Файл: Архитектура современных компьютеров (Структура и функциональные возможности ПК).pdf

Введение

В современном мире архитектура ПК – понятие обширное.  Под архитектурой персонального компьютера понимается его логическая организация, структура, ресурсы, т. е. средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени.

Персональные компьютеры (ПК), появившиеся достаточно недавно, быстро перестали играть роль необычной вещи. С ними, так или иначе, встречается все больше людей, которые решают при помощи компьютеров различные задачи - от вычислительных до коммуникационных. Современный ПК интегрирует в себе функции мощного программируемого калькулятора, "интеллектуальной" пишущей машинки, захватывающей игрушки, узла связи, а в последнее время - еще и аудио-видео центра.

В сегодняшнее время есть компьютеры различных категорий - от суперкомпьютеров до микрокомпьютеров. Но, наиболее массовыми из них являются – персональные компьютеры (ПК).

В данной курсовой работе будет рассмотрена структура, которая отражает состав ПК. Структура ПК – это набор его функциональных элементов и связей между ними. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов ПК, к которым относят микропроцессор, оперативная память, внешние запоминающие устройства и периферийные устройства.

Целью курсовой работы является изучение архитектуры современного ПК, рассмотреть основные составляющие архитектуры современного ПК, их предназначения, обеспечивающих эффективную работу ПК.

Для поставленной цели нужно решить следующие задачи:

1. Изучить архитектуру современного ПК
2. Рассмотреть основные блоки ПК. Их состав и назначение
3. Исследовать основные внешние устройства ПК

Глава 1. Архитектура компьютера

1.1 Структура и функциональные возможности ПК

Архитектура компьютера это - совокупностью ее свойств, значительных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, данные возможности можно разделить на две подгруппы, это: главные и вспомогательные.

Главные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами.

Вспомогательные функции увеличивают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Вышеназванные функции ЭВМ реализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.

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

Достоинствами ПК являются: ПК значительно дешевле ноутбука при подобных характеристиках; в плане модернизации возможности ПК значительно обширнее и выгоднее. В ПК возможно изменить буквально все, начиная от вентилятора до материнской платы и корпуса. При покупке персонального компьютера можно в широком диапазоне выбирать конфигурацию (начинку) компьютера и в том числе заменять ее по пожеланию или же на заказ. Возможно, выбрать то, что собственно  надо как раз Вам, не переплачивая за лишние устройства и характеристики. Починка персонального компьютера значительно проще, быстрее и выгоднее. Во многих случаях возможен даже самостоятельный ремонт пользователем.

ПК можно определить как единую техническую систему, представляющую собой набор сменных компонентов, объединённых между собой интерфейсами. Компонентом тут выступает отдельный узел (устройство), выполняющий конкретную функцию в составе системы. Интерфейсом называют стандарт присоединения компонентов к системе. В качестве такового служат разъемы, наборы микросхем, генерирующих стандартные сигналы, стандартный программный код.

В компьютерной промышленности есть набор однотипных компонентов с различными функциональными возможностями (и, в соответствии с этим, с различной стоимостью), включаемых в систему по единому интерфейсу. Полное описание набора и характеристик устройств, составляющих данный компьютер, называется конфигурацией ПК.

Существует «минимальная» конфигурация ПК, т.е. минимальный набор устройств, это – системный блок, монитор, клавиатура, мышь. Обычно под набором комплектующих, объединенных понятием «типовой персональный компьютер», понимают следующий их состав: корпус с блоком питания, системная (материнская) плата, система охлаждения, процессор, оперативная память, видеоконтроллер, монитор, жесткий диск, клавиатура, мышь, дисковод CD-ROM, дисковод гибких дисков, звуковая карта.

Рисунок 1. Архитектура ПК.

1.2 Внутренние составляющие ПК. Состав и их назначение

Персональный компьютер – это сложное техническое устройство, в которое лучше не лезть, или вполне доступный для понимания и оценки аппарат, в котором может разобраться каждый.

Рисунок 2. Компоненты ПК.

Рассмотрим персональный компьютер с точки зрения обывателя, которого интересуют определенные функции, исполняемые компьютером. Для этого попытаемся понять из чего состоит компьютер и какие составные части обязательны, какие желательны (в связи с предполагаемым использованием аппарата), а какие возможно не включать в приобретение (или модернизации) своего электронного помощника.

Главным счетным (для пользователя наиболее значимым является функция исполнения программ) устройством персонального компьютера является системный блок. Сам системный блок – это металлопластиковая коробка, на которой расположены ряд кнопочек и разъемов.

К кнопочкам относятся: кнопки включения и перезагрузки, а также кнопки открытия/закрытия различных устройств. Разъемы предназначены для подключения наушников, микрофонов, внешних накопителей информации. Наибольший интерес представляют внутренние составные части системного блока.

Материнская плата – самая большая и видимая часть системного блока (после самого блока, конечно). Основное предназначение материнской платы – объединение всех составных частей компьютера в единое целое, в работоспособный аппарат. На материнской плате размещаются все устройства, входящие в системный блок (за исключением блока питания), которые через специальные входные соединители, называемые шлейфами и слотами, и электронные токопроводящие дорожки, соединяются между собой.

Мозгом компьютера является микропроцессор – это самый важный и главный элемент вашего аппарата. Основная цель микропроцессора – решение задач, возложенных на компьютер. В этой связи, основной задачей процессора становится решение задач.

Многие, увидев слово «решать», предполагают решение математических задач. Но процессор, решая как раз математические задачи, может помочь воплотить в жизнь всевозможные виды деятельности: писать тексты, играть в игры, общаться в социальных сетях, создавать рисунки, обрабатывать фотографии, слушать музыку и т.д.

Особенностью процессора является его архитектура и тип Socketа. Архитектура определяет размер процессора, порядок обработки им команд, способ выполнения задач. Socket – это тип разъема, к которому подключается процессор. Отметим, что Socket процессора и материнской платы должен совпадать.

В состав микропроцессора входят следующие устройства.

1) Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

2) Устройство управления координирует взаимодействие различных частей компьютера. Выполняет следующие основные функции:

• формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций;
• формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера;
• получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.

3) Микропроцессорная память предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины. Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.

4) Интерфейсная система микропроцессора предназначена для связи с другими устройствами компьютера. Включает в себя:

• внутренний интерфейс микропроцессора;
• буферные запоминающие регистры;
• схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной. (Порт ввода-вывода — это аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору , другое устройство.)

Жесткий диск или постоянная память. Иногда еще можно увидеть название «винчестер», по названию первой фирмы, создавшей устройство долговременной памяти, встраиваемое в компьютер. Ведущее предназначение жесткого диска – длительное хранение информации.

Под информацией здесь понимается все: и программа (в реальности каждая программа – это список команд, который потребуется исполнить процессору), и фотография, и текстовый файл. Не считая того, на жестком диске устанавливается (а фактически постоянно хранится) операционная система и программы. Как раз жесткий диск делает видимость лучшего органайзера для человека из компьютера.

Есть несколько типов жестких дисков. Это винчестеры для серверов, портативные внешние, стационарные внешние и для ноутбуков. Так же он имеет свои размеры, называемый форм – фактором.  Форм-факторы жестких дисков: 1', 1.3', 1.8' 2.5' 3.5'. Цифра указывает ширину винчестера в дюймах. Чем меньше эта цифра, тем меньше его размеры и вес.

Оперативная память – специальное устройство, предназначенное для временного хранения информации в процессе вычислений. С одной стороны, можно предположить, что оперативная память необязательный элемент компьютера, но это не так. В действительности, любые вычисления предполагают промежуточные результаты.

Именно для хранения этих промежуточных результатов и предназначена оперативная память. Особенностью оперативной памяти или «оперативки», как говорят на компьютерном сленге, является ее частота. Частота оперативки должна соответствовать частоте разъема материнской платы.

А так же оперативная память делиться на два вида:
1) Полупроводниковая статическая (SRAM) — ячейки представляют собой полупроводниковые триггеры. ОЗУ, которое не надо регенерировать (и обычно схемотехнически собранное на триггерах), называется статической памятью с произвольным доступом или просто статической памятью.

2) Полупроводниковая динамическая (DRAM) — каждая ячейка представляет собой конденсатор на основе перехода КМОП-транзистора.

По расположению микросхем модули памяти (планки) делятся на: односторонняя планка и двухсторонняя планка. Односторонняя планка – модуль памяти, у которого микросхемы памяти расположены с одной стороны. Двусторонняя планка – модуль памяти, у которого микросхемы памяти расположены с двух сторон.

Блок питания – основной источник питания для всех элементов системного блока компьютера. В наше время блок питания входит в системный блок, но, иногда, его приходится приобретать отдельно.

Данная возможность может быть полезна, когда приобретается специализированный компьютер, например, для аудио обработки или сервера. На блок питания подается внешнее электричество, которое через материнскую плату распределяется по остальным потребителям.

В его задачу входит преобразование сетевого напряжения, для стабильности работы устройств, а так же стабилизирует и защищает поступающее напряжение от незначительных помех. Кроме того, он участвует в охлаждении системного блока.

Аудио и видеокарта, как правило, сейчас встроена в материнскую плату. Но, с целью экономии, как ресурсов самой материнки, так и средств покупателя, они имеют слабые характеристики. Конечно, чтобы поиграть в игры или послушать альбом любимого исполнителя их хватит.