Лекция 5. Аппаратное обеспечение компьютера

Лекция 5. Аппаратное обеспечение компьютера

1. Сформулируйте и дайте определение термину «компьютер»?

Компьютер – многофункциональное, программно-управляемое устройство, предназначенное для автоматической работы с различными видами информации.

2. Что представляет собой аппаратное обеспечение компьютера?

Аппаратное обеспечение компьютера - группа взаимосвязанных устройств, предназначенных для приёма, передачи, преобразования, хранения и выдачи информации.

Смена поколений вычислительной техники связана с переходом на новую элементную базу, что приводит к изменению основных характеристик вычислительной техники.

Поколение вычислительной техники – период развития вычислительной техники, отмеченный относительной стабильностью архитектуры и технических решений.

3. Что означает аббревиатура ПК? Из чего состоит персональный компьютер?

Персональный компьютер (ПК) состоит из взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет определённую функцию.

Состав и характеристики устройств определяют конфигурацию ПК.

Классификация компьютеров

Аппаратное обеспечение компьютера - это все электронные и механические устройства компьютера.

Общая схема аппаратного обеспечения компьютера:

Структура аппаратного обеспечения персонального компьютера:

1.     системная плата (материнская плата) - на ней размещены:

-       процессор (центральный процессор)+система охлаждения,

-       внутренняя память,

-       системная шина,

-       слоты.

2.     платы периферии (могут быть встроены в системную плату) - на них размещены контроллеры устройств ввода-вывода+разъемы:

-       контроллеры дисководов,

-       видеокарта (видеоконтроллер, графическая плата),

-       звуковая карта (звуковой контроллер, звуковая плата),

-       сетевая карта (сетевой адаптер, сетевая плата),

-       контроллеры других устройств,

3.     устройства ввода и вывода:

4.     дисководы:

-       дисковод на жеском диске,

-       привод гибких дисков (дисковод для дискет),

-       привод оптических дисков (привод CD-ROM, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RW),

-       стример

5.     другие устройства;

6.     блок питания

Общую схему компьютера

Рассмотрим подробно каждое устройство и его функции.

Процессор - устройство, выполняющее  арифметические и логические операции, и управляющее другими устройствами компьютера. 

В его состав входят:

-       арифметико-логическое устройство (АЛУ);

-       устройство управления (УУ);

-       регистры.

Современные процессоры работают согласно принципам машины фон Неймана (архитектуре фон Неймана).

Система охлаждения процессора - используется для отвода тепла от нагревающихся процессора. Чаще используется воздушное охлаждение с помощью кулера (вентилятор+радиатор).

Внутренняя память

В ее состав входят:

1.     Оперативная память или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - энергозависимая память (при выключении компьютера вся записанная на ней информация стирается). ОЗУ используется для чтения и записи. В ОЗУ хранятся выполняемые программы и данные, которые они обрабатывают (Например, если мы работаем в Word(е) в ОЗУ находится данная программа и текст, с которым мы работаем. Если документ не сохранить, т.е. не записать во внешнюю память (винчестер, флэшка), то при выключении компьютера данные будут потеряны).

2.     Постоянная память или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - энергонезависимая память (при выключении компьютера вся записанная на ней информация сохраняется). ПЗУ используется только для чтения, на ней хранится информация, которая никогда не будет изменяться. 

3.     Специальная память:

-       постоянная память, которую можно перепрограммировать (Flash-память). Основной микросхемой является BIOS (basic input-output system, базовая система ввода-вывода), на ней хранятся программы загрузки операционной системы в ОЗУ и тестирования устройств при включении компьютера. Также BIOS содержит сервисные функции. Через BIOS операционная система обращается к аппаратному обеспечению (через драйверы устройств).

-       память CMOS (питается от батарейки) - хранит информацию о составе и конфигурации оборудования, режиме работы. Эта информация изменяется специальной программой, находящейся в BIOS.

-       видеопамять - оперативная память, используется для хранения данных, из которых формируется изображение на экране (текст и графика)

4.     Регистры процессора - память внутри процессора, свербыстрая оперативная память.

5.     Кэш-память - для увеличения скорости обмена данными между процессором и оперативной памятью. Кэш-память управляется контроллером, который анализирует исполняемую процессором программу и пытается предугадать, какие данные\команды могут понадобиться процессору в ближайшее время, и записывает их из оперативной памяти в кэш-память.

Системная шина (информационная магистраль) соединяет устройства внутри системного блока компьютера и обеспечивает их взаимодействие. Это набор дорожек на материнской плате, по которым передается информация в виде сигналов.

В ее состав входят:

-       шина адреса - для передачи адреса, куда передаются данные: ячейка памяти или устройство ввода\вывода;

-       шина данных - для передачи самих данных между процессором и памятью или устройством ввода\вывода;

-       шина управления (вспомогательная шина) - для передачи сигналов управления (например, сигнал записи или чтения, сигнал обращения к памяти или устройству ввода\вывода).

Слот - внутреняя розетка для подключения устройств внутри системного блока.

Контроллер устройства ввода и вывода - микропроцессор, посредник между процессором и устройством ввода\вывода. Управляет устройством, которое к нему подключено. Преобразовывает информацию, которой должны обмениваться процессор и устройство.

Разъем - внешняя розетка для подключения внешнего (по отношению к системному блоку) устройства.

Контроллер дисководов - преобразовывает и передает информацию между процессором и дисководом.

Видеокарта преобразовывает и передает сигнал на монитор.

Звуковая карта обрабатывает звук (обеспечивает ввод звука с микрофона и его воспроизведение через наушники, колонки, встроенный динамик).

Сетевая карта используется для подключения персонального компьютера к сети и организации взаимодействия с другими устройствами сети (обмен информацией по сети).

К устройствам ввода и вывода относится внешняя память.

Внешняя память используется для долговременного хранения данных и программ. Информация, записанная на внешнюю память не стирается при выключении компьютера.

В ее состав входят:

-       накопители информации - устройства чтения и записи

-       носители информации - место хранения информации.

Дисководы (накопители информации) используются для чтения\записи на носители информации: пластины жесткого диска, дискеты, оптические диски, ленты.

Устройства ввода и вывода

Устройства ввода и вывода - устройства взаимодействия компьютера с внешним миром: с пользователями или другими компьютерами. Устройства ввода позволяют вводить информацию в компьютер для дальнейшего хранения и обработки, а устройства вывода - получать информацию из компьютера.

Блок питания - источник электрического тока для питания устройств системного блока.