Файл: Архитектура современных компьютеров (Характеристика персонального компьютера).pdf

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время сложно отыскать хотя бы одну сферу работы людей, где бы ни использовались ПК, либо ту, которая хотя бы косвенно никак не зависела от их использования. Компьютеры в нашем обществе стали естественной его составляющей. Они являются элементом действительности от малышей до людей преклонного возраста. В любом современном офисе без знания устройства персональных компьютеров или хотя бы его основных характеристик не может обойтись ни один компетентный специалист.

Наука «Архитектура компьютеров», опирается на знания аппаратной части и основных технических характеристик компьютеров, а также конструкций, элементов техники пк, исследует их связь между собою, а также с внешним миром.

Актуальность выбранной темы состоит в том, что современный рынок компьютерной техники очень разнообразен. Поэтому без знания аппаратной части современного компьютера трудно определить конфигурацию пк с требуемыми характеристиками.

Цифровой компьютер - это устройство, которое способно решать задачи, выполняя данные ей указания. Очередность установок, обрисовывающих разрешение определенной проблемы, именуется планом. Электрические схемы любого компьютера имеют все шансы различать и выполнять небольшой комплект обычных установок. Все проекты перед осуществлением обязаны быть обращены в очередность подобных установок.

Цель данной курсовой работы - дать основное представление о структуре и функциях архитектуры персонального компьютера. Познакомится с набором качеств, влияющих на ее взаимодействие с пользователем. Под архитектурой компьютера понимается его логическая организация, структура, набор его свойств и характеристик, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, такими как обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами, инновационные архитектурные решения микропроцессоров и компьютеров, подходы к организации работы высокопроизводительных вычислительных систем.

Архитектура современного компьютера – дает теоретическое понимание того, что отображает его структурную, схемотехническую закономерную систему.

В данное единое представление вступают подобные элементы, равно как устройство компьютера, физические, арифметические и логические принципы работы его блоков.

Одним из существенных достоинств современного ПК является гибкость архитектуры, обеспечивающая ее гибкость к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования и в быту.

Инновационные пк владеют определенными едиными, но в тоже время личными качествами архитектуры. Персональные качества присущи определенным моделям и отличают их от других моделей. Наличие общих архитектурных свойств обусловлено тем, что подавляющее большинство типов существующих машин принадлежит к поколению с фоннеймановской архитектурой.

Стремительное развитие науки и проникновение человеческой мысли во все новые области вместе с решением поставленных прежде проблем постоянно порождает поток вопросов и ставит новые, как правило, более сложные задачи. Во времена первых пк считалось, что повышение их быстродействия в 100 раз даст возможность найти решение на большую часть вопросов, но нынешняя эффективность ЭВМ на сегодняшний день считается очевидно малой для многих экспертов.

1. Конфигурация современного компьютера.

1.1 Характеристика персонального компьютера

 Конфигурацию (состав оборудования) современного компьютера возможно гибко менять согласно потребности. Тем не менее, имеется представление базисной конфигурации, какую полагают стандартной. В этом наборе пк как правило и поставляется. Представление базисной конфигурации способно изменяться. В настоящее время в базисной конфигурации оценивают 4 устройства:

• системный блок;
• монитор;
• клавиатуру;
• мышь.^[1]

Рис. 1. Внешний вид системного блока

Системный блок представляет собой главный модуль, внутри которого определены более значимые элементы. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние вспомогательные устройства, в основном назначенные с целью ввода, вывода, также продолжительного сохранения сведений, кроме того, именуют удаленными.

К основным компонентам системного блока относятся:

• корпус и блок питания;
• материнская плата;
• процессор;
• оперативная память;
• жесткий магнитный диск (винчестер);
• накопитель на гибких магнитных дисках (флоппи-диски);
• накопитель на CD- или на DVD- дисках;
• устройство для чтения карт памяти;
• сетевая карта;
• видеокарта;
• звуковая карта.^[2]

По внешнему виду системные блоки персональных компьютеров также могут различаться. Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, отличают согласно габаритам:

• полноразмерный (big tower),
• среднеразмерный (midi tower)
• и малоразмерный (mini tower).

Рис. 2 Внешний вид блока питания персонального компьютера

Из числа корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, акцентируют тонкие или особенно тонкие (slim).

Помимо формы, для корпуса значим параметр, именуемый форм-фактором. От него зависят требования к размещаемым устройствам. В наше время в основном применяются корпуса 2-х форм-факторов: АТ и АТХ. Форм-фактор корпуса обязан являться непременно согласован с форм-фактором основной (системной) платы пк, так называемой материнской платы.^[3]

Корпуса пк поставляются вместе с блоком питания также, подобным способом, мощность блока питания также является одним из параметров корпуса. Для многочисленных модификаций необходимой считается мощность блока питания 400-450 Вт.

1.2 Назначение внутренних устройств персонального компьютера.

Материнская плата (системная плата) – это основа компьютера. Непосредственно данная плата устанавливает, какого вида микропроцессор возможно применять, какой наибольший объем оперативной памяти возможно будет установить и т. д.

Все платы расширения (видеокарта, контроллер SCSI, модем, сетевая карта и т. д.) закрепляются к материнской плате. Помимо этого, на материнской плате находятся микросхемы, распоряжающиеся абсолютно всем, то, что имеется в пк.^[4]

Ниже приведен список основных компонентов системной платы:

• Процессорное гнездо.
• Разъемы для оперативной памяти.
• Интерфейсы шины PCI.
• Микросхема системной логики (чипсет).
• Интерфейсы для подключения жестких дисков и накопителей CD или DVD дисков.
• Интерфейсы для подключения FDD.
• Блок портов ввода/вывода.

Форм-фактор материнской платы — эталон, устанавливающий масштабы материнской платы для пк, зоны ее крепления к корпусу; размещение в ней интерфейсов шин, портов ввода/вывода, разъема центрального процессора, также слотов для оперативной памяти, но кроме того вид разъема для подсоединения блока питания.

Устаревшими считаются: Baby-AT; Mini-ATX; полноразмерная плата AT; LPX.

Современными считаются: АТХ; microATX; Flex-АТХ; NLX; WTX, CEB.

Внедряемыми считаются: Mini-ITX и Nano-ITX;Pico-ITX; BTX, MicroBTX и PicoBTX.^[5]

Процессор (ЦП; CPU — англ. céntral prócessing únit, дословно — центральное вычислительное устройство) – это устройство, которое занимается обработкой и вычислением данных. Инновационные процессоры весьма сложны. Базой каждого процессора является ядро, которое состоит из миллионов транзисторов, находящихся на кристалле кремния.

Изначально термин центральное процессорное устройство описывал специализированный класс логических машин, специализированных с целью исполнения трудных компьютерных программ. Из-За достаточно четкого соотношения данного направления функциям имевшихся в тот период компьютерных процессоров, он естественным образом был перенесён на сами компьютеры.

Функционально процессор можно разделить на две части:

• АЛУ (Арифметико-Логическое Устройство) – занимается обработкой данных;
• УУ (Устройство Управления) – занимается передачей данных.

Рис. 3 Процессор Intel Pentium 4

Микропроцессор оснащен внутренней памятью, которая называется кэш-память. Она бывает 2-х уровней.

Инновационные процессоры обладают корпусом типа PGA (Pin Grid Array – клетчатая сетка массива штырьков). На данный момент времени имеются ряд изготовителей процессоров, из числа их возможно особенно отметить фирмы Intel и AMD.^[6]

Конструктивно микропроцессор состоит из ячеек, схожих с ячейками оперативной памяти, однако в данных ячеях сведения могут не только лишь содержаться, также меняться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Немаловажно, кроме того, выделить, то что сведения, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не равно как сведения, но равно как указания, распоряжающиеся обрабатыванием сведений в иных регистрах. Среди регистров процессора имеется также подобные, какие в связи собственного содержания готовы изменить выполнение установок. Подобным способом, распоряжаясь засылкой сведений в различные регистры центрального процессора, возможно регулировать обработку сведений. На этом и основано исполнение программ.

Ранние ЦПУ формировались в варианте оригинальных сложных элементов с целью оригинальных, также в том числе и единых в собственном роде, компьютерных систем. Позже с дорогого метода исследования процессоров, специализированных с целью исполнения одной единственной либо некоторых узкоспециализированных программ, отказались. Изготовители пк переключились к массовому производству стандартных классов универсальных процессорных устройств. Создание микросхем разрешило еще более повысить трудность ЦПУ со синхронным сокращением их физиологических размеров.

Унификация и миниатюризация процессоров привели к углубленному проникновению основанных на них цифровых устройств в повседневную жизнь человека. Инновационные процессоры возможно отыскать не только в подобных сверхтехнологичных приборах, как компьютеры, однако также в машинах, калькуляторах, мобильных телефонах, а в том числе и в детских игрушках.

Следующий компонент - процессорный набор (чипсет). Данный комплект микросхем, распоряжающихся деятельный внутренних приборов пк также характеризующих главные многофункциональные способности исходной платы.

Оперативная память (RAM — Random Access Memory) — это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Имеется большое количество разных видов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа воздействия отличают динамическую память (DRAM) и постоянную память (SRAM).^[7]

Ячейки динамической памяти (DRAM) в первоначальный приближении возможно представить в виде микроконденсаторов - устройств способных накапливать электрический заряд в собственных обкладках. Это наиболее популярный также экономически приемлемый вид памяти. Если такую оперативную память регулярно никак не «подзаряжать», потеря сведений совершается через несколько сотых долей секунды. Для борьбы с этим явлением с данным феноменом в пк совершается непрерывное восстановление (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти. Восстановление исполняется 10 раз в одну секунду, это также порождает малоэффективный потребление ресурсовычислительной системы.

Ячеи постоянной памяти (SRAM) возможно представить как электронные микроэлементы — триггеры, состоящие из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), по этой причине данный вид памяти гарантирует наиболее значительное быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже. Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы постоянной памяти применяют в свойстве добавочной памяти (так называемой кэш-памяти), назначенной с целью оптимизации деятельность процессора.

Понимание об этом, какое количество оперативной памяти обязано являться в стандартном пк, постоянно изменяется. В середине 80-х годов область памяти величиной 1 Мбайт представлялось большим, в начале 90-х годов достаточным считался размер 4 Мбайт, к середине 90-х годов он вырос вплоть до 8 Мбайт, а затем и до 16 Мбайт. Сегодня типичным считается размер оперативной памяти 8-16 Гбайт^[8], однако весьма вскоре данный размер станет превышен в 2-4 раз в том числе и с целью модификаций общественного пользования.