Лекция "Структурная схема ПК, архитектурные особенности."

билет 20 тема 1 26. Структурная схема ПК, архитектурные особенности. Основным устройством ПК является материнская плата, которая определяет его конфигурацию. Все устройства ПК подключаются к этой плате с помощью разъемов расположенных на этой плате.  Соединение всех устройств в единую систему обеспечивается с помощью системной магистрали  (шины), представляющей собой линии передачи данных, адресов и управления.  Ядро ПК образуют процессор (центральный микропроцессор) и основная память, состоящая из  оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или перепрограммируемого  постоянного запоминающего устройства ППЗУ. ПЗУ предназначается для записи и постоянного  хранения данных. Подключение всех внешних устройств: клавиатуры, монитора, внешних ЗУ, мыши, принтера и т.д.  обеспечивается через контроллеры, адаптеры, карты. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой  специализированный процессор. Микропроцессор  Центральный микропроцессор (небольшая микросхема, выполняющая все вычисления и обработку  информации) – это ядро ПК. В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы  Intel и совместимые с ними микропроцессоры других фирм. Компоненты микропроцессора: •   АЛУ выполняет логические и арифметические операции •   Устройство управления управляет всеми устройствами ПК •   Регистры используются для хранения данных и адресов •   Схема управления шиной и портами – осуществляет подготовку устройств к обмену данными  между микропроцессором и портом ввода – вывода, а также управляет шиной адреса и управления. Основные характеристики процессора: •   Разрядность – число двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной  команды. Большинство современных процессоров – это 32 – разрядные процессоры, но выпускаются  и 64 ­ разрядные процессоры. •   Тактовая частота – количество циклов работы устройства за единицу времени. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность. •   Наличие встроенного математического сопроцессора •   Наличие и размер Кэш­ памяти. Оперативная память Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) ­ область памяти, предназначенная для  хранения информации в течение одного сеанса работы с компьютером. Конструктивно ОЗУ  выполнено в виде интегральных микросхем. Из нее процессор считывает программы и исходные данные для обработки в свои регистры, в неезаписывает полученные результаты. Название “оперативная” эта память получила потому, что она  работает очень быстро, в результате процессору не приходится ждать при чтении или записи данных  в память. Однако быстродействие ОЗУ ниже быстродействия регистров процессора, поэтому перед  выполнением команд процессор переписывает данные из ОЗУ в регистры. По принципу действия  различают динамическую память и статическую. Ячейки динамической памяти представляют собой микроконденсаторы, которые накапливают заряд  на своих обкладках. Ячейки статической памяти представляют собой триггеры, которые могут  находиться в двух устойчивых состояниях.  Основные параметры, которые характеризуют ОЗУ – это емкость и время обращения к памяти. ОЗУ  типа DDR  SDRAM (синхронная память с двойной скорость передачи данных) считается наиболее  перспективной для ПК. Кэш­память Компьютеру необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор  будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Поэтому современные компьютеры  оснащаются Кэш­памятью или сверхоперативной памятью. При наличии Кэш­памяти данные из ОЗУ сначала переписываются  в нее, а затем в регистры  процессора. При повторном обращении к памяти сначала производится поиск нужных данных в Кэш­ памяти и необходимые данные из Кэш­памяти переносятся в регистры, поэтому повышается  быстродействие.  Контроллеры Только та информация, которая хранится в ОЗУ, доступна процессору для обработки. Поэтому  необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные.  В ПК информация с внешних устройств (клавиатуры, жесткого диска и т.д.) пересылается в ОЗУ, а  информация (результаты выполнения программ) с ОЗУ также выводится на внешние устройства  (монитор, жесткий диск, принтер и т.д.). Таким образом, в компьютере должен осуществляться обмен информацией (ввод­вывод) между  оперативной памятью и внешними устройствами. Устройства, которые осуществляют обмен  информацией между оперативной памятью и внешними устройствами называются контроллерами  или адаптерами, иногда картами. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою  память, т.е. представляют собой специализированный процессор. Контроллеры или адаптеры (схемы, управляющие внешними устройствами компьютера) находятся  на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской  плате Системная магистраль Системная магистраль (шина) ­ это совокупность проводов и разъемов, обеспечивающих  объединение всех устройств ПК в единую систему и их взаимодействие. Для подключения контроллеров или адаптеров современные ПК снабжены такими слотами как PCI.  Слоты PCI – E  Express для подключения новых устройств к более скоростной шине данных. Слоты  AGP предназначены для подключения видеоадаптера Для подключения накопителей (жестких дисков и компакт­дисков) используются интерфейсы IDE и  SCSI. Интерфейс – это совокупность средств соединения и связи устройств компьютера. Подключение периферийных устройств (принтеры, мышь, сканеры и т.д.) осуществляется через  специальные интерфейсы, которые называются портами. Порты устанавливаются на задней стенке  системного блока.  Слоты (разъемы) расширения конфигурации ПК предназначены для подключения дополнительных  устройств к основной шине данных компьютера. К основным платам расширения, предназначенным  для подключения к шине дополнительных устройств, относятся: •   Видеоадаптеры (видеокарты) •   Звуковые платы •   Внутренние модемы  •   Сетевые адаптеры (для подключения к локальной сети)•   SCSI ­ адаптеры Внешняя память. Классификация накопителей Для хранения программ и данных в ПК используются накопители различных типов. Накопители ­ это устройства для записи и считывания информации с различных носителей информации. Различают  накопители со сменным и встроенным носителем. По типу носителя информации накопители разделяются на накопители на магнитных лентах и  дисковые накопители. К накопителям на магнитных лентах относятся стримеры и др. Более широкий класс накопителей составляют дисковые накопители. По способу записи и чтения информации на носитель дисковые накопители разделяются на  магнитные, оптические и магнитооптические. К дисковым накопителям относятся: накопители на флоппи­дисках; накопители на несменных жестких дисках (винчестеры); накопители на сменных жестких дисках; накопители на магнитооптических дисках; накопители на оптических дисках (CD­R CD­RW CD­ROM) с однократной записью и  накопители на оптических DVD – дисках (DVD­R  DVD­RW   DVD­ROM и др.) Дополнительные устройства     его     назначению дополнительные функциональные Периферийные   устройства   ­   это   устройства,   которые   подключаются   к   контроллерам   ПК   и расширяют   По на: устройства   ввода   (трэкболлы,   джойстики,   световые   перья,   сканеры,   цифровые   камеры, диджитайзеры)   устройства   устройства хранения (стримеры, zip ­ накопители, магнитооптические накопители, накопители HiFD и др.) устройства обмена (модемы)   устройства графопостроители)   разделяются   возможности или     вывода   (плоттеры