Основные и дополнительные устройства компьютера

ДОКЛАД

Архитектура компьютера

И его компо ненты

Компьютер — это универсальное орудие труда по переработке информационных данных. Универсальное — потому что способно решать широкий круг задач. Это многофункциональное устройство, а лучше сказать многопрограммное. Он облегчает и ускоряет работу человека по переработке больших и малых массивов информации во всех сферах деятельности человека. Примеры из жизни: работа секретаря, учет и обработка информации в статистическом бюро, бухучёт, облегчение работы по учету и фиксации информации в авиа- и железнодорожных вокзалах, в налоговой инспекции и т.д. Во всех этих примерах мы имеем дело с накоплением, хранением и обработкой информации на компьютере.

Рассмотрим устройство наиболее распространенного типа компьютера — настольного персонального (мы рассматриваем компьютеры фирмы IBM (International Bussines Machines Corporation) и IBM-совместимые компьютеры, которые в мировом масштабе использует большинство людей в своей практической деятельности; именно для этих компьютеров используется операционная система Windows фирмы Microsoft).

Технические средства или аппаратура компьютера в английском языке обозначаются словом «Hardware», которое буквально переводится как «твердые изделия» или «железо».

Архитектура персонального компьютера

Описание компьютера на некотором общем уровне называется его архитектурой. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера: процессора, оперативной памяти, внешних запоминающих и периферийных устройств. Различают однопроцессорную и многопроцессорную архитектуры компьютера.

В 1941 г. Джон фон Нейман изложил принципы работы и обосновал принципиальную схему компьютера с классической однопроцессорной архитектурой, в соответствии с которой компьютер должен иметь следующие устройства:

арифметическо-логической устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;
устройство управления (УУ), организующее процесс выполнения программы;
запоминающее устройство (оперативная память (ОП)) для хранения программ и данных;
внешнее устройство (ВУ) для ввода и вывода информации.

Принципиальная схема компьютера с классической архитектурой приведена на рис.2.1.

Рис. 2.1 Принципиальная схема компьютера с классической архитектурой:

управляющие связи

информационные связи

К однопроцессорной архитектуре относится и архитектура персонального компьютера с общей шиной (рис.2.1). Все функциональные блоки здесь связаны между собой общей шиной, называемой также системной магистралью, или системной шиной.

Основа компьютера — процессор , в нем расположены АЛУ и УУ. АЛУ осуществляет непосредственную обработку данных, а УУ координирует взаимодействие различных частей компьютера. В запоминающем устройстве (памяти) в закодированном виде хранится информация (та, которая вводится в компьютер, и та, которая возникает в процессе работы). Компьютер имеет внешнее запоминающее устройство (внешнюю память).

В процессе работы процессор и память взаимодействуют между собой, но процессор, кроме того, организует работу остальных устройств компьютера: клавиатуры, дисплея, дисководов и т.д. Эти устройства осуществляют связь компьютера с внешним миром, поэтому называются внешними .

Процессор, выполняя определенную программу, координирует работу внешних устройств, посылая им и принимая от них информацию. Информация при этом передается в виде электрических импульсов двух видов — низкого и высокого напряжения. Тем самым информация в компьютере кодируется двумя символами: 0 и 1.

Процессор связан с внешними устройствами через магистраль (системную шину). По сути, это пучок проводов. К шине параллельно подсоединены все внешние устройства, как к телефонному кабелю. Обращение процессора к внешнему устройству похоже на вызов абонента по телефону. Все устройства пронумерованы. Когда нужно обратиться к внешнему устройству, в шину посылается его номер.

Каждое внешнее устройство снабжено специальным приемником сигналов — контроллером . Контроллер играет роль телефонного аппарата — он принимает сигнал от процессора и дешифрует его.

Процессор подает команду, но ему безразлично, как она будет выполняться, поскольку за это отвечает контроллер соответствующего внешнего устройства. Поэтому при наличии соответствующих контроллеров одни внешние устройства можно заменять на другие.

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип построения. Персональный компьютер напоминает обыкновенный конструктор. Схемы, управляющие всеми устройствами (монитором, дисками, принтером, модемом и т.д.), реализованы на отдельных платах, которые вставляются в слоты — стандартные разъемы системной платы. Весь компьютер питается от единого блока питания. Этот принцип, названный принципом открытой архитектуры, наряду с другими достоинствами обеспечил большой спрос на персональные компьютеры.

1. Монитор 2. Материнская плата 3. Процессор 4. IDE-слот 5. Оперативная память 6. Платы расширения (видео, звуковая…) 7. Блок питания 8. Привод для дисков (CD/ DVD) 9. Винчестер (жесткий диск) 10. Клавиатура 11. Мышь

Рис. 3. Расположение основных устройств, входящих в состав ПК.

Основные и дополнительные устройства компьютера

Обычно современные персональные компьютеры состоят из четырех частей (блоков): 1.системного блока; 2.монитора (или дисплея) для изображения текстовой и графической информации; 3.клавиатуры, позволяющей вводить в компьютер символы; 4.мыши — устройства, облегчающего ввод информации в компьютер.

В системном блоке расположены:

Материнская плата с установленным на ней процессором, ОЗУ, картами расширения (видеокарта, звуковая карта)
Отсеки для накопителей — жесткого диска, дисководов CD-ROM и т.п.
Блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера.

К системному блоку компьютера можно подключать различные устройства, расширяя тем самым его функциональные возможности.

Многие устройства подсоединяются через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке системного блока компьютера. Кроме монитора, клавиатуры и мыши такими устройствами являются:

• принтер (печатающее устройство) — для вывода на печать текстовой и графической информации;

сканер — для ввода рисунков и текстов в компьютер;
флеш — миниатюрный накопитель информации;

Некоторые устройства могут вставляться внутрь системного блока компьютера, например модем для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть.

На современных материнских платах размешаются микросхемы, реализующие функции звуковой и сетевой плат расширения, платы управления дисководами и даже функции видеоплаты. Поэтому во многих современных компьютерах внутри системного блока нет многих использовавшихся ранее плат, но тем не менее эти компьютеры обеспечивают гораздо большую функциональность, чем «навороченные» пятилетней давности.

Рассмотрим более подробно основные составляющие персонального компьютера.

Процессор компьютера

Самым главным элементом компьютера, его «мозгом», является центральный процессор (CPU — Central Processor Unit). Процессор ( микропроцессор ) — это «главный управляющий» компьютера. Это эл.схема, которая управляет всеми процессами в компьютере. Аппаратно он реализован на микросхеме, и поэтому называется микропроцессор.

Команды, с помощью которых процессор управляет компьютером, процессор берет в оперативной памяти. Информация из памяти берется не по одному биту, а побайтно: 1 байт, 2, 4, 8 байтов одновременно. Это соответственно 8, 16, 32 и 64 бит. Число одновременно обрабатываемых битов называется разрядностью процессора и является одной из важнейших характеристик компьютера. Скорость работы процессора определяется его электронной базой, т.е. «пропускной способностью» элементов электрической схемой. Быстродействие процессора (число выполняемых команд в секунду) и его разрядность определяют объем информации, перерабатываемый процессором компьютера в единицу времени. На производительность процессора и его цену также влияет тактовая частота (количество стандартных операций процессора в единицу времени). Современные процессоры имеют тактовую частоту от 233 до 2400 МГц (Pentium 4), однако, нередко встречаются компьютеры прошлых лет выпуска, имеющие более низкую тактовую частоту.

С каждым новым поколением компьютеров частота тактовых импульсов увеличивается. Вообще каждое следующее поколение компьютеров отличается от предыдущего разрядностью шин устройств, скоростью работы устройств и интеллектом. Интеллект устройства – количество функций, операций, которое может выполнять это устройство. Для примера можно перечислить поколения IBM-компьютеров в порядке возрастания их производительности: Intel-80286, 80386, 80486, Pentium, Pentium-2, Pentium-3, Pentium-4 ….

Память компьютера

Все персональные компьютеры используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю.

Оперативная память (RAM или ОЗУ (оперативное запоминающее устройство)) - это быстрое запоминающее устройство, непосредственно связанное с процессором. Оперативная память служит для хранения обрабатываемой компьютером информации. Как калькулятор хранит исходные данные и результаты, так и память компьютера хранит программы и данные, которые он обрабатывает. Понятие «оперативная» идет от слова «оперативно», т.е. быстро. Скорость обмена информации в ней очень высокая, миллионы операций в секунду. Что существенно отличается от работоспособности других типов хранилищ информации, например дисков. Однако оперативная память сохраняет данные лишь под напряжением. По выключению компьютера содержимое оп.памяти рушится. Поэтому оперативная память создана для оперативности обработки текущей информации, а для длительного хранения информации предназначены диски. Кроме оперативной памяти существует еще сверхоперативная кэш-память — очень быстрое запоминающее устройство (ЗУ) небольшого объема, которое используется при обмене данными между процессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и оперативной памятью.

Постоянная память , или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), или ROM (read only memory), хранит данные, которые не могут быть изменены. Содержимое ПЗУ называется BIOS (Basic Input-Output System). BIOS — это стандартные программы, которые отрабатываются, в частности, всегда при запуске компьютера. В BIOS хранятся программы для проверки оборудования компьютера, загрузки операционной системы. В BIOS содержится также программа настройки конфигурации компьютера (SETUP), позволяющая установить характеристики устройств ПК, например тип видеоадаптера и винчестера.

Полупостоянная память , обычно выполняемая по технологии ( и также называемая ) CMOS (complementary metal-oxide semiconductor), используется для хранения данных о конфигурации компьютера, текущей даты, времени и т. д. Содержимое CMOS-памяти не изменяется при выключении ПК, поскольку для ее электропитания используется специальный аккумулятор, расположенный на материнской плате.

Внешняя память . Этот вид памяти предназначен для длительного хранения информации вне компьютера — на магнитных, магнитооптических и оптических носителях.

· Обмен информации между внутренними и внешними устройствами компьютера называется вводом-выводом информации .

Устройства ввода информации

Это устройства, через которые вводится в компьютер

информация от пользователя. К ним относятся:

1. Клавиатура

— общепринятое назначение клавиш;

— разные стандарты исполнения клавиатуры;

2. — Программное управление внешних устройств обеспечивают специальные программы, называемые драйверами. Управление клавиатурой также обеспечивается драйверами. Причём различные виды клавиатуры обеспечиваются разными драйверами. Если стоит один вид клавиатуры, а драйвер в системе установлен на другой вид, то надписи на некоторых клавишах могут не соответствовать их истинному воспроизведению.

3. 2.Мышь, джойстик. Служат для упрощенного ввода информации в компьютер, точнее для упрощенного управления программами и компьютером. Часто эти устройства называют манипуляторами.

3.Трекбол— манипулятор в форме шара на подставке. «Кошка».

4.Сканер— оптическое устройство для считывания графической информации в компьютер. Сканеры бывают настольные и ручные, черно-белые и цветные. Отличаются между собой разрешающей способностью и количеством воспринимаемых цветов или серых оттенков.

5.Тачпад– (От англ.слова TouchPad) это панель, чувствительная к перемещению и нажатию пальца. Перемещением пальца по панели обеспечивается перемещение курсора на экране монитора. А нажатие – выполнение запроса.

6.Графический планшет – обеспечивает ввод рисунка с планшета в компьютер.

7.Микрофон – обеспечивает ввод звука в компьютер через звуковую карту.

2.6 Устройства вывода информации:

1.Монитор— предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Весь экран представляет собой прямоугольную матрицу мельчайших точек изображения, которые называются пикселями, и каждая точка значится под своей координатой по осям X и Y (координатный ноль в левом верхнем углу). Каждой из этих точек можно задавать различный цвет и уровень яркости. И таким образом любое изображение на экране образуется путем сочетания «различно закрашенных» точек. Цвет точек формируется путем смешивания 3-х базовых цветов разной интенсивности – красного, зелёного и синего. Минимальное расстояние между точками изображения экрана называется его разрешающей способностью. На сегодняшний день мониторы бывают с разрешающей способностью 640х480 точек на экран, 800х600, 1024х768, 1152х864, 1280х1024, 1600х1200.

Технические характеристики монитора :

~ Качество изображения — мерцание экрана, яркость, фокусировка, что напрямую зависит от размера, формы и яркости точки воспроизведения изображения экрана, пикселя. А также качество зависит от плотности расположения пикселей на экране (чем плотнее, тем насыщеннее рисунок) и количества цветов воспроизведения рисунка.

~ Мониторы бывают цветные и монохромные (черно-белые).

~ Размеры экранов задаются обычно в дюймах: 14', 15', 17', 19’, 21', 24’ и т.д. В нашем классе стоят мониторы на 17’.

Вышеописанные характеристики мониторов даны для мониторов с кинескопом. Также производятся мониторы на жидких кристаллах. Это плоские мониторы, занимают мало места на рабочем столе; хороши тем, что не облучают и при работе потребляют меньше энергии. В Notebook (портативных компьютерах) мониторы тоже жидкокристаллические.

2.Принтер . Предназначен для вывода информации на бумагу. На сегодняшний день используются в основном 3 типа принтеров:

~ Матричные. Принцип печати: печатающая головка содержит вертикальный ряд тонких металлических стержней. Символы создаются из совокупности вертикальных точек, которые пробивают стержни на бумаге через красящую ленту. В головке может быть 9, 16, 24 стержней. Качество печати повышается соответственно. На сегодняшний день уже почти не используются из-за медленной и шумной печати.

~ Струйные. Принцип работы: в печатающей головке вместо металлических стержней стоят сопла с чернилами, из которых под давлением выпрыскиваются чернила в определённый момент и определённой точке. Более высокое качество печати. Возможность цветной печати.

~ Лазерные. Наилучшее качество печати. Используется принцип ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому намагничиваются/притягиваются частички краски.

Плоттер ─ Широкоформатный цветной струйный принтер, предназниченый для вывода изображений на большие листы бумаги. По этой причине обеспечены более мощной механикой промотки бумаги, нежели обычные принтеры.

3.Акустические системы и наушники. Подключаются к выходу звуковой карты.

4.Проекторы.Обеспечивают проецирование изображения монитора на стену/экран.

2.7 Устройства ввода-вывода информации.
Это устройства по обмену информацией в обоих направлениях.

1.Модем— устройство для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть.
Обеспечивает перекодирование информации из цифровой формы в аналоговую для её передачи по телефонному кабелю, и наоборот: из аналогового сигнала в цифровой.

2.Сетевой адаптер (сетевая карта) — дает возможность подключать компьютер в сеть с другими компьютерами. Обеспечивает преобразование многоразрядного внутреннего компьютерного кода данных для его передачи через 4-х или 8-ми разрядный провод типа «Витая пара», и наоборот.

3.Цифровые камеры– через них можно вводить видеоизображение в компьютер.

4.ТВ-тюнеры– это эл.схема, реализованная на плате. При подключении телевизионной антенны на вход тюнера, можно на компьютере просматривать телепередачи.

5.Звуковая карта– электрическая схема, обеспечивающая воспроизведение (через колонки и наушники), приём (от микрофона) и обработку звуковой информации. Через неё подключаются наушники, микрофон, акустические системы. В современных компьютерах звуковая карта вмонтирована на материнской плате. В более старых образцах она устанавливалась как отдельная плата.

· Все внешние устройства компьютера управляются процессором программно. Т.е. при работе с внешним устройством в памяти обязательно должна присутствовать программа, с помощью которой процессор будет управлять данным конкретным устройством. Программа, обслуживающая работу конкретного внешнего устройства, называется драйвером этого устройства. Например: драйвер мыши, драйвер клавиатуры. Если на компьютере не будет установлен (записан на диск и известен операционной системе) драйвер устройства, которым Вы собираетесь пользоваться, — это устройство не будет работать, даже если физически оно будет нормально подключено к компьютеру.

6.Накопители информации – это Flash-память и разного типа диски, предназначенные для длительного хранения компьютерной информации и переноса ее с компьютера на компьютер.Диски бывают:

7.Гибкие, они же флоппи-диски , они же дискеты, на 3.5 дюйма. Информационная вместимость до 2 Мбайт, но чаще всего их размечают/форматируют на 1,44 Мбайта. Магнитный принцип записи и считывания информации.

8.Жесткие (винчестеры).Внутри несколько дисков из металлических сплавов размещены на одной оси. Изначально винчестеры задуманы как стационарные, т.е. непереносные, несъемные. Их преимущества:

— большая информационная вместимость, до 160 Гбайт;

— высокая скорость обработки информации (с большей скоростью, чем на других дисках, считывается и записывается информация).

— высокая надежность сохранения информации по сравнению с гибкими дисками.

9.Лазерные, они же: компакт-диски или CD-диски, оптические, DVD-диски .
Оптический принцип записи и считывания информации. Информация на эти диски записывается в одну спиралевидную дорожку, на которой чередуются участки с различной отражающей способностью. Чтение и запись информации осуществляются с помощью лазерного луча. При чтении улавливается отражённый от дорожки луч и дешифрируется. Запись информации производится лучом бо’льшей мощности. При чтении этих дисков отсутствуют какие-либо механические касания диска. Это повышает надежность и без того качественного хранения информации. Но скорость чтения информации ниже, чем у винчестеров. На CD-дисках плотность записи информации ниже, чем на DVD-дисках. И на DVD-дисках можно делать запись с двух сторон. Информационная вместимость CD-дисков — до 750 Мб, DVD-дисков – до 18 Гб. Приписка ‘-R’ в имени диска говорит о том, что на них можно записать информацию только один раз. RW-диски – перезаписываемые, т.е. информация может быть записана многократно.

Flash-память– энергонезависимая память, реализованная на микросхемах.

· Устройства, обеспечивающие работу с дисками (осуществляющие считывание и запись данных на дисках), называются дисководами.

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 1203; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!