняют одни и те же операции (например, деление или умножение) за разное число тактов. Чем выше поколение процессора, тем, как правило, меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций. Например, процессор Intel Pentium II работает раза в два быстрее, чем процессор Intel CELERON с такой же тактовой частотой. За 20-ю историю массового развития компьютерного рынка сменилось семь поколений процессоров фирмы Intel: 8088, 286, 386, 486, Pentium, Pentium II, Pentium III, Pentium IV. Кроме того, в каждом поколении существует ещё и целая серия отличающихся друг от друга моделей. Например, в поколении Pentium II их три: "обычный" Pentium II, "облегченный вариант" Celeron и сверхмощный Xeon, предназначенный для больших промышленных компьютеров. Однако процессоры фирмы Intel

очень дороги, здесь и  всплывает конкурент. При гораздо  меньшей цене AMD предлагают микропроцессоры  в некоторых параметрах обходящие микропроцессоры Intel. Например, AMD K7 Thunderbird 1000 МГц стоит 2947руб, а процессор Intel Pentium III 1000 МГц стоит 9318руб.

Чтобы компьютер работал, необходимо, чтобы в его оперативной  памяти находились программа и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера. Таким образом, для компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом-выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере имеются два промежуточных звена:

1) 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.

2) 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 характеристик): ISA, EISA, VESA, PCI, AGP. Разъёмы-"слоты" стандарта PCI. Родился он около 10 лет назад и сегодня является основным стандартом слотов для подключения дополнительных устройств. 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. "Гнездо" для установки процессора: для каждого форм-фактора процессора существует свой тип материнской платы, как правило, несовместимый с другими процессорами. Так в гнездо для процессора Pentium III нельзя установить процессор AMD K7. И наоборот.

Итак, сегодня на рынке существует три вида материнских плат, для  установки трёх разных классов процессоров:

• платы с разъёмом Slot 1 предназначены для процессоров фирмы Intel. Тип разъёма - слот (длинное щелевидное гнездо).
• платы с разъёмом Socket-370 предназначены для установки новых процессоров Celeron фирмы Intel (частота от 400 МГц). Тип разъёма - квадратное гнездо.
• платы с разъёмом SuperSocket 7 (Socket A) предназначены для "альтернативных" процессоров фирм AMD, Cyrix, IBM и других. Тип разъёма - квадратное гнездо.

Одним из контроллеров, которые  присутствуют во всех компьютерах, является контроллер портов ввода-вывода. Типы портов:

1. параллельные (LPT1-LPT4), к ним обычно присоединяют принтеры и сканеры
2. асинхронные последовательные порты (COM1-COM4), к ним подсоединяются мышь, модем и т.д.;
3. игровой порт - для подключения джойстика;
4. порт USB (USB 2) - недавняя разработка - порт с наивысшей скоростью ввода-вывода, к нему подключаются новые модели принтеров, сканеров, модемов, мониторов и т.д. Одним из его достоинств является возможность подключения целой цепочки устройств. Например, через один порт USB подключен принтер, через принтер подключен сканер и т.д.

Некоторые устройства могут  подключать и к параллельным, и  к последовательным портам, и к  порту USB (USB 2). Самый быстрый обмен  осуществляется через порт USB 2, затем USB, параллельные же порты выполняют ввод-вывод с большей скоростью, чем последовательные (за счет использования большего числа проводов в кабеле).

Видеоадаптер (видеоконтроллер, видеокарта) предназначен для работы в графическом режиме. Главной  задачей современной видеокарты является поддержка объёмной, трёхмерной графики (3D). Никогда не помешает и дополнительная возможность видеокарт - TV тюнер - приём телевизионного сигнала. Главной характеристикой является объём памяти. Современные графические приложения и игры требуют от видеокарты наличие как можно большего количества памяти (желательно 16, 32, а ещё лучше 64 Мб). Однако не все могут позволить купить себе даже 16 Мб видеокарту, поскольку цены на них остаются ещё достаточно высокими.

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. Для современного домашнего компьютера необходим жесткий диск объёмом не менее 10 Гб. 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.

Звуковая карта - устройство, необходимое для редактирования и вывода звука, посредством звуковых колонок. Существуют 8, 16 и 20 разрядные (битные) карты. Для домашнего компьютера хватает 16 битной звуковой карты, поскольку 20 битные - профессиональные карты для программистов, занимающихся музыкой на компьютере, да и стоит такая карта намного дороже других.

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. Что значит 52 скоростной привод? Это значит, что он читает данные в 52 раза быстрее самого первого 1 скоростного (150 Кб/с) CD-ROM. Следовательно, 52 умножаем на 150… 7800 килобайт в секунду! 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 особого светочувствительного слоя, выгорающего под воздействием высокотемпературного лазерного луча.

CD-RW - дисковод с возможностью  многократной записи информации. Это устройство работает совершенно  по другому принципу и совсем другими дисками, чем CD-R.

В последнее время  всё большее распространение  получает DVD-ROM - устройство, предназначенное  для чтения дисков формата DVD.

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 (включи и работай), возможность загрузки компьютера с CD-ROM, сети и дисководов ZIP.

Внешние Устройства ПК.

Клавиатура - устройство, предназначенное  для ввода в компьютер информации от пользователя. Современная клавиатура состоит из 104 укреплённых в едином корпусе клавиш.

Мышь - манипулятор для ввода  информации в компьютер. Он необходим для работы с графическими пакетами, чертежами, при разработке схем и при работе в новых операционных системах. Основной характеристикой мыши является разрешающая способность, измеряемая в точках на дюйм (dpi). Неплохо иметь также специальный коврик под мышь, что обеспечивает её сохранность и долговечность. Самые простые и дешевые модели - оптико-механические. Более дорогие и надёжные модели "мышек" - оптические. А самым большим шиком считаются инфракрасные беспроводные мыши. Сочетания такого зверя с инфракрасной клавиатурой - верх компьютерного шика.

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. Для домашнего компьютера вполне хватит монитора с 15 или 17 дюймовым экраном.

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 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.

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. Сейчас на мировом рынке модемов фактически правят 2 фирмы: ZyXEL и US Robotics. Они производят самые скоростные и самые качественные модемы. Очень дорогие суперсовременные модемы ZyXEL имеют возможность воспроизведения голоса, записанного в цифровом режиме и сжатия речевых сигналов, что позволяет использовать их в качестве автоответчиков. Также некоторые модели ZyXEL и US Robotics Courier снабжены переключателем речь/данные, встроенным тестированием, определителем номера и другими полезными функциями. Последние годы спрос на модемы стал достаточно высок, т.к они необходимы практически каждому работающему на компьютере человеку.

Заключение

 

Самым главным элементом в компьютере, его "мозгом" является микропроцессор - электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера. А началось всё с появлением скромной по своим возможностям микросхемы Intel 4004 - первого микропроцессора, созданного в 1971г. командой во главе с талантливым изобретателем, доктором Тедом Хоффом. Изначально эта микросхема предназначалась для микрокалькуляторов и была изготовлена по заказу японской фирмы. К счастью для всех нас, фирма эта обанкротилась. С этого момента и началась эпоха персональных компьютеров. Прошло несколько десятилетий. Ученые выявили закономерность, назвав её "законом Мура": ежегодно мощность микропроцессоров удваивается.

Список литературы

 

1. Борзенко А. IBM PC: устройство, ремонт, модернизация. - Москва.: Компьютер Пресс, 2006.-344 с.

2. Григорьев В.Л. Микропроцессор i486. Архитектура и программирование, Гранал, Москва, 2003. – 235 с.

3. Каталог Весь компьютерный  мир декабрь 2005.

4. Столлингс В. Компьютерные  системы передачи данных.6 изд.  М., 5СПб, Киев.: Вильямс. 2010. – 166 с.