ВУЗ: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Информатика
Добавлен: 19.10.2018
Просмотров: 11751
Скачиваний: 132
21
тактовые импульсы задает одна из микросхем микропроцессор-
ного комплекта (чипсета), расположенного на материнской пла-
те. Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем
больше команд он может исполнить в единицу времени (испол-
нение каждой команды занимает определенное количество так-
тов), тем выше его производительность [1].
Управление компьютером фактически сводится к управле-
нию распределением сигналов между устройствами. Такое
управление может производиться автоматически (программное
управление). В современных компьютерах внешнее управление
в значительной степени автоматизировано с помощью специаль-
ных аппаратно-логических интерфейсов, к которым подключа-
ются устройства управления и ввода данных (клавиатура, мышь,
джойстик и др.). Такое управление называется интерактивным.
Состав вычислительной системы называется конфигурацией,
состоящей из аппаратной конфигурации (аппаратного обеспече-
ния) и программной конфигурации (программного обеспечения).
Несмотря на то, что программное и аппаратное обеспечение
рассматриваются отдельно, в компьютере они работают в нераз-
рывной связи и в непрерывном взаимодействии.
Аппаратная конфигурация представляет собой блочно-
модульную конструкцию, т.е. состоящую из готовых узлов
и блоков.
По способу расположения устройств относительно централь-
ного процессорного устройства (ЦПУ, CPU) различают внутрен-
ние и внешние устройства. Внешними, как правило, являются боль-
шинство устройств ввода-вывода данных (периферийные устрой-
ства) и некоторые устройства длительного хранения данных.
Согласование между отдельными узлами и блоками выпол-
няют с помощью переходных аппаратно-логических устройств,
называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппа-
ратные интерфейсы называют протоколами. Таким образом,
протокол – это совокупность технических условий, которые
должны быть обеспечены разработчиками устройств для успеш-
ного согласования их работы с другими устройствами.
22
Интерфейсы в архитектуре вычислительной системы можно
условно разделить на две большие группы: последовательные
и параллельные. Через последовательный интерфейс данные пе-
редаются, бит за битом, а через параллельный – одновременно
группами битов (количество битов, участвующих в одной по-
сылке, определяется разрядностью интерфейса). Параллельные
интерфейсы обычно имеют более сложное устройство, чем по-
следовательные, и теоретически способны обеспечить большую
скорость передачи данных. Устройство последовательных ин-
терфейсов проще. Как правило, для них не надо синхронизиро-
вать работу передающего и принимающего устройств (поэтому
их часто называют асинхронными интерфейсами).
На первый взгляд, кажется, что последовательное соедине-
ние должно проигрывать параллельному, так как оно может пе-
редавать меньше данных за такт. Однако зачастую последова-
тельные соединения могут функционировать значительно быст-
рее по сравнению с параллельными соединениями, и за счёт это-
го достигать более высокой скорости передачи данных. Среди
факторов, позволяющих последовательному соединению рабо-
тать быстрее параллельного, выделяют:
отсутствие расфазировки синхронизирующих импульсов
между различными каналами (для нескоростных асинхронных
последовательных соединений).
последовательное соединение требует меньше соедини-
тельных кабелей (проводов/волокон) и поэтому занимает мень-
ше пространства. Дополнительное пространство позволяет ис-
пользовать лучшую изоляцию канала от влияния окружающей
среды.
перекрестные помехи существенно ниже, так как там
меньше расположенных рядом проводников.
Во многих случаях, последовательное соединение является
лучшим выбором, так как оно дешевле в реализации.
В связи с этим большинство современных высокоскорост-
ных шин передачи данных являются последовательными.
23
2.4. Базовая аппаратная конфигурация
персонального компьютера
Конфигурацию (состав оборудования) персонального ком-
пьютера можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не
менее существует понятие базовой аппаратной конфигурации,
которую считают типовой:
системный блок (в случае моноблочной компоновки объ-
единен в один корпус с монитором);
монитор;
клавиатура;
мышь.
Основные потребительские параметры монитора:
размер экрана – определяется длиной диагонали, измеря-
ется в дюймах;
разрешающая способность монитора, dpi (количество точек
на дюйм);
время отклика пикселя (время, за которое пиксель меняет
свой цвет);
яркость и контрастность изображения;
углы обзора по горизонтали и вертикали (из-за конст-
рукции ЖК-мониторов при взгляде под углом уменьшается кон-
трастность и яркость изображения, углы обзора показывают
предельные параметры, при которых картинка выводится без
цветовых искажений);
максимальная частота регенерации изображения (пока-
зывает, сколько раз в течение секунды монитор может полно-
стью сменить изображение), измеряется в герцах (Гц).
2.5. Внутренние устройства системного блока
Материнская плата
На материнской плате размещаются:
процессор – основная микросхема, выполняющая боль-
шинство математических и логических операций;
микропроцессорный комплект – чипсет – набор микро-
схем, управляющих работой внутренних устройств компьютера
24
и определяющих основные функциональные возможности мате-
ринской платы;
шины – наборы проводников, по которым происходит об-
мен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
оперативная память (оперативное запоминающее уст-
ройство, ОЗУ) – набор микросхем, предназначенных для вре-
менного хранения данных, когда компьютер включен;
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – микро-
схема, предназначенная для длительного хранения данных;
разъемы для подключения дополнительных устройств
(слоты).
Жесткий диск
Это основное устройство для долговременного хранения
больших объемов данных и программ, в том числе и при отсут-
ствии питания, т.е. является энергонезависимым. Вся информа-
ция сохраняется на металлических магнитных дисках, располо-
женных друг над другом, покрытых слоем ферромагнитного ма-
териала, откуда считывается и записывается подвижной голов-
кой. В данном устройстве носитель информации совмещен
в корпусе с приводом и блоком управляющей электроники.
Управление работой жесткого диска выполняет специаль-
ное аппаратно-логическое устройство – контроллер жесткого
диска. В настоящее время в ПК функции контроллеров дисков
выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный ком-
плект (чипсет). В то же время в серверах контроллер жестких
дисков может быть выполнен в виде отдельной платы, подклю-
чаемой к материнской плате по шине PCIe.
К основным параметрам жестких дисков относятся емкость
(зависит от технологии изготовления) и производительность
(зависит от характеристик интерфейса, с помощью которого они
связаны с материнской платой). С производительностью диска
напрямую связан параметр среднего времени доступа. Он опре-
деляет интервал времени, необходимый для поиска нужных дан-
ных, и зависит от скорости вращения диска.
25
Отдельной разновидностью жестких дисков являются так на-
зываемые твердотельные диски, использующие для хранения дан-
ных микросхемы, построенные по технологии электрически пере-
программируемой памяти (по этой технологии в том числе изго-
тавливаются и флеш-накопители). Основным преимуществом твер-
дотельных дисков является высокая скорость чтения/записи дан-
ных и очень низкое время доступа. Недостаток – высокая цена.
Оптический привод
Оптический (лазерный) привод – это устройство, имеющее ме-
ханическую составляющую и предназначенное для считывания/за-
писи информации с оптических носителей информации. Принцип
действия этого устройства состоит в считывании числовых данных
с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска.
Название «оптический привод» включает в себя несколько
типов приводов, предназначенных для чтения различных типов
дисков: CD – компакт-диски, объем около 700 Мбайт; DVD –
цифровые универсальные диски, объем более 4,7 Гбайт и Blu-
ray, объем 25–128 Гбайт и выше. Основные отличия заключают-
ся в объеме данных, внешне они идентичны.
Диски с дополнительным обозначением – R/RW – позволя-
ют записывать/перезаписывать на них данные. Для этого необ-
ходимо наличие привода, поддерживающего запись дисков.
Основные характеристики – объем накопителя и скорость
чтения/записи.
Скорость чтения/записи измеряется в кратных долях. За
единицу измерения принята скорость чтения музыкальных ком-
пакт-дисков, составляющая 150 Кбайт/с. Таким образом, диско-
вод с удвоенной скоростью обеспечивает производительность
300 Кбайт/с и т.д.
Видеокарта (видеоадаптер)
Совместно с монитором видеокарта образует видеоподси-
стему персонального компьютера. Физически видеоадаптер вы-
полнен в виде отдельной дочерней платы, которая вставляется в