Аппаратное обеспечение работы компьютера

Аппаратное обеспечение работы компьютера.

 

Белевщук Галина Павловна

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Дальневосточный Федеральный Университет»

(ДВФУ)

 

Школа гуманитарных наук

 

 

Кафедра Истории

 

 

Реферат

По дисциплине «Информатика»

Специальность «История»

 

На тему:

«Аппаратное обеспечение работы компьютера»

 

 

Работу выполнила:

Студентка группы Б4203

Белевщук Галина Павловна

 

 

Работу проверила: ст. преподаватель кафедры информатики, математического и компьютерного моделирования Колобова И. В.

 

 

 

г. Владивосток

2013 г. 
Оглавление

 

 

Аппаратное обеспечение работы компьютера.

1. Компьютер (англ. computer — «вычислитель») — электронная вычислительная машина (ЭВМ) — вычислительная машина, предназначенная для передачи, хранения и обработки информации.

Магистрально-модульный принцип построения компьютера.

Модульный принцип позволяет комплектовать нужную конфигурацию, модернизировать ее. Модульная организация опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией. Обмен информацией между устройствами производится по трем многоразрядным шинам (многопроводные линии связи).

Архитектура современного компьютера.

Системный блок - функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты ПК от внешнего воздействия и механических повреждений. Поддерживающий необходимый температурный режим внутри системного блока, экранизирующий создаваемые внутренними компонентами электромагнитное излучение. Системные блоки чаще всего изготовляются из деталей на основе стали, алюминия и пластика, также иногда используются такие материалы, как древесина и органическое стекло.

В системном блоке расположены: материнская плата, с установленным на ней процессором, оперативно запоминающим устройством (ОЗУ), картами расширения (видеоадаптер, звуковая карта).

Материнская плата — это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера (центральный процессор, контроллер ОЗУ (оперативно запоминающее устройство) и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Как правило, материнская плата содержит разъёмы (слоты) для подключения дополнительных контроллеров, для подключения которых обычно используются шины USB, PCI и PCI-Express.

Центральный процессор

Центральный процессор - это центральное устройство компьютера. Он выполняет находящиеся в оперативной памяти команды программы и "общается" с внешними устройствами благодаря шинам адреса, данных и управления, выведенными на специальные контакты корпуса микросхемы.

К обязательным компонентам процессора относятся арифметико-логическое (исполнительное) устройство (АЛУ) и устройство управления (УУ). Выполнение процессором команды предусматривает: арифметические действия, логические операции, передачу управления (условную и безусловную), перемещение данных из одного места памяти в другое и координацию взаимодействия различных устройств ЭВМ. Выделяют четыре этапа обработки команды процессором: выборка, декодирование, выполнение и запись результата. В ряде случаев, пока первая команда выполняется, вторая может декодироваться, а третья выбираться.

Функции процессора:

• обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;

программное управление работой устройств компьютера. 
Микропроцессоры различаются рядом важных характеристик:

1. тактовой частотой обработки информации;
2. разрядностью;
3. интерфейсом с системной шиной;
4. адресным пространством (адресацией памяти)

Тактовая частота обработки информации.

Тактом называют интервал времени между началом подачи двух последовательных импульсов электрического тока, синхронизирующих работу, различных устройств компьютера. Специальные импульсы для отсчета времени для всех электронных устройств вырабатывает тактовый генератор частоты, расположенный на системной плате.

Его главный элемент представляет собой кристалл кварца, обладающий стабильностью резонансной частоты. Тактовая частота определяется как количество тактов в секунду и измеряется в мегагерцах (1МГц = 1 млн тактов/с). Тактовая частота влияет на скорость работы, быстродействие МП. Переход к микропроцессору с большей тактовой частотой означает повышение скорое обработки информации. Говоря о быстродействии процессор имеют в виду количество операций, выполняемых им в секунду.

Разрядность процессора.

Это число одновременно обрабатываемых процессором битов, то есть количество внутренних битовых (двоичных) разрядов -- важнейший фактор производительности МП. Процессор может быть 8-,16-, 32- и 64-разрядным. Вместе с быстродействием разрядность характеризует объем информации, перерабатываемый процессором компьютера за единицу времени.

Интерфейс с системной шиной.

Компьютерная шина - в архитектуре компьютера подсистема, которая передаёт данные между функциональными блоками компьютера. Обычно шина управляется драйвером. Каждая шина определяет свой набор коннекторов (соединений) для физического подключения устройств, карт и кабелей.

Шина данных двунаправленная от процессора к устройству и наоборот. Код адреса формируется процессором и передается по шине адреса. Шина однонаправленная (от процессора к устройству). Разрядность определяет объем адресуемой памяти и может не совпадать с разрядностью шины данных. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией (ввод/вывод) и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств. 
   Системная ШИНА - это аппаратная реализация стандартов взаимодействия различных узлов. Ее разрядность многом определяет производительность компьютера, поскольку она связывает между собой процессор, ОЗУ, слоты (т.е. специальные разъемы) расширения. Существуют различные стандарты системной шины, которые сложились по мере развития техники: MCA, ISA, VESA, EISA, PCI и SCSI.

Адресное пространство (адресация памяти).

Одна из функций процессора состоит в перемещении данных, в организации их обмена с внешними устройствами и оперативной памятью. При этом процессор формирует код устройства а, а для ОЗУ – адрес ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине. Объем физически адресуемой микропроцессором оперативной памяти называется его адресным пространством.

Чипсет

Чипсет - набор микросхем на материнской плате, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет играет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, ЦПУ, ввода-вывода и других.

Раньше компьютер имел до 2-х сотен микросхем на материнской плате. Современные компьютеры содержат две основные большие микросхемы чипсета:

1. контроллер-концентратор памяти (MCH) , который обеспечивает работу процессора с памятью и с видеоподсистемой. ОН определяет частоту системной шины, возможный тип оперативной памяти, её максимальный объем и скорость обмена информацией с процессором. Кроме того, от него зависит наличие шины видеоадаптера, её тип и быстродействие.
2. контроллер-концентратор ввода-вывода (ICH) или южный мост. Это микросхема, которая реализует «медленные» взаимодействия на материнской плате между чипсетом материнской платы и её компонентами.

Оперативная память

Память компьютера предназначена для хранения информации (программ, данных и команд управления). Размещение информации в памяти называется записью, а получение информации из памяти – чтением или считыванием.

Функции памяти:

1. приём информации от других устройств;
2. запоминание информации;
3. передача информации по запросу в другие устройства машины.

Характеристики оперативной памяти:

Оперативная память является одним из важнейших элементов компьютера. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память.

Используется два основных типа оперативной памяти: статическая память (SRAM-Static RAM — КЭШ) и динамическая память (DRAM-Dynamic RAM — ОЗУ).

Кэш-память – используется для производительности современных ПК, имеет меньший объем чем ОЗУ (16-256 Кб), но обладает более высоким быстродействием.  Кэш является отдельным устройством памяти, размещенным на материнской плате.

ОЗУ - элемент компьютерной системы, позволяющий запись/чтение данных в оперативном режиме, то есть в тот момент, когда, непосредственно происходит подача электропитания на плату памяти. Подразделяется на два класса. Первый называется статическим и отличается меньшими объемами хранимых данных, но и большей надежностью. Второй класс, соответственно позволяет организовать хранение гораздо большего количества информации, но возникают проблема из-за того, что необходимо постоянно подавать сигналы регенерации. И первый и второй классы ОЗУ отличаются от других способов хранения, очень малым временем отклика, обуславливающим высокую скорость передачи данных.  ОЗУ доступно как для чтения, так и для записи информации. Именно в ОЗУ хранится выполняемая ПК в текущий момент программа и необходимые для неё данные.

Оперативная память (ОЗУ – оперативно-запоминающее устройство) служит для хранения информация только во время работы компьютера. Как только выключается питание компьютера, вся информация из оперативной памяти стирается.

Основой ОЗУ являются микросхемы памяти (chips), которые объединяются в блоки (банки) различной конфигурации. При комплектации банков различными микросхемами необходимо следить, чтобы время доступа у них не различалось больше, чем на 10 нс.

Для нормального функционирования системы большое значение имеет согласование быстродействия центрального процессора и ОЗУ

Эти две разновидности памяти различаются быстродействием и удельной плотностью (емкостью) хранимой информации.

Другие виды памяти

ПЗУ

Постоянные запоминающие устройства стали находить применение в технике задолго до появления ЭВМ и электронных приборов. В частности, одним из первых типов ПЗУ был кулачковый валик, применявшийся в шарманках, музыкальных шкатулках, часах с боем.

Во многих ПК ПЗУ(ROM) реализуется отдельной микросхемой, в которую при изготовлении ПК помещаются основные команды ввода/вывода, осуществляющие начальное взаимодействие аппаратного и программного обеспечения ПК.

Этот вид памяти доступен лишь для чтения хранящейся в ней информации. После выключения питания компьютера информация в ПЗУ сохраняется, т. е.

ПЗУ – энергоНЕзависимое устройство.

По сравнению с оперативным запоминающим устройством ПЗУ обладает большим быстродействием и имеет более простую конструкцию.

Внешняя память компьютера.

Внешняя память - это память, предназначенная для длительного хранения программ и данных. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер. Основной функцией внешней памяти компьютера является способность долговременно хранить большой объем информации. Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем или дисководом, а хранится информация на носителях (например, дискетах). 

Для подключения к компьютеру одного или несколько дисководов и управления их работой нужен Дисковый контроллер

Носитель информации (носитель записи) – материальный объект, способный хранить информацию. Информация записывается на носитель посредством изменения физических, химических и механических свойств запоминающей среды

По типу доступа к информации внешнюю память делят на два класса:

1. Устройства прямого (произвольного) доступа – время обращения к информации не зависит от места её расположения на носителе;
2. Устройство последовательного доступа – такая зависимость существует

В состав внешней памяти входят:

1. накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД);
2. накопители на гибких магнитных дисках (НГМД);
3. накопители на магнитооптических компакт дисках;
4. накопители на оптических дисках (CD-ROM);
5. накопители на магнитной ленте и др.