Файл: Лекция 1.1. Базовые знания об архитектуре компьютера.doc
Добавлен: 13.02.2019
Просмотров: 546
Скачиваний: 8
Базовые знания об архитектуре компьютера
Персональным компьютером (ПК) называют электронную вычислительную машину (ЭВМ), рассчитанную на одного пользователя и управляемую одним человеком.
Современные ПК характеризуются:
-
небольшими размерами (ПК размещается на рабочем столе, оставляя место для телефонного аппарата, книг, тетрадей и т.д.),
-
возможностью для пользователя работать с ПК лично, без посредничества профессионального программиста,
-
малым потреблением электрической энергии,
-
удобством и комфортностью общения пользователя и ПК.
Благодаря развитию локальных и глобальных вычислительных сетей пользователь ПК может по ним получать любые справки из любых библиотек, информационных центров как своего региона, так и страны и всего мира.
ЭВМ выполняют две основные функции:
-
обработка и хранение информации
-
обмен информацией с внешними объектами.
Выполнение этих функций осуществляется с помощью двух компонентов ЭВМ: программного обеспечения и аппаратного обеспечения.
Под аппаратным обеспечением понимают обычно все узлы, модули и блоки, составляющие компьютер или компьютерную систему. В современных компьютерах используется так называемая «открытая архитектура», т.е. состав аппаратного обеспечения компьютера можно изменить, поменяв один из модулей, или расширить, вставив дополнительный модуль.
Аппаратное обеспечение современных ПК включает в себя следующее:
–системный блок,
–устройства ввода информации в ПК (например, клавиатура, мышь),
–устройства вывода информации из ПК (например, монитор). Системный блок, клавиатура и монитор вместе составляют персональный
компьютер в минимальной конфигурации, т.е. позволяют работать с информацией на компьютере (рис 1).
Корпуса системных блоков бывают нескольких типов:
–вертикальный (tower),
–горизонтальный (desktop),
–моноблок (системный блок и монитор в одном корпусе).
Существуют переносные компьютеры типа Notebook (ноутбук), предназначенные для работы от автономной батареи.
Рисунок 1 - Персональный компьютер в минимальной конфигурации
Внутри системного блока (рис.2) располагаются:
–источник питания,
–материнская (системная) плата
–процессор,
–внутренняя память,
–жесткий диск,
–накопитель гибких дисков.
-
системном блоке современных ПК почти всегда присутствуют также:
–накопитель CD–ROM,
–звуковая карта,
–сетевая карта.
Рисунок 2 – Системный блок (внутри)
Процессор – это «мозг» любого компьютера. Процессор производит все вычисления (арифметические и логические операции), взаимодействует
-
памятью и осуществляет управление всеми компонентами ПК.
Таким образом, процессор включает в себя следующие части:
–арифметико-логическое устройство (АЛУ),
–устройство управления (УУ).
– внутренние регистры – ячейки памяти внутри кристалла процессора, предназначенные для хранения промежуточной информации.
Важнейшими характеристиками процессора, определяющими его производительность (количество операций в единицу времени) являются: тактовая частота, разрядность, объем адресуемой памяти.
Тактовая частота определяет скорость выполнения операций в
процессоре. При повышении тактовой частоты увеличивается производительность процессора. Современные процессоры имеют тактовые частоты 400-1000 МГц и более.
Разрядность обрабатываемых данных – количество бит информации, одновременно вводимой в процессор и выводимой из него. Чем больше разрядность, тем больше информации может обработать процессор в единицу времени. Разрядность современных процессоров – 32 и
-
бит.
Объем адресуемой памяти (адресное пространство)– максимальное число ячеек основной памяти, которое может быть непосредственно адресовано процессором. Т.к. современные процессоры имеют размер шины адреса 32 бита, то объем адресуемой памяти у них
-
Гбайт.
Внутренняя память – это память, расположенная на материнской плате. Внутреннюю память составляют два устройства: ОЗУ и ПЗУ.
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) предназначено для хранения текущих программ и текущей информации, т.е. программ и информации, с которыми в данный момент работает пользователь. В англоязычной литературе ОЗУ называют RAM (random access memory – память случайного доступа).
Основными характеристиками ОЗУ являются: объем и время доступа. Объем ОЗУ (ед. измерения – Мбайт) – это общее количество ячеек
памяти на всех кристаллах ОЗУ. В каждой ячейке может хранится либо «1» либо «0». Ячейки в кристаллах памяти объединены в блоки по 8 ячеек, и в каждый такой блок таким образом можно записать байт информации. От объема ОЗУ во многом зависит скорость работы компьютера: чем больше объем ОЗУ, тем быстрее работает компьютер.
Время доступа – время, за которое процессор может прочитать содержимое ячейки ОЗУ или записать в нее информацию. Чем меньше время доступа, тем быстрее общается процессор с ОЗУ и тем быстрее работает компьютер.
ОЗУ является энергозависимой памятью, т.е. при отключении питания оно «забывает» всю записанную в него информацию.
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – хранит программу первоначальной загрузки компьютера, информацию о системной плате и расположенных на ней устройствах, информацию о подключенных устройствах внешней памяти, текущее время др.
Эта память является энергонезависимой, т.е. при отключении питания информация в ПЗУ не стирается. Информация в ПЗУ записывается один раз
-
затем уже не изменяется, хотя в современных компьютерах часть ПЗУ – так называемая flash-память, может быть перезаписана. При этом пользователь лишь запускает специальную программу, периодически поставляемую производителями материнских плат, и содержимое flash-памяти обновляется. Flash–память как и все ПЗУ энергонезависима, т.к. она потребляет очень мало энергии и питается от отдельной батареи независимо от того, включен или выключен компьютер. Кроме того, содержимое еще одной части ПЗУ (CMOS-памяти), содержащей данные о конфигурации компьютера, настройках, текущем времени и др., может быть изменено пользователем вручную. Питается CMOS-память обычно от той же батареи, что и flash-память.
Внешняя (периферийная) память – это память, расположенная вне материнской платы. На устройствах внешней памяти хранятся тексты программ, документы и другая информация. Эту память часто называют долговременной. Если необходимо работать с какой-то программой, то она сначала копируется с устройств внешней памяти в оперативную память и затем запускается.
Наиболее часто внешняя память ПК представлена накопителями на гибких магнитных дисках и накопителями на жестких дисках.
Накопители на гибких дисках (дискетах).
Гибкие диски позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить наиболее ценную информацию с жесткого диска. Наиболее распространены гибкие диски (дискеты) размером 3,5 дюйма емкостью 1,44 Мбайт.
Накопитель на жестком диске (винчестер) – предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых программ, документов и т.д. Основными характеристиками винчестеров являются емкость и скорость работы диска. Первые винчестеры для компьютеров IBM PC/XT имели емкость 10 Мбайт, современные винчестеры имеют емкости до 50 Гигабайт и больше. Скорость работы диска определяется временем доступа к информации. Скорость обмена информацией с винчестером значительно ниже, чем с ОЗУ. Тем не менее, в сравнении с другими видами внешней памяти винчестеры имеют самое высокое быстродействие.
Накопители на оптических дисках (CD–ROM, накопители на компакт дисках) – устройство, аналогичное лазерному проигрывателю, обеспечивает ввод информации с компакт-дисков, записанных в специальном формате. Объем одного диска – 640 Мбайт.
Существует много других видов накопителей, используемых на практике реже: накопители на магнитной ленте (стриммеры), накопители на магнитооптических дисках, ZIP- накопители, накопители MiniDisk и др.