Назначение компьютера логическое и физическое устройство компьютера

Обновлено: 04.07.2024

1.1. Состав технических средств

Все устройства, входящие в состав современного компьютера, делятся на два класса - центральные устройства (прежде всего процессор и основная память) и внешние устройства. Причем внешними устройства называют не по их размещению, а по функциям. Центральные устройства работают с информацией, представленной в специфической форме – в виде двоичных чисел. Основное назначение внешних устройств – организовать связь центральных устройств с окружающим миром, то есть преобразовать информацию из вида, понятного пользователю, во внутримашинное представление и наоборот. Кроме того, внешние устройства применяются для долговременного хранения больших объемов информации, для связи с другими ЭВМ и т.д.

Все внешние устройства можно разделить на четыре группы.

1. Устройства ввода информации : клавиатура, ручные манипуляторы ("мышь"), сканер, CD ROM и т.д.

2. Устройства вывода информации : видеосистема, принтер, графопостроитель и т.д.

3. Устройства хранения информации : внешние запоминающие устройства.

4. Устройства связи и передачи информации : модемы, сетевые платы (адаптеры) и т.д.

Общую схему вычислительного комплекса на базе персональной ЭВМ можно представить таким образом (рис. 1):

Рис. 1. Общая схема вычислительного комплекса

В России наибольшее распространение получили так называемые IBM-совместимые персональные компьютеры.

1.2. Центральные устройства компьютера

Рис. 2. Структура системной (материнской) платы

Обычно все центральные устройства размещены на так называемой системной (материнской) плате. Общая структура системной платы представлена на рис. 2. Кратко рассмотрим ее содержимое.

Центральный процессор – программно-управляемое электронное цифровое устройство, предназначенное для обработки различной информации, представленной в цифровом виде.

Основными функциями процессора являются:

§ Управление работой всего вычислительного комплекса.

§ Выполнение математических и логических действий с данными.

Осуществляя функции управления, процессор обеспечивает должное взаимодействие компонентов компьютерной системы друг с другом. Управление производится с помощью импульсных сигналов, посылаемых управляемым компонентам.

При выполнении вычислений и логических операций процессор настраивается на различные операции и непосредственно выполняет их.

IBM-совместимые компьютеры оснащаются микропроцессорами типа Intel или аналогичными. Современные компьютеры оснащены микропроцессорами модели Pentium .

Самый важный параметр конкретной модели процессора – тактовая частота, которая измеряется в единицах частоты (мегагерцах и гигагерцах). Этот показатель определяет скорость работы процессора и, следовательно, его производительность. Типичные значения тактовой частоты для некоторых процессоров приведены в таблице. Следует сказать, что увеличение порядкового номера процессора свидетельствует о росте его характеристик и, следовательно, об улучшении параметров компьютера в целом.

Основная память – электронное устройство, предназначенное для хранения информации. Основная память состоит из двух частей: оперативной памяти и постоянной памяти. Оперативная память предназначена для хранения информации, необходимой для текущего сеанса работы. Она обеспечивает как чтение, так и запись данных. Эта память является энергозависимой, т.к. её содержимое разрушается при выключении питания. Постоянная память обеспечивает только чтение данных. Содержимое этой части памяти постоянно и может быть изменено только специальными приёмами. Это энергонезависимая память и её содержимое не пропадает при отсутствии питания.

К важнейшим характеристикам памяти относятся её ёмкость (объём) и время доступа. Ёмкость памяти - это количество входящих в неё адресуемых элементов (ячеек). Объём основной памяти компьютера во многом определяется потребностями пользователя и устанавливается, исходя из возможностей пользователя и класса решаемых им задач. Следует отметить, что небольшой объем памяти существенно замедляет прохождение задач, вплоть до полной невозможности их решения. Слишком большой объем памяти иметь нерационально, поскольку это увеличивает цену компьютера. Для большинства персональных компьютеров общего назначения в настоящее время объём памяти лежит в пределах 32 Мб ¸ 256 Мб. Время доступа определяется как интервал времени между моментом возникновения запроса к памяти (с целью чтения или записи информации) и моментом, когда информация прочитана или записана. Типичное значение этой величины для современных микросхем памяти 4*10 -8 с ¸ 0,5*10 -8 с.

Контроллеры внешних устрой ств пр едставляют собой программно- управляемые электронные блоки для согласования (сопряжения) внешних и центральных устройств компьютера между собой. Необходимость использования контроллеров вызывается тем, что внешние устройства обычно нельзя непосредственно подключить к центральным. Одной из причин этого является то обстоятельство, что характер сигналов, вырабатываемых или воспринимаемых процессором, как правило, отличается от сигналов, формируемых или воспринимаемых соответствующим внешним устройством. Контроллер и обеспечивает согласование этих сигналов. Кроме того, поскольку контроллер является программно-управляемым средством, то при наличии соответствующего программного обеспечения один и тот же контроллер может обеспечить подключение к компьютеру разных типов внешних устройств. Использование контроллеров несколько усложняет конструкцию компьютера, но при этом возникает возможность легко наращивать его технические возможности.

Системная магистраль (общая шина) служит для передачи сигналов между элементами системной платы. Контроль занятости магистрали и управление прохождением сигналов по ней осуществляется устройством управления системной магистралью. Оно не разрешает обращение к шине в те моменты, когда она уже занята и «регулирует» движение информации по магистрали.

Порты компьютера служат для подключения внешних устройств к центральному блоку.

1.3. Внешняя память компьютера

Внешние устройства компьютеров, предназначенные для хранения больших объёмов информации, называются внешними запоминающими устройствами. В современных компьютерах чаще всего используются внешние накопители информации на магнитных дисках. Существуют дисковые накопители двух видов: на гибких дисках и на жестких дисках.

Устройства первого типа состоят из двух частей: дисковода, позволяющего считывать или записывать информацию (привод), и носителя информации (дискета). Дисковод устанавливается в компьютере, а носитель является съемным. В качестве носителя информации используется диск из синтетического материала, покрытый магнитным слоем. В настоящее время используются диски диаметром 3,5 дюйма (около 90 мм ). Они размещены в пластмассовом защитном конверте. Информация записывается и считывается с диска магнитными головками с использованием общеизвестных принципов магнитной записи. Перед использованием новая дискета определенным образом размечается магнитным полем (форматируется). Информационная ёмкость дискеты довольно невелика и составляет 1,44 Мб.

Другой современной разновидностью магнитных дисковых накопителей являются накопители на жестких магнитных дисках. Принципиальным отличием у них является то, что диски изготовлены из алюминиевого сплава и являются несменяемыми. Весь механизм (приводы, диски, головки и т.д.) помещаются в герметичный корпус, что существенно увеличивает долговечность устройства. Высокое качество магнитного покрытия, большая скорость вращения и другие технические решения дают возможность повысить плотность записи у накопителей информации данного типа. Информационная ёмкость серийных накопителей составляет до 40 Гб, а у отдельных моделей достигает сотен Гб.

Принципиально другой способ записи и считывания информации используется в устройствах с лазерными компакт-дисками ( CD диски). Они имеют несколько разновидностей. Самые простые и дешевые из них позволяют только считывать информацию. Такие устройства называются
CD ROM . Строго говоря, их следует отнести к устройствам ввода информации. Более дорогие приводы компакт дисков позволяют записывать информацию. Они называются CD - RW . Емкость стандартного компакт-диска - около 650 Мбайт.

Самым современным на настоящее время является стандарт записи, называемый DVD (цифровой многоцелевой диск). Уже у первых из появившихся моделей емкость составила более 4 Гбайт. Вслед за ними появились диски емкостью десятки Гбайт .

Время доступа к устройствам внешней памяти существенно больше, чем к основной памяти ПЭВМ. Для накопителей на жестких и оптических дисках оно составляет микросекунды, а для устройств с гибкими дисками уже десятые доли и даже целые секунды.

1.4. Устройства ввода-вывода информации

Рассмотрим основные устройства ввода-вывода информации современных компьютеров.

Клавиатура. Служит для ручного ввода информации в ПЭВМ и для управления работой компьютера. Клавиатура содержит клавиши цифр, латинских и русских букв, знаки операций и препинания, функциональные и управляющие клавиши. Клавиатура распознает нажимаемую клавишу, формирует соответствующий цифровой код и передаёт его в центральные устройства.

Мышь. Представляет собой устройство, позволяющее управлять компьютером. Мышь подключается к компьютеру гибким кабелем и имеет две или три кнопки, служащие органами управления. При перемещении мыши на экране компьютера синхронно двигается специальный указатель, имеющий в зависимости от программы или ситуации вид стрелки, прямоугольника и т. п. Работа с мышью сводится к нажатию, удержанию и отпусканию кнопок в определенном порядке.

Сканер. Так называется устройство для ввода в компьютер графической информации. С помощью сканеров обычно вводятся рисунки, фотографии и даже тексты. Информация, введенная сканером, может впоследствии обрабатываться.

CD ROM. Устройство для считывания информации с оптического диска (компакт-диска). Принципы его работы те же, что и у аналогичных устройств бытовой техники ( CD-плейер ). Достоинством CD ROM является большой объём информации, хранимой на диске (сотни мегабайт), и защищенность этой информации.

Видеосистема. Служит для отображения выводимой информации на экране. Главными частями видеосистемы являются видеомонитор и видеоадаптер. Современные мониторы позволяют отображать информацию с сохранением полутонов (градаций яркости), как в бытовых телевизорах. Основной функцией видеоадаптера (видеокарты) является преобразование сигналов, поступающих от центральных устройств, в форму, доступную для монитора.

Принтеры. Печатающее устройство (принтер) предназначено для вывода информации на бумагу. Как правило, используются следующие типы принтеров: матричные ударные, струйные и лазерные.

Плоттер (графопостроитель). Это устройство для вывода на листы бумаги крупного формата графической информации, прежде всего технического и научного характера. В принципе, выводить иллюстративный материал можно и с помощью принтеров, однако это не всегда удобно, неэффективно и часто невозможно. Плоттер является специализированным устройством для вывода графических изображений и особенно удобен для построения технических чертежей, схем, диаграмм и т. д.

1. 5. В ычислительные сети

Вычислительная сеть представляет собой систему компьютеров, соединенных каналами передачи информации. Сети позволяют увеличивать вычислительные мощности за счет использования ресурсов сети и перераспределения нагрузки между машинами. Сети позволяют организовать ряд дополнительных услуг, таких как оперативные совещания, электронная почта, обучение и пр.

Различают локальные и распределенные вычислительные сети. В распределенной вычислительной сети компьютеры могут быть удалены на сотни и тысячи километров друг от друга. Они соединяются телекоммуникационными линиями связи для обмена информацией. В локальных сетях (ЛВС) максимальное расстояние между машинами не превышает нескольких километров. Как правило, ЛВС предназначаются для обработки информации в пределах одной организации. При этом узлами сети являются компьютеры (рабочие станции) и другое абонентское оборудование.

Главным техническим параметром сети является скорость передачи данных. У современных сетей она обычно составляет до 100 Мбит/ с .

В качестве технических устрой ств дл я объединения компьютеров в сеть используют следующие аппаратные средства.

Сетевые адаптеры. Являются электронными устройствами, позволяющими объединять отдельные компьютеры в единые вычислительные сети. Сетевой адаптер устанавливается в компьютер и соединяется с аналогичными устройствами других компьютеров специальными линиями связи. Обычно в такие сети объединяют не слишком удаленные друг от друга компьютеры.

Модемы и факс-модемы. Модем - это устройство, позволяющее компьютеру общаться с внешним миром. В отличие от сетевых адаптеров модем позволяет получить доступ к удаленным компьютерным системам. Модем подключает компьютер к имеющимся линиям связи, например, телефонным, радиорелейным и др. Особым видом информации, которым способны обмениваться компьютеры, являются факсы, позволяющие передавать изображения. При этом применяется устройство под названием факс-модем. С его помощью пересылаются какие-либо документы.

Рис. 3. Сеть шинной топологии с выделенным файл-сервером

По приоритету (значимости) компьютеров в сети различают следующие виды сетей.

В одноранговых сетях все сетевые рабочие места равноправны и имеют одинаковый приоритет. В каждый момент передачей данных управляет тот компьютер, который инициирует процесс передачи. Однако использование одноранговых сетей оправдано лишь при небольшом числе рабочих станций - до десяти или чуть больше. При увеличении числа узлов сети резко падает производительность и скорость передачи данных. Поэтому для сетей с большим количеством рабочих станций на один из компьютеров возлагаются задачи управления работой сети. В данном случае получается сеть с выделенным файл-сервером. В таких сетях осуществляется не только передача информации между рабочими станциями, но возможно также использование машинных ресурсов (процессора, части оперативной памяти) одних рабочих станций для удовлетворения потребностей других станций. Распределение ресурсов сети, управление передачей данных и другие операции предъявляют к файл-серверу повышенные требования. Для обеспечения работы большого количества пользователей компьютер, используемый в качестве сервера, должен обладать большим объемом оперативной и дисковой памяти, мощным процессором и высокоскоростной системной магистралью.

Рис. 4. Схема компьютерной сети типа «звезда» с файл-сервером и концентратором

Компьютерные сети с большим числом рабочих мест часто имеют звездообразную топологию, когда каждое рабочее место соединено с сервером отдельным кабелем (рис.4). Шинные топологии проще и экономичнее, чем звездообразные, так как для них расходуется меньше кабеля, но они очень чувствительны к неисправностям кабельной системы.

Рабочие станции обычно подключаются к сети не напрямую, а через устройства доступа к среде, которые выполняют роль многопортовых концентраторов. Концентраторы бывают пассивные и активные. Активные концентраторы не просто передают сигнал на каждый из своих портов, но и регенерируют его, выполняя функцию усилителя. Применение данных устройств часто обусловлено ограничениями на длину сети и количество рабочих станций. Концентраторы являются ключевым компонентом и в обеспечении надежности локальной сети, поскольку их помещают в центр сети.

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.

Логическая структура ПК: микропроцессор, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), системная и локальные шины, внешние запоминающие устройства (ВЗУ), порты ввода/вывода, адаптеры периферийных устройств, периферийные устройства. Физическая структура ПК: системный блок, материнская плата, микропроцессор, чипсет, системная и локальная шины, адаптеры и их стандарты, внешние интерфейсы.

Работа с программными средами для диагностики аппаратной части ПК. Краткая характеристика, принцип работы и стандарты современных устройств ввода информации. Устройства вывода информации, их характеристика, принцип действия и стандарты. Инсталляция и деинсталляция оборудования ПК в среде операционной системы MSWindows

Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации. Структуру ПК можно рассматривать на логическом и физическом уровнях.

1. Логическая структура ПК.

1.1 Классическая логическая структура ПК.

Генетическим признаком первых ПК, унаследованном от класса мини-ЭВМ, является присутствие наличие единой системной шины (СШ), по которой осуществлялось взаимодействие всех структурных элементов ПК.

Логическая структура ПК в классическом варианте, соответствующая первым моделям IBM PC, представлена на рис.1. В настоящее время, в связи с наличием в составе ПК разноскоростных устройств ввода/вывода осуществлен переход от одношинной архитектуры к многошинной, обеспечивающей максимальную производительность. Однако при изложении данного вопроса нам представляется целесообразным сначала уяснить принцип взаимодействия компонентов ПК на примере классической архитектуры.

Итак, главной и отличительной чертой классической архитектуры ПК является наличие СШ. Посредством СШ происходит взаимодействие устройств ПК и происходит обмен информацией между ними. Системная шина унифицирует алгоритмы взаимодействия устройств ПК, упрощает программирование, обеспечивает простоту и дешевизну ПК.

Помимо СШ в состав ПК входят следующие устройства: микропроцессор (МП), основная память (ОП), периферийные устройства (ПУ), адаптеры периферийных устройств (АПУ), порты ввода/вывода (ПВ), адаптеры интерфейса (АИ), локальные шины.

Важными компонентами ПК является система прерываний (СП), система управления шиной и система прямого доступа к памяти (СПДП), не отраженные в рис. 1.

Охарактеризуем кратко каждое устройство.

МП- осуществляет вычисления по хранящейся в памяти программе. МП включает в себя арифметико-логическое устройство (АЛУ) и устройство управления (УУ).

ОП- это запоминающее устройство, напрямую связанное с МП и предназначенное для хранения программ и данных, непосредственно участвующих в операциях. ОП включает в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

ОЗУслужит для приема, хранения и выдачи информации. В нем содержатся выполняемые программы и данные, доступные МП для непосредственного участия в операциях. ОЗУ в ПК является энергозависимым, т.е. содержимое ОЗУ (информация) безвозвратно исчезает при отключении источника электроэнергии в ПК.

ПЗУявляется энергонезависимым ЗУ, обеспечивая постоянное хранение информации. Содержимое современных ПЗУ может быть программно изменено. В ПЗУ хранятся часто используемые (универсальные) программы, такие как программы операционной системы (ОС) и ее информационные структуры. В МП используется только информация, хранимая в ОП. Если какая-либо прикладная программа использует данные, записанные на внешние запоминающие устройства, то для их обработки предварительно необходимо загрузить эти данные в ОП. Логически ОП можно представить в виде ячеек памяти, каждая из которой имеет свой адрес и может хранить информацию.

Под ПУ понимают любое устройство, конструктивно отделенное от центральной части ПК (МП+ОП).

По функциональному признаку ПУ делятся на две основные группы: 1)внешние запоминающие устройства (ВЗУ) и 2) устройства ввода/вывода (УВВ).

ВЗУявляются энергонезависимыми, более медленными и более емкими ЗУ, чем ОП. ВЗУ предназначены для длительного хранения больших массив информации. В качестве ВЗУ в современных ПК используется широкий

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

2. Раздавайте видеоуроки в личные кабинеты ученикам.

3. Смотрите статистику просмотра видеоуроков учениками.

Конспект урока "Устройства компьютера и их функции"

· Устройства ввода и вывода информации.

В современной жизни все вокруг стремительно растёт и развивается. Общение между людьми, странами и континентами осуществляется мгновенно. Любая информация доступна и поступает оперативно, благодаря всемирной сети Интернет. Компьютер в нашей жизни по праву занял одно из главных мест.

Человек создал компьютер, чтобы облегчить свою умственную деятельность, поэтому у человека и компьютера много общего.

Человек получает информацию с помощью органов чувств: зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. А компьютер получает информацию с помощью устройств ввода: клавиатуры, мышки и других устройств.

Человек хранит информацию в памяти и на носителях информации. А компьютер хранит информацию в оперативной и долговременной памяти.

Человек осмысливает, обдумывает, преобразует информацию, делает выводы с помощью головного мозга, а компьютер обрабатывает информацию с помощью процессора.

Человек передаёт информацию другим людям с помощью речи, мимики, жестов. А компьютер выводит информацию с помощью устройств вывода: монитора, принтера и других устройств.

Но всё же не стоит равнять человека с компьютером. Человек управляет своими действиями сам, а компьютером управляет человек, программируя его.

Сегодня на уроке мы с вами узнаем:

· Для чего в компьютере процессор;

· Как работает память компьютера;

· Что относится к устройствам ввода и вывода информации.

Компьютер – это аппаратно-программный комплекс, служащий для приёма, передачи, хранения и обработки информации.

Совокупность всех устройств компьютера называют его аппаратным обеспечением. Состав этих устройств может изменяться в зависимости от того для чего используется компьютер, то есть какие задачи поставлены.

Основной набор включает следующие функциональные блоки: системный блок, монитор, клавиатуру, мышь.

Системный блок представляет собой корпус с размещёнными внутри него системной платой, блоком питания и другими устройствами, которые называют внутренними: например, дисковод для оптических дисков.

Не входящие в системный блок устройства называют внешними.

Основной компонент системного блока — системная (или материнская) плата. На ней размещаются процессор, устройства памяти, набор микросхем, управляющих работой устройств, разъёмы для подключения устройств.

Процессор — это важнейшее устройство компьютера, его мозг, он предназначен для выполнения вычислений и исполнения программ.

Процессор строит свою работу следующим образом:

1) получает данные, то есть считывает из оперативной памяти команды;

2) анализирует их;

3) затем выполняет;

4) отправляет результаты работы на требуемое устройство.

Основные характеристики процессора, определяющие его быстродействие: тактовая частота и разрядность.

Процессор обрабатывает поступающие к нему электрические сигналы (импульсы).

Промежуток времени между двумя последовательными электрическими импульсами называется тактом. На выполнение процессором каждой операции выделяется определённое количество тактов.

Тактовая частота — это число тактов, которые процессор выполняет за одну секунду. Различные операции могут занимать один или несколько тактов. Тактовая частота измеряется в герцах.

У современных процессоров тактовая частота достигает нескольких миллиардов герц. Поэтому её измеряют в производных единицах:

1 МГц = 1000000 Гц

1 ГГц = 1000000000 Гц

Процессоры выполняют операции не над десятичными числами, а над двоичными. Как вы помните двоичные числа записываются цифрами 0 и 1, которым соответствуют единицы информации, называемые битами.

Разрядность процессора — это количество двоичных цифр (битов), которые одновременно обрабатывает процессор.

Большинство современных процессоров имеет разрядность 32 бит или 64 бит.

Производительность процессора может быть повышена за счёт одновременного выполнения нескольких последовательностей операций (потоков).

Процессоры, способные одновременно обрабатывать несколько потоков, являются многоядерными.

Другое важнейшее устройство компьютера — это память.

Память компьютера предназначена для приёма, записи, хранения и выдачи данных.

Чтобы понять принцип работы памяти компьютера давайте представим лист бумаги в клеточку. Каждая клеточка этого листа ¾ это наименьший элемент памяти компьютера, 1 бит. В каждой клеточке может храниться одно из двух значений: 0 или 1.

То есть в 1 бите памяти содержится 1 бит информации.

Для хранения информации используются различные виды памяти или запоминающие устройства. Различают внутреннюю и внешнюю память.

Внутренняя память – это память, которая встроена в компьютер и напрямую управляется процессором.

Внутренняя память компьютера передаёт и принимает от процессора данные с такой же скоростью, с какой процессор их обрабатывает. Поэтому её ещё называют оперативной (быстрой).

Оперативная память (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство) предназначена для хранения данных и программ во время их выполнения.

Обмен данными между процессором и оперативной памятью выполняется за очень короткие промежутки времени. Информация в оперативную память поступает после включения компьютера, а при его выключении не сохраняется.

ОЗУ представляет собой набор микросхем, которые собраны в модули. Для установки модулей на материнской плате имеются соответствующие разъёмы.

Для постоянного хранения информации даже при выключенном компьютере предназначено постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

Хранимые в ПЗУ данные и программы обеспечивают запуск компьютера и работу с клавиатурой, монитором и другими устройствами.

Внешняя память относится к внешним устройствам компьютера и используется для долговременного хранения любой информации.

Если пользователь запускает программу, которая хранится во внешней памяти компьютера, то она сначала загружается в оперативную память и после этого начинает выполняться.

Основным устройством долговременного хранения информации является накопитель на жёстких магнитных дисках (винчестер). Он представляет собой набор вращающихся дисков с магнитным покрытием, у поверхности которых расположены головки для записи — чтения. Винчестер является энергонезависимым, перезаписываемым запоминающим устройством. Он является основным носителем данных практически во всех современных компьютерах. Обычно находится внутри системного блока.

Для переноса данных используют съёмные носители: оптические диски (СD и DVD), флэш-память и другие.

Максимальный объём информации, который может быть записан на носитель, называют его ёмкостью.

За единицу измерения объёма информации принят байт. Ёмкость носителей измеряют в производных единицах.

1 Кбайт = 1024 байт

1 Мбайт = 1024 Кбайт

1 Гбайт = 1024 Мбайт

1 Тбайт = 1024 Гбайт.

К системному блоку подключаются внешние устройства компьютера – устройства ввода и вывода информации.

На прошлых уроках мы с вами уже научились переводить числа, слова в двоичную систему чисел. Гораздо труднее понять двоичный код. И совсем невозможно понять информацию, которая представлена в виде электрических импульсов. Для этого служат устройства ввода и вывода информации.

Устройства ввода переводят человеческий язык в компьютерный, а устройства вывода наоборот компьютерный язык переводят в человеческий.

К устройствам ввода информации относятся:

1. Клавиатура. Она служит для ввода в компьютер текстовой информации и команд управления при помощи клавиш.

2. Манипуляторы, например, мышь, джойстик и другие. Это специальные устройства, которые используются для управления курсором.

· Мышь перемещает указатель мыши по экрану и вводит команды пользователя. Управление курсором осуществляется путём перемещения мыши по поверхности стола или коврика для мыши. Клавиши и колёсико мыши вызывают определённые действия, например, активация указанного объекта, вызов контекстного меню, вертикальная прокрутка веб-страниц и электронных документов.

· Джойстик – это стержень-ручка, отклонение которой от вертикального положения приводит к передвижению курсора в соответствующем направлении по экрану монитора. Часто применяется в компьютерных играх.

· Трекбол – небольшая коробка с шариком, встроенным в верхнюю часть корпуса. Пользователь рукой вращает шарик и перемещает курсор.

3. Сканер – устройство для ввода графической информации в компьютер.

4. Микрофон – устройство для ввода звуковой информации.

5. Веб-камера – видео- или фотокамера, способная в реальном времени фиксировать изображения, предназначенные для дальнейшего использования.

К устройствам вывода относятся:

1. Монитор служит для вывода информации пользователю на экран.

2. Принтер – устройство для вывода информации на бумагу.

3. Звуковые колонки и наушники предназначены для воспроизведения звуковой информации.

Практическая часть урока.

На флеш-память объёмом 1 Гигабайт загрузили максимально возможное число фотографий. Каждое фото занимает 500 Килобайт. Нужно выяснить, сколько времени займёт просмотр всех фотографий на флеш-памяти, если на просмотр одной уходит 6 секунд.

Пришло время подвести итоги урока.

Сегодня на уроке:

Современный компьютер — универсальное электронное программно-управляемое устройство для работы с информацией.

Любой компьютер состоит из процессора, памяти, устройств ввода и вывода информации.

Функции, выполняемые этими устройствами, в некотором смысле подобны функциям мыслящего человека.

Читайте также: