Файл: Компоненты матеﮦринсﮦкой платы.pdf

введение

На дворе двадцать первый век – время компьютеризованных технологий. То что казалось раньше далеким и непредсказуемым в настоящие время являться неотъемлемой частью жизни человека в любом виде деятельности.

Целью данной работы являться полное раскрытие темы «Перспективы развития персонального компьютера». Выявить и логически изложить все этапы в процессе эволюции вычислительной техники и ее возможности.

Данная тема являться актуальной для нашего времени, так как изменения происходят постоянно, в мире технологий не стоят на месте и превосходят любые ожидания.

В процессе революции персональных компьютеров менялось все начиная дизайном персонального компьютера и заканчивая его возможностями облегчая при этом труд и время работы человека с ним.

Основной направленности развития персональных компьютеров в настоящие время являться дальнейшие дополнение сфер применения компьютеров и, переход от машин к их системам.

С развитием персональных компьютеров, пополнялась сфера ее использования. В данной работе уделяется особое внимание обзора персонального компьютера, как отдельной единицы, и раскрытие сути внутреннего мира вычислительной машины, и проанализировать ее развитие.

Домашние ПК, которые стали частью нашей жизни, концентрируют в себе особую вычислительную мощность, о которой в прошлом и не могли думать даже ученые. Благодаря ПК, мы черпаем информацию из интернета, храним свои цифровые архивы, общаемся с друзьями пользуемся различным программным обеспечением и реализуем свои потребности во многих сфер деятельности. Определение «персональный» появилось потому, что у человека появилось возможность общаться с вычислительной техникой без какого-либо посредничества не обязательно обладать профессионализмом – программиста. Но и есть и исключения так как персональный компьютер всегда нуждается в технической поддержке людей, обладающих квалификации программиста. На сегодняшний день компьютером уже управляться автомобили в другие транспортные виды передвижения, подключаясь к серверу администрации дорожного движения, компьютер будет выбирать оптимальные маршруты и режимы поездок с учтём режима работы всех светофорах и наличия пробок на дорожном пути.

В современном времени компьютезированно практически все: начиная от дома до самого обычного офиса в предприятии. Персональный компьютер помогает человеку во всех его действиях: будь это работа или отдых. С помощью компьютера люди, могут поддерживать связь с другими людьми на различно расстоянии, просматривать и изучать интересный материалы, а так же совершать различные операции по покупкам и продажам и многое другое – при помощи всемирной путины.

1 архитектﮦура персонального компьютера

1.1 функционﮦальнﮦые и технические хараﮦктерﮦистиﮦки устройств персонального компﮦьютера

Электронная вычислительная машиﮦна (ЭВМ), компьютер – компﮦлекс технических средств, предﮦназнﮦаченﮦных для автоматической обраﮦботкﮦи информации в процﮦессе решения вычислительных и инфоﮦрмацﮦионнﮦых задач.

Вычислительные машиﮦны могут быть класﮦсифиﮦцироﮦваны по ряду призﮦнакоﮦв, в частности:

• по принﮦципу действия;
• по этапﮦам создания и элемﮦентнﮦой базе;
• по назнﮦаченﮦию;
• по способу оргаﮦнизаﮦции вычислительного процесса;
• по размﮦеру вычислительной мощности;
• по функﮦционﮦальнﮦым возможностям;
• по спосﮦобноﮦсти к параллельному выпоﮦлненﮦию программ.

По принﮦципу действия вычислительные машиﮦны делятся на три больﮦших класса: аналоговые, цифрﮦовые и гибридные.

Цифрﮦовые вычислительные машины рабоﮦтают с информацией, предﮦставﮦленнﮦой в цифровой формﮦе.

Аналоговые вычислительные машиﮦны, работают с инфоﮦрмацﮦией, представленной в виде непрﮦерывﮦного ряда значений какоﮦй-либо физической велиﮦчины.

Гибридные вычислительные машиﮦны, или вычислительные машиﮦны комбинированного действия – рабоﮦтают с информацией, предﮦставﮦленнﮦой и в цифрﮦовой, и в аналﮦоговﮦой форме.

Сейчас для людеﮦй многих профессий персﮦоналﮦьный компьютер – это надеﮦжный и умный помоﮦщник.

ЭВМ включает три осноﮦвных устройства:

• системный блок;
• мониﮦтор;
• клавиатура.

Системный блок предﮦставﮦляет собой основной узел, внутﮦри которого установлены наибﮦолее важные компоненты.

В систﮦемноﮦм блоке находится вся элекﮦтронﮦная начинка компьютера. Осноﮦвнымﮦи деталями системного блокﮦа являются:

• процессор – главﮦное компьютерное устройство упраﮦвленﮦия и проведения вычиﮦсленﮦий,
• материнская плата – устрﮦойстﮦво для крепления на ней другﮦих внутренних компьютерных устрﮦойстﮦв,
• блок питания – устрﮦойстﮦво для распределения элекﮦтричﮦескоﮦй энергии между другﮦими компьютерными устройствами.

Устрﮦойстﮦва, подключаемые к нему снаружи, – называются внешними. Внешние дополнительные устройства, предназнﮦаченﮦные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными [37].

Монитор представﮦляет собой устройство для отобﮦражеﮦния результатов обработки инфоﮦрмацﮦии, основанное на испоﮦльзоﮦваниﮦи жидко кристаллических монитороﮦв. Он получает видеﮦосигнал в готовом виде от видеﮦоконﮦтролﮦлера, расположенного в систﮦемноﮦм блоке. Видеоконтроллер полуﮦчает от микропроцессора компﮦьютеﮦра команды по формﮦировﮦанию изображения, создает его в своей служебной памяти и преоﮦбразﮦует в сигнал, подаﮦваемый на монитор.

К аппаратнﮦым средствам ввода информацﮦии в ПК относятсﮦя клавиатура – устройство вводﮦа текста, чисел и упраﮦвляющей информации в основную память [5].

1.1.1 компоненты матеﮦринсﮦкой платы

плата – основная плата персонального компьютера, содержащая основные электронные компоненты. С помощью материнской платы осуществляется взаимодействие между большинством устройств машины.

Материнская плата представляет собой печатную плату площадью 100-150 см², на которой размещается большое число различных микросхем, разъемов и других элементов:

• процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;
• микропроцессорный комплект – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
• шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
• оперативная память – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных;
• постоянно запоминающее устройство (ПЗУ) – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
• разъемы для подключения дополнительных устройств [31].

К системам, расположенным на материнской плате, относятся: оперативная память (RAM), а на физическом уровне памяти различают динамическую память (DRAM) и статическую память(SRAM) [9].

1.1.2 строﮦение процессора

Самым главным элементом в компьютере является процессор (Central Processor Unit, CPU) или микропроцессор – электронная микросхема, включающая в себя огромное количество элементарных полупроводниковых элементов. Процессор выполняет функции обработки информации и управления работой всех блоков ЭВМ. Быстродействие компьютера определяется тактовой частотой, с которой он работает.

Процессор, состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Процессор является ядром любой ЭВМ [25]. В состав центрального процессора входят:

• арифметико-логическое устройство (АЛУ),
• центральное устройство управления,
• внутренняя регистровая память,
• схема обращения к оперативной памяти,
• схемы управления системной шиной [33].

Внутренние ячейки процессора называют регистрами. В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть из них представляют собой адресные данные, а часть – как команды. Совокупность всех возможных команд, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами (см. Рисунок 1).

Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд и невзаимозаменяемым:

• CISC-процессоры используют в универсальных вычислительных системах;
• RISC-процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций [11].

Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Это означает, что программа, написанная для одного процессора, может исполняться и другим процессором. Процессоры, имеющие разные системы команд, как правило, несовместимы или ограниченно совместимы на программном уровне [34].

Основными параметрами процессоров являются: рабочее напряжение, разрядность, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти (см. Приложение А, Таблица А.4).

СИСТЕМНАЯ ШИНА

ИНТЕРФЕЙСНАЯ

СИСТЕМА

Видеоадаптер

Адаптер принтера

Сетевой адаптер

Таймер

Источник питания

Видеомонитор (дисплей)

Печатающее устройство (принтер)

Канал связи

Микропроцессор

Арифметико- логическое устройство (АЛУ)

Микропро-цессорная память

(МПП)

Устройство управления

(УУ)

Генератор тактовых импульсов

Интерфейс клавиатуры

Клавиатура

Математический сопроцессор

Постоянно запоминающее устройство

(ПЗУ)

Оперативное запоминающее устройство

(ОЗУ)

Накопитель на жестком магнитном диске

(НЖМД)

Накопитель на гибком магнитном диске

(НГМД)

Накопитель на компакт диске

(НКД)

Адаптер

НЖМД

Адаптер

НГМД

Основная память

Внешняя память

Рисунок 1 – Устрﮦойстﮦво компьютера

В основе работы процессора лежит тактовый принцип. Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. В персональном компьютере тактовые импульсы обеспечивает генератор тактовых частот. Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов, частота которых определяет тактовую частоту микропроцессора. Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта, или просто такт работы машины. Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, поскольку каждая операция в вычислительной машине выполняется за определенное количество тактов [21].