Файл: Устройство персонального компьютера (Основные устройства персонального компьютера).pdf

Введение

Персональный компьютер является вычислительной машиной, служащий для работы, доступа и обслуживания возможности сетей, также это платформа для игр и мультимедийных возможностей. Состав оборудования компьютера можно кардинально менять по мере необходимости.

Компьютеры заняли прочную позицию в современном мире и уже сложно представить повседневную жизнь без этой «чудо» машины. То, что недавно казалось фантастикой, вдруг стало реальностью. «Компьютер на каждом столе и в каждом доме», слоган знаменитой компании Microsoft, придуманный главой компании - Биллом Гейтсом, и эта мечта, спустя годы воплотилась в реальность.

Не смотря на то, что компьютеры стали обиходностью, очень многие имеют слабое представление о том, что представляет собой персональный компьютер, из чего он состоит и что необходимо для его полноценной работы. С интенсивным развитием компьютерных и информационных технологий стремительно возрастает и разнообразие различных устройств персонального компьютера.

В своей работе я проведу подробный анализ по устройству компьютера, которая позволит потребителю познать все составляющие современного персонального компьютера. Для успешной работы на персональном компьютере необязательно знать его устройство. Однако лучше все-таки знать какие устройства входят в состав персонального компьютера, основные принципы их работы и характеристики. Это позволит сознательно использовать все технические возможности компьютера, совершенствовать его. Также, в своей работе я подробно проведу технику безопасности при работе с компьютером, во избежание экстренных ситуаций. Каждому пользователю необходимо знать правила использования компьютера.

1. Понятие структуры персонального компьютера

Компьютер - это комплекс взаимосвязанных программно-управляемых технических устройств, предназначенных для автоматизированной обработки данных с целью решения вычислительных и информационных задач. В последние годы благодаря развитию интегральной технологии значительно выросли технические характеристики компьютеров, развилось программное обеспечение, изменился внешний вид, появились новые внешние устройства, расширилась сфера применения. Несмотря на значительный прогресс в области создания новых электронно-вычислительных машин, принципы функционирования остались прежними. Универсальная электронно-вычислительная машина строится на следующих принципах:

В основе работы компьютера лежит программный принцип, согласно которому все вычисления производятся путем последовательного выполнения команд компьютерной программы.

Принцип хранимой программы означает, что программы и данные на протяжении выполнения программы хранятся в одном адресном пространстве в оперативной памяти и различие их не по способу кодирования, а по способу использования.

Использование двоичного кодирования при хранении и обработке данных в электронно-вычислительной машине. Отдельные разряды двоичного числа объединяются в единицы более крупные, которые называются словами.

Слова данных размещаются в ячейках памяти. Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, по которому происходят запись, либо считываются слова данных и программ.

Джон фон Нейман (1903-1957) — американский математик и физик. Труды по функциональному анализу, квантовой механике, логике, метеорологии. Внес большой вклад в создание первых электронно-вычислительных машин и разработку методов их применения. Его теория игр сыграла важную роль в экономике.

Джон фон Нейман в своей работе с соавторами не только выдвинули основополагающие принципы логического устройства электронно-вычислительной машины, но и предложили её структуру.

В соответствии с принципами фон Неймана, компьютер должен иметь в своем составе следующие устройства:

арифметико-логическое устройство (АЛУ) – предназначено для обработки закодированной информации, также выполняет арифметические и логические операции;

устройство управления (УУ) – организация процесса выполнения программ;

память или запоминающее устройство (ЗУ) – хранение данных и программ. Память компьютера обычно состоит из пронумерованных ячеек. В каждой ячейке могут находиться обрабатываемые данные или инструкции программ.

внешние устройства – устройства ввода и вывода – обеспечение прямой и обратной связи пользователя с компьютером.

2. Основные устройства персонального компьютера

2.1 Системный блок

Рисунок 1. Системный блок

Системный блок или корпус является элементом персонального компьютера, который служит защитой компонентов компьютера от внешнего воздействия и механических повреждений.

В системном блоке размещаются все внутренние компоненты компьютера: блок питания, жесткий диск, дисковые накопители, материнская плата, процессор, оперативная память, а также прочие компоненты.

Системный блок в первую очередь это своего рода защита Вашего компьютера от вредных воздействий извне. Часто неопытные пользователи под системным блоком подразумевают сам компьютер, хотя корпус системного блока служит «коробом» для различных разъемов, входов-выходов, накопителей и универсальных кнопок. Внутри системного блока располагается «начинка» компьютера, основные устройства, такие как процессор, материнская плата, оперативная память, блок питания и тд. При выборе системного блока нужно отталкиваться от внутренних компонентов, и учитывать цель его будущей эксплуатации.

2.2. Процессор

Рисунок 2. Процессор компьютера

Процессор – главная, основная микросхема компьютера, предназначенная для обработки информации и управления этим процессом. Основой процессора служат регистры – быстродействующие устройства, предназначенные для хранения и обработки информации (команд и данных).

Процессор состоит из арифметико-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ) и нескольких ячеек внутренней памяти – регистров. В регистрах хранятся команды, данные и адреса. АЛУ выполняет числовые и логические операции с данными в соответствии с кодом команды, хранящимся в регистре команд (сложение, сравнение, простые логические операции – И, ИЛИ, НЕ, операции сдвига и т.д.). УУ с помощью набора управляющих сигналов организует согласованную работу всех блоков процессора и управляет передачей адресов, команд и данных в процессоре по внутренней шине, также взаимодействием процессора с внешними устройствами.

Главными характеристиками процессора являются его быстродействие – число выполняемых операций в единицу времени, и разрядность – объем информации, которую процессор обрабатывает за одну операцию. Быстродействие современных процессоров превышает 1 ГГц (Герц). Разрядностью процессора является количество двоичных разрядов в его регистрах. Помимо этого, скорость работы центрального процессора определяется его типом. Основой любого процессора является ядро, которое состоит из миллионов транзисторов, расположенных на кристалле кремния.

В настоящее время существуют два основных производителя процессоров - это компании Intel и AMD.

Разъемы различаются по внешнему признаку и числу контактов. Для каждой модели процессора существует индивидуальный тип материнской платы.

Процессор является важнейшим компонентом в устройстве персонального компьютера, не зря процессор называют мозгом компьютера. Процессор предназначен для обработки информации и управления всеми процессами. Скорость измеряется тактовой частотой и количеством ядер, чем больше ядер у процессора, тем выше мощность компьютера, тем более число операций он может выполнять одновременно. В современном компьютере насчитывается от 2 и более ядер, однако не все программы рассчитаны на использование нескольких ядер.

Несколько ядер – это несколько процессоров, расположенных на одном кристалле или же в одном корпусе. В одноядерном процессоре команды, которые поступили на его вход, последовательно проходят через все нужные блоки для их выполнения, пока процессор выполняет очередную команду, остальные команды ждут своей последовательной очереди.

В многоядерном процессоре на вход приходят несколько отдельных потоков команд и данных, а также раздельно выходят, не влияя друг на друга. За счет параллельной обработки информации процессором несколько потоков команд увеличивается производительность компьютера. Сегодня на персональном компьютере устанавливаются в основном 2-8 ядерные процессоры.

2.3. Блок питания

Рисунок 3. Блок питания

Главное назначение блока питания— преобразование напряжения электрической энергии, посту­пающей из сети переменного тока, в постоянную энергию, различную полярностью и величиной, пригодную для питания системной платы и внутренних устройств.

Основной характеристикой блока питания является мощность. Блок питания преобразует сетевое переменное напряжение 220 В, 50 Гц (120 В, 60 Гц) в по­стоянные напряжения +5 и +12 В, а в некоторых системах и в 3,3 В. Как правило, для питания цифровых схем (системной платы, плат адаптеров и дисковых накопителей) используется на­пряжение 3,3 или +5 В, а для двигателей (дисководов и различных вентиляторов) — +12 В. Компьютер работает надежно только в том случае, если значения напряжения в этих цепях не выходят за установленные пределы.

Блок питания вырабатывает не только положительные напряжения, но и отрицательные. Но, как правило, отрицательные напряжения в большинстве современных компьютеров не используются.

Блок питания содержит вентилятор, создающий циркулирующие потоки воздуха для охлаждения системного блока. Электропитание из единого блока питания подводится ко всем схемам и устройствам системного блока.

Блок питания жизненно важный компонент персонального компьютера, поскольку без электропитания ни одна компьютерная система работать не сможет. Поэтому, для организации точной и ста­бильной работы системы нужно разбираться в его функциях. Крайне необходимо иметь представле­ние об ограничениях его возможностей, а также о потенциальных проблемах, которые могут возникнуть в ходе эксплуатации, и знать способы разрешения этих проблем.

Блок питания обеспечивает допустимую энергию для питания внутренних устройств компьютера. При выборе блока питания стоить учитывать, что количество необходимого напряжения следует приобретать с запасом, т.к. производительность блока питания со временем падает, что может вызывать произвольное выключение компьютера, или более глобальные проблемы. Не стоит останавливать выбор на пиковой сертификации блоков питания, потому что она принята достаточно недолговечной. Также важно чтобы блок питания имел гарантию качества и безопасности. Некачественный блок питания при выходе из строя может дополнительно нанести ущерб и другим компонентам компьютера, либо сократить их жизнедеятельность.

2.4. Память

Рисунок 4. Память компьютера

Память компьютера – специальное запоминающее устройство, созданное для хранения различной информации.

В современных компьютерах различают два вида памяти: внутренняя и внешняя.

Внутренняя память – электронная (полупроводниковая) память, размещена на системной плате или на платах расширения. Основное назначение – совместное хранение данных и программ, и также их обработка в процессе преобразования данных.

Внутренняя память имеет в своем составе несколько устройств. Основное из них называется оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

Оперативное запоминающее устройство имеет непосредственную связь с процессором. В нем хранятся программные команды и данные, участвующие в данное время в вычислениях. Обычно они поступают от внешних устройств – с клавиатуры, с жесткого или гибких дисков, сканера и т.д. Результаты работы выводятся на внешние устройства – монитор или принтер. В оперативном запоминающемся устройстве записываются результаты вычислений перед их пересылкой во внешнюю память или на устройства вывода. Основными особенностями оперативного запоминающегося устройства являются: