Блок управления компьютера что делает

Обновлено: 06.07.2024

Одним из важнейших элементов практически всех современных двигателей является электронный блок управления. Это название довольно длинное, так что его сокращают до ЭБУ двигателя. Блок имеет сложное устройство, а его производством занимается ограниченное число фирм. По факту, они же владеют патентами и ограничивают деятельность других фирм, но это уже другой вопрос. Грамотному автолюбителю стоит разбираться в том, что представляет собой ЭБУ двигателя, какое место в структуре автомобильных систем он занимает, какие элементы ему подконтрольны и по каким причинам он может выйти из строя. Обо всем этом – в материале Avto.pro.

Важная ремарка

Сразу отметим, что под ЭБУ понимают вообще все встраиваемые системы, которые получают управляющие сигналы от одной или сразу нескольких систем и подсистем автомобиля. Звучит довольно сложно, так что попробуем разобраться. К примеру, в большинстве автотранспортных средств используются такие управляющие системы и подсистемы:

Контроллер ЭСУД . Часто его называют просто контроллером системы управления ДВС;
ECM . Тот самый модуль управления двигателем;
ECU . Еще один электронный блок управления, однако этим сокращением принято обозначать основу всех электронных управляющих систем автомобиля.

И снова мы возвращаемся к термину ЭБУ и его, если можно так выразиться, универсальности. В действительно встроенных управляющих систем много: непосредственно электронных блок управления двигателем (является наиболее распространенным), центральный блок управления, главный электронный модуль, центральный модуль синхронизации, объединенный моторно-трансмиссионный блок управления, модуль управления подвеской, блок управления тормозной системой, контролер кузова. И это лишь часть возможных вариантов . Часто все системы объединяют под одним термином «компьютер автомобиля». Однако важно понимать, что:

Электронная управляющая система состоит из множества блоков и модулей;
Каждый блок и модуль является специализированным и не может взять на себя задачи другого блока и модуля.

Основным и наиболее часто встречающимся блоком управления является ЭБУ двигателя . Не совсем правильно будет называть его самым важным, но по факту он контролирует работу силового агрегата, а значит, от его работоспособности зависит очень многое. Например, он считывает и оптимизирует ряд важнейших параметров автомобиля: крутящий момент, состав выхлопных газов, мощность, расходник топлива. В тандеме с ЭБУ двигателя работает целая плеяда датчиков. Далее мы будем рассматривать именно ЭБУ двигателя, а обозначать его будем просто как ЭБУ. И еще раз напоминаем: электронных блоков много, однако в рамках данного материала для простоты мы будет обозначать управляющий элемент двигателя как ЭБУ.

Подробнее об устройстве ЭБУ

Электронный блок управления, иначе называемый контроллером, а в народе «мозгами» двигателя, устроен довольно сложно. Внешне это относительно небольшой блок с металлическим корпусом , но все самое интересное скрыто внутри. Блок управления включает в себя такие элементы:

Процессорная часть, иначе называемая микроЭВМ;
Элементы, формирующие сигналы, иначе входные и выходные формирователи;
Источник питания;
Многополюсный штекерный разъем.

Как читатель наверняка знает, ЭБУ работает в тандеме со множеством датчиков. Вот несколько примеров: датчик положения дроссельной заслонки, датчик массового расхода воздуха, датчик детонации. Практически всем этим датчикам посвящены отдельные материалы раздела « Полезные советы » на Avto.pro – советуем ознакомиться с ними. А мы продолжим разбор ЭБУ.

Как устроена процессорная часть

Центральный процесс;
Постоянное запоминающее устройство (сокр. ПЗУ);
Аналогово-цифровой преобразователь (сокр. АЦП);
Оперативное запоминающее устройство (сокр. ОЗУ);
Порты ввода и вывода;
Генератор тактовой частоты;
Таймеры, иначе называемые счетчиками.

Можно провести параллель между современным компьютером и процессорной частью ЭБУ . По факту, в ЭБУ объединяется ряд компонентов, которые в системных блок персональных компьютеров и ноутбуков идут отдельно друг от друга, но объединяются материнской платой. Здесь есть интересные особенности, но их мы рассматривать не будем – автолюбителю важно понимать, что принципиальные схемы современных электронно-вычислительных машин очень похожи друг на друга.

Центральный процессор ЭБУ подбирает команды и данные из памяти и производит различные операции над этими данными. Кроме того, он управляет сигналами, проходящими через внутреннюю шину адреса и данных. Постоянное запоминающее устройство – это то место, где хранятся программы и данные. Информация имеет вид констант. Сама же программа записывается в виде машинных кодов микроЭВМ. Данные представляют собой калибровочные таблицы констант , участвующих в процессе расчетов. Данные из таблиц могут быть выбраны и в качестве управляющих параметров. Что интересно, данные в ПЗУ хранятся неограничено долго . Оперативное запоминающее устройство берет на себя задачу хранения данных, которые могут измениться. Например, промежуточных результатов вычислений или же значений, получаемых от датчиков. Хранить информацию ОЗУ может в течение ограниченного промежутка времени – она стирается после отключения питания.

Тандем центральный процессор – ПЗУ – ОЗУ является ключевым для ЭБУ. Если говорить по-простому, именно этот тандем выделяет данные и параметры, обсчитывает их, запоминает и отдает команды. К этому тандему также можно отнести так называемые энергонезависимые ОЗУ . Они питаются от аккумуляторной батареи напрямую. Такая память может записать данные и хранить их очень долго. Пока аккумулятор не потеряет накопленную энергию вследствие саморазряда, энергонезависимые ОЗУ продолжат хранить данные.

Важным элементом ЭБУ является аналогово-цифровой преобразователь. Дело в том, что однокристальные микроЭВМ могут работать только с цифровыми сигналам. В АЦП аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код . Порты ввода и вывода, как несложно догадаться из их названия, служат для получения и считывания входных сигналов и передачи выходных сигналов и информации. Таймером же называют устройство, которое служит как для измерения интервалов времени , так и подсчета числа событий . Генератор тактовой частоты призван синхронизировать работы всей системы за счет выработки тактовых импульсов. От точности работы генератора будет зависеть точность измерения интервалов времени.

Как работают формирователи входных и выходных сигналов

Аналоговые;
Дискретные;
Частотные.

Формирователи делятся на подтипы в зависимости от того, с какими сигналами они работают. Это связано с тем, что разные типы сигналов имеют различные параметры . Вот например:

Аналоговые сигналы меняются во времени непрерывно. Примером является сигнал с датчика положения дроссельной заслонки. Непрерывно поступающие сигналы проходят через обработку в формирователи, а затем поступают к аналогово-цифровому преобразователю и к процессорной части ЭБУ;
Дискретные сигналы меняются скачкообразно и являются прерывистыми. В качестве примера можно взять сигнал включения зажигания. Его изменения происходит резко, а сам сигнал поступает сначала в преобразователь, а затем напрямую в процессорную часть ЭБУ;
Частотные сигналы наиболее интересны. Они не просто изменяют частоту – эти изменения сами по себе несут информацию о реальных изменениях величин, которые измеряет датчик. Соответственно, и обработка этих сигналов будет сложной. Сначала они ограничиваются по амплитуде, а затем поступают на вход таймера.

За формирование выходных сигналов ответственны специальные микросхемы, иначе называемые драйверами. Они усиливают сигналы по мощности, а также защищают выходы контроллера от замыканий и перегрузок . Драйверы часто называют «интеллектуальными», так как в случае работы в анормальном режиме они информирует центральный процессор о факте появления ошибки. Выходные формирователи делятся на подтипы по мощности сигнала, с которым они работают.

Неисправности устройства

В силу того, что ЭБУ является ключевым управляющим элементом силового агрегата, его неисправности сразу сказываются на работе агрегата и автолюбитель не сможет не заметить проблемы. Другое дело – проведение диагностики устройства. Зачастую проблема кроется не в самом блоке управления, а в проводке и конкретных датчиках. Причин, по которым сам ЭБУ может выйти из строя, довольно много. Вот наиболее частые:

Короткое замыкание одного или нескольких соленоидов;
Сильные механические воздействия или вибрации, результатами которых является появления трещин в плате ЭБУ и на местах спайки контактов;
Перегрев электронного блока вследствие резких перепадов температур – от низких до высоких (такое иногда наблюдается в автомобилях, эксплуатируемых в условиях сильного холода);
Попадание влаги в устройство и коррозияю

Существует и по-своему интересные способы навредить электронному блоку управления двигателя. Например, снять клеммы аккумулятора, перед этим не заглушив двигатель. То же произойдет при попытке «прикурить» автомобиль, не заглушив мотор. С некоторой вероятностью ЭБУ может выйти из строя, если при подключении аккумулятора перепутать клеммы и запустить мотор. Признаков, указывающие на выход ЭБУ из строя, много. Чаще всего встречаются такие:

Перестал гореть Check Engine;
Зажигание начало работать с частыми пропусками;
Вентилятор охлаждения двигателя начал включаться произвольно;
Отсутствует связь с устройством (можно понять по ходу диагностики сканером);
Двигатель начал троить, перестал заводиться, сильно изменился выхлоп;
Автомобиль реагируют на манипуляции с педалью газа неадекватно;
Предохранительные элементы начали часто перегорать без видимых причин;
Сигналы с датчиком начали поступать нерегулярно, или перестали поступать вовсе.

И это лишь часть возможных симптомов. Автолюбителям важно понимать, что перед диагностикой ЭБУ имеет смысл проверить другие компоненты электронной бортовой системы автомобиля . К примеру, если наблюдаются проблему с одним из датчиков, стоит проверить в первую очередь его, затем его проводку, а уже затем ЭБУ.

Самостоятельная диагностика

Определить некоторые неисправности ЭБУ можно и самостоятельно. Или, по крайней мере, понять, подает ли он «признаки жизни». Это также возможно благодаря системе самодиагностики, которую имеют практически все блоки управления. Если автолюбитель хочет произвести самостоятельную диагностику, ему понадобится специальный тестер или же компьютер с предустановленной программой . Ее будет несложно найти в интернете. Кроме того, понадобится адаптер. Вот что нужно сделать:

К несчастью, бывают случаи, когда компьютер не удается подключить к блоку. В этом случае автолюбителю понадобится осциллограф, кабель и специализированное программное обеспечение. Нужный софт найти несложно, а вот с осциллографом могут возникнуть проблемы. Далее, диагностику нужно будет продолжить уже при помощи тестера или же мультиметра. Автолюбителю придется внимательно изучить электрическую схему контроллера и производить замеры сопротивлений. Лучше всего обратиться к специалистам, но если у автолюбитель хорошо подкован в вопросам электротехники и имеет много времени для диагностики, выявить проблему он сможет и самостоятельно.

Вывод

ЭБУ двигателя – это, пожалуй, самый ответственный элемент бортовой электросистемы автомобили. Благодаря нему силовой агрегат имеет оптимальную производительность, состав выхлопа и высокую стабильность работы. Неисправности в работе ЭБУ возникают часто, но в большинстве случаев они обусловлены проблемой с каким-либо электрическим и электромеханическом элементом автомобиля. Если проблема кроется именно в ЭБУ, то нередко единственным способом ее решения является… дорогостоящая замена блока. Советуем обращаться к проверенным специалистам для диагностики, а уже потом строить планы по покупке необходимых запчастей и дальнейшей их установке.

Если Вам понравилась публикация, поделитесь новостью в социальных сетях и подписывайтесь на канал .

Электронный блок управления (ЭБУ) — это общий термин для любого из компьютерных модулей, которые получают данные от датчиков в автомобиле и управляют различными электрическими функциями. Можно сказать, что это компьютерные мозги автомобиля.

Электронный блок управления также называют ECU — Electronic Control Unit.

По мере того, как автомобили становятся более сложными и оснащаются бóльшим количеством датчиков и функций, на одном транспортном средстве могут быть установлены десятки различных блоков управления.

Из чего состоит ЭБУ

ЭБУ включает в себя:

Виды ЭБУ

Разберем типы электронных блоков управления на примере JEEP Grand Cherokee.

Body Control Module (BCM)

Блок управления бортовой электроникой (дверные замки, стеклоподъемники, подсветка салона и т. п.). BCM крепится к блоку предохранителей с водительской стороны ниже приборной панели.

Внутри BCM есть микросхема, которая получает информацию от датчиков в автомобиле через программируемый интерфейс связи (РСI — Programmable Communication Interface).

PCI предназначен для организации обмена данными между микропроцессором и удаленными внешними устройствами.

BCM обеспечивает работу многих электрических функций:

внутреннее освещение;
внешнее освещение;
прерывистый режим работы стеклоочистителей;
дополнительная задержка (это функция, которая позволяет использовать аксессуары, в том числе аудиосистему, до 10 минут после выключения двигателя);
радио;
подогрев сидений.

Passenger Door Module (PDM)

Модуль пассажирской двери. PDM расположен за обшивкой правой двери. Он встроен в блок дверного переключателя.

Управляет различными электрическими функциями, такими как дверные замки с электроприводом, электрические стеклоподъемники, зеркала с электроприводом, подсветка и моторчик замка задней двери.

Airbag Control Module (ACM)

Блок управления подушками безопасности. ACM расположен под центральной консолью за механизмом переключения передач.

Микропроцессор в контроллере подушек безопасности содержит логические схемы системы SRS (Supplemental Restraint System — система пассивной безопасности) и управляет всеми ее компонентами.

Electronic Vehicle Information Center (EVIC)

Электронный информационный центр автомобиля.

EVIC находится в потолке. Содержит в себе компас, температуру, маршрутный компьютер.

Controller Antilock Brakes (CAB)

Другое название BCM (Brake Control Module) — контроллер тормозной системы. Крепится к гидравлическому блоку управления (HCU) под капотом перед главным цилиндром.

Управляет антиблокировочной системой ABS. Также управляет системой распределения тормозных усилий (EBD — Electronic brakeforce distribution).

Transmission Control Module (TCM)

Блок управления коробкой передач. Находится в правой (пассажирской) стороне моторного отсека возле перегородки с салоном, крепится к внутреннему крылу.

Управляет коробкой передач, обрабатывая сигналы от датчиков оборотов и скорости в АКПП, а также датчиков температуры и давления. Сохраняет информацию адаптации и коды неисправности OBD2.

Sentry Key Immobilizer Module (SKIM)

Модуль иммобилайзера. Расположен с нижней стороны рулевой колонки.

SKIM содержит радиочастотный приемопередатчик и микропроцессор. Модуль иммобилайзера передает и принимает сигналы от чипа в ключе зажигания.

Heated Seat Module (HSM)

Модуль подогрева сидений. Расположен под водительским сиденьем. Выполняет функцию подогрева сидений.

Подогрев сидений работает от аккумулятора через предохранитель. HSM получает сигналы от переключателей подогрева сиденья и включает нагревательные элементы. Уставка низкой температуры нагрева составляет около 36° C, а уставка высокой температуры — 42 ° C.

Если блок управления подогревом сидений обнаружит обрыв или короткое замыкание цепи нагревательного элемента, он сохранит соответствующий диагностический код неисправности.

Memory Seat Module (MSM)

Блок управления положением сидений (модуль памяти). Расположен под водительским сиденьем. Выполняет функции памяти положения сидений.

MSM позволяет водителю настраивать и персонализировать форму и положение сидений. Сиденья регулируются с помощью небольших моторчиков, размещенных в разных местах для регулировки различных частей сиденья. Водитель нажимает переключатель положения, который отправляет сигнал на модуль управления, чтобы включить реле и запустить моторчик.

Сиденья с электроприводом позволяют водителю изменять положение сиденья в разных направлениях, например вперед, назад, вверх, вниз, наклонять вперед, наклонять назад или изменять положение подголовника для достижения оптимального положения при вождении.

Driver Door Module (DDM)

Модуль водительской двери. Находится за обшивкой левой двери, встроен в блок дверного переключателя.

Управляет различными электронными функциями, такими как дверные замки с электроприводом, электрические стеклоподъемники, зеркала с электроприводом, дополнительное освещение и моторчик замка задней двери.

Powertrain Control Module (PCM)

PCM — блок управления двигателем. Находится под капотом в правой задней части моторного отсека. Это предварительно запрограммированный контроллер с тремя микропроцессорами.

Он регулирует угол опережения зажигания, соотношение топливно-воздушной смеси, контролирует выбросы, систему зарядки, некоторые функции трансмиссии, контроль скорости, включение муфты компрессора кондиционера и обороты холостого хода.

PCM может адаптировать свои настройки в зависимости от условий эксплуатации.

Sunroof Module (SM)

SM — модуль люка в крыше.

Расположен в потолке, является частью люка. Управляет открытием, закрытием и вентиляцией люка.

Rain Sense Module (RSM)

RSM — модуль датчика дождя. Установлен рядом с зеркалом заднего вида таким образом, чтобы он соприкасался с лобовым стеклом.

Датчик дождя работает по принципу полного внутреннего отражения. В этой технике используется инфракрасное излучение. Инфракрасный свет излучается под углом 45 градусов на чистую область лобового стекла от датчика внутри автомобиля.

Когда идет дождь, мокрое стекло заставляет свет рассеиваться, и меньшее количество света отражается обратно на датчик. Когда количество отраженного света уменьшается до уровня, установленного программным обеспечением внутри датчика, он автоматически включает стеклоочистители.

Программное обеспечение также определяет скорость работы дворников в зависимости от количества влаги. Эта скорость изменяется в зависимости от влажности, определенной датчиком.

Adjustable Pedals Module (APM)

APM — модуль управления положением педалей. Находится под панелью, над педалью тормоза. Управляет положением педалей.

Система регулируемых педалей предназначена для перемещения тормоза и акселератора вперед и назад. Это улучшает эргономику по отношению к рулю для высоких и низких водителей.

Возможность регулировки положения педалей также позволяет водителю регулировать угол наклона рулевого колеса и положение сиденья в наиболее удобное положение. Положение педали тормоза и акселератора регулируется без ущерба для безопасности или комфорта.

Блок управления APM позволяет хранить одно или два предпочитаемых положения педалей. Положение может быть сохранено и вызвано с помощью переключателей.

Если бы нам нужно было определить, из каких частей состоит процессор, то самым безопасным было бы, чтобы в 99% случаев мы проводили разделительную линию между двумя частями, с одной стороны, исполнительными модулями и всеми элементами, необходимыми для его работы. и для С другой стороны, блок управления, который отвечает за захват, но особенно за декодирование каждой инструкции, для этого мы должны понимать цикл команд.

Чтобы понять, как блок управления работает , мы должны сначала понять как работает цикл каждой инструкции , Где инструкция сначала записывается из памяти и помещается в регистр команд, следующий шаг - расшифровка инструкции блоком управления , который после завершения своей работы отправляет инструкцию в исполнительный блок, соответствующий этой инструкции.

Каковы задачи блока управления?

Блок управления - незаменимая часть, которая непрерывно и прозрачно выполняет следующий перечень работ:

Он координирует перемещение и порядок данных, которые перемещаются внутри и вне процессора, а также между различными его частями.
Интерпретируйте инструкции.
Он управляет различными ALU и исполнительными модулями процессора.
Он не только отвечает за захват и декодирование инструкций, но и за запись результатов в регистры, кеши или в соответствующий адрес RAM.

Таким образом, блок управления является настоящим теневым мозгом внутри CPU / ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПРОЦЕССОР, который отвечает за то, чтобы все части ЦП получали правильные данные и всегда выполняли правильные инструкции.

Инструкции по декодированию

Каждый процессор имеет набор регистров и инструкций или ISA что мы можем понимать как язык процессора, поэтому в зависимости от каждого процессора двоичный код может означать одно или другое . Но во всех них инструкция всегда разделен на две части: код операции и данные . Код операции - это код инструкции , каждая инструкция всегда соответствует одному и тому же коду операции в ISA

Предположим, у нас есть компьютер с 3-битным кодом операции, поэтому он дает 2 ^ 3 инструкции, через декодер из n бит мы можем сгенерировать вывод из 2 ^ n бит, в этом случае 3 бита генерируют 8 разных путей в соответствии с типом инструкции, которая должна быть выполнена, так или иначе будет использоваться для ее решения на этапе выполнения инструкции.

Не все инструкции будут проходить через одни и те же блоки и одни и те же процессы, не все из них имеют конвейер одинаковой длины, и, следовательно, они не все будут обрабатываться одинаково, потому что не одно и то же выполнять сумму, чем выполнять переместить данные.

Типы блоков управления

Проводные блоки управления используются в очень простых процессорах , так как в них нельзя изменить таблицу регистров и инструкций так как все пути данных, ранее подключенные фиксированным образом, найдены , в проводном блоке управления инструкции всегда будут иметь одинаковую производительность, и они не смогут добавлять новые или оптимизировать свою работу.
В случае микропрограммные блоки управления, используется процессор, отвечающий за выполнение всех функций блока управления , это позволяет оптимизировать способ выполнения инструкций и даже добавлять новые инструкции.

Из-за сложности микропрограммного блока управления они выполняют декодирование инструкций намного медленнее, поэтому в зависимости от типа инструкции, когда дело доходит до опробования каждой инструкции, используется тот или иной тип блока управления.

По своему назначению компьютер - это универсальный прибор для работы с информацией. По принципам своего устройства компьютер - это модель человека, работающего с информацией.

Персональный компьютер (ПК) — это компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. По своим характеристикам он может отличаться от больших ЭВМ, но функционально способен выполнять аналогичные операции. По способу эксплуатации различают настольные (desktop), портативные (laptop и notebook) и карманные (palmtop) модели ПК.

Аппаратное обеспечение. Поскольку компьютер предоставляет все три класса информационных методов для работы с данными (аппаратные, программные и естественные), принято говорить о компьютерной системе как о состоящей из аппаратных и программных средств, работающих совместно. Узлы, составляющие аппаратные средства компьютера, называют аппаратным обеспечением. Они выполняют всю физическую работу с данными: регистрацию, хранение, транспортировку и преобразование как по форме, так и по содержанию, а также представляют их в виде, удобном для взаимодействия с естественными информационными методами человека.

Совокупность аппаратных средств компьютера называют его аппаратной конфигурацией.

Видео YouTube

Программное обеспечение. Программы могут находиться в двух состояниях: активном и пассивном. В пассивном состоянии программа не работает и выглядит как данные, содержательная часть которых - сведения. В этом состоянии содержимое программы можно «читать» с помощью других программ, как читают книги, и изменять. Из него можно узнать назначение программы и принцип ее работы. В пассивном состоянии программы создаются, редактируются, хранятся и транспортируются. Процесс создания и редактирования программ называется программированием.

Когда программа находится в активном состоянии, содержательная часть ее данных рассматривается как команды, согласно которым работают аппаратные средства компьютера. Чтобы изменить порядок их работы, достаточно прервать исполнение одной программы и начать исполнение другой, содержащей иной набор команд.

Совокупность программ, хранящихся на компьютере, образует его программное обеспечение. Совокупность программ, подготовленных к работе, называют установленным программным обеспечением. Совокупность программ, работающих в тот или иной момент времени, называют программной конфигурацией.

Устройство компьютера. Любой компьютер (даже самый большой)состоит из четырех частей:

устройства ввода информации

устройства обработки информации

устройства вывода информации.

Конструктивно эти части могут быть объединены в одном корпусе размером с книгу или же каждая часть может состоять из нескольких достаточно громоздких устройств

Базовая аппаратная конфигурация ПК. Базовой аппаратной конфигурацией персонального компьютера называют минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. С течением времени понятие базовой конфигурации постепенно меняется.

Чаще всего персональный компьютер состоит из следующих устройств:

Дополнительно могут подключатся другие устройства ввода и вывода информации, например звуковые колонки, принтер, сканер.

Системный блок — основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключаемые к системному блоку снаружи, считаются внешними. Для внешних устройств используют также термин периферийное оборудование.
Монитор — устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода. Для настольных ПК в настоящее время наиболее распространены мониторы, основанные на электронно-лучевых трубках. Они отдаленно напоминают бытовые телевизоры.
Клавиатура — клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации. Информация вводится в виде алфавитно-цифровых символьных данных.
Мышь — устройство «графического» управления.

Внутренние устройства персонального компьютера.
Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей, например гибких магнитных дисков. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку — они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен — для обычной работы он не требуется.

Процессор. Микропроцессор — основная микросхема персонального компьютера. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора — тактовая частота (измеряется в мегагерцах, МГц). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность процессора. Так, например, при тактовой частоте 500 МГц процессор может за одну секунду изменить свое
состояние 500 миллионов раз. Для большинства операций одного такта недостаточно, поэтому количество операций, которые процессор может выполнить в секунду, зависит не только от тактовой частоты, но и от сложности операций.

Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения», — оперативная память — с нею он работает совместно. Оттуда поступают данные и команды. Данные копируются в ячейки процессора (они называются регистрами), а потом преобразуются в соответствии с содержанием команд. Более полную картину того, как процессор взаимодействует с оперативной памятью, вы получите в главах, посвященных основам программирования.

Оперативная память. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся числовые данные и команды в то время, когда компьютер включен. Объем оперативной памяти измеряется в миллионах байтов — мегабайтах (Мбайт).

Процессор может обратиться к любой ячейке оперативной памяти (байту), поскольку она имеет неповторимый числовой адрес. Обратиться к индивидуальному биту оперативной памяти процессор не может, так как у бита нет адреса. В то же время, процессор может изменить состояние любого бита, но для этого требуется несколько действий.

Материнская плата. Материнская плата — это самая большая плата персонального компьютера. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, — так называемые шины. Различают шину данных, по которой процессор копирует данные из ячеек памяти, адресную шину, по которой он подключается к конкретным ячейкам памяти, и шину команд, по которой в процессор поступают команды из программ. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем — так называемый чипсет.

Видеоадаптер. Видеоадаптер — внутреннее устройство, устанавливаемое в один из разъемов материнской платы. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Специальная микросхема (видеоконтроллер) считывала данные из ячеек видеопамяти и в соответствии с ними управляла монитором.

По мере улучшения графических возможностей компьютеров область видеопамяти отделили от основной оперативной памяти и вместе с видеоконтроллером выделили в отдельный прибор, который назвали видеоадаптером. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снизил нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений. Особенно большую роль видеопроцессор играет при построении на плоском экране трехмерных изображений. В ходе таких операций ему приходится выполнять особенно много математических расчетов.

В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета — в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.

Звуковой адаптер. Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой.
Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).

Жесткий диск. Поскольку оперативная память компьютера очищается при отключении питания, необходимо устройство для длительного хранения данных и программ. В настоящее время для этих целей широко применяют так называемые жесткие диски.
Принцип действия жесткого диска основан на регистрации изменений магнитного поля вблизи записывающей головки.

Основным параметром жесткого диска является емкость, измеряемая в гигабайтах (миллиардах байтов), Гбайт. Средний размер современного жесткого диска составляет 80 — 160 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.

Дисковод гибких дисков. Для транспортировки данных между удаленными компьютерами используют так называемые гибкие диски. Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость 1,44 Мбайт. По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных, но низкая стоимость носителей и высокая степень готовности к работе сделали гибкие диски самыми распространенными носителями данных.

Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство — дисковод. Приемное отверстие дисковода выведено на лицевую панель системного блока.

Дисковод CD-ROM. Для транспортировки больших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Эти диски позволяют только читать ранее записанные данные — производить запись на них нельзя. Емкость одного диска составляет порядка 650-700 Мбайт.

Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. Основной параметр дисковода CD-ROM— скорость чтения. Она измеряется в кратных единицах. За единицу принята скорость чтения, утвержденная в середине 80-х гг. для музыкальных компакт-дисков (аудиодисков). Современные дисководы CD-ROM обеспечивают скорость чтения 40х - 52х.
Основной недостаток дисководов CD-ROM — невозможность записи дисков — преодолен в современных устройствах однократной записи — CD-R. Существуют также устройства CD-RW, позволяющие осуществлять многократную запись.

Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический.

Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт — это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт — более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программно.

Сетевой адаптер. Сетевые адаптеры необходимы компьютерам, чтобы они могли обмениваться данными между собой. Этот прибор следит за тем, чтобы процессор не подал новую порцию данных на внешний порт, пока сетевой адаптер соседнего компьютера не скопировал к себе предыдущую порцию. После этого процессору дается сигнал о том, что данные забраны и можно подавать новые. Так осуществляется передача.

Когда сетевой адаптер «узнает» от соседнего адаптера, что у того есть порция данных, он копирует их к себе, а потом проверяет, ему ли они адресованы. Если да, он передает их процессору. Если нет, он выставляет их на выходной порт, откуда их заберет сетевой адаптер очередного соседнего компьютера. Так данные перемещаются между компьютерами до тех пор, пока не попадут к адресату.

Читайте также: