Файл: Устройство персонального компьютера.pdf

Данные на магнитных накопителях записывают и считывают при помощи магнитных головок вдоль концентрических дорожек (треков). Каждый трек накопителя разделен на разделы. Магнитные накопители имеют треки на нижней и верхней поверхности и могут формироваться в пакеты. Комплекс треков магнитных накопителей, расположенных на однотипном расстоянии от его центра, называется цилиндром.

Перед сохранением информации на магнитный накопитель его поверхность стирается, то есть в начале и конце каждого раздела формируются вспомогательные сектора для сохранения служебных данных, по которым характеризуется предел раздела. После стирания необходимый объем раздела подданные снижается и уменьшается общая вместимость накопителя.

Минимальной единицей расположения данных на гибком накопителе формата 3,5" служит раздел вместимостью 512 байт. Всего таких разделов 2880: один раздел заимствует загрузчик операционной системы, 32 раздела заимствует каталог диска и таблицы FAT, прочее 2847 разделов применяются для сохранения информации.

Жесткие магнитные накопители в основном накопителей устанавливаются в дисководы. Информация на накопителях сохранятся в файлах, число которых всегда кратен конкретному числу кластеров.

Кластер – это наименьшая единица расположения данных на винчестере, складывается из одного или нескольких разделов треков. Кластеры, отводимые, одному файлу, могут располагаться в каждом не занятом месте на каждом треке. Файлы, находящиеся в разбросанных по накопителю кластерах, называют фрагментированными. Для уменьшения пути преобразования таких файлов предлагается постоянно осуществлять дефрагментацию винчестера. [2, с.230]

Для организации на винчестерах разделов под расположение файлов применяют исправление повышенной (логической) степени при помощи операционных систем. Любой раздел (логический накопитель) включает в себя системные (служебные) области – в них входит загрузочный сектор, две копии таблицы расположения файлов, корневой каталог и сферы информации (кластеров).

Оптические накопители CD и DVD - это штампованная прозрачная поликарбонатная основа с металлическим зеркальным покрытием. Данные сохраняются на трек в форме спирали, который берет начало на внутренней и завершается на внешней части накопителя. Вместимость накопителя характеризуется длиной трека или количеством ее витков.

Трек в форме спирали сформирован набором отдалённых друг от друга зеркальных плоских металлических мест, отделенных штрихами (не зеркальными площадками), длина которых имеет два параметра, что обеспечивает закодировать биты 0 и 1.

Важной характерностью DVD служит применение многофункционального цифрового формата для записи данных. Сжимание информации на DVD-дисках сопровождается снижением длины не зеркальных площадок, повышением длины трека за счет снижения шага спиралей и использованием двухслойной и двухсторонней записи.

Периферийная память. Периферийные накопители – это дисковые, ленточные и твердотельные накопители, которые не идут в содержании системных блоков и присоединяются к ПЭВМ с применением внешних портов: USB, SCSI и FireWire. К периферийным накопителям можно отнести снимающиеся магнитные и магнитооптические накопители, магнитные ленты, уложенные в специализированные кассеты (картриджи), и твердотельные малогабаритные носители данных, созданные на базе микросхем РПЗУ, – флэш-накопители. [7, с.50]

2.2. Системная (материнская) плата

Главным компонентом компьютера является материнская плата.

Системная плата связывает между собой практически все элементы системного блока, которые входят в состав компьютера, и осуществляет большинство всей работы. [5, с.36]

Системную плату можно характеризовать так: системная плата – это главная совокупная печатная карта, дающая электронную и методичную соединенность между всеми элементами компьютера.

Форм-фактор системной платы – стандарт, определяющий размеры системной платы для персонального компьютера, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, разъема центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания.

Обычно говорят что сердце ПК – это процессор. Это высказывание характеризуется, тем, что главный процессор осуществляет все действия в организации производительности ПК. А системная плата дает ему вероятность общения с прочими подсистемами, проще сказать осуществляет обслуживание в целом. Если сравнивать, например, с авто, центральный процессор – это двигатель, а системная плата – колеса.

Материнская плата – это прежде всего сложная печатная плата. В ней есть большое число проводящих треков, связывающих элементы и слоты, и контактных участков для микроконтроллеров и электронных элементов. Вдобавок плата включает в себя немного слоев, созданных из диэлектрика текстолита, и любой слой также включает такие треки. Выходы для устройства элементов располагаются непосредственно на верхнем слое. Сверху плата защищена диэлектрическим лаком, чтобы уберечь чрезвычайное отсоединение и скажем немного обеспечить защиту ее от непредсказуемых действий. Это еще не означает, что плату можно ложить на металлическую или другую проводящую плоскость: на обратной стороне располагается большое число окончаний контактов, которые могут быть изолированы, что может привести к неполадкам платы. [5, с.36]

Проводящие треки формируют между собой немного главных подсистем, блоков системной платы. К этим блокам можно отнести: разъем (сокет) процессора и система его питания, подсистема памяти и разъемы для монтажа модулей, с своей системой питания, слоты для устройства карт расширения (функциональности), слоты для присоединения накопителей. Любой комплекс таких треков может функционировать по своему принципу (норме) называется шиной.

Главной чертой каждой системной платы служит комплекс главных микросхем, также их еще называют комплексом методичности, или чипсетом. Созданием таких комплексов производят серия огромнейших мировых организаций: Intel, NVIDIA, AMD, VIA, SIS. То, какой чипсет заложен в базу системной платы, характеризует, какой процессор, какую оперативную память и в каком объеме можно определить, сколько устройств можно присоединить и как скоро все это будет функционировать.

Чипсет включает в себя интегральные микросхемы, их еще называют мосты. Обычно распространены двухкомпонентные чипсеты, которые состоят из северного и южного мостов.

Северный мост (Northbridge, или MCH, Memory Controller Hub) дает возможность взаимодействовать между процессором, оперативной памятью и специалльными шинами (PCI, PCI Express и т. п.). [5, с.37]

В современных чипсетах встречается решение, когда северный мост связан только с видеоподсистемой. Это аргументируется тем, что главная часть северного моста – контроллер памяти – сведена в сам процессор.

2.3. Процессор

ПЭВМ (персонально-электронная вычислительная машина) – это набор разнообразных устройств, необходимых для выполнения типичных для него предназначений под организацией своего котроллера параллельно с процессором и любыми такими же динамичными устройствами. Начинает, управляет и проверяет эту работу процессор. [7, с.39]

Процессор или микропроцессор – это главное обрабатывающее устройство, необходимое для цифровых и закономерных преобразований информации, для управления обращения к ОЗУ, внешним дискам, периферийным устройствам и для организации передвижения процесса вычисления.

Центральный процессор обеспечивает главные роли:

• выдержка предписаний из ОЗУ;
• дешифрирование команд;
• осуществление действий, зашифрованных в командах;
• организация перенаправления данных между своими регистрами и ОЗУ;
• перегонка прерываний.
• Главные характерные черты процессора:
• разрядность представляет собой число двоичных разрядов, которые могу преобразовываться и перенаправляться процессором в одно время;
• тактовая чистота – количество тактов, равное количеству элементарных действий, которое совершает процессор в секунду.

Характеристики процессоров обусловливаются целым набором параметров: технология производства; архитектура и тактовая частота; количество и разрядность регистров; система команд; размерность шин; объем встроенной кэш-памяти, напряжение питания, рабочая температура и тип корпуса.

В центральных процессорах ПЭВМ используются CICS-процессоры (процессоры с полной системой команд и с аппаратной реализацией отдельных операций).

Процессорное ядро (или просто ядро) – это конкретное аппаратное воплощение архитектуры процессора в кристалле СБИС, являющееся стандартом для целой серии совместимых процессоров и обладающее определенным набором строго обусловленных характеристик; тактовой частотой, объемами кэш первого и второго уровней, количеством регистров, АЛУ и т.д. [7, с.40]

Термин «архитектура ядра» означает совместимость современных микропроцессоров (МП) с общепринятой системой команд и совокупность аппаратных решений, присущих определенной группе процессоров разных производителей,

Повышение производительности МП достигается, в частности, за счет использования многоуровневой кэш-памяти, которая является «составным буфером» ядра процессора, служащим для увеличения скорости обмена с ОЗУ.

Кэш первого уровня (К1) разделяется на две равные аппаратные части с независимыми шинами; кэш инструкций (К1И), в которую поступают только команды для последующего декодирования, и кэш данных (К1Д), в которую поступают только данные, предназначенные для внутренних регистров процессора. [3, с.114]

Кэш второго уровня (К2) содержит в себе весь объем данных, находящихся в К1И и К1Д, и по объему памяти всегда больше, чем К1: у современных процессоров объем К2 достигает 2 Мбайт, а объем К1 не превышает 128 Кбайт.

В современных, МП уровни кэш-памяти функционируют на той же частоте, что и процессорное ядро, за счет чего скорость обмена, информацией по внутренней шине кэш второго уровня может быть более чем на порядок выше скорости обмена процессора с ОЗУ по внешней шине FSB. [7, с.41]

Использование двух независимых шин (внутренней шины кэш второго уровни и внешней шипи FSB) позволяет ядру получить одновременный доступ к их данным и повысить пропускную способность процессора в несколько раз.

Для преобразования машинных команд во внутреннюю систему элементарных микрокоманд, исполняемых ядром, используется декодирующий блок-декодер. Команды считываются из К2, при необходимости подвергаются декодированию и в виде последовательности микрокоманд помещаются в К1И, Если команда исполняется повторно, то ее не приходится снова декодировать.

Для повышения производительности процессора служат блок предсказания переходов и. блок предвыборки данных. Первый определяет, есть ли в обрабатываемом декодером блоке команды перехода, будут ли эти переходы совершены и по каким адресам, а второй компенсирует задержки при обращении к ОЗУ за счет опережающей загрузки ранее востребованных данных в кэш второго уровня.

Реализацию параллельного и внеочередного выполнения команд. поступающих из декодера, осуществляет блок конвейера микрокоманд, представляющий собой буфер, в котором хранятся микрокоманды, упорядоченные по времени исполнения.

Для параллельного выполнения нескольких команд в процессорах используют разное количество однотипных функциональных (исполняющих) устройств: арифметико-логические устройства и блоки вычислений с плавающей запятой, 64-разрядные АЛУ оперируют с целыми числами, выполняя арифметические действия (сложение, вычитание, умножение и деление) и логические операции (ИЛИ, И, НЕ и их комбинации). Как правило, АЛУ функционирует на тактовой чистоте, вдвое превышающей тактовую частоту ядра. 128-ралрядные блоки вычислений работают с числами с плавающей занятой и выполняют дополнительные наборы команд SIMD.

Разрядность ядра определяют внутренние физические регистры, которые используются в процессе вычислений, В регистрах хранятся промежуточные результаты выполнения микроопераций, через них проходят все данные и микрокоманды, поступающие на исполнение, осуществляется передача адресов доступа к внутренней и системной памяти ПЭВМ.

Внешнюю производительность процессора определяет частота шины данных, Частота ядра Fя, т. е. внутренняя тактовая частота процессора, задается, произведением частоты шины FSB Fn, подаваемой с системной платы на формирователь xF (встроенный множитель тактовой частоты), на его внутренний коэффициент умножения, который может составлять 3,5; 4; 4,5; 5 и более.

Дальнейшее наращивание тактовой частоты с обеспечением нормального теплового режима СБИС становится практически невозможным. Проблема повышения производительности МП в настоящее время решается за счет перехода на многоядерные структуры; при этом уменьшается или сохраняется тактовая частота, на достигнутом уровне и поддерживается стабильное энергопотребление. [7, с.42]

2.4. Видеокарта

Основная функция видеоадаптера — преобразование цифрового сигнала в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. Другими словами, видеоадаптер выполняет роль интерфейса между компьютером и устройством отображения информации (монитором). [8, с. 165]