Состав и архитектура персонального компьютера. Характеристики основных устройств

Автор: Пользователь скрыл имя, 23 Марта 2015 в 15:55, научная работа

Краткое описание

Прежде чем рассмотреть архитектуру персонального компьютера, необходимо узнать что же такое персональный компьютер. Итак, ПК- универсальная техническая единая система, которая представляет собой набор сменных компонентов, соединенных между собой интерфейсами. Это основная техническая база информационной технологии.

Оглавление

1. Персональный компьютер, его определение........….……………..……………..…..3 стр.
2. Возможности ПК…………………………………………………………………………....…3 стр.
3. Архитектура ПК………………………………………………..…………………..……..……3 стр.
4. Внутреннее устройство ПК…………………………………………………………….... .5 стр.
5. Состав персонального компьютера…………………...………………….….… …….12 стр.
6. Основные внешние устройства ПК………………….…………….………….……… 14 стр.
6.1. Устройства ввода информации…………………..………………………….…..15 стр.
6.2. Устройства вывода информации………………………..……………….……....22 стр.
6.3. Устройства передачи\обмена информацией…………….…………………....30 стр.
6.4. Прочие периферийные устройства……………………………………………..30 стр.
7. Заключение. Итоги. Выводы……………………………………………………....……..31 стр.
Используемая литература……………………………………………………………..….…33 стр.

Файлы: 1 файл

научная работа.docx

— 94.36 Кб (Скачать)
  • Накопители на жестких магнитных дисках, или винчестеры;

  • дисководы для работы с лазерными (оптическими) дисками;

  • стримеры, предназначенные для чтения / записи информации на магнитные ленты;

  • Магнитооптические дисководы для работы с магнитооптическими дисками;

  • Устройства энергонезависимой памяти (флэш-память).

Также внешняя память подразделяется по типу доступа к информации на два класса:

  1. Устройства прямого (произвольного) доступа.  
    В устройствах прямого (произвольного) доступа время обращения к информации не зависит от места ее расположения на носителе. Например, чтобы прослушать песню, записанную на грампластинке, достаточно установить звукосниматель проигрывателя в место на пластинке, где записана песня.
  1. Устройства последовательного доступа.  
    В устройствах последовательного доступа такая зависимость существует. Например, время доступа к песне на аудиокассете зависит от местоположения записи. Для ее прослушивания необходимо предварительно перемотать кассету до того места, где записана песня.

. В частности, во внешней памяти  хранится все программное обеспечение  компьютера. Внешняя память содержит  разнообразные виды запоминающих  устройств, но наиболее распространенными, имеющимися практически на любом  компьютере, являются накопители  на жестких (НЖДМ) и гибких магнитных  дисках (НГДМ). Назначение этих накопителей - хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации  по запросу в оперативное запоминающее  устройство. В качестве устройств  внешней памяти используются  также запоминающие устройства  на  магнитной дискете, накопители на оптических дисках (CD,DVD-ROM, R, RW), магнитно-оптических дисках и др. Емкость внешней памяти в сотни и тысячи раз превышает емкость оперативной памяти или вообще неограниченная, когда речь идет о накопителях со сменными носителями. Но обращение к внешней памяти требует гораздо большего времени, так как быстродействие внешней памяти существенно меньше, чем оперативной

  • Источник питания – вторичный источник питания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией постоянного тока, путём преобразования сетевого напряжения до требуемых значений. Источник питания представляет собой блок, содержащий системы энергопитания узлов ПК. Блок питания выполняет функции стабилизации и защиты от незначительных помех питающего напряжения, а также участвует в охлаждении компонентов персонального компьютера. В большинстве случаев используется импульсивный блок питания, выполненный по полумостовой (двухтактовой) частотой. Достоинствами такого полумостового блока питания являются:
  • Простая и проверенная временем схемотехника с удовлетворительным качеством стабилизации выходных напряжений.

  • Высокий КПД (65-70 %). Основные потери приходятся на переходные процессы, которые длятся значительно меньшее время, чем устойчивое состояние.

  • Малые габариты и масса, обусловленные как малым выделением тепла на регулирующем элементе, так и малыми габаритами трансформатора, благодаря тому, что последний работает на высокой частоте.

  • Малая металлоёмкость, благодаря чему мощные импульсные источники питания стоят дешевле трансформаторных, несмотря на большую сложность.

  • Возможность подключения к сетям с широким диапазоном выбора напряжений и частот, или даже сетям постоянного тока. Благодаря этому возможна унификация техники, производимой для различных стран мира, а значит и её удешевление при массовом производстве.

Недостатками, в свою очередь, полумостового блока питания на биполярных транзисторах является:

  • При построении схем силовой электроники использование биполярных транзисторов в качестве ключевых элементов снижает общий КПД устройства. Управление биполярными транзисторами требует значительных затрат энергии.
  • Большое количество намоточных изделий, индивидуально разрабатываемых для каждого типа блоков питания. Такие изделия снижают технологичность изготовления БП.
  • Во многих случаях недостаточная стабилизация выходного напряжения по каналам. Дроссель групповой стабилизации не позволяет с высокой точностью обеспечивать значения напряжений во всех каналах.

А вот блоки питания с накапливающими энергию трансформаторами (обратноходовая схема) ограничены по мощности габаритами трансформатора и потому применяются значительно реже.

  • Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов. Промежуток времени между соседними  импульсами определяет время одного такта работы машины или просто такт работы компьютера. Частота ГТИ- одна из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, так как каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов.
  • Таймер — это бесплатная программа для персонального контроля времени за компьютером. Таймер ведёт учёт активности во всех программах и строит графики использования программ. Рассмотрим функции компьютерного таймера. Итак, к функциям таймера относится:
  1. Учет времени использования программ
  1. Группировка замеров по категориям.
  2. Ограничение времени использования программ
  3. Напоминание об усталости глаз и необходимости разминки
  4. Ежедневные и одноразовые напоминания
  5. Платный модуль «Веб- статистика», а также «Блокировка программ» и «Трудовая самодисциплина»

5. Состав персонального компьютера.

А теперь рассмотрим более подробно все вышеперечисленные внутренние устройства ПК:

  1. Системная (материнская) плата - важнейший элемент ПК, который содержит слоты( гнезда) для установки важнейших компонентов компьютера и периферийных устройств. Она служит для объединения и организации взаимодействия других компонентов, а также служит логической и электрической основой для всех компонентов компьютера. По сути, выбор конфигурации ПК начинается с выбора системной платы. Основными характеристиками материнской платы являются:

-Быстродействие (количество операций, производимых в 1 сек.; измеряется в бит/сек);

-Тактовая частота (т.е. количество тактов в сек.) Тактом является промежуток времени между началами подачи двух последовательных импульсов специальной микросхемой-генератором тактовой частоты, синхронизирующим работу узлов ПК. Чем больше тактовая частота, тем больше операций в секунду выполняет процессор. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (Мгц) и гигагерцах (Ггц).

- Разрядность (определяется количеством двоичных разрядов, которые МП обрабатывает за один такт) .

2. Процессор — Главная аппаратная составляющая любого компьютера, которая представляет собой сверхбольшую интегральную схему («кристалл»),  имеющую определенное количество контактов, расположенных в строгой последовательности, совпадающей с конфигурацией гнезда на материнской плате. На этом, так называемом, кристалле расположены:

  • Процессор- главное вычислительное устройство, осуществляющее арифметические и логические операции над данными
  • Сопроцессор- специальный блок для операций с «плавающей запятой», который применяется для особо точных и сложных расчетов, а также для работы с графическими программами.
  • Кеш-память первого уровня- сверхбыстрая память для хранения промежуточных результатов вычислений
  • Кеш-память второго уровня.

В современном мире множество элементарных операций, которые выполняются процессором. Поэтому в зависимости от системы команд микропроцессоры делят на четыре группы:

  1. Микропроцессор типа CISC- процессор с полным набором команд. Такие процессоры содержат неоднородный состав внутренних регистров, широкий набор команд, что усложняет их декорирование.
  2. Микропроцессор типа RISC- с упрощенным набором команд, который имеет очень высокое быстродействие.
  3. Микропроцессоры типа MISC- с минимальным набором команд отличается высоким быстродействием.
  4. Микропроцессор типа VLIW работает с системой команд сверхбольшой разрядности. Отличается от других процессоров тем, что отбор команд осуществляется заранее, а не в ходе выполнения прикладной программы.

В настоящее время один или несколько микропроцессоров используются в качестве вычислительного элемента во всём, от мельчайших встраиваемых систем и мобильных устройств до огромных мейнфреймов и суперкомпьютеров. Внутренние ячейки процессора- регистры. Думаю, следует отметить то, что данные, попадающие на некоторые регистры, рассматриваются как команды, которые управляют обработкой данных в других регистрах. Среди них есть такие, которые могут модифицировать исполнение команд. Следовательно, можно управлять обработкой данных, а именно на этом и основано исполнение всех программ. При рассмотрении информации о процессорах, можно выделить несколько видов по функциональной направленности:

  • Процессоры общего назначения- это такие процессоры, которые могут эффективно решать широкий класс задач управления. Именно эти процессоры используются в качестве центрального процессора в настольных рабочих станциях.

  • Процессоры цифровой обработки сигналов. Эти процессоры специализированы под вычислительные задачи, связанные с цифровой обработкой сигналов. Важной особенностью такого типа процессоров является малая энергозатратность на единицу вычислительной мощности, что обеспечивает их применение в таких устройствах, как плееры, мобильные телефоны, фото-, видеокамеры и пр.

  • Микроконтроллеры. Их задачи связаны с управлением устройствами в реальном времени, что определило и основные свойства микропроцессорных ядер в них: широкий набор операций ввода-вывода, лёгкая предсказуемость поведения во времени, большая скорость реакции на прерывания. Это очень простые процессоры, большинство из них 8-битные, и интегрированы со специфической периферией: таймерами, контроллерами последовательных каналов связи, двунаправленными портами ввода-вывода. Они широко используются в разнообразных портативных устройствах.

Помимо видов процессоров, рассмотрим устройства, входящие в сам процессор, это:  
-устройство управления (УУ) . Это устройство формирует и подает во все блоки компьютера, в нужные моменты времени, определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций. Помимо этого устройство управления формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ. Устройство управления получает от генератора тактовых импульсов опорную последовательность импульсов. 
-арифметико - логическое устройство (АЛУ), которое предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией. Но в некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор; 
-микропроцессорная память (МПП) - служит для кратковременного характера записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы компьютера. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, т.к. основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессор;  
- Интерфейс (interface)- совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Интерфейсная система микропроцессора - реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной.

-Порт ввода-вывода (I/O - Input/Output port) - аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.

 
6. Основные внешние устройства ПК

Периферийное устройство- часть аппаратного обеспечения, конструктивно отделенная от основного блока вычислительной системы, от состава и характеристик которой во многом зависят возможность и эффективность применения ПК. Так, по назначению можно выделить следующие виды периферийных устройств:

  • Внешние запоминающие устройства
  • Устройства ввода информации
  • Устройства вывода информации
  • Устройства передачи информации.

К периферийным устройствам относятся внешние устройства памяти, устройства ввода-вывода информации, печатающие устройства, аудиосистемы, УСТРОЙСТВА дистанционной передачи данных. Внешние устройства ПК- это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом. Персональный компьютер стал основным средством обработки информации благодаря интерактивности взаимодействия с пользователем, которая требует наличия устройств оперативного ввода и вывода информации, позволяющих осуществить диалог между человеком и компьютером.

Информация о работе Состав и архитектура персонального компьютера. Характеристики основных устройств