Аппаратное обеспечение персонального компьютера

 

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агенство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

Омский Государственный  университет путей сообщения

(ОмГУПС)

 

кафедра "Прикладная математика и  механика"

 

 

 

 

 

Аппаратное  обеспечение персонального компьютера

 

Тематический реферат

по дисциплине “Информатика”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                  Студентка гр.50-м

                                                                       Титова М.В

 

                                                                                                         06.12.2010

 

                                                                             Руководитель-

Преподаватель кафедры  ПММ

                                                                              Настащук Н.А.

                                                                       06.12.2010

 

 

Омск 2010

                                               

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

 

 

Введение.

Компьютер - незаменимый  помощник в жизни для современного человека. В настоящее время индустрия производства компьютеров и программного обеспечения является одной из наиболее важных сфер экономики развитых и развивающихся стран. Мощность компьютеров постоянно увеличивается, а область их применения  постоянно расширяется, поэтому вопрос об усовершенствовании своих знаний в области информационных технологий не теряет своей актуальности. Компьютеры могут объединяться в сети, что позволяет миллионам людей легко обмениваться информацией с компьютерами, находящимися в любой точке земного шара.

            Цель исследования заключается в комплексном изучении аппаратного обеспечения персонального компьютера.

Основные задачи в  исследовании данной темы заключаются  в следующем:

Рассмотреть внутреннее и внешнее устройство ПК, понять как функционируют все его элементы и узнать их предназначение.

Рассмотреть классификацию  внешних и внутренних устройств  компьютера и понять принцип их работы.

Слово «компьютер» означает «вычислитель». Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе вычислений, возникла очень давно.

Причины стремительного роста индустрии персональных компьютеров: 

• невысокая стоимость;
• сравнительная выгодность для многих деловых применений;
• простота использования;
• возможность индивидуального взаимодействия с компьютеров без посредников и ограничений;
• высокие возможности по переработке, хранению и выдаче информации;
• наличие программного обеспечения, охватывающего практически все сферы человеческой деятельности, а также мощных систем для разработки нового программного обеспечения.

 

Так что же представляет собой это уникальное человеческое изобретение?

Если снять корпус системного блока и посмотреть внутрь, то можно увидеть детали, соответствующее следующей схеме архитектуры ПК:

 

Рисунок 1

 

Данная схема является примером внутренней «начинки» компьютера, естественно, что при наличии или отсутствии тех или иных устройств схема изменится. Однако есть устройства, которые в любом случае установлены на современном персональном компьютере. О них-то и пойдёт дальнейший разговор.

Рисунок 2

1. ВНУТРЕННИЕ УСТРОЙСТВА  ПК.

1.1.Микропроцессор

Самым главным элементом  в компьютере, его «мозгом» является микропроцессор – электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера. Ученые выявили закономерность: ЕЖЕГОДНО МОЩНОСТЬ МИКРОПРОЦЕССОРОВ УДВАИВАЕТСЯ!

Процессор состоит из нескольких важных деталей: собственно процессора – «вычислителя» и сопроцессора ¹. Применяется сопроцессор для особо точных и сложных расчётов, а также для работы с рядом графических программ.

1.2 Кэш  память

Кэш - память первого  уровня – небольшая (несколько десятков килобайт) сверхбыстрая память, предназначена для хранения промежуточных результатов.

 

Кэш-память второго  уровня – память чуть медленнее, зато больше – от 128 до 512Кб. Она может быть интегрирована на самом кристалле процессора, а может – отдельно, в виде дополнительного кристалла (как на процессорах Pentium II).

  В настоящее время  в компьютерах используются процессоры, разработанные фирмами Intel, AMD, Cyrix и IBM. Процессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена процессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) выполняется за одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц).

1.3 Оперативная  память

Оперативная память (RAM, ОЗУ) обеспечивает работу с программным обеспечением. Из неё процессор и сопроцессор (устройство, помогающее выполнять процессору сложные математические вычисления) берут программы и исходные данные для обработки. Характеристика оперативной памяти – объём, измеряемый в мегабайтах (Мб). Оперативная память выпускается в виде микросхем, собранных в специальные модули: SIMM, DIMM или новейший модуль RIMM. Каждый модуль может вмешать от 1 до 512 Мб. Лучшие модули памяти, поступающие на наш рынок, украшены лейблом Kingstone, Micron, Samsung. Конечно, «безымянные» модули собираются из таких же микросхем и стоят намного дешевле, но переплата нескольких десятков долларов за фирму себя окупает.

Чтобы компьютер работал, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера. Таким образом, для компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом-выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере имеются два промежуточных звена:

1.4 Контроллеры  и адаптеры

1) Для каждого внешнего  устройства в компьютере имеется  электронная схема (контроллер или адаптер), которая им управляет. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.

 

2) Все контроллеры и адаптеры  взаимодействуют с процессором  и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемой шиной. Шина – системная плата, обеспечивающая ввод-вывод информации. Характеристикой шины является скорость обмена.

Основные типы шин (расположены  в порядке улучшения характеристик): ISA, EISA, VESA, PCI, AGP.  Разъёмы-«слоты» стандарта PCI. Родился он около 10 лет назад и сегодня является основным стандартом слотов для подключения дополнительных устройств. Разъёмы PCI – обычно самые короткие, белого цвета, разделенные своеобразной «перемычкой» на две неравные части. Ранее в слот PCI устанавливалась и видео карта, теперь для этой цели служит разъем AGP (Advanced Graphic Port). Это специальный, более быстрый с точки зрения пропускной способности слот. Остальные слоты в новые компьютеры не устанавливаются.    

 

Для упрощения подключения  устройств электронные схемы  состоят из нескольких модулей – электронных плат. На основной плате компьютера – системной (материнской) – располагаются процессор, сопроцессор, оперативная память и шина. Схемы, управляющие внешними устройствами компьютера (контроллеры или адаптеры), находятся на отдельных платах вставляющихся в унифицированные разъёмы (слоты) на материнской плате. «Гнездо» для установки процессора: для каждого форм-фактора процессора существует свой тип материнской платы, как правило, несовместимый с другими процессорами. Так в гнездо для процессора Pentium III нельзя установить  процессор AMD K7. И наоборот. 

Одним из контроллеров, которые  присутствуют во всех компьютерах, является контроллер портов ввода-вывода.

Некоторые устройства могут  подключать и к параллельным, и  к последовательным портам, и к порту USB (USB 2). Самый быстрый обмен осуществляется через порт USB 2, затем USB, параллельные же порты выполняют ввод-вывод с большей скоростью, чем последовательные (за счет использования большего числа проводов в кабеле). [4]

1.5 Видеоадаптер

Видеоадаптер (видеоконтроллер, видеокарта) предназначен для работы в графическом режиме. Главной задачей современной видеокарты является поддержка объёмной, трёхмерной графики (3D).

1.6 Жесткий  диск

 

Жесткий диск (винчестер, HDD) – предназначен для постоянного хранения информации, используемой при работе компьютера: операционной системы, документов, игр и т.д. Основными характеристиками жесткого диска являются его емкость, измеряемая в гигабайтах (Гб),  скорость чтения данных, среднее время доступа, размер кэш-памяти. Для современного домашнего компьютера необходим жесткий диск объёмом не менее 10 Гб. Информация хранится на одной или нескольких круглых пластинках с магнитным слоем, над которыми летают магнитные записывающие головки. Винчестеры подключаются к материнской плате с помощью специальных шлейфов-кабелей, каждый из которых рассчитан на два устройства.  

1.7 Внутренний  динамик

 

Внутренний  динамик (PC Speaker) – устройство, предназначенное для вывода системных звуковых сообщений. Например, в начале загрузки компьютера происходит тестирование оборудования. Кроме того, внутренний динамик может использоваться некоторыми DOS программами и играми.

1.8 Звуковая  карта

Звуковая  карта – устройство, необходимое для редактирования и вывода звука, посредством звуковых колонок. Существуют 8, 16 и 20 разрядные (битные) карты. Для домашнего компьютера хватает 16 битной звуковой карты, поскольку 20 битные – профессиональные карты для программистов, занимающихся музыкой на компьютере, да и стоит такая карта намного дороже других.

1.9 Устройства CD

1.9.1 Устройство для чтения компакт-дисков (CD-ROM)

Устройство  для чтения компакт-дисков (CD-ROM) предназначено для чтения записей на компакт-дисках. Достоинства устройства – большая емкость дисков, быстрый доступ, надежность, универсальность, низкая стоимость. Основное понятие, характеризующее работу данного устройства – скорость. Самые первые CD-ROM – 1-скоростные. Главный недостаток стандартных дисководов CD-ROM – не возможность записи информации. Для этого необходимы другие устройства:

1.9.2 Устройство однократной записи CD-R

CD-R – дисковод с возможностью однократной записи информации на специальный диск, в России их называют «болванками». Запись на эти диски осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя, выгорающего под воздействием высокотемпературного лазерного луча.

 1.9.3 Устройство многократной записи CD-RW

CD-RW – дисковод с возможностью многократной записи информации. Это устройство работает совершенно по другому принципу и совсем другими дисками, чем CD-R.

 В последнее время  всё большее распространение  получает DVD-ROM – устройство, предназначенное для чтения дисков формата DVD.

1.10 Накопители  на гибких дисках (дискетах, флоппи-дисках)

Рисунок 3

  Накопители на гибких дисках (дискетах, флоппи-дисках) позволяют переносить документы с одного компьютера на другой, хранить информацию. Основным недостатком накопителя служит его малая емкость (всего 1,44 Мб) и ненадежность хранения информации. На компьютерах устанавливаются дисководы для дискет размером 3,5 дюйма (89мм).

В последнее время  стали появляться альтернативные устройства: внешние дисководы, с дисками емкостью до 1,5 Гб и намного большей скоростью чтения, нежели дисковод флоппи-дисков.

1.11 BIOS (Basic Input - Output System)

BIOS (Basic Input - Output System) – базовая система ввода-вывода – микросхема, установленная на материнской плате. Именно здесь хранятся основные настройки компьютера. С помощью BIOS ²можно изменить скорость работы процессора, параметры работы для других внутренних и некоторых внешних устройств компьютера. Поэтому для современных BIOS немало важными особенностями является возможность её обновления, работы со стандартом Plag&Play (включи и работай), возможность загрузки компьютера с CD-ROM, сети и дисководов ZIP. [1]

          2 ВНЕШНИЕ УСТРОЙСТВА ПК.

2.1 Клавиатура

Клавиатура – устройство, предназначенное для ввода в компьютер информации от пользователя. Современная клавиатура состоит из 104 укреплённых в едином корпусе клавиш.

2.2 Мышь

Мышь – манипулятор для ввода информации в компьютер. Он необходим для работы с графическими пакетами, чертежами, при разработке схем и при работе в новых операционных системах. Основной характеристикой мыши является разрешающая способность, измеряемая в точках на дюйм (dpi). Неплохо иметь также специальный коврик под мышь, что обеспечивает её сохранность и долговечность. Самые простые и дешевые модели – оптико-механические. Более дорогие и надёжные модели «мышек» - оптические. А самым большим шиком считаются инфракрасные беспроводные мыши. Сочетания такого зверя с инфракрасной клавиатурой – верх компьютерного шика.