Принцип работы ЭВМ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Волгоградский  медицинский колледж»

 

 

 

Принцип работы ЭВМ

Реферативное  сообщение

по дисциплине «информатика»

 

Выполнил:

Сорокин Валентин

Студент гр. Ф-13д

Проверила:

Гилярова М. Г.

Преподаватель

Дисциплины:

«Информатика»

 

 

 

Ноябрь, 2013

 

План

1. Магистрально – модульный принцип построения компьютера
2. Содержание материнской (системной) платы
3. Основные характеристики процессора
4. Виды памяти ПК: типы накопителей
5. Внешние устройства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Магистрально-модульный  принцип построения компьютера

В основу архитектуры  современных персональных компьютеров  положен магистрально-модульный  принцип. Модульный принцип позволяет  потребителю самому комплектовать  нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.

Магистраль

Магистраль (системная  шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления, которые представляют собой многопроводные линии (рис. 4.1). К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).

Шина  данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.

Рис. 4.1. Магистрально-модульное  устройство компьютера

 
 

Шина  адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении - от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:

N = 2^I , где I - разрядность шины адреса.

Разрядность шины адреса постоянно увеличивалась  и в современных персональных компьютерах составляет 36 бит. Таким образом, максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно:

N = 2³⁶ = 68 719 476 736.

Шина  управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию - считывание или запись информации из памяти - нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание  материнской (системной) платы

Системная плата (материнская плата, англ. - motherboard, mainboard, MB, разг. - мамка, мать, материнка) - это основная плата, к которой подсоединяются все части компьютера (процессор, видеокарта, ОЗУ и др.), устанавливается в системном блоке. Главная задача материнской платы - соединить и обеспечить совместную работу всех других элементов. 

Основой любой современной  материнской платы является набор системной логики, который чаще называют чипсетом (от англ. chipset). Чипсет - это совокупность микросхем, обеспечивающих согласованную совместную работу составных частей компьютера и их взаимодействие между собой. Как правило, чипсет состоит из двух основных микросхем, чаще всего называемых "северным" и "южным" мостами.

Северный мост (North bridge, системный контроллер) - это часть системной логики материнской платы, обеспечивающая работу основных узлов компьютера - центрального процессора, оперативной памяти, видеокарты. Именно он управляет работой шины процессора, контроллера ОЗУ и шины PCI Express, к которой подсоединяется видеокарта. В некоторых случаях северный мост может содержать интегрированный графический процессор.

Южный мост (Southbridge, ICH (I/O controller hub), периферийный контроллер, контроллер ввода-вывода) - обеспечивает подключение к системе менее скоростных устройств, не требующих высокой пропускной способности - жёсткого диска, сетевых плат, аудиоплаты и т.д., а также шин PCI, USB и др., в которые устанавливаются разного рода дополнительные устройства. Клавиатура и мышь также замыкаются на южный мост. 

Наличие северного и южного мостов - классическая, общепринятая схема построения чипсета, на котором базируется системная плата. Но существуют также схемы, отличающиеся от традиционных. Это касается в первую очередь компьютеров на базе современных процессоров, в которые встраиваются элементы, в большей или меньшей степени выполняющие функции северного моста (чаще всего - контроллер оперативной памяти). На системных платах для таких процессоров северный мост существенно упрощен.

Качеством и возможностями  системной логики определяются производительность и стабильность работы компьютера. При выборе материнской платы  нужно учитывать в первую очередь  то, какой чипсет был взят за основу при ее изготовлении. Основными производителями  чипсетов сейчас являются компании Intel, NVidia, ATI/AMD, Via, SiS, в то время как материнские платы производятся ASUS, MSI, Gigabyte, ASRock, Zotac и др. Системные платы с одинаковым чипсетом у разных производителей называются по-разному. По цене они тоже могут существенно отличаться. При выборелучше отдать предпочтение материнской плате с более "продвинутым" чипсетом от менее известного производителя, чем наоборот. 

Кроме разъема центрального процессора (сокета), системная плата содержит другие разъемы:

• Слоты модулей ОЗУ, к которым подсоединяются модули оперативной памяти соответствующего типа;

• PCI (Peripheral component interconnect - взаимосвязь периферийных компонентов) - это шина с небольшой пропускной способностью, которой, однако, достаточно для подключения многих устройств (TV-тюнеров, звуковых карт, карт для захвата видео, сетевых карт, Wi-Fi-модулей и др.);

• РСI-Express - быстрая шина для видеокарты, создана с использованием программной модели PCI. В зависимости от чипсета, таких шин на материнской плате может быть несколько, и они могут иметь разную пропускную способность (x16 или меньше). Конфигурация с несколькими РСI-Express позволяет использовать сразу несколько видеокарт, что делает видеоподсистему компьютера более производительной.

• USB - разъем для подключения периферийных устройств. Известен всем в первую очередь как разъем, к которому можно подключить флешку, цифровой фотоаппарат, видеокамеру, телефон и др. Он бывает нескольких спецификаций: USB 1.0 (пропускная способность до 12 Мбит/с), USB 2.0 (до 480 Мбит/с) и самый новый USB 3.0 (до 4800 Мбит/с). USB 1.0 и 2.0 внешне одинаковы, имеют 4 контакта. USB 3.0 имеет вдвое больше контактов, хотя и поддерживает возможность подключения более старых устройств (рассчитанных на USB 1.0 и 2.0).

• SATA (Serial Advanced Technology Attachment - цифровое подсоединение по передовой технологии) - служит для подсоединения накопителей информации (жестких дисков, оптических приводов). Скорость передачи данных зависит от ревизии SATA: 1.x - до 1,5 Гбит/с; 2.x - до 3 Гбит/с; 3.x - до 6 Гбит/с.

• PATA (Parallel ATA) - является предшественником SATA и до его появления назывался IDE (название можно встретить до сих пор). PATA предназначен для подключения старых носителей информации и поскольку последние еще продолжают служить своим владельцам, этот интерфейс сохраняется на новых материнских платах для обеспечения совместимости;

• Floppy - разъем для подключения привода дискеты 3,5. Как ни странно, эти носители все еще не полностью вышли из употребления;

• Разъемы для подключения блока питания. Основной разъем, питающий все компоненты (ATX) имеет 24 контакта. Питание центрального процессора может иметь 4 или 8 контактов (в зависимости от мощности процессора, на который рассчитана материнская плата).  

Кроме того, на системной  плате имеются различные игольчатые гребенки, предназначенные для подключения  передней панели корпуса (кнопки Power, Reset, индикаторы процессора и жестких  дисков, наушники, микрофон, USB), куллеров (вентиляторов) процессора, корпуса, жестких дисков и др.

На материнской плате  есть также разъемы звуковой карты, сетевого адаптера (RJ45) и др. На моделях с интегрированным графическим процессором есть соответствующие разъемы для подключения мониторов (VGA, DVI, HDMI). 

Системная плата включает еще одну важную часть - микросхему ПЗУ (ее часто называют ROM BIOS), которая замыкается на южный мост чипсета. В этой микросхеме хранится базовая программа управления компьютером, называемая базовой системой ввода-вывода и больше известна как BIOS (basic input-output system). В отличии от операционной системы и другого программного обеспечения, устанавливаемых на жесткий диск, BIOS доступен компьютеру без подключения винчестера и остальных элементов. Это программное обеспечение определяет порядок взаимодействия составных частей компьютера между собой. В зависимости от чипсета материнской платы и версии BIOS, его настройками можно определить источник загрузки компьютера, изменить частоту шины процессора, тайминги модулей оперативной памяти (увеличив их производительность), а также настройки многих других устройств, отключить отдельные элементы (сетевую плату, дисковод 3,5 и др.) и многое другое.

Компьютер всегда запускается  и работает с учетом данных BIOS. Если микросхему ПЗУ повредить или внести в BIOS настройки, не совместимые с работоспособностью системы, компьютер не запустится. В последнем случае для решения проблемы достаточно "обнулить" настройки BIOS до стандартных ("заводских") параметров. Для этого нужно на непродолжительное время вынуть из соответствующего разъема материнской платы батарейку, питающую микросхему ПЗУ (типа CR2032, внешне похожа на монету). Обнуление BIOS также происходит, когда эта батарейка "садится" (первый признак - при выключении компьютера сбивается системное время).

Скорость доступа к  микросхеме ПЗУ низкая. Чтобы это  не влияло на быстродействие компьютера, большинство системных плат создаются  таким образом, что при запуске  системы, BIOS из микросхемы ПЗУ копируется в специально зарезервированную область оперативной памяти, называемую Shadow Memory (теневая память), скорость доступа к которой значительно выше.

Современные микросхемы ПЗУ  позволяют менять BIOS на другие версии. Эта операция называетсяперепрошивкой BIOS, выполняется при помощи специального программного обеспечения (обычно доступного на сайте производителя системной платы), и требует серьезного подхода, поскольку в случае неудачи может повлечь за собой плачевные последствия, вплоть до необходимости приобретения новой материнской платы. Поэтому без крайней необходимости перепрошивать BIOS не стоит. Новые версии иногда позволяют решить проблемы совместимости системных плат с новыми устройствами, добавить отдельные варианты настроек или устранить мелкие недочеты. Но если система и без того работает стабильно, лучше не рисковать. 

По размеру системные  платы бывают разными. Существует несколько  стандартов, которые принято называть форм-фактором материнской платы. Кроме размеров, форм-фактор подразумевает определенную схему расположения мест крепления платы, интерфейсов шин, портов ввода-вывода, сокета процессора, разъема для подключения блока питания и слотов установки модулей ОЗУ. Известны следующие форм-факторы материнских плат: Baby-AT, Mini-ATX, AT, LPX, АТХ, microATX, Flex-АТХ, NLX, WTX, CEB, Mini-ITX, Nano-ITX, Pico-ITX, BTX, MicroBTX, PicoBTX. Наиболее распространенными являются АТХ (305 x 244 мм.), microATX (244 x 244 мм.) и mini-ITX (150 x 150 мм.). Форм-фактор материнской платы нужно учитывать при выборе корпуса. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные характеристики процессора

Что такое процессор с горем  пополам знают многие люди, но как  разбираться в технической документации к нему. Что в прайсе значат непонятные цифры и другие подобные вопросы  осилит далеко не каждый пользователь. Да и порой знатоки компьютера не всегда четко представляют, что значит разрядность, например. Давайте продолжим разбирать основные характеристики процессора.

1.Количество ядер — этот параметр показывает количество одновременно работающих программ. Но не думайте, что если вы запустите Word и Winamp на компютере с одним ядром, что у вас программы работают одновременно. Они работают последовательно переключаясь с одной на другую, но делают это так быстро, если у вас быстрый компьютер, что мы этого не замечаем.Количество ядер в последнее время прочно вошло в основные характеристики процессора, что многие ошибочно полагают, что если ядер больше, то всегда будет прирост производительности. К сожалению если программа не оптимизирована под 4 ядра, то вы хоть убейтесь она 4 ядра использовать не будет.Нужна ли многоядерность?