Описание характеристик основных блоков ПК

 

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Федеральное государственное  казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Казанский юридический  институт

Министерства  внутренних дел Российской Федерации»

 

Кафедра экономической теории, правовой статистики, математики и информатики

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

ПО  ДИСЦИПЛИНЕ: ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ЮРИДИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ.

 

ТЕМА: ПЕРСОНАЛЬНЫЙ КОМПЬЮТЕР: СТРУКТУРА ПК, НАЗНАЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ БЛОКОВ.

 

 

 

 

 

 

Старший лейтенант полиции

Шарапов Рафаэль  Эльбрузович

434 группа

г. Ульяновск, проспект Нариманова 97-86

 

 

 

 

 

Казань 2013

Оглавление

Введение 3

1.Теоретическая часть 4

1.1 Структура современного ПК 4

1.2 Характеристики основных компонентов современного ПК 7

Заключение 16

Список использованной литературы 17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Темой моей контрольной работы является «персональный компьютер: структура ПК, назначение и характеристики основных блоков». Персональный компьютер (ПК) – это настольная или переносная ЭВМ, удовлетворяющая требованиям общедоступности и универсальности применения. ПК стал обязательным атрибутом в любом современном офисе. Это основная техническая база информационной технологии. Профессионалы, работающие вне компьютерной сферы, считают непременной составляющей своей компетентности знание аппаратной части персонального компьютера, хотя бы его основных технических характеристик. Особенно велик интерес к компьютерам среди молодежи, широко использующей их для своих целей.

Актуальность  выбранной темы связана с тем, что современный рынок компьютерной техники столь разнообразен, что довольно непросто определить конфигурацию ПК с требуемыми характеристиками. Без специальных знаний здесь практически не обойтись.

Цель данной контрольной работы – дать основное представление о структуре и функциях аппаратной части персонального компьютера. Другими словами, определить архитектуру современного ПК, которая будет описана в теоретической части данной контрольной работы.

 

1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Структура современного ПК

Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая  состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов (рис.1).

Рис. 1.  Структурная схема ПК

Рассмотрим  принципы взаимодействия основных устройств  ПК.

Материнская (системная) плата – важнейший элемент ПК, к которому подключено всё то, что составляет сам компьютер (рис. 2). В нее устанавливается процессор, оперативная память, микропроцессорный комплект (чипсет), с ней связаны жесткий диск и CD-ROM, к ней подключаются различные дополнительные устройства.

Рис. 2. Системная плата MSI X48 Platinum

Таким образом, материнская плата, центральный  процессор, оперативная память составляют основу ПК, от их производительности зависит  производительность компьютера в целом. На материнской плате находятся специальные перемычки – джамперы, позволяющие подстроить ее под тип процессора и других устройств, устанавливаемых на ней. На материнской плате устанавливаются разъемы для установки дополнительных устройств – слоты расширения. Все дополнительные устройства взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных – шину. Виды слотов расширения различаются по типу шины.

Аппаратно-логические устройства, отвечающие за совместное функционирование различных компонентов, называют интерфейсами. (рис.3).

Рис.3.  Интерфейс Parallel ATA

Современный компьютер  заполнен разными интерфейсами, обеспечивающими  всеобщее взаимодействие. В основе построения интерфейсов лежат унификация и стандартизация (использование единых способов кодирования данных, форматов данных, стандартизация соединительных элементов – разъемов и т.д.). Именно совокупность интерфейсов, реализованных в компьютере, образует архитектуру компьютера.

Центральной частью компьютера является системный блок с присоединенными к нему клавиатурой, монитором и мышью (рис. 4, а)). Системный блок и монитор независимо друг от друга подключаются к источнику питания – сети переменного тока.  В современных компьютерах дисплей и системный блок иногда монтируются в едином корпусе (Рис. 4, б)).

               а)                                                          б)

Рис4. а) системный блок DEPO Ego 8311MN WV_HB, монитор, клавиатура и мышь; б) монитор Albatron со встроенным системным блоком

В системном  блоке располагаются все основные устройства компьютера: микропроцессор, оперативная память, контроллеры, накопители, дисководы для компакт-дисков, блок питания, счетчик времени и другие устройства.

Все компоненты ПК по их функциональному отношению  к работе с информацией можно условно разделить на:

• устройства обработки информации (центральный процессор, специализированные процессоры);
• устройства хранения информации (жесткий диск, CD-ROM, оперативная память и др.)
• устройства ввода информации (клавиатура, мышь, микрофон, сканер и т.д.)
• устройства вывода информации (монитор, принтер, акустическая система и т.д.).

 

 

 

1.2 Характеристики основных компонентов современного ПК

Устройства  обработки

Микропроцессор (центральный микропроцессор, CPU) – программно управляемое устройство, предназначенное для обработки информации под управлением программы, находящейся сейчас в оперативной памяти.    

  Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему – тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных сантиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора (рис. 5). Микропроцессор установлен на материнской плате и связан с ней интерфейсом процессорного разъема (Socket). Следующие два года AMD готовят нам встречу с тремя новыми процессорными разъёмами: Socket AM2+, Socket AM3 и Socket F+. С ними будут выпускаться чипы, основанные на архитектуре, условно названной K8L.[7]

Рис. 5. Процессоры Pentium 4 (слева) и Pentium D (справа)

 

В состав микропроцессора входят АЛУ, устройство управления, внутренние регистры. УУ вырабатывает управляющие сигналы для выполнения команд, АЛУ – арифметические и логические операции над данными. Оно может состоять из нескольких блоков, например блока обработки целых чисел и блока обработки чисел с плавающей запятой.

Директор по технологиям Intel Патрик Гелсингер, отметил, что процессоры Intel следующего поколения будут поддерживать новый набор векторных инструкций AVX (Advanced Vector Extensions), которые позволят ускорить выполнение операций с плавающей запятой.[11]

В современных  микропроцессорах в основу работы каждого  блока положен принцип конвейера. Если в микропроцессоре имеется  несколько блоков обработки, в основу работы которых положен принцип  конвейера, то его архитектуру называют суперскалярной. Серия процессоров NVIDIA GeForce 6 имеет новую суперскалярную шейдерную архитектуру, которая удваивает количество операций на такт по сравнению с традиционными архитектурами. В результате производительность становится значительно выше одношейдерного нескалярного проектирования. Также, новая архитектура обеспечивает полноценную 32-битную точность операций с плавающей запятой, сохраняя при этом 16-битный режим сохранения в памяти.[6]

Основными характеристиками процессора являются: быстродействие, тактовая чистота и разрядность. По результатам тестирования, проведенного журналом «Железо», неплохие характеристики имеет  четырехъядерный процессор Intel Core 2 Extreme QX6700 (частота процессора 2,66 ГГц, кэш второго уровня L2 8192 Кб, частота шины 1066 Мгц). [4]

Важным этапом в развитии аппаратных платформ Intel, по словам П. Гелсингера, станет появление  новой архитектуры Nehalem. В Intel отмечают, что переход на архитектуру Nehalem позволит добиться значительного повышения  производительности при одновременном снижении энергопотребления. Платформа Nehalem будет использовать новую системную архитектуру QuickPath Interconnect, включающую встроенный контроллер памяти и усовершенствованные каналы связи между компонентами. Процессоры на основе Nehalem получат от двух до восьми ядер и благодаря технологии Simultaneous Multi-threading смогут одновременно обрабатывать от четырех до шестнадцати потоков инструкций. Объем кэш-памяти третьего уровня сможет достигать 12 Мб. Процессоры Nehalem получат новый набор инструкций SSE4 и поддержку технологии Smart Cache для работы нескольких ядер с общим кэшем. [11]

Гелсингер также  заметил, что позднее Intel планирует  показать чип, разрабатывающийся в  рамках проекта Larrabee. Larrabee будет предназначен, прежде всего, для ускорения различных расчетов, а также повышения производительности вычислительных систем, обрабатывающих данные научного, финансового характера и пр. Инициатива Larrabee предполагает создание многоядерного процессора, построенного на основе усовершенствованной архитектуры х86. Первые версии чипа, предположительно, будут насчитывать от 16 до 24 ядер и работать на тактовой частоте около 2 ГГц. Производительность процессора теоретически будет достигать одного терафлопса (триллиона операций с плавающей запятой в секунду). Ожидать появления продуктов на основе Larrabee следует ближе к концу 2009 года или в 2010 году. [10]

Связь между  устройствами ПК осуществляется с помощью  сопряжений, которые в вычислительной технике называются интерфейсами.

В персональном компьютере, как правило, используется структура с одним общим интерфейсом, называемым также системной шиной. При такой структуре все устройства компьютера обмениваются информацией и управляющими сигналами через системную шину. Физически она представляет собой систему функционально объединенных проводов, по которым передаются три потока данных: непосредственно информация, управляющие сигналы и адреса (рис. 6).

Несомненными  достоинствами ПК с шинной структурой являются ее простота, а, следовательно, и невысокая стоимость; гибкость, так как унификация связи между устройствами позволяет достаточно легко включать в состав ПК новые модули, т.е. менять конфигурацию компьютера. К недостаткам следует отнести снижение производительности системы из-за задержек, связанных со временем ожидания устройствами возможности занять шину, пока осуществляется передача информации между устройствами с более высоким приоритетом. Для преодоления этого недостатка в персональных суперкомпьютерах используется архитектура с несколькими шинами.

 

Рис.6.  Шинная структура ПК

(ЦП - центральный  процессор, ОП – оперативная  память, ПП – постоянная память, К – контроллер, ПУ – периферийное  устройство).

 

Максимальное  количество одновременно передаваемой информации называется разрядностью шины. Чем больше разрядность шины, тем больше информации она может передать в единицу времени.

При работе с  оперативной памятью шина проводит поиск нужного участка памяти и обменивается информацией с  найденным участком. Эти задачи выполняют  две части системной шины: адресная шина и шина данных.

Шина адреса предназначена для передачи адреса ячейки памяти или порта ввода-вывода. Разрядность адресной шины определяет адресное пространство процессора, т.е. количество ячеек памяти. У процессоров Intel Pentium (а именно они наиболее распространены в персональных компьютерах) адресная шина 32-разрядная.

Шина данных предназначена для передачи команд и данных, которые могут передаваться в любом направлении. В современных компьютерах разрядность шины данных составляет 64 бита.

Шина управления включает в себя все линии, которые обеспечивают работу общей шины. В большинстве современных процессоров шина управления 32-разрядная (например, в процессоре Intel Pentium), хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

Шина работает циклами. Количество циклов срабатывания шины в единицу времени называется частотой шины. В современных компьютерах частота процессора может превышать частоту системной шины. Корпорация Intel официально представила новые серверные процессоры Itanium серии 9100 (кодовое название Montvale). Процессор Itanium 9110N имеет тактовую частоту  1,6 ГГц, частота системной шины - 533 МГц.

Для каждого  устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет, - контроллер. Все контроллеры взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную плату.

 

  Устройства хранения

Центральный процессор (ЦП) взаимодействует с внутренним ЗУ, называемым оперативным запоминающим устройством (ОЗУ) или оперативной памятью (ОП). ОП  предназначена для приема, хранения и выдачи всей информации, необходимой для выполнения операций в ЦП. Кроме оперативной памяти во всех компьютерах обычно имеется внутренняя постоянная память, используемая для хранения постоянных данных и программ.

Оперативная память (ОП, англ. RAM – Random Access Memory – память с произвольным доступом) – это быстродействующее запоминающее устройство с прямым доступом процессора, которое предназначено для записи, считывания и временного хранения выполняемых программ и данных. Она ограничена по объему. ОП – электрическое устройство, и при выключении ПК все его содержимое пропадает.

В связи с  этим на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», так называемая  СMOS-память (изготовленная по технологии CMOS – Comple Mentary Metal – oxide semiconductor), которая предназначена для длительного хранения данных о конфигурации и настройке компьютера. Для этого используют специальные электронные схемы со средним быстродействием, но очень малым энергопотреблением, питаемые от специального аккумулятора, установленного на материнской плате. Это полупостоянная память.

Данные записываются и считываются под управлением  команд, содержащихся в другом виде памяти – BIOS (Basic Input-Output System), которая является базовой системой ввода-вывода – содержит наборы групп команд, называемых функциями, для непосредственного управления различными устройствами ПК.