Назначение состав основные характеристики компьютерной техники презентация
Обновлено: 04.07.2024
Презентация по теме: «Архитектура компьютеров и их основные характеристики» Автор: Гартман Елена Павловна, преподаватель информационных дисциплин Предмет: Информатика и ИКТ Участники: студенты 1-ых курсов
Архитектура персонального компьютера Архитектура — это наиболее общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействием его основных функциональных узлов.
Архитектура компьютера - обычно определяется совокупностью его свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные. Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами. Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др.
В основу построения большинства компьютеров положены принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом: Принцип программного управления Принцип однородности памяти Принцип адресности Компьютеры, построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру
Устройство компьютера Компьютер – это универсальное программно управляемое автоматическое устройство для обработки информации различных видов. Архитектура персонального компьютера Архитектура фон Неймана Шинная : Устройства взаимодействуют через общую магистраль - шину Открытая : Изменяемый состав устройств Централизо-ванная : Устройства взаимодействуют через центральный процессор Фиксирован-ная : Неизменный набор устройств
Аппаратные средства персонального компьютера
Базовая конфигурация компьютера: системный блок; монитор; клавиатура; мышь.
Системный блок: Основной блок компьютера. В нем находятся внутренние устройства. К нему подключаются внешние устройства.
Составные части системного блока: Корпус горизонтальный вертикальный
Компоненты материнской платы. гнездо для процессора; базовая система ввода/вывода (ROM BIOS); гнезда модулей оперативной памяти DRAM; разъемы шины; микросхемы системной логики; батарея.
Процессор. Центральный процессор(ЦП) - это электронный модуль, который выполняет в компьютерной системе основную вычислительную работу и управляет взаимодействием между всеми блоками и системами компьютера. Именно к ЦП стягиваются все магистрали компьютерной системы. Центральный процессор находится в функциональном центре компьютерной системы c его помощью компьютер решает очень сложные задачи за короткие промежутки времени. Каждый микропроцессор имеет определённое число элементов памяти, называемых регистрами , арифметико-логическое устройство ( АЛУ ), и устройство управления . Регистры используются для временного хранения выполняемой команды, адресов памяти, обрабатываемых данных и другой внутренней информации микропроцессора. В АЛУ производится арифметическая и логическая обработка данных. Устройство управления реализует временную диаграмму и вырабатывает необходимые управляющие сигналы для внутренней работы микропроцессора и связи его с другой аппаратурой через внешние шины микропроцессора
Процессор: Управляет всеми ресурсами компьютера и выполняемыми программами. Характеристики: модель; тактовая частота; разрядность кулер процессора
Модификация процессоров. Фирма Intel предлагает процессоры следующих модификаций: Xeon – для серверов учреждений. Intel Pentium - для производительных настольных компьютеров. Се leron – домашние ПК. Фирма AMD предлагает следующие модификации: Athlon - для настольных компьютеров и графических станций Duron – для недорогих домашних компьютеров.
Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Первые процессоры были 16-разрядные. Современные процессоры семейства Intel Pentium 32-разрядные, 64-разрядные.
Тактовая частота показывает, сколько операций может производить ЦП за одну секунду. Первые процессоры могли работать с частотой не выше 4,77 МГц, а сегодня до 3000 МГц и выше.
Виды памяти Память компьютера делится на: внутреннюю — оперативную (энергозависима, «быстрая») внешнюю — долговременную (энергонезависима, «медленная») Быстродействие определяется временем доступа процессора к данным: Время доступа совр.жесткого диска секунды Время доступа опер.памяти секунды
Оперативная память предназначена для хранения программ и данных, которые используются процессором в текущий момент. Содержимое оперативной памяти пропадает после выключения питания. Оперативная память:
Оперативная память: В нее загружаются запускаемые программы и данные, с которыми работают эти программы в настоящий момент. Характеристики: тип памяти ( DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM ); форм-фактор; объем; частота.
Оперативная память П.К. Оперативная память (ОЗУ) - это основная память компьютера, предназначенная для хранения текущих данных и выполняемых программ, а также копий отдельных модулей операционной системы. Большинство программ в процессе выполнения резервируют часть оперативной памяти для хранения своих данных. К данным, хранящимся в оперативной памяти, ЦП может обращаться непосредственно, используя хост-шину. После отключения питания компьютера все содержимое ОЗУ стирается. Основной составной частью микросхем ОЗУ является массив элементов памяти, объединенных в матрицу накопителя. Элемент памяти (ЭП) может хранить 1 Бит (0 Бит) информации. Каждый ЭП имеет свой адрес, который задаётся сегментом памяти и смещением. При этом ячейки памяти объединяются в банки памяти.
Существуют два основных типа устройств оперативной памяти: Динамическая память Статическая ( кэш-память)
Виды устройств памяти. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). ПЗУ — энергонезависимое устройство, т. е. данные, находящиеся в нем, не зависят от того, включен ли компьютер. В ПЗУ хранится программа запуска компьютера, которая называется BIOS (базовая система ввода/вывода). BIOS начинает работать после включения питания компьютера. Эта программа загружает с диска операционную систему и далее в работе компьютера не участвует.
Видеопамять – это вид памяти, обслуживающая устройство визуального отображения выводимой информации — монитор. Сначала формируется содержимое видеопамяти, а затем адаптер монитора выводит изображение на экран.
Контроллер Для связи между отдельными функциональными узлами ПК используется специальное устройство – шина , через которую осуществляется связь ЦП с устройствами, подключенными к данному ПК через контроллеры или адаптеры. Контроллер (адаптер) — это электронная схема, управляющая работой вверенного ему внешнего устройства.
Карты расширения : сетевая карта модем TV -тюнер
Видеокарта : используется для обработки видеоинформации и ее отображения на экране монитора.
Видеоадаптер. MDA (Monochrome Display Adapter - монохромный адаптер дисплея) - простейший видеоадаптер, применявшийся в первых IBM PC. CGA (Color Graphics Adapter - цветной графический адаптер) - первый адаптер с графическими возможностями. VGA (Video Graphics Array - множество, или массив, визуальной графики) - расширение MCGA, совместимое с EGA, введен фирмой IBM в средних моделях PS/2. Фактический стандарт видеоадаптера с конца 80-х годов. SVGA (Super VGA - "сверх" VGA) - расширение VGA с добавлением более высоких разрешений и дополнительного сервиса. Устройство, называемое видеоадаптером (или видеокартой), есть в каждом компьютере в виде устройства, интегрированного в системную плату, либо в качестве самостоятельного компонента - платы расширения. Главная функция, выполняемая видеокартой, это преобразование полученной от центрального процессора информации и команд в формат, который воспринимается электроникой монитора, для создания изображения на экране. Основные виды видеоадаптеров:
Видеоадаптер Видеоадаптер – внутренне устройство, устанавливается в один из разъемов материнской платы, и служит для обработки информации, поступающей от процессора или из ОЗУ на монитор, а также для выработки управляющих сигналов. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор), который снижает нагрузку на основной процессор при построении сложных изображений.
Звуковой адаптер Трудно представить современный компьютер молчаливым, без возможности услышать сигналы, музыку, речь. Так как наша речь (и музыка) достаточна, сложна и это приводит к большой загрузке процессора во время её вывода, то появилась необходимость в разгрузке звукового ввода и вывода. Для этого и служит звуковая карта . Вместе со звуковой картой обычно используются специальные звуковые колонки или реже наушники.
Звуковая карта. Звук высокого качества может обеспечить, конечно, только звуковая карта. Она предназначена для воспроизведения и записи звука на компьютере. Диапазон звуковых карт широк от простейших, предназначенных для невзыскательного слушателя, до звуковых карт для профессиональной работы. Звуковая карта состоит из нескольких основных модулей. Это : Модуль цифровой обработки звука , называемый также цифровым звуковым процессором( DSP - Digital Sound Processor ). Осуществляет преобразование аналогового сигнала в цифровой и наоборот. FM -синтезатор. Микширующее устройство. Модуль микширования включает в себя собственно микшер и усилители. Микшер предназначен для смешивания от различных устройств карты. Амплитуда, а следовательно и громкость каждого сигнала управляются независимо для каналов воспроизведения и записи. Блок MPU (MIDI Processing unit- устройство MIDI обработки ). Осуществляет приём и передачу данных по внешнему MIDI -интерфейсу.
Сетевая карта Сетевая карта (или карта связи по локальной сети) служит для связи компьютеров в пределах одного предприятия, отдела или помещения находящихся на расстоянии не более 150 метров друг от друга. При наличии специальных дополнительных устройств можно организовать связь компьютеров и на большие расстояния. Основным параметром сетевой карты является скорость передачи информации и измеряется она в мегабайтах в секунду. Типовая норма от 10 до 100 мегабайт в секунду.
Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами (принтером, сканером, клавиатурой, мышью …) компьютер оснащается портами. Порты ввода/вывода - основные узлы для подключения к компьютеру внешних устройств . Порты: последовательные и параллельные. Примеры портов: COM (последовательный порт) LPT (параллельный порт) USB (последовательный с высокой производительностью) PS/2 (универсальный для подключения мыши и клавиатуры)
Внешние интерфейсы : PS/2 USB Ethernet (RJ45) FireWire (IEEE1394) eSATA Разъемы звуковой карты RCA
привод компакт-дисков карт ридер жесткий диск флоппи дисковод Устройства хранения информации:
Жесткий диск встроен внутрь системного блока и постоянно находится там. Жесткий диск представляет собой набор металлических или керамических дисков, покрытых магнитным слоем. Жесткий диск
Винчестер Винчестер - это устройство внешней памяти, позволяющее, в отличие от оперативной памяти, сохранять информацию продолжительное время. Внутри металлического корпуса винчестера содержится несколько нанизанных на одну ось жестко закрепленных металлических или стеклянных пластин, покрытых магнитным слоем. Корпус защищает дисковод от внешних воздействий (пыли, электромагнитных полей). Основные характеристики жестких дисков : Диаметр дисков : Частота вращения шпинделя : Число цилиндров : Диаметр дисков определяет плотность записи на дюйм магнитного покрытия . Наиболее распространены накопители с диаметром дисков 2.2, 2.3, 3.14 и 5.25 дюймов Определяет, сколько времени будет затрачено на последовательное считывание одной дорожки или цилиндра. Частота вращения измеряется в оборотах в минуту (rpm). Определяет сколько дорожек (треков) будет располагаться на одной поверхности. В настоящее время все накопители емкостью более 1 Гигабайта имеют число цилиндров более 1024,
Дисковод и CD-ROM Для транспортировки данных между удаленным компьютерами используются гибкие диски (дискеты) и компакт-диски CD-ROM . Для записи и чтения данных, размещенных на дискетах, служит дисковод . Для чтения компакт дисков служат дисководы CD-ROM. Емкость одной дискеты – 1.44 Мбайт, компакт-диска – 650-700 Мбайт.
Мониторы на электронно-лучевой трубке жидкокристаллические
Клавиатура : клавишное устройство для управления работой компьютера и ввода информации.
Все блоки (порты ввода (вывода)), через соответствующие унифицированные разъёмы – слоты , подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры – адаптеры . Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему – контроллер шины , формирующую основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII- или ANSI-кодов.
Состав персонального компьютера (ПК)
Основная память – предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками.
Она содержит два вида запоминающих устройств:
1. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нём информацию и тестировать узлы компьютера(изменить информацию в ПЗУ нельзя).
Состав персонального компьютера (ПК)
2. Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ ) – предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Главное достоинство ОЗУ её высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке).
Состав персонального компьютера (ПК)
Источник питания – это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.
Таймер – это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съём текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания – аккумулятору и при отключении машины от сети продолжает работать.
Состав персонального компьютера (ПК)
Внешние устройства (ВУ) или периферия – обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой, пользователями, объектами управления и другими компьютерами. По назначению можно выделить следующие виды ВУ:
Состав персонального компьютера (ПК)
Внешние запоминающие устройства:
Состав персонального компьютера (ПК)
Диалоговые средства:
Состав персонального компьютера (ПК)
Устройства ввода информации:
Состав персонального компьютера (ПК)
К устройствам вывода информации относятся:
Состав персонального компьютера (ПК)
Средства связи и телекоммуникации предназначены для связи с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры и др.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим компьютерам и компьютерным сетям (сетевые интерфейсные платы, сетевые адаптеры, модемы).
В глобальных сетях функции сетевого адаптера выполняет модулятор-демодулятор – модем.
Состав персонального компьютера (ПК)
Средства мультимедиа (multimedia) – это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.
К средствам мультимедиа относятся:
Состав персонального компьютера (ПК)
К системной шине и микропроцессору ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микропроцессора: контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода (вывода), контроллер прерываний и др.
Контроллер прямого доступа к памяти освобождает микропроцессор от прямого управления накопителями на магнитных дисках, что существенно повышает быстродействие ПК.
Сопроцессор ввода (вывода) за счёт параллельной работы с микропроцессором значительно ускоряет выполнение процедур ввода (вывода) при обслуживании внешних устройств (дисплей, принтер, НЖДМ и др.)
Важнейшую роль играет в ПК контроллер прерываний. Прерывание – временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, более важной программы.
Состав персонального компьютера (ПК)
Компьютер строится по магистрально-модульному принципу , т.е. к имеющимся магистралям (шинам) можно присоединять через соответствующие устройства (адаптеры, контролеры) самые разнообразные разноскоростные устройства (модули) (принцип открытой архитектуры). Открытая архитектура позволяет не только подключать новые устройства, но и модифицировать имеющиеся, наращивать объём ОЗУ, менять микропроцессор и др.
Очень важен принцип программного управления компьютером . Он заключается в том, что компьютер работает под управлением программ, представляющих собой последовательность команд (инструкций, операций), каждая из которых «понятна» компьютеру и трактуется им однозначно.
Основные устройства и характеристики ПК
Персональные компьютеры Карманный Портативный Настольный Компьютерные сети
№ слайда 3
Системный блок Блок питания (
220 Вольт) Микропроцессор Сопроцессоры Внутренняя память Устройства чтения/записи (накопители) внешней памяти
*Дисплей - необязательный атрибут, вместо него обычно устанавливаются два светодиодных индикатора: красный HDD (активность жёсткого диска) и зелёный POWER (питание включено) Отверстие предназначено для дополнительного притока воздуха, который непосредственно попадает на кулер центрального процессора (CPU) Данное отверстие служит для естественного оттока горячего воздуха из блока
Внутри шасси, напротив отсеков для жёстких дисков HDD иногда помещают дополнительный кулер (вентилятор) Отверстие для разъёмов материнской платы Отсек для крепления плат расширения (модем, видеокарта, звуковая карта, сетевая карта и т.д.) Кулер притока воздуха в системный блок
Внешние устройства ПК Устройства ввода данных Устройства вывода данных Устройства внешней памяти Сетевые устройства Мультимедиа
Магистраль – многопроводная линия (кабель) По каждому проводу передается 1 бит информации за один такт (ГТЧ – генератор тактовой частоты) Разрядность шины 01110010 Шина данных (-> ) Шина управления (->
Генератор тактовой частоты Синхронизирует (обеспечивает одновременность действий) работу отдельных устройств (модулей) компьютера. Мгц – МегаГерц 1000 МГц = 1 ГГц (ГигаГерц) 2 ГГц,
Разрядность процессора Максимальная длина двоичного кода, который может обрабатываться или передаваться за 1 такт (целиком). 8 бит, 16 бит, 32 бита, 64 бита
Регистры процессора Процессор имеет свою собственную память. Она необходима для хранения данных при их обработке. R1 01110010 R2 01101010 R3 01010111 …
Объем внутренней (оперативной) памяти 128 Мб (Мегабайт) 256 Мб … Объем оперативной памяти влияет на производительность компьютера. При недостатке оперативной памяти некоторые программы будут «зависать» - очень долго выполнять команды или совсем не могут их выполнить.
Внутренняя (оперативная) память
Устройства внешней памяти Жесткий диск (винчестер)
Устройства внешней памяти Флэш-память – электронное устройство для хранения информации. 256 Мб, 512 Мб, 2 Гб, 4Гб, 8 Гб, 16 Гб
Устройства внешней памяти Накопители на гибких дисках Накопители на CD- DVD- дисках
Устройства внешней памяти Устройство чтения/записи на DVD-диск
Компьютер Компьютер (англ. computer, от лат. compute — считаю, вычисляю), термин, принятый в иностранной литературе (главным образом англоязычной); обозначает устройство, действующее автоматически по заранее составленной программе или последовательности команд, для решения математических и экономико-статистических задач, задач планирования и управления производством и т.п.
Материнская плата материнская плата — это основная системная плата компьютера, имеющая разъёмы для установки дополнительных плат расширения и служащая механической основой всей электронной схемы компьютера. Благодаря материнской плате обеспечивается полное взаимодействие компонентов компьютерной системы.
Устройства компьютера Основные: Системный блок Монитор Клавиатура Мышь Дополнительные: Принтер Сканер Геймпад Гарнитура Микрофон Акустические колонки Веб-камера Графический планшет
Виды компьютеров Настольные компьютеры Настольные мини пк Ноутбук Планшетные компьютеры Карманные компьютеры Игровые приставки Завершить
Настольные компьютеры Настольные компьютеры, которых сейчас большинство. Они состоят из системного блока и монитора. Также к обязательным атрибутам данного вида компьютеров относятся клавиатура и мышь. Другие компьютерные приспособления типа сканер, принтер, веб-камера, звуковые колонки и пр. — это дополнительные и необязательные системы.
Настольные мини пк Фактически они являются теми же обычными настольными компьютерами, только с уменьшенным системным блоком.
Ноутбук Ноутбук (портативный компьютер) — это переносной компьютер. Он отличается более высокой стоимостью по сравнению с предыдущими вариантами. В то же время, в отличие от настольных систем, замена деталей ноутбука не предусматривается.
Планшетные компьютеры В данном случае компьютер является плоским экраном, на котором размещены рабочие кнопки. Также есть планшетные компьютеры и с клавиатурой.
Карманные компьютеры Мини компьютеры, которые позволяют слушать на них музыку, написать текст, поиграть в игры, заходить в интернет. Вообще можно делать все, что и на обычных компьютерах. Правда, их преимущество в том, что карманные компьютеры умещаются на ладони.
Игровые приставки Принцип работы устройства такой же, как и в компьютерах. Отличие игровой приставки в том, что она подключается к телевизору. С помощью современных приставок можно также слушать музыку, смотреть фильмы и выходить в интернет. Но основным их предназначением все же являются игры.
Системный блок Главное устройство, включающее в себя процессор, видеокарту, память (ОЗУ и ПЗУ), накопители на гибких и жестких магнитных дисках, блок питания.
Монитор Устройство вывода графической и текстовой информации на экран. Мониторы бывают: Электронно-лучевые Жидкокристаллические Газоплазменные
Клавиатура Основное устройство ввода числовой и текстовой информации. Группы клавиш: Функциональные Символьные Клавиши управления курсором Специальные клавиши Дополнительная клавиатура
Мышь Дополнительное устройство, предназначенное для управления компьютером.
Принтер Печатающее устройство, предназначенное для вывода текстовой и графической информации на бумагу, пленку. Одни принтеры позволяют печатать только в одном цвете, другие – выводить многоцветные изображения. Принтеры бывают: Матричные Струйные Лазерные Плоттеры (графопостроители)
Сканер Устройство, считывающее информацию с бумаги или другой плоской поверхности и вводит ее в компьютер. Сканеры бывают: Ручные Планшетные Протяжные Барабанные Проекционные
Геймпад Устройства ввода, которые обеспечивают естественный способ общения пользователя с компьютером.
Гарнитура Комбинированное устройство, предназначенное для ввода и вывода звуковой информации.
Читайте также: