Устройство Персонального Компьютера:системный Блок И Переферия Flashcards
Фон-неймановская архитектура ЭВМ
Основные принципы построения ЭВМ были сформулированы американистки ученым Джоном фон Нейманом в 40-х гг. 20 века
- Любую ЭВМ образуют 3 основных компонента: процессор, память и устройства ввода-вывода (УВВ)
- Информация, с которой работает ЭВМ, делится на два типа:
-набор команд по обработке (программы)
-данные подлежащие обработке. - И команды, и данные вводятся в память (ОЗУ) -это принцип хранимой программы.
- Руководит обработкой процессор, устройство управления (УУ) которого выбирает команды из ОЗУ и организует их выполнение, а арифметико-логическое устройство (АЛУ) проводит арифметические и логические операции над данными.
- С процессором и ОЗУ связаны устройства ввода-вывода (УВВ).
Архитектура ПК
Архитектура современных ПК основана на магистрально-модульном принципе. Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через системную шину (другое название системная магистраль).
Шина—это кабель состоящий из множества проводников. По одной группе проводников -шине данных передается обработанная информация, по другой - шине адреса -адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор.
Третья часть магистрали -шина управления, по которой передаются управляющие сигналы (например сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.)
Системная шина
Характеризуется тактовой частотой и разрядностью. Количество одновременно передаваемых по шине бит называется разрядностью шины. Тактовая частота характеризуется число элементарных операций по передаче данных в секунду. Разрядность шины измеряется в битах, тактовая частота в мегагерцах.
Любая информация, передаваемая от процессора к другим устройствам по шине данных, сопровождается адресом, передаваемым по адресной шине. Это может быть адрес ячейки памяти или адрес периферийного устройства. Необходимо, чтобы разрядность шины позволила передать адрес ячейки памяти.
Архитектура ПК: Магистраль/ шина данных
По этой шине передаются данные 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.
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. Количество адресуемой памяти можно рассчитать по формуле:
N=2i,
Где i-разрядность шины адреса
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 т.д.
Элементы персонального компьютера
Системный блок – центральный элемент современного компьютера, содержащий все необходимые для работы компьютера устройства и выполняющий основные операции по обработке информации.
Монитор – средство визуального вывода информации в форме изображения.
Клавиатура – средство ввода данных в виде символов и знаков.
Мышь – средство управления работой программ компьютера.
Устройство корпусов ПК
Предназначен для компактного расположения и фиксации всех остальных комплектующих ПК. Иногда корпуса поставляются сразу со встроенным блоком питания. Выпускаются несколько стандартов (ATX), описывающих допустимые размеры материнских плат и блоков питания, которые можно установить в данных корпус.
Устройство блоков питания
Подбирается с учётом корпуса, материнской платы и мощности. Имеет определённое количество коннекторов для подключения комплектующих системного блока
Центральный процессор
Всю основную работу в компьютере выполняет процессор, который размещается на материнской плате, находящейся в системном блоке.
Процессор – центральный элемент системного блока компьютера, который выполняет все вычислительные процессы, базирующиеся на законах двоичной математики и логики.
Процессор аппаратно реализуется на большой интегральной схеме (БИС). Большая интегральная схема на самом деле не является большой по размеру, а представляет собой, наоборот, маленькую плоскую полупроводниковую пластину размером примерно 20x20 мм, заключённую в плоский корпус с рядами металлических штырьков (контактов). БИС является «большой» по количеству элементов.
Материнская плата
Это устройство, определяющее правила передачи данных между другими устройствами системного блока.
На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъёмы для установки процессора и оперативной памяти, а также слоты для установки контроллеров внешних устройств.
Для согласования быстродействия на системной плате устанавливаются специальные микросхемы (чипсеты), включающие в себя контроллер оперативной памяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост).
Северный мост обеспечивает обмен информацией между процессором и оперативной памятью по системной шине. В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины.
Порты ввода и вывода
Порты – устройства для обеспечения связи с внешними
периферийными устройствами:
• LPT – параллельный порт, используется, как правило, для принтера • COM – последовательный порт, используется, как правило, для
мыши
• PS/2 – используется для клавиатуры и мыши • USB
• HDMI
• DVI
• IEEE 1394
Память ПК
Оперативная память – устройство в виде небольших плат, обеспечивающее кратковременное хранение двоичной информации.
• Жёсткий диск (винчестер, hard) или твердотельный накопитель (SSD) – устройство, обеспечивающее долговременное хранение данных.
• Накопители – устройства, обеспечивающие запись информации на различные накопители информации( диски, магнитные ленты)
Видеоподсистема
Видеокарта – устройство, обеспечивающее формирование видеоизображения в аналоговом или цифровом виде из потока двоичных данных с последующей передачей сформированных сигналов на монитор.
Монитор является универсальным устройством вывода информации и подключается к видеокарте, установленной в компьютере.
Аудиоподсистема
Звуковая карта – устройство, обеспечивающее формирование звуковых сигналов из потока двоичных данных с последующей передачей на средства вывода звука (наушники, звуковые колонки и т.д.).
Акустическая система –
Сетевые устройства
Сетевая карта – устройство, обеспечивающее соединение нескольких компьютеров в единую сеть и передачу двоичных данных по каналам сформированной сети, базирующейся на различных технологиях (Ethernet, WiFi, Bluetooth и т.д.).
Модем – устройство для обеспечения связи между компьютерами по каналам телефонной связи.
Способы и технологии усовершенствования системного блока
Расширение ОЗУ
• Установка твердотельных накопителей
• Малошумные системы охлаждения
• Увеличение числа портов
Архитектуры ЭВМ, отличные от фон-неймановской
Не-фон-неймановская архитектура (non von Neumannarchitecture) – любой способ организации ЭВМ, принципиально отличающийся от классической фон-неймановской архитектуры.
Предлагаемые варианты включают: организацию ЭВМ либо без счётчика команд и с непоследовательным выполнением команд, либо без памяти с многократной записью (например, dataflow machine, reduction machine).
Квантовый компьютер – вычислительное устройство, которое использует явления квантовой механики (квантовая суперпозиция, квантовая запутанность) для передачи и обработки данных. Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует не битами (способными принимать значение либо 0, либо 1), а кубитами, имеющими значения одновременно и 0, и 1. Теоретически это позволяет обрабатывать все возможные состояния одновременно, достигая существенного превосходства над обычными компьютерами в ряде алгоритмов.
