Файл: Архитектура современных компьютеров (Архитектура современного ПК).pdf

Введение

Персональный компьютер (ПК) – это настольная либо портативная электронно-вычислительная машина, удовлетворяющая условиям общедоступности и универсальности использования. ПК стал неотъемлемым атрибутом в любом современном офисе. Это основная техническая база информационных процессов. Специалисты, действующие за пределами компьютерной области, считают непременной составляющей своей компетентности знание аппаратной части персонального компьютера, хотя бы его основных технических характеристик. Особенно огромен интерес к компьютерной технике среди молодежи, широко применяющих их для своих целей.

Актуальность выбранной темы связана с тем, что сегодняшний рынок компьютерной техники настолько многообразен, что достаточно непросто определить конфигурацию ПК с требуемыми характеристиками. Без специализированных познаний тут почти никак не обойтись.

В практической части представлено решение задачи по расчету средней стоимости 1 литра горючего, с использованием пакетно-прикладной программы Microsoft Excel 2016 и его инструмента – сводной гистограммы.

Для выполнения и оформления курсовой работы были применены: стационарный ПК с Процессор AMD Ryzen™ 5 2600 @3.9GHz, с оперативной памятью объемом 16 Гбайт, с жестким диском 1 Тбайт, твердотельным диском SSD 120 Гбайт. В курсовой работе использовались программное обеспечение: операционная система Windows 10 Корпоративная LTSC, пакеты прикладных программ: текстовый процессор Microsoft Word 2016, табличный процессор Microsoft Excel 2016, браузер Google Chrome (версия 78.0.3904.108 (Официальная сборка), (64 бит)).

Задача этой курсовой – исследование зодчества сегодняшнего персонального ПК, анализ ключевых частей архитектуры современного компьютера, их назначения, функционирования во всей системе, взаимосвязи и взаимодействия, которые обеспечивают успешную работу персонального компьютера.

Глава 1. Теоретическая часть

1.1 Архитектура современного ПК

Архитектура компьютера как правило обусловливается совокупностью ее качеств, существенных для пользователя. Основное внимание при данном уделяется структуре и многофункциональным способностям персонального компьютера, какие возможно разбить на главные также вспомогательные.

Основные функции устанавливают предназначение ПК: обрабатывание и сохранение данных, обмен данными со внешними объектами.

Вспомогательные функции увеличивают результативность исполнения ключевых функций: обеспечивают результативные режимы ее деятельности, разговор с пользователем, высокую безопасность и др. Вышеназванные функции ЭВМ реализуются с поддержкой ее компонентов: аппаратных и программных средств.

Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.^[1]

Персональный компьютер, равно как и человек, предполагает собою концепцию, в которой уживаются «тело» а также «душа».

«Тело» компьютера - это его «железная» аппаратная часть (hardware). Аппаратные ресурсы сегодняшних ПК предполагают собою комплекс электронных, электромагнитных также электронно-оптических девайсов. Каждое приспособление способно осуществлять конкретный комплект операций (функций). Какой именно процесс из комплекта возможных производится в этот период, обусловливается комбинацией входных управляющих электрических сигналов. Подобное сочетание именуется командой.

«Душа» - это дающая жизнь в это «железо» прикладные и системные программы и ПО(software).

Достоинствами компьютер считаются: небольшая цена, пребывающая в границах доступности с целью персонального потребителя; независимость эксплуатации в отсутствии специализированных условий ко обстоятельствам находящейся вокруг среды; эластичность архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к различным использованиям в области управления, науки, образования, в быту; «дружественность» операционной системы и остального программного обеспечения, обусловливающая возможность деятельности с ней пользователя в отсутствии особой высококлассной подготовки; значительная безопасность деятельность.

Персональный компьютер с технической точки зрения возможно установить равно как общую систему, показывающую собою комплект сменных частей, объединенных среди собою обычными интерфейсами. Компонентом тут представляет самостоятельный модуль (устройство), осуществляющий конкретную функцию в составе системы. Интерфейсом именуют стандарт присоединения частей к концепции. Во свойстве такого предназначаются разъемы, комплекты микросхем, производящих стандартные сигналы, обычный программный код.

В компьютерной промышленности имеется комплект однотипных частей с различными многофункциональными способностями (также, в соответствии с этим различной ценой), охватываемых в концепцию согласно общему интерфейсу. Абсолютное описание комплекта и данных устройств, элементов этого ПК, именуется конфигурацией компьютера.

Существует «минимальная» конфигурация компьютера, т.е. наименьший комплект приборов, в отсутствии каковых деятельность ПК делается лишенной смысла. Это – системный блок, монитор, клавиатура, компьютерная мышка. Как правило под комплектом девайсов, связанных понятием «типовой персональный компьютер», подразумевают следующую их совокупность: корпус со блоком питания; системная (материнская) плата; микропроцессор; оперативная память; контроллер; дисплей; жесткий накопитель, либо твердотельный; клавиатура; мышка; дисковод CD-ROM; флоппи-дисковод гибких дисков; звуковая карта.^[2]

1.2 Основные компоненты ПК. Структура, их предназначение

Особо важными компонентами каждого ПК, обусловливающими его основные характеристики, являются: процессор, системная (материнская) плата, интерфейс.

Микропроцессор (МП, Central Processing Unit-CPU) – функционально законченное программно-управляемое устройство обработки информации, выполненное в виде одной или нескольких больших (БИС) или сверхбольших (СБИС) интегральных схем и находящуюся внутри системного блока и установленную на материнской плате. МП – это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

В состав микропроцессора входят:

1. Устройство управления (УУ) - формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов;

2. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) - предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (в некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор);

3. Микропроцессорная память (МПП) - служит для кратковременного характера, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, т.к. основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессор;

4. Интерфейсная система микропроцессора - реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной. Интерфейс (interface)- совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Порт ввода-вывода (I/O - Input/Output port) - аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.^[3]

Основными характеристиками МП являются:

- Быстродействие (количество операций, производимых в 1 сек.; измеряется в бит/сек);

- Тактовая частота (т.е. количество тактов в сек. Такт-промежуток времени между началами подачи двух последовательных импульсов специальной микросхемой-генератором тактовой частоты, синхронизирующим работу узлов ПК. На выполнение МП каждой операции отводится определенное количество тактов. Чем больше тактовая частота, тем больше операций в секунду выполняет процессор. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (Мгц) и гигагерцах (Ггц)).^[4]

- Разрядность (определяется количеством двоичных разрядов, которые МП обрабатывает за один такт).^[5]

Системная (материнская) плата. Важнейшим элементом ПК, к которому подключено все то, что составляет сам компьютер. Она служит для объединения и организации взаимодействия других компонентов. По сути, выбор конфигурации ПК начинается с выбора системной платы. На материнской плате размещаются:

• процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

• шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигнала-

ми между внутренними устройствами компьютера;

• оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;

• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;

• микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

• разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

При выборе материнской платы необходимо учитывать следующие ее характеристики: возможные типы используемых МП с учетом их рабочих частот; число и тип разъемов системной шины; базовый размер платы;

возможность наращивания оперативной и кэш-памяти; возможность обновления базовой системы ввода-вывода (BIOS).^[6]

Интерфейс - совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или их частей. Все интерфейсы можно разделить на:

1. Внутримашинный (система связи и сопряжения узлов и блоков ПК между собой. Представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов. Существует два варианта организации внутримашинного интерфейса:

- Многосвязный интерфейс (каждый блок ПК связан с прочими блоками своими локальными проводами; интерфейс применяется, как правило, только в простейших бытовых ПК);

- Односвязный интерфейс (все блоки ПК связаны друг с другом через общую или системную шину).

2. Внешний (обеспечивает связь ПК с внешними (периферийными) устройствами и другими ПК)

В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используется системная шина.^[7]

Системная шина находится непосредственно на материнской плате. Функционально системная шина предназначена для передачи информации между МП и остальными компонентами ПК. По шине проходит не только обмен информацией, но и передача адресов, служебных сигналов.^[8]

Шина характеризуется типом, разрядностью (это максимальное количество одновременно передаваемой информации), частотой (количество циклов срабатывания шины в единицу времени) и количеством подключаемых внешних устройств.^[9]

Основных шин три: шина данных, шина адреса и шина управления.

Шина данных. По ней данные передаются между различными устройствами в любом направлении. Разрядность шины определяется разрядностью МП, т.е. количеством двоичных разрядов, кот. могут обрабатываться или передаваться МП одновременно. Разрядность МП постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.