Архитектура и устройство пэвм

Состав вычислительной системы (конфигурация) включает в себя аппаратные и программные средства.

Основные особенности архитектуры ПК- открытость и модульность.

Все компоненты компьютера оформлены в виде законченных конструкций – модулей, имеющих стандартные размеры и стандартные средства соединения с ЭВМ. Они не связаны жестко, в единое неразъемное устройство: предусмотрена возможность быстрого подсоединения и отсоединения любого из них к ПK.

Кроме того, в любой ЭВМ подобного типа используется стандартный набор основных модулей, при любой её модификации.

Состав ПК

Персональный компьютер - универсальная ЭВМ, предназначенная для индивидуального пользования. Обычно ПК проектируется на основе принципа открытой архитектуры. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации ПК, которую считают типовой. Понятие базовой конфигурации может меняться, в настоящее время в нее входят 4 устройства: системный блок, монитор, клавиатура, мышь.

1) Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи – внешними (периферийные) - это дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных.

Внутренние устройства системного блока:

1. 
   Материнская плата
   
2. 
   Жесткий диск
   
3. 
   Дисководы гибких дисков
   
4. 
   Дисковод компакт-дисков: CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD
   
5. 
   Адаптеры: видеоадаптер, звуковая плата, сетевая плата и др.
   
6. 
   Порты ввода-вывода
   
7. 
   Блок питания
   

Главные характеристики процессора:

1) Разрядность процессора показывает, сколько двоичных разрядов (бит) информации обрабатывается за один такт (время выполнения одной элементарной операции) – 8, 16, 32 (в старых моделях) или 64.

2) Тактовая частота показывает, сколько элементарных операций (тактов) процессор выполняет в течение одной секунды. Чем выше тактовая частота процессора, тем быстрее он работает. Единица измерения тактовой частоты - мегагерц (МГц).

Первые 16-ти разрядные процессоры (например, Intel-8086) работали с тактовой частотой не выше 4,7MГц.

Оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен. Объем памяти в современном ПК от 128 Мбайт и выше.

Постоянная память (постоянное запоминающее устройство, ПЗУ) – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен. Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS). Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

Энергозависимая память CMOS её содержимое не стирается во время выключения ПК (отличие от оперативной памяти) и в неё можно вносить и изменять данные самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы.

Быстрая память (сверхоперативная, КЭШ-память) используется для ускорения операций в памяти ПК. В КЭШ-память записывается часть информации из ОЗУ, с которой процессор работает в данный момент времени (буферная область). Создана для того, чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти.

Системная шина – система объединенных проводников для передачи информации между подключёнными к ней устройствами ПК. По шине передаётся информация трёх типов: адреса, адреса данных, команды.

2. Жесткий диск (винчестер) - основное устройство для долговременного хранения больших объемов информации, представляет собой группу соосных дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с высокой скоростью.

Основными параметрами жестких дисков являются емкость и производительность. Ёмкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство производителей жестких дисков используют изобретенную компанией IBM технологию с использованием гигантского магниторезистивного эффекта. В настоящее время на пластину может приходится 40 и более Гбайт и развитие продолжается. Объем винчестера современной ПК должен быть не менее 1 Гбайта.

В настоящее время используются обычные гибкие диски и флоптические гибкие диски.

Эти системы служат для чтения информации с компакт-дисков различного вида и пользуются в настоящее время исключительным спросом.

Рассмотрим виды этих дисков:

1. 
   CD-ROM – компакт-диск только для чтения.
   
2. 
   CD-R- диски. Запись на CD-R-диск возможна только 1 раз, производится пользователем с помощью компактного и недорогого записывающего дисковода.
   
3. 
   CD-RW-диски. Обеспечивают возможность многократной перезаписи информации на диск (до 1000 циклов) пользователем с помощью специального записывающего дисковода.
   
4. 
   DVD-диски. Это так называемые цифровые диски. Основное отличие их от прочих лазерных дисков – значительно более высокая плотность записи информации.
   

Основные свойства видеоадаптера:

Наиболее распространенный видеоадаптер на сегодняшний день - адаптер SVGA (Super Video Graphics Array - супервидеографический массив), который может отображать на экране дисплея 1280х1024 пикселей при 256 цветах и 1024х768 пикселей при 16 миллионах цветов.

С увеличением числа приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видеоадаптерами широко используются разнообразные устройства компьютерной обработки видеосигналов:

Графические акселераторы (ускорители) - специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объема операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.

Фрейм-грабберы, которые позволяют отображать на экране компьютера видеосигнал от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т. п., с тем, чтобы захватить нужный кадр в память и впоследствии сохранить его в виде файла.

TV-тюнеры - видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом, можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.

Звуковая карта выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки.

Основным параметром является разрядность, определяющая количество битов, используемых при преобразовании сигналов из аналоговой в цифровую форму и наоборот. Чем выше разрядность, тем меньше погрешность, связанная с оцифровкой, тем выше качество звучания. Минимальное требование – 16 разрядов, а наибольшее распространение имеют 32-разрядные и 64-разрядные устройства.

Процесс взаимодействия пользователя с персональным компьютером (ПК) непременно включает процедуры ввода входных данных и получение результатов обработки этих данных. Поэтому, обязательными составляющими типичной конфигурации ПК являются разнообразные устройства ввода-вывода, среди которых можно выделить стандартные устройства, без которых современный процесс диалога вообще невозможен. К стандартным устройствам ввода-вывода относятся монитор, клавиатура и манипулятор "мышка".

• 
  мониторы с электронно-лучевой трубкой;
  
• 
  дисплеи на жидких кристаллах.
  

Стандартная клавиатура содержит:

1) набор алфавитно-цифровых клавиш;

2) дополнительно управляющие и функциональные клавиши;

3) клавиши управления курсором;

4) малую цифровую клавиатуру.

• 
  беспроводная мышь - сигналы от мыши к ПК пересылаются с помощью миниатюрного радиопередатчика;
  
• 
  оптическая мышь - использует специальный коврик и луч света вместо шарика;
  

Это устройства фиксации выходных результатов: принтеры, плоттеры, модемы, сканеры и т.д.

Каждый принтер обязательно имеет свой драйвер - программу, которая способна переводить (транслировать) стандартные команды печати компьютера в специальные команды, требующиеся для каждого принтера.