Transcript Магистрально-модульный принцип построения компьютера

МАГИСТРАЛЬНО
МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП
ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА
Класс 10
приготовила учитель МКОУ «Боровская СОШ»
Гаврилина Татьяна Александровна
Компьютер (от англ. сomputer
вычислитель) —это программируемое
электронное устройство, предназначенное
для обработки и хранения (накопления)
информации.
человек
компьютер
Приём (ввод)
информации
Запоминание
информации
Устройства ввода
Процесс мышления
(обработки
информации)
Передача (вывод)
информации
Устройство обработки
(процессор)
Память
Устройства вывода
Схема устройства компьютера впервые
была предложена в 1946 году американским
ученым Джоном фон Нейманом. Дж. фон
Нейман сформулировал основные принципы
работы ЭВМ, которые во многом сохранились и
в современных компьютерах.
Джон фон Нейман изучив конструкцию
первых ЭВМ, пришёл к идее нового типа
логической организации ЭВМ, а именно:
•
•
•
•
наличие устройства ввода – вывода
информации;
адресуемая память;
процессор, состоящий из устройства
управления и арифметико–логического
устройства;
данные и программы хранятся вместе.
Для связи основных устройств компьютера между
собой используется специальная информационная
магистраль, обычно называемая инженерами
шиной.
Шина – это кабель, состоящий из множества
проводов.
Шина состоит из трех частей:
 шина данных передаёт данные между
различными устройствами.
 шина адреса передаёт адрес устройства к
которому обращается процессор
 шина управления передаются сигналы,
определяющие характер обмена
информацией по магистрали.
Функциональная схема компьютера
Процессор
Внутренняя
память
Магистраль (системная шина)
Устройства
ввода
Внешняя
память
Устройства
вывода
ОСНОВНЫЕ СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ
ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Монитор
Материнская
(системная
плата)
Процессор
Оперативная
память
Слоты
расширений
Блок питания
Оптический
привод
Жесткий диск
Мышь
Клавиатура
СИСТЕМНЫЙ БЛОК
Конструктивно большинство основных устройств
компьютера объединены в системном блоке, к
которому подключаются внешние устройства
(видеомонитор, клавиатура, мышь, принтер,
сканер, звуковые колонки и другие).
В системном блоке размещаются:
• системная плата;
• процессор;
• блок питания;
• накопитель на жёстких магнитных дисках;
• накопитель на гибких магнитных дисках;
• накопитель на оптических дисках;
• видеокарта
• звуковая карта
• сетевая карта
• и др.
Разъем клавиатуры
USB
Разъем питания
Разъем монитора
Разъем мыши
Параллельный порт
Разъем
локальной
сети
Линейный вход
COM A
COM B
ВИДЫ СИСТЕМНЫХ БЛОКОВ:
3
2
4
1
1.
Desktop
2.
Mini Tower
3.
Full Tower
4.
Midi Tower
СИСТЕМНАЯ ПЛАТА
Системная плата (System board) — второй по важности
компонент в устройстве персонального компьютера .
Кроме термина "системная плата", используется название
"материнская плата" (Motherboard) .
Основное назначение системной платы — соединение всех
узлов компьютера в одно устройство, так что, по большому
счету, это всего лишь набор проводов между контактами
процессора
и
контактами
модулей
памяти
и
периферийных устройств.
Все остальные расположенные на ней элементы носят
второстепенные функции, служа только для развязки и
согласования сигналов.
Конструктивно системная плата ПК выполняется в виде
многослойной текстолитовой печатной платы.
Количество слоев может достигать 12, но чаще всего
используют 8 (если не считать краски и лака).
Между
каждым
слоем
располагаются
печатные
проводники, выполненные из металлической фольги,
которые соединяют контактные выводы микросхем,
резисторов, конденсаторов и разъемов между собой.
По размеру системные платы бывают разными. Существует несколько
стандартов, которые принято называть форм-фактором материнской
платы.Известны следующие форм-факторы материнских плат: Baby-AT,
Mini-ATX, AT, LPX, АТХ, microATX, Flex-АТХ, NLX, WTX, CEB, Mini-ITX,
Nano-ITX, Pico-ITX, BTX, MicroBTX, PicoBTX. Наиболее
распространенными являются АТХ (305 x 244 мм.), microATX (244 x 244
мм.) и mini-ITX (150 x 150 мм.). Форм-фактор материнской платы нужно
учитывать при выборе корпуса.
Между процессором, модулями оперативной памяти и внешними
устройствами расположен чипсет (chipset)
Чипсет - это совокупность микросхем, обеспечивающих согласованную
совместную работу составных частей компьютера и их взаимодействие
между собой. Как правило, чипсет состоит из двух основных микросхем,
чаще всего называемых "северным" и "южным" мостами.
Северный мост (North bridge, системный контроллер) - это часть
системной логики материнской платы, обеспечивающая работу основных
узлов компьютера - центрального процессора, оперативной памяти,
видеокарты. Именно он управляет работой шины процессора, контроллера
ОЗУ и шины PCI Express, к которой подсоединяется видеокарта.
Южный мост (Southbridge, ICH (I/O controller hub), периферийный
контроллер, контроллер ввода-вывода) - обеспечивает подключение к
системе менее скоростных устройств, не требующих высокой
пропускной способности - жёсткого диска, сетевых плат, аудиоплаты и
т.д., а также шин PCI, USB и др., в которые устанавливаются разного
рода дополнительные устройства. Клавиатура и мышь также
замыкаются на южный мост.
Сокет
это
разъем
на
материнской
плате
для
подсоединения центрального процессора. Его изобретение существенно
уменьшило стоимость материнских плат и облегчило модернизацию
системы за счет легкой замены процессора.
Слоты модулей ОЗУ, к которым подсоединяются модули оперативной
памяти соответствующего типа
Для расширения функций персонального компьютера на системной плате
устанавливаются разъемы, называемые слотами расширения.
SATA (Serial Advanced Technology Attachment - цифровое подсоединение
по передовой технологии) - служит для подсоединения накопителей
информации (жестких дисков, оптических приводов). Скорость передачи
данных до 6 Гбит/с.
PATA (Parallel ATA) - является предшественником SATA и до его
появления назывался IDE (название можно встретить до сих пор). PATA
предназначен для подключения старых носителей информации и
поскольку последние еще продолжают служить своим владельцам, этот
интерфейс сохраняется на новых материнских платах для обеспечения
совместимости
Компьютер
запускается
и одну
работает
с учетом
BIOS. Если
Системная всегда
плата включает
еще
важную
частьданных
- микросхему
микросхему
ПЗУ
повредить
или
внести
в BIOSзамыкается
настройки, на
не южный
совместимые
ПЗУ (ее часто
называют
ROM
BIOS),
которая
мост
счипсета.
работоспособностью
системы,
компьютер
не запустится.
последнем
В этой микросхеме
хранится
базовая
программаВуправления
случае
для решения
проблемы
достаточно
"обнулить"
настройки
BIOS до
компьютером,
называемая
базовой
системой
ввода-вывода
и больше
стандартных
Для
этого нужно на
известна как("заводских")
BIOS (basic параметров.
input-output
system).
непродолжительное время вынуть из соответствующего разъема
материнской платы батарейку, питающую микросхему ПЗУ (типа CR2032,
внешне похожа на монету). Обнуление BIOS также происходит, когда эта
батарейка "садится" (первый признак - при выключении компьютера
сбивается системное время).
УПРОЩЕННАЯ СХЕМА СИСТЕМНОЙ ПЛАТЫ
Монитор
Проектор
Систем
ная
шина
Видеоплата
Жесткие
диски
CDдисководы
DVDдисководы
PSI-Express
Шина
SATA
Северный
мост
Южный
мост
Шина
памяти
Шина
USB
Оперативная
память
Принтер,
сканер,
Цифровая
фотокамера,
Web-камера,
модем,
клавиатура,
мышь
ПРОЦЕССОР
Процессор —центральное обрабатывающее устройство) — электронный
блок либо интегральная схема (микропроцессор), исполняющая машинные
инструкции (код программ)
Мощность процессора складывается и этих двух терминов
разрядность –определяет размер обработки данных за один такт,
которыми процессор обменивается с оперативной памятью.
быстродействие (тактовая частота) – часто обработки этой самой
информации, измеряется в ГГц.
Многоядерные процессоры это по сути комплект из нескольких процессоров,
которые находятся на одном кристалле.
В одноядерном процессоре обработка информации осуществляется в
порядке очереди,. То есть сначала идет 1 пакет информации, потом
следующий и тд
В многоядерных процессорах обработка осуществляется точно также, но за
счет количества самих микропроцессоров они могут параллельно
принимать эту самую информацию, в следствии этого кпд в разы выше. Не
сложно догадаться, что многоядерные процессоры в разы продуктивнее и
быстрее, чем одноядерные, они берут количеством
.
Рынок процессоров держат 2 компании – Intel и AMD. Но большинство
отдают предпочтение именно Intel…
Все процессоры, поголовно, имеют кэш-память
Кэш – быстродействующая память, в которую переносятся команды и
данные обрабатываемые процессором.
Если данные, которые необходимы процессору находятся в кэш-памяти, то
они обрабатываются без каких-либо задержек. От объема кэша очень
зависит производительность
Вот схема сравнения AMD и Intel процессоров по данному параметру.
Кулер (англ. cooler — охладитель) — в применении
к компьютерной тематике — сленговое название системы воздушного
охлаждения — совокупности вентилятора и радиатора
ВИДЕОКАРТА
Видеокарта -электронное устройство,
преобразующее графический образ, хранящийся, как
содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму,
пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора.
Условно видеокарты можно поделить на два вида :
• профессиональные
• видеокарты для игр.
Профессиональные видеокарты нужны только дизайнерам
проектирующим интерьеры , создающим 3д модели и т.д.
Видеокарты для игр делятся на два лагеря nVidia (GeForce) и AMD
Radeon (ATI –в девичестве).
Говорить о том ,кто лучше ,кто хуже из смысла нет они обе хороши
каждая по своему . То одна то друга фирма находится на пике
производительной мощи видеокарт .
ЖЕСТКИЙ ДИСК
Жесткий диск -запоминающее устройство произвольного доступа,
основанное на принципе магнитной записи его так же называют: хард
диск,винчестер, винт.
Для обычного пользователя основную характеристику представляет
количество данных, способных храниться на диске – емкость.
Современные HDD с форм-фактором диаметра 3,5 дюйма для
персональных компьютеров и 2,5 дюйма для ноутбуков – самые
используемые форматы жесткого диска и могут по емкости варьироваться
от 320 Мб до 4 Тб.
Вид интерфейсов жесткого диска для подключения к компьютеру.
Широко используемые сегодня такие виды, как ATA (IDE), SATA, eSATA,
SCSI, FireWire, SDIO
Скорость считывания информации. Важными критериями при выборе
жесткого диска являются количество наработки на отказ, поддержка диском
технологии SMART, число операций ввода-вывода информации в секунду.
Хорошими показателями считается скорость около 50 операций в секунду в
режиме произвольного доступа к жесткому диску и порядка 100 при
последовательном доступе.
1. Отверстия для болтов крепления верхней
крышки.
2,12. Корпус жесткого диска (винчестера).
3. Шпиндель - вал, на котором вращаются
магнитные пластины с информацией.
4. Считывающие головки, которые читают
информацию с магнитных пластин.
5,6,7. Привод считывающих головок.
8. Интерфейсный разъем для передачи
информации и служебных команд от жесткого
диска системе и наоборот. На фото изображен
ATA (IDE) разъем, в более новых моделях обычно
используется SATA интерфейс (более
компактный).
9,10. Конфигурационные перемычки. Служат для того, что бы задавать
различные режимы работы жесткого диска, например Slave и Master
(загрузочный диск с системой). 11. Разъем для подключения питания (+12 вольт)
к диску.
13. Кабель для подключения блока головок к плате управления жесткого диска.
14. Магнитные пластины со всей хранимой информацией.
15. Отверстия для болтов крепления корпуса винчестера внутри компьютера.
Если бы вся информация на жестком диске хранилась как простая
последовательность данных, как в кассетном магнитофоне, то это сильно
усложнило бы работу пользователя. Ведь невозможно было бы сразу найти
начало нужного файла, или определить свободное место для записи новых
данных.
Именно поэтому любой жесткий диск имеет определенную структуру,
которая позволяет почти мгновенно находить нужный документ и
сохранять новые файлы. Структурно диск можно разбить на круглые
дорожки, которые в свою очередь разбиты на сектора. Именно сектор
является минимальным блоком с данными на жестком диске.
Так же на любом жестком диске есть
специальный служебный сектор,
размер которого обычно составляет 10%
от размера носителя. В этом секторе
записана служебная информация о
количестве цилиндров у жесткого
диска, количество секторов, их размер
и т.д. Так же в этом разделе находится
таблица файловой системе.
Рынок производителей жестких дисков очень динамичный. Очень долгое
время одним из ведущих производителей жестких дисков была компания
IBM, а сейчас вы не найдете в продаже винчестеров под этой маркой.
Несколько лет назад фирма Maxtor купила компанию Quantum. Затем
Maxtor решила объединиться с еще одним производителей жестких дисков
Seagate.
Samsung — известная корейская фирма постепенно завоевывает себе место
под солнцем на рынке жестких дисков. У этой компании есть одно очень
важно преимущество — помимо производства жестких дисков, компания
занимается изготовлением флэш-памяти, а также активно разрабатывает
перспективные гибридные жесткие диски.
Hitachi — японская компания, выпускающая многие виды электроники,
также имеет и производство жестких дисков.
Western Digital — компания является одним из ведущих производителей
дисков большой емкости.
Seagate — очень агрессивный игрок на рынке производства жестких дисков.
После объединения с компанией Maxtor существенно усилила свои позиции.
ВНЕШНИЙ ЖЕСТКИЙ ДИСК
ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ
Оперативная память (англ. Random Access Memory) —
энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой временно
хранятся данные и команды, необходимые процессору для выполнения им
операции
Файлы компьютерной программы при ее запуске загружаются в
оперативную память, в которой хранятся во время работы с указанной
программой. Процессор выполняет программно реализованные команды,
содержащиеся в памяти, и сохраняет их результаты. Оперативная память
хранит коды нажатых клавиш при работе с текстовым редактором, а также
величины математических операций. При выполнении команды Сохранить
(Save) содержимое оперативной памяти сохраняется в виде файла на
жестком диске.
Естественно было бы основным фактором производительности системы
оперативной памяти назвать ее пропускную способность, т.е. количество
мегабайт в секунду, которое способна считать (записать) оперативная
память. Разумеется, пропускная способность оперативной памяти
напрямую зависит от частоты работы чипов памяти и от ширины шины,
связывающей память и процессор, и обычно определяется как
произведение ширины шины на частоту ее работы. Например, ширина
шины 64 бита, частота работы памяти 100 МГц, пропускная способность - 8
байт (64 бита) * 100 МГц = 800 Мбайт/с.
В компьютерах встречаются модули
памяти разных объемов от 1 до 4
гигабайт и разные вариации наборов 2,
3, 4 модуля оперативной памяти.
Популярные производители оперативной памяти: Hynix
(HYUNDAI), Samsung, Corsair, Kingmax, Transcend, Kingston,
БЛОК ПИТАНИЯ
Блок питания — источник электропитания, предназначенный для
снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока,
путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений.
ОПТИЧЕСКИЙ ПРИВОД
ВНЕШНИЙ ОПТИЧЕСКИЙ ПРИВОД
Оптический привод— устройство, имеющее механическую
составляющую, управляемую электронной схемой и предназначенное для
считывания и записи информации с оптических носителей информации,
процесс считывания/записи информации с диска осуществляется при
помощи лазера.