Файл: Устройство персонального компьютера (Теоретический аспект персонального компьютера).pdf

Операцию выполняет АЛУ или аппаратные средства компьютера. После выполнения команды счетчик команд увеличивается на 1 и указывает на следующую команду программы. При необходимости выполнения команды, которая не следует по порядку за текущей, специальная команда перехода содержит адрес ячейки, в которую нужно передать управление. Архитектура современных ПК В основу архитектуры современных ПК заложен магистрально-модульный принцип.

ПК состоит из отдельных частей – модулей, которые являются относительно самостоятельными устройствами ПК (например, процессор, оперативная память, контроллер, дисплей, принтер, сканер и т.д.). Модульный принцип позволяет пользователю самостоятельно комплектовать необходимую конфигурацию ПК и производить при необходимости его обновление. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией.

Для работы ПК как единого механизма необходимо осуществлять обмен данными между различными устройствами, за что отвечает системная (магистральная) шина, которая выполняется в виде печатного мостика на материнской плате.

Основные особенности архитектуры ПК сводятся к принципам компоновки аппаратуры, а также к выбранному набору системных аппаратных средств. [6, c.42]

Подобная архитектура характеризуется ее открытостью – возможностью включения в ПК дополнительных устройств (системных и периферийных), а также возможностью простого встраивания программ пользователя на любом уровне программного обеспечения ПК.

Также совершенствование архитектуры ПК связано с максимальным ускорением обмена информацией с системной памятью. Именно из системной памяти, в которой хранятся данные, ПК считывает все исполняемые команды. Таким образом больше всего обращений центральный процессор совершает к памяти и ускорение обмена с памятью приведет к существенному ускорению работы всей системы в целом.

Т.к. при использовании системной магистрали для обмена процессора с памятью приходится учитывать скоростные ограничения самой магистрали, то существенного ускорения обмена данными с помощью магистрали добиться невозможно. Для решения этого вопроса был предложен следующий подход.

Системная память вместо системной магистрали подключается к специальной высокоскоростной шине, которая дистанционно находится ближе к процессору и не требует сложных буферов и больших расстояний. В этом случае обмен с памятью идет с максимально возможной для процессора скоростью, и системная магистраль не замедляет его. Особенно актуальным это решение стало с ростом быстродействия процессора. Таким образом, структура ПК из одношинной, которая применялась только в первых компьютерах, становится трехшинной. (рис.2)

Рисунок 2. Трехшинная структура ПК

Наличие в ПК нескольких процессоров означает, что параллельно может быть организовано много потоков данных и команд, т.е. одновременно могут выполняться несколько фрагментов одной задачи.

В архитектуре многомашинной вычислительной системы каждый процессор имеет свою оперативную память. Применение многомашинной вычислительной системы эффективно при решении задач, которые имеют очень специальную структуру, которая должна состоять из такого количества ПК, на сколько слабо связанных подзадач разбита система. Многопроцессорные и многомашинные вычислительные системы имеют преимущество перед однопроцессорными в быстродействии.

В данной архитектуре несколько АЛУ работают под управлением одного УУ. Это означает, что множество данных может обрабатываться по одной программе, т. е. по одному потоку команд. Высокое быстродействие такой архитектуры можно получить только на задачах, в которых одинаковые вычислительные операции выполняются одновременно на различных однотипных наборах данных.

Итак, в современных машинах часто присутствуют элементы различных типов архитектурных решений. Существуют и другие архитектурные решения, отличные от рассмотренных выше. 

Глава 2. Анализ элементов устройства современного ПК

2.1 Базовая аппаратная конфигурация персонального компьютера

Микро электронные вычислительные машины можно разделить на следующие группы: Микро-ЭВМ для большого числа пользователей (многопользовательские).

Это машины, которые имеют несколько видеотерминалов и могут работать в режиме разделения времени, что даёт возможность использовать их одновременно нескольким людям. Персональные компьютеры — это микро-ЭВМ, предназначенные для одного пользователя, которые общедоступны и универсальны в использовании. [5, c.42]

Рабочие станции — это микро-ЭВМ повышенной мощности для одного пользователя, которые специализируются на работах определённого вида (графика, инженерия, издательство и так далее). Серверы — это производительные микро-ЭВМ для многих пользователей, которые работают в вычислительных сетях и обслуживают запросы от любой машины сети.

Следует заметить, что данная классификация достаточно условна, так как мощный современный персональный компьютер, который имеет набор программ, ориентированных на нужную проблему, и необходимое аппаратное обеспечение, возможно использовать и как полновесную рабочую станцию, и как многопользовательскую микро-ЭВМ, и как отличный сервер, сравнимый по возможностям с малой ЭВМ. [3, c.82]

В зарубежной терминологии большие электронные вычислительные машины называются мэйнфреймом (Mainframe). К этой категории могут быть отнесены компьютеры, обладающие следующими возможностями: Производительность более десяти MIPS (число определённых инструкций, выполняемых процессором за одну секунду). Объём основной памяти от 64 до 10000 Мбайт. Объём внешней памяти более 50 Гбайт.

Возможность многопользовательского режима функционирования (параллельно могут работать от 16 до 1000 человек). Главными областями широкого использования мэйнфреймов являются научные и технические задачи, функционирование в вычислительных комплексах, где применяется пакетная обработка информации, обработка больших по размерам баз информационных данных, организация управления вычислительными сетями и их обеспечением. Применение мэйнфреймов как мощных серверов вычислительных сетей является по мнению большинства специалистов наиболее перспективным. Основателем сегодняшних больших ЭВМ стала компания IBM.

Малые электронные вычислительные машины Мини-ЭВМ — это достаточно надёжные, доступные по цене и удобные в использовании компьютеры, которые обладают меньшими по сравнению с мэйнфреймами функциональными возможностями. Их основные характеристики, следующие: Производительность до ста MIPS. Объём основной памяти от 4 до 512 Мбайт. Объём дисковой памяти от 2 до 100 Гбайт. Количество обслуживаемых пользователей от 16 до 512.

Все модификации мини-ЭВМ выполняются на базе микропроцессорных комплектов микросхем, имеющих от 16 до 64 разрядные микропроцессоры. Их главные качества –это большой диапазон по возможной производительности в данных условиях использования, аппаратурное выполнение многих функций системы по вводу и выводу данных, удобная форма выполнения микропроцессорных и многомашинных систем, обслуживание прерываний с высокой скоростью, наличие возможности обрабатывать данные разных форматов. [1, c.42]

К преимуществам мини-ЭВМ относятся: Специфическая архитектура со значительной степенью модульного построения. Отличное соотношение цены и производительности.

Высокая вычислительная точность. Основное направление применения мини-ЭВМ –это построение на их базе управляющих вычислительных систем. Обычная для таких систем ситуация, это к обширному набору периферийного оборудования прибавляются устройства межпроцессорной коммуникации, что даёт возможность построения систем с гибкой структурой.

Базовой аппаратной конфигурацией персонального компьютера называют минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. С течением времени понятие базовой конфигурации постепенно меняется.

Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств:

• Системный блок
• Монитор
• Клавиатура
• Мышь

Дополнительно могут подключаться другие устройства ввода и вывода информации, например звуковые колонки, принтер, сканер.

Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование.

Монитор — устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Для настольных ПК в настоящее время наиболее распространены мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры.

Монитор — устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Его основными потребительскими параметрами являются: тип, размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты. Сейчас наиболее распространены мониторы двух основных типов на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и плоские жидкокристаллические (ЖК). [2, c.83]

ЭЛТ-мониторы обеспечивают лучшее качество изображения, но в пользу жидкокристаллических мониторов говорит их компактность, небольшой вес, идеально плоская поверхность экрана. Размер монитора измеряется между противоположными углами видимой части экрана по диагонали. Единица измерения — дюймы.

Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому ее также называют частотой кадров). Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера хотя предельные возможности определяет всетаки монитор. Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц).

У жидкокристаллических мониторов изображение более инерционно, так что мерцание подавляется автоматически. Для них частота обновления в 75 Гц уже считается комфортной. Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности.

Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных.

Мышь — устройство «графического» управления.

Перемещая мышь по коврику, перемещается по экрану указатель мыши, с помощью которого можно указывать и выбирать объекты на экране. При помощи клавиш мыши (клавиш может быть две или три), можно задать определенный тип операций с объектом. Воспользовавшись колесиком, можно прокручивать не уместившиеся на экране целиком тексты, изображения или web-страницы. Основной рабочий орган оптико-механических мышей - массивный металлический шар, покрытый резиной. [3, c.62]

Когда мышь перемещается по поверхности, шар вращается, и это вращение передается двум валам, чье положение считывается инфракрасными оптопарами (парами «светоизлучатель-фотоприемник»), после чего оно преобразуется в электрический сигнал, который и управляет движением курсора на экране монитора. Главную опасность для работы такой мыши представляет загрязнение.

Сегодня все популярней становятся оптические мыши без механических частей. Внутри мыши находится источник света, который освещает поверхность, после чего фотоприемник фиксирует отраженный свет, который преобразуется в движение курсора на экране. Существуют беспроводные модели мышей, которым для подключения к компьютеру не требуется кабель.

2.2 Внутренние устройства системного блока

Системный блок включает в себя множество частей и компонентов. Кратко рассмотрим большинство из них.

1. Корпус – один из важных компонентов, входящий в число элементов системного блока: на корпусе компьютера крепятся все остальные детали. Корпуса различаются между собой размерами и форм-факторами. При выборе корпуса для системника следует обратить внимание на некоторые детали.

Чем корпус больше, тем проще в нем будет разместить остальные элементы системного блока. А чем тяжелее, тем толще стенки он имеет, что позволит наладить хорошее охлаждение и невысокий уровень шума. Компьютерная помощь Комполайф рекомендует использовать корпуса только известных брэндов таких как Thermaltake, Chieftec, InWin и др. [4, c.42]