Структура персонального комп'ютера

- це сукупність його функціональних елементів і зв'язків між ними. Класична архітектура (фон Нейман) — пристрій керування, арифметично-логічний пристрій, пам'ять, пристрої вводу-виводу інформації, об'єднані за до-помогою каналів зв'язку (див. схему на наступній сторінці).

Апаратне забезпечення

Сьогодні ви ознайомитеся з апаратними компонентами, з яких складається інформаційна система. Зрозуміло, що набір компонентів визначатиметься конкретною системою та завданнями, які вона покликана виконувати.

До апаратної складової (hardware) належать:

§ комп'ютер (системний блок):

§ корпус;

§ процесор;

§ материнська плата;

§ внутрішня пам'ять;

§ зовнішня пам'ять;

§ блок електричного живлення;

§ відеокарти;

§ звукові карти;

§ порти;

§ пристрої введення інформації;

§ пристрої виведення інформації;

§ комунікаційне обладнання.

 

Системний блок (корпус)

Системний блок стаціонарного ПК — прямокутний каркас, у якому розміщено всі основні вузли комп'ютера: материнська плата, адаптери, блок живлення, накопичувач на гнучких магніти дисках (НГМД), один (іноді більше) накопичувач — HDD, динамік, дисковод для компакт-дисків або інші накопичувачі, органи керування. Серед органів керування, що, як правило, встановлюють на передній панелі, можуть бути: вимикач електроживлення; кнопка загального скидання RESET; кнопка «сну», яка дає змогу зменшити енергоспоживання, коли ком-п'ютер не використовується; індикатори живлення та режимів роботи. Із тильного боку системного блока розташовані штепсельні рознімні з'єднання — порти для підключення шнурів живлення і кабелів зв'язку із зовнішніми (встановленими поза системним блоком) пристроями. У середині системного блока розміщено плати сполучення пристроїв із центральним процесором (ЦП) та іншими пристроями на материнській платі (адаптери або контролери і плати розширення).

Блок живлення

Цей блок перетворює змінний струм стандартної мережі електроживлення (220 В, 50 Гц) на постійний струм низької напруги. Він має кілька виходів на різні напруги (12 і 5 В), які забезпечують живленням відповідні пристрої комп'ютера. Електронні схеми блока живлення підтримують ці напруги стабільними незалежно від коливань мережної напруги в досить широких межах (від 180 до 250 В). Звичайна потужність блоків живлення ПК становить 230-500 Вт, для мережного сервера вона може бути значно більшою. Більшість блоків живлення має вентилятор для відведення із системного блока надмірного тепла, що виділяється під час роботи електронних пристроїв.

Системна (материнська) плата

Так називають велику друковану плату одного зі стандартних форматів, яка несе на собі головні компоненти комп'ютерної системи: ЦП; оперативну пам'ять; кешпам'ять; комплект мікросхем логіки, що підтримують роботу плати, — чипсет (chipset); центральну магістраль, або шину; контролер шини й кілька рознімних з'єднань-гнізд (слотів, від англ. slot — щілина), які служать для підключення до материнської плати інших плат (контролерів, плат розширення та ін.). Частина слотів у початковій комплектації ПК залишається вільною. У рознімні з'єднання іншої конфігурації встановлюють модулі оперативної пам'яті. Кількість і тип рознімних з'єднань є однією з важливих характеристик системної плати, оскільки під час доукомплектовування або модернізації комп'ютера вільних слотів може не вистачити. Крім того, на материнській платі є мініатюрні перемички (jumpers) або перемикачі (switches), за допомогою яких відбувається налаштування плати. На системній платі розташовані також з'єднуючі, до яких за допомогою спеціальних кабелів (шлейфів) підключають додаткові пристрої. Ще один важливий елемент, який встановлюють на системній платі, — мікросхема BIOS (Basic Input-Output System, базова система введення-виведення). Вона е енергонезалежним постійним запам'ятовувальним пристроєм (ПЗП), в який записано програми, що реалізують функції введення-виведення, а також програму тестування комп'ютера в момент вмикання живлення (POST, Power On Self Test), програму налаштування параметрів BIOS та інші спеціальні програми. У роботі BIOS використовують відомості про апаратну конфігурацію комп'ютера, які зберігає ще одна мікросхема — CMOS RAM. Це енергозалежна пам'ять, що постійно підживлюється від батарейки, яка також знаходиться на системній платі. Вона живить і схему кварцового годинника — годинника реального часу, що безперервно відлічує час і поточну дату.

Мікропроцесор

Мікропроцесор (МП) — це, по суті, мініатюрна обчислювальна машина. Основними параметрами МП є набір команд, розрядність, тактова частота. Набір або система команд постійно вдосконалюється, з'являються нові команди, що замінюють серії найпримітивніших команд — мікропрограми. На виконання нової команди потрібна менша кількість тактів, ніж на мікропрограму. Сучасні МП можуть виконувати до кількох тисяч команд (інструкцій).

Характеристика МП:

§ розрядність (біт);

§ тактова частота (Гц);

§ кількість ядер;

§ розмір кешу (Мб).

Розрядність показує, скільки двійкових розрядів (бітів) інформації обробляється (або передається) за один такт, а також скільки двійкових розрядів може бути використано у МП для адресації оперативної пам'яті, передачі даних та ін. Тактова частота вказує, скільки елементарних операцій (тактів) МП виконує за секунду, вимірюється в мегагерцах (1 МГц = 1000000 Гц). Вона є лише відносним показником продуктивності МП. Через архітектурні відмінності МП у деяких з них за один такт виконується робота, на яку інші витрачають кілька тактів. Важливими характеристиками сучасних МП, що впливають на їхню продуктивність, є об'єм і швидкість функціонування вмонтованої кеш-пам'яті. Річ у тім, що сучасні МП «обганяють» за тактовою частотою інші елементи комп'ютера. Найпринциповішим є те, що тактова частота МП у кілька разів вища, ніж частота синхронізації системної шини, по якій відбувається обмін інформацією з відносно повільним оперативним запам'ятовувальним пристроєм (ОЗП). Без внутрішньої кеш-пам'яті (що має особливо високу швидкодію) МП часто працював би вхолосту, чекаючи чергової інструкції з ОЗП або закінчення операції запису в пам'ять. Джерело безперебійного живлення — пристрій, призначений для захисту комп'ютера від стрибків напруги або відключення електроенергії. Для надійної роботи комп'ютера йому необхідно постійне енергоживлення.

Питання4

Причини успіхів ПК.

Хоча ПК досить швидко завоював світ, його створення тривало довго.

Перший ПК Альтаїр-8800 фірми MITS {Micro Instrumentation and Telemetry Systems

- мікроапаратура і системи телеметрії), побудований на основі мікропроцесора

Intel-8008, з'явився на початку 1975 р. Ємність пам'яті цього комп'ютера становила

усього 256 байт, він не мав ні клавіатури, ні дисплея. Користувачі вводили програми

і дані в двійковій формі, клацаючи набором маленьких ключів, що могли займати два

положення - вгору і вниз; результати зчитувалися також у двійкових кодах - за світними

і темними лампочками (рис. 2.19).

Ці комп'ютери тривалий час не мали ніякого програмного забезпечення і їх купували

здебільшого ентузіасти-програмісти. Одну з перших програм для ПК Альтаїр-8800,

що реалізувала популярну мову Basic, написали майбутні засновники фірми Microsoft

Білл Гейтс і Поль Аллен.

Комерційний успіх ПК Альтаїр-8800

сприяв розвитку інших компаній, що посіли

тепер чільне місце у виробництві ПК.

Однак найбільший успіх на першому етапі

масового поширення ПК мала заснована Сті-

вом Джобсом і Стефаном Возняком компанія

Apple. Перший ПК Джобса і Возняка {Apple),

г, о и п т т " гтіл зібраний у гаражі, не мав успіху, однак дру-

Рис.2 д.ПершииПК названий АррІе-2, з'явився в 1977 р.

Altair-8800 „,

Цей комп ютер, що мав систему кольорової

графіки, забезпечив компанії в перший же

рік рівень продажу 2,7 млн дол.

У 1981 р. фірма IBM вийшла на ринок ПК, випустивши свій перший ПК - IBM PC

{Personal Computer - персональний комп'ютер) (рис. 2.20). Ця модель комп'ютера, а

також моделі IBM PC XT {eXtended Technology - розширена технологія) і IBM PC AT

{Advanced Technology - передова технологія) поклали початок дійсно масовому використанню

ПК.

Усі попередні ПК (за винятком, мабуть, комп'ютерів ^i-puw. Apple) задовольняли

здебільшого інтереси вузького кола аматорів і професіоналів. Персональний

комп'ютер IBM виявився саме таким, тобто з гнучкою системою, яка легко адаптується

і здатна використовувати різноманітні апаратні й програмні засоби інших

виробників.

Для створення IBM PC ^ув використаний модульний принцип побудови ПК із можливістю

заміни окремих компонентів комп'ютера у разі їх несправності чи модернізації.

Крім того, у процесі розвитку програмних і апаратних засобів був запроваджений принцип

сумісності ≪зверху-вниз≫: усі нові пристрої і програми мають бути сумісними, тобто

забезпечувати здатність наступних версій обслуговувати раніше створені програми.

Фірма IBM незабаром стала витіснятися

іншими виробниками ПК,

шіо пропонували ПК краш,ої якості

і за нижчою ціною. Ці комп'ютери, названі

клонами (близнюками) комп'ютерів

IBM PC {IBM-сумісними ПК), тепер

складають вагому частку ринку ПК

у світі, особливо для непрофесійного

користувача, оскільки для цих ПК існують

тисячі програм з найрізноманітніших

галузей - від простих оброблювачів

текстів (текстових процесорів)

до мережевих систем керування розподіленими

даними.

 

Питання5

Основні характеристики ПК, особливості ПК.

 

Продуктивність (швидкодія) ПК - можливість комп'ютера обробляти великі об'єми інформації. Визначається швидкодією процесора, об'ємом ОП і швидкістю доступу до неї (наприклад, Pentium III обробляє інформацію з швидкістю в сотні мільйонів операцій в секунду)
Продуктивність (швидкодія) процесора - кількість елементарних операцій виконуваних за 1 секунду.

Тактова частота процесора (частота синхронізації) - число тактів процесора в секунду, а такт - проміжок часу (мікросекунди) за який виконується елементарна операція (наприклад складання). Таким чином Тактова частота - це число вироблюваних за секунду імпульсів, синхронизирующих роботу вузлів комп'ютера. Саме ТЧ визначає швидкодію комп'ютера

Задається ТЧ спеціальною мікросхемою «генератор тактової частота», який виробляє періодичні імпульси. На виконання процесором кожної операції відводиться певна кількість тактів.Частота в 1Мгц = 1 мільйон тактів в 1 секунду. Перевищення порогу тактової частоти приводить до виникнення помилок процесора і ін пристроїв. Тому існують фіксовані величини тактових частот для кожного типу процесорів, наприклад: 2,8; 3,0 Ггц і тд

Розрядність процесора - max довжина (кол-во розрядів) двійкового коду, який може оброблятися і передаватися процесором цілком.

Розрядність пов'язана з розміром спеціальних елементів пам'яті - регістрами. Регістр в 1байт (8біт) називають восьмирозрядним, в 2байта - 16-розрядним і тд.Високопродуктивні комп'ютери мають 8-байтові регістри (64разряда)

Час доступу - Швидкодія модулів ОП, це період часу, необхідний для зчитування min порції інформації з елементів пам'яті або запису в пам'ять. Сучасні модулі володіють швидкістю доступу понад 10нс (1нс = 10-9с)

Об'єм пам'яті (ємність) - max об'єм інформації, який може зберігатися в ній.

Щільність запису - об'єм інформації, записаної на одиниці довжини доріжки (біт / мм)

Швидкість обміну інформації - швидкість запису / зчитування на носій, яка визначається швидкістю обертання і переміщення цього носія в пристрої

Питання6

Портативні комп'ютери кишенькові комп’ютери.

Мобільний або портативний комп'ютер — персональний комп'ютер, який може бути зручно транспортований одною людиною і здатний бути швидко бути увімкнений у робочий стан, найчастіше з автономним живленням, з опціональною можливістю бути підключеним до мережі електроживлення.

[ред.]Особливості

Мобільні комп'ютери використовуються тими, хто часто міняє місце діяльності або працює просто у дорозі, тому одною з ключових їхніх характеристик є вага. Особливості використання портативних комп'ютерів вимагають застосування

§ спеціального апаратного забезпечення (з увагою до розмірів, ваги і енергоспоживання)

§ мобільного програмного забезпечення, яке враховує портативний екран, обмежені засоби вводу, і часто обмежені обчислювальні ресурси

§ комунікаційні можливості — наприклад, важливою особливістю сучасних портативних комп'ютерів є здатність підключатися до бездротових мереж.

Одною з ключових технологій, що дозволила створювати портативні комп'ютери, стала розробка та впровадження рідкокристалічних дисплеїв, а також похідних сучасних технологій.

Для зберігання інформації сучасні мініатюрні комп'ютери як правило користуються флеш-пам'яттю замість традиційних твердих дисків — вона компактніша, легша і стійкіша до механічних впливів.

Для спеціальних потреб розроблені моделі ударо- і вібростійких комп'ютерів та їхніх компонентів, використовуються броньовані водо- і пилонепроникні корпуси з амортизаторами.

[ред.]Класифікація

Мобільні комп'ютери включають кілька класів комп'ютерів, перелік яких розширюється з часом і розвитком інформаційної техніки. Звичайно сюди включають:

§ ноутбук або лептоп (буквально — робота на колінах) — повнофункціональний комп'ютер, в корпусі якого об'єднані дисплей)(звичайно від 13 до 17 дюймів у діагоналі), клавіатура і вказівний пристрій

§ нетбук — маленький ноутбук (діагональ екрана 7-10 дюймів), призначений для роботи в інтернеті

§ Мобільний інтернет-пристрій чи ручний комп'ютер — мініатюрний ноутбук з розміром екрана 4-6 дюймів, на якому який можна робити, тримаючи на одній руці

§ планшетний комп'ютер — комп'ютер без окремої клавіатури

§ кишеньковий комп'ютер, нині практично витіснений смартфонами

Цей перелік не вичерпний з кількох причин.

По перше існують класи комп'ютерів «на межі»: наприклад дескноут, який за формою виглядає як типовий ноутбук, але не має автономного живлення — це переносний, а не мобільний комп'ютер.

По друге, виробники вводять (часто з маркетингових міркувань) проміжні або нішеві класи портативних комп'ютерів, наприклад,смартбук, ультрабук тощо.

По третє, такі сучасні електронні пристрої як смартфони (комунікатори) чи гральні приставки за можливостями мало чим поступаються класичному розумінню комп'ютера, але традиційно відносяться до класів засобів зв'язку чи споживчої електроніки відповідно

 

Питання7

Структура ПК. Призначення основних блоків.

Зазвичай персональний комп'ютер складається з трьох частин:

· Системного блоку;

· Клавіатури, що дозволяє вводити символи в комп'ютер;

· Монітора (чи дисплея) - для зображення текстової або графічної інформації.

Комп'ютери випускаються і в портативному варіанті (як дипломат) або блокнотном (ноутбук) виконанні. Тут системний блок, монітор і клавіатура вкладені в один корпус: системний блок "захований" під клавіатурою, а монітор зроблений як кришка до клавіатури.

Хоча з цих частин комп'ютера системний блок виглядає найменш ефектно, саме він є в комп'ютері "головним". У ньому розташовуються всі основні вузли комп'ютера:

· Електронні схеми, що керують роботою комп'ютера (мікропроцесори, оперативна пам'ять, контролери пристроїв);

· Блок живлення, що перетворить електроживлення мережі в постійний струм низької напруги, що подається на електронні схеми комп'ютера;

· Накопичувачі (чи дисководи) для гнучких магнітних дисків, використовувані для читання і запису на гнучкі магнітні диски (дискети);

· Накопичувач на жорстких магнітних дисках, призначені для читання і запису на незнімні жорсткі магнітні диски (вінчестер).

Мікропроцесор - найважливіший елемент комп'ютера, так як їм визначається швидкість виконання машиною програм користувача. З часу появи персональних комп'ютерів (ПК) змінилося кілька поколінь процесорів, що складає наступний ряд в порядку збільшення швидкості: 8088, 286, 386SX, 386DX, 486SX, 486DX, 486DX2, Pentium, Pentium Pro та інші.

Параметри процесора:

· Розрядність - ширина "такту", по якому передається комп'ютерна інформація: 8, 16, 32 або 64 біта;

· Тактова частота, що характеризує число команд, які виконуються процесором за одну секунду (вимірюється в мегагерцах (МГц)). Зазвичай тактова частота відповідає 160... 200МГц.

Мікропроцесор включає в себе:

· Арифметико-логічний пристрій (АЛП), що виконує операції (мікрооперації), необхідні для виконання команд мікропроцесора;

· Пристрій керування (УУ) - керує всіма частинами комп'ютера за допомогою принципів програмного управління;

· Мікропроцесорна пам'ять (МПП). В мікропроцесорі є кілька осередків власної пам'яті, вони називаються регістрами. Деякі з них призначені для зберігання операндів - величин, що беруть участь в поточній операції. Такі регістри називаються регістрами загального призначення (RON).

Регістр команд (RK) призначений для зберігання поточної команди. У регістрі - лічильнику команд (СК) зберігається поточний адресу. Перед виконанням програми необхідно задати її початкова адреса - записати його в лічильник команд.

Через інтерфейсну систему, основу якої складає системна шина персонального комп'ютера, мікропроцесор з'єднується з:

а) Основний пам'яттю комп'ютера:

- Оперативне запам'ятовуючий пристрій (RAM) зберігає працюючу програму і дані;

- Постійне запам'ятовуючий пристрій (ROM) - зберігає інформацію, яка необхідна для постійної роботи.

RAM і ROM розбиті на комірки, кожній з яких привласнений порядковий номер (адреса).

б) Зовнішньої пам'яттю:

- Накопичувачі на жорстких магнітних дисках - пристрої з незнімними носіями (вінчестери). Жорсткі диски служать для постійного зберігання в комп'ютері програм і даних.

Виконання багатьох сучасних прикладних програм без них неможливо. Більшість жорстких дисків, на відміну від мають меншу ємність дискет, не можна зняти, тому їх іноді називають незнімними дисками. Можна, проте придбати і знімні жорсткі диски. Вони цінні, коли потрібно зберігати конфіденційність інформації і як засіб перенесення великих обсягів даних між комп'ютерами. Ємність сучасних накопичувачів на жорстких магнітних дисках може досягати декількох Гбайт.

Більш популярні стають накопичувачі на оптичних дисках завдяки великої місткості і надійності.

Неперезапісиваемие лазерно-оптичні диски зазвичай називають компакт-дисками ПЗУ - Compact disc (CD) ROM.Вони мають ємність до 1,5 Гбайт, час доступу - від 30 до 300мс.

- Накопичувачі на гнучких магнітних дисках. Для даних накопичувачів носіями є дискети (флоппі-диски).

в) З монітором через відеоадаптер.

г) З принтером через адаптер принтера.

д) З джерелом живлення.

ж) З каналом зв'язку через мережевий адаптер.

Мережевий адаптер дає можливість підключити комп'ютер в локальну мережу. При цьому користувач може отримувати доступ до даних, що знаходяться на інших комп'ютерах.

з) З таймером (таймер - внутрішні електронні годинники, які підключені до автономного джерела живлення (акумулятора), що продовжує працювати навіть після відключення машини від мережі живлення).

и) Мікропроцесор через інтерфейс пов'язаний з клавіатурою, а також має генератор тактових імпульсів, який генерує послідовність електричних імпульсів, а частота цих імпульсів визначає тактову частоту машини (її швидкодію).

к) З математичним співпроцесором.

Зазвичай універсальні мікропроцесори відносно повільно виконують арифметичні операції над числами з плаваючою комою. Це пояснюється тим, що вони працюють із цілими числами, і при використанні чисел, представлених в іншій формі, їм потрібні додаткові команди перетворення.

Для прискорення виконання арифметичних операцій часто використовується окремий процесор, званий математичним співпроцесором. Він виконує арифметичні операції над числами з плаваючою комою самостійно, без додаткових програмних засобів. Завдяки цьому в кілька разів зростає швидкість обчислювального процесу.

Питання8

Систем и числення. Позиційна і непозиційна. Основа системи числення.

Однію з формальних мов є система числення.

Система числення – сукупність способів і засобів запису чисел для проведення підрахунків. Звичайною для нас і загальноприйнятою є позиційна десяткова система числення. Як умовні знаки для запису чисел вживаються цифри.

Найпростішим способом запису натурального числа є зображення його за допомогою відповідної кількості паличок або рисочок. Таким способом можна користуватися для невеликих чисел.

 

Розрізняють такі типи систем числення:

непозиційні

позиційні;

змішані.