Файл: Устройство персонального компьютера (Периферийные устройства).pdf

Введение

Современность характеризуется развитием информационных технологий. Труд людей становиться все чаще интеллектуальным, нежели физическим. Разработка и производство компьютеров и программного обеспечения становиться все более прибыльным делом, стремительно развивается.

Стационарный компьютер, ноутбук, нетбук, ультрабук, моноблок, планшетный компьютер – все это устройства под общим названием компьютер. У всех перечисленных устройств разное назначение и комплектация. Даже стационарные компьютеры могут, в зависимости от назначения, различаться по конфигурации. Так, например, игровой компьютер должен обладать высокой мощностью процессора и видеокарты. Компьютер для разработки программного обеспечения должен иметь высокие характеристики скорости работы не говоря уже про большой монитор.

Скорость работы компьютеров растет, растут и требования к работе с ними. Повышение производительности играет важнейшую роль в работе каждого. Уметь организовать свою работу, выбрать способы и инструменты, а так же самому исправить неполадки оборудования в наше время становится все более востребованными качествами сотрудника.

Только в крупных компаниях на сегодняшний день востребованы узкие специалисты. В небольших и мелких компаниях нужны универсалы. Если программист умеет заменить батарейку, поменять термопасту, «вылечить» плохие сектора на жестком диске, то возможности выбора работы у него больше. Такой работник цениться выше, а так же имеет возможность дополнительно зарабатывать ремонтом и сборкой компьютеров.

Цель данной работы изучить архитектуру компьютера, назначение его комплектующих. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить по данной теме научную литературу.
2. Изучить какие есть комплектующие устройства компьютера и их функции.
3. Рассмотреть виды и особенности устройств.
4. Сделать выводы по исследуемой теме.

Объектом изучения является – архитектура компьютера

Предметом изучения является – комплектующие компьютера.

• В первой главе раскрывается понятие системного блока. Описываются отдельные его компоненты.
• Во второй главе показаны особенности и виды периферийных устройств.

Информационной базой исследования послужили учебно-методическая литература.

Метод исследования- теоретический анализ.

Работа состоит из введения, заключения, двух глав и списка используемой литературы.

---

Глава 1. Устройства системного блока и их назначение

«Информация – это совокупность каких-либо сведений, данных, передаваемых устно (в форме речи), письменно (в виде теста, таблиц, рисунков, чертежей, схем, условных обозначений) либо другим способом (например, с помощью звуковых или световых сигналов, электрических или нервных импульсов, запахов, вкусовых ощущений, перепадов давления или температуры и т.д.)» . [1, стр. 5]

Компьютер является техническим средством обработки информации. С помощью компьютера над информацией можно производить следующие действия:

• Получение;
• Представление;
• Передача;
• Обработка;
• Хранение;
• Преобразование.[5]

«Общий принцип работы ЭВМ заключается в следующем. Из процессора на шину адреса (на структурной схеме она не показана и находится внутри системной шины) выдается адрес очередной команды. Считанная поструктурная схема ЭВМ этому адресу команда (например, из ОЗУ) поступает по шине данных (она находится внутри системной шины) в процессор, где она выполняется с помощью АЛУ. Устройство управления процессора определяет адрес следующей выполняемой команды (фактически номер очередной ячейки памяти, где находится очередная команда или исходные данные). После исполнения процессором текущей команды на шину адреса выводится адрес ячейки памяти, где хранится следующая команда и т. д.» [1, стр. 88, 89][6]

Можно выделить два основных свойства технических средств информации. Первое свойство заключается в сложной структуре. Множество элементов, взаимосвязанных между собой, передают друг другу сигналы и информацию для достижения одной общей цели или решения задачи. Второе свойство заключается в сложности передачи информации, необходимости ее конвертировать и изменять для ее восприятия различными устройствами.[4] [11]

В зависимости от назначения, все устройства можно разделить на шесть групп:

1. Устройства ввода информации.
2. Устройства вывода информации.
3. Устройства обработки информации.
4. Устройства передачи и приема информации.
5. Устройства хранения информации.
6. Многофункциональные устройства. [5]

Устройства компьютера подразделяются на устройства системного блока и периферийные устройства. По своей сути, системный блок и есть компьютер. Все основные рабочие характеристики компьютера – это характеристики устройств системного блока. [4]

---

Системный блок представляет собой корпус. Так как нет единого стандарта системного блока, производители имеют возможность создавать самые разные корпуса, различающиеся по дизайну, размерам, заслонкам, защелкам и способу сборки. [4]

Устройства системного блока:

• Микропроцессор;
• Оперативная память;
• Материнская плата;
• Видеокарта и звуковая карта;
• Блок питания;
• Устройства внешней памяти;
• Система охлаждения;
• Шины (шлейфы) и разъёмы и др.[1]

Центральным устройством любого копьютера является микропроцессор – «электронное устройство в небольшом корпусе, выполняющее все вычисления и обработку информации». [4, стр. 21.] Назначением процессора является выполнение программ и команд пользователя, а так же управление работой остальных устройств. [4]

Процессор выполняет логические и арифметические операции, определяет порядок выполнения операций, указывает источники данных и приемники результатов. Работа процессора происходит под управлением программы. [1]

Главными характеристиками процессора являются разрядность и быстродействие. «Разрядность – это количество данных, которые обрабатываются процессором за один прием, а быстродействие – частота, с которой эта обработка происходит». [2, стр. 21]

Быстродействие является определяющей характеристикой качества процессора. «Оценочным критерием компьютерной производительности является время: компьютер, выполняющий тот же объем работы за меньшее время, является более быстрым. Время выполнения программы оценивается в секундах, затраченных на ее выполнение. Но время может быть определено и другими способами, в зависимости от того, что берется в расчет. Наиболее простые — время выполнения процесса, время отклика или общее затраченное время. Эти понятия означают полное время, затраченное на выполнение задачи, включая обращения к диску, обращения к памяти, работу устройств ввода-вывода, издержки, связанные с работой операционной системы, то есть все, на что потрачено время». [7, стр. 51]

Процессор принимает и оправляет сигналы в виде двоичного кода. Программистам сложно писать программы в виде двоичного кода, поэтому программы пишутся на языках высокого уровня. В процессе трансляции программы текст программы превращается в двоичный код, который побуждает процессор выполнять команды. [1]

Процессоры различаются по количеству ядер. Если в одноядерном процессоре одна команда поступает на вход, затем обрабатывается, а остальные ждут очереди, то в двух ядерном процессоре на вход идет два независимых потока команд. Оба потока команд идут не смешиваясь друг с другом, таким образом, производительность ПК повышается. [4]

---

Внутреннее устройство процессора может отличаться в зависимости от производителя, но, как правило, процессор включает в себя устройство управления (УУ), ряд регистров, арифметико-логическое устройство (АЛУ). Устройство управления, как исходит из названия, служит для координирования работы всех блоков компьютера. Регистры – это «запоминающие устройства, подобные ячейкам памяти, но гораздо более быстрые». [8, стр. 85.] Среди регистров выделяют:

• Указатель команд,
• Регистр команд,
• Регистр первого операнда,
• Регистр второго операнда,
• Регистр результата.

Работа с данными происходит в регистрах первого операнда и второго операнда, а результат записывается в регистр результата. Процессор выполняет команды, находящиеся в регистре команд, по очереди и может выполнять не более одной команды одновременно. [8]

«Арифметико-логическое устройство (АЛУ) – важнейшая часть процессора. Оно позволяет выполнять различные арифметические и логические операции над операндами» [11, стр. 98] Команды программы передаются из оперативной памяти в процессор, который производит над ними логические и арифметические операции. Завершив выполнение первой команды программы, процессор выполняет следующую и так дальше до конца программы затем передает управление операционной системе компьютера. [5] [11]

«Выполнение операции в АЛУ включает в себя:

• Определение местоположения первого операнда (регистр или память);
• Выбор регистра первого операнда или считывание первого операнда из памяти;
• определение местоположения второго операнда (регистр или память);
• Выбор регистра второго операнда или считывание второго операнда из памяти;
• Подачу на вход АЛУ операндов и выполнение операции;
• Определение местоположения результата (регистр или память);
• Выбор регистра результата или ячейки памяти и занесение результата операции из АЛУ». [12, стр. 65, 66]

«Память — функциональная часть ЭВМ, предназначенная для записи, хранения и выдачи информации». [11, стр. 101]

«Данные — это сведения, характеризующие какую-то систему, явление, процесс или объект, представленные в определенной форме и предназначенные для дальнейшего использования». [9, стр. 207]

К устройствам памяти относится:

• ОЗУ (оперативное запоминающее устройство),
• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство),
• ВЗУ (внешние запоминающие устройства),
• Кэш-памяти (недоступный для программистов и пользователей буфер),
• CMOS-памяти (здесь хранятся системные данные).
• РОН — внутренних регистрах процессора (используются при вычислениях). ОЗУ, ПЗУ, РОН, кэш-память, CMOS-память, внешняя Flash-память являются электронными типами памяти, а ВЗУ — электромеханической памятью. [11]
• Оперативная память (ОЗУ) и постоянная память (ПЗУ) вместе образуют так называемую основную память (ОП). Объем и скорость работы памяти являются важным показателем производительность компьютера в целом. [11]

---

ОЗУ — это наибольшая часть основной памяти. Оперативная память предназначена как место для хранения временной информации, промежуточных результатов, которые меняются в процессе выполнения программы. Когда процессор переходит в режим считывания, он берет информацию из ОЗУ, а потом записывает в ту же ячейку памяти новый промежуточный результат вычислений. Старые данные удаляются и заменяются новыми. После выключения компьютера оперативная память обнуляется. [11]

Адреса, данные и операции, которые процессор то извлекает, то помещает снова в память принято называть операндами. Программа, которая выполняется в данный момент процессором и занимает оперативную память, называется активной. Иногда активная программа использует так же кэш и ПЗУ. [5] [4]

Далее мы рассмотрим постоянные запоминающие устройства. Постоянная память компьютера служит для хранения постоянных программ и данных. Среди всего прочего в ПЗУ хранятся следующие программы: программа управления работой процессора, программа запуска и прерывания работы компьютера, программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью; информация о том, где на диске находится операционная система. [7]

Постоянной память называется потому, что является энергонезависимой памятью, при отключении питания информация в нем сохраняется. [4]

Физически постоянная память компьютера представляет собой микросхему с кристаллом и находится на материнской плате.

ПЗУ состоит из двух основных частей, одна часть диодно-трансформаторная матрица, она предназначена для хранения команд, программ и данных, а вторая часть служит для выдачи этой информации. Диодно-трансформаторную матрицу схематично можно представить в виде множества одноразрядных ячеек.[1]

Технология изготовления микросхемы ПЗУ может отличаться, выделяют следующие виды: ROM, PROM, EPROM, EEPROM, NVRAM и другие. [8]

ROM (read-only memory) предполагает только чтение, запись не возможна, запись производится изготовителем и невозможно перезаписать. В отличие от ROM, PROM (programmable read-only memory) производятся без записи, запись осуществляется только один раз с помощью программатора. В дальнейшем устройство используется только для чтения. ПЗУ без возможности перезаписи имеет свои недостатки, модифицировать под новые условия нельзя, приходится менять микросхему. Для такого случая есть многократно программируемые микросхемы ПЗУ. [11]

Следующий тип ПЗУ, EPROM (erasable programmable read-only memory) может быть перезаписана с помощью программатора. Для изменения информации используется ультрафиолетовое излучение. EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory) так же позволяет записывать и удалять информацию, с тем отличием, что для перезаписи применяется электрическое оборудование. [12]

---