арих. Архитектура ПК. Архитектура современной вычислительной техники.

• Название: Архитектура современной вычислительной техники.
• Дата: 21.05.2023
• Размер: 0.65 Mb.
• Имя файла: Архитектура ПК.docx
• Тип: Документы; #1148137
• страница: 2 из 3

Базовая конфигурация ПК - минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером. В настоящее время для настольных ПК базовой считается конфигурация, в которую входит четыре устройства: Системный блок; Монитор; Клавиатура;Мышь.

С истемный блок – основной блок компьютерной системы. В нем располагаются устройства, считающиеся внутренними. Устройства, подключающиеся к системному блоку снаружи, считаются внешними.

В системный блок входит процессор, оперативная память, накопители на жестких и гибких магнитных дисках, на оптический дисках и некоторые другие устройства.

Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку – они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен – для обычной работы он не требуется.

М атеринская плата - основная плата компьютера. Она обеспечивает питанием, объединяет и координирует работу всех устройств компьютера, начиная с процессора и заканчивая периферией. На материнскую плату устанавливаются основные компоненты компьютера: центральный процессор, оперативная память, запоминающие устройства, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода.

Большинство комплектующих элементов системного блока соединяются с материнской платой через специально отведённые для них гнёзда (к примеру, сокет - для процессора). Другие устройства подсоединяются к разъемам на задней панели платы, некоторые соединяются с ней шлейфами, SATA-кабелями или иными проводами.

Ток на материнскую плату подаётся напрямую от блока питания, сама плата, в свою очередь, распределяет его между всеми остальными устройствами внутри системного блока компьютера.

Основные характеристики материнской платы: тип сокета, чипсет, частота шины, тип и максимальная частота поддерживаемой оперативной памяти, а также количество слотов для нее, наличие и количество основных слотов и разъемов (PCI, PCI Express, SATA, IDE, USB), интегрированные карты (сетевая, звуковая, и видеокарты), форм-фактор.



Процессорный сокет (разъем для установки процессора) - одна из ключевых характеристик материнской платы, поскольку именно он налагает ограничения на устанавливаемый процессор для будущей системы.

Основные компоненты материнской платы, объединяет чипсет - набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций.

Практически всегда чипсет является комбинацией двух микросхем — северного и южного мостов.

Северный мост (Northbridge) работает напрямую с процессором, осуществляет его соединение с оперативной памятью, а также с графическим контроллером.

Южный мост (Southbridge) контролирует винчестеры, карты расширения, интерфейсы SATA,USB и другие разъемы. Как правило, южный мост не имеет прямого контакта с процессором (чем объясняется его расположение как отдельной микросхемы).

Следующее, на что необходимо обратить внимание - частота и пропускная способность шины (FSB) , так как это может понизить производительность других комплектующих компьютера, а в итоге и всей системы: мощный процессор будет ограничен скоростью обмена данными с материнской платой и не сможет использовать весь свой потенциал.

Оперативная память (ОЗУ) устанавливается на материнскую плату в специальные слоты для оперативной памяти.

Слоты PCI и PCI Express предназначены для установки плат расширения (звуковая, сетевая, видеокарта, модем, различные контроллеры).

Порт SATA используется для подключения винчестеров (жестких дисков), SSD (более быстрый аналог винчестера), а также оптических и других приводов

Все современные материнские платы имеют интегрированную (встроенную) сетевую и звуковую карту, некоторые - видеокарту.

Для охлаждения материнской платы достаточно радиаторов или кулеров, уже установленных на ней.

Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт — это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт — более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программой.

Примеры портов: COM (последовательный порт), LTP (параллельный порт), USB (последовательный с высокой производительностью), PS/2 (универсальный для подключения мыши и клавиатуры)

Процессор. Микропроцессор – основная микросхема ПК. Все вычисления выполняются в ней.

И з чего состоит процессор? Внешне - это небольшая четырехугольная пластина, с одной стороны оснащенная рядами "штырьков" или "ножек" - электрических контактов, которые вставляются в процессорный разъем (сокет) на материнской плате. Внутреннее устройство представляет собой миллионы микроскопических транзисторов, объединенных в единый комплекс - сложнейшую электрическую цепь. Именно они, подобно мозговым клеткам, и выполняют всю вычислительную работу. Транзисторы (переключатели электрического тока в микросхеме) размещаются на подложке из чистого кремния, и всю эту конструкцию иначе называют кристаллом или камнем процессора.

Основные параметры:

• 
  Число ядер. Чем больше у процессора ядер, тем большее число операций он может выполнять одновременно без потери производительности. Сегодня на персональные рабочие станции устанавливаются, как правило, 2-8 ядерные CPU, а для серверных систем уже существуют и 16-ядерные. В экспериментальных условиях проходят апробирование процессоры, оснащенные более чем 20 ядрами.
  

Увеличение производительности за счет количества ядер особенно ощутимо при исполнении многозадачных программ, в логику которых заложено одновременное выполнение нескольких действий. В то время как одноядерный процессор выполнял бы задачи последовательно - одну за другой, многоядерный - делает это параллельно.

• 
  Тактовая частота. Эта характеристика указывает на то, сколько операций выполняет процессор в единицу времени. Тактовая частота (измеряется в мегагерцах (МГц) и гигагерцах (ГГц)). Чем выше тактовая частота, тем выше производительность компьютера.
  
• 
  Объем кэш-памяти. Кэш-память процессора - это сверхпроизводительная память, откуда процессор получает доступ к обрабатываемым данным. Объем ее очень мал и не позволяет вместить в себя исполняемую программу целиком, поэтому в кэш обычно загружены только часто используемые данные.
  
• 
  Разрядность. Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Когда говорят о разрядности процессора х64, это значит, что он имеет 64-разрядную шину данных, и 64 бита он обрабатывает за один такт.
  

О перативная память (ОЗУ) Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся данные и команды в то время, когда компьютер включен. Процессор может обратиться к любой ячейки памяти. Важнейшей характеристикой модулей памяти является быстродействие. Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов, быстродействию, информационной емкостью и т.д.

Может возникнуть вопрос - почему бы не использовать для хранения промежуточных данных жесткий диск, ведь его объем во много раз больше? Это делать нельзя, так как скорость доступа к оперативной памяти у процессора в сотни тысяч раз больше, чем к дисковой.

Для длительного хранения данных и программ широко применяются жесткие диски (винчестеры). Выключение питания компьютера не приводит к очистке внешней памяти. Жесткий диск – это чаще не один диск, а пакет (набор) дисков с магнитным покрытием, вращающихся на общей оси. Основным параметром является емкость, измеряемая в гигабайтах. Средний размер современного жесткого диска составляет 120 — 500 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет.

Винчестером он сначала в шутку был назван в 1973 году, так как некоторые его технические характеристики по названию походили на марку знаменитой винтовки «винчестер». С тех пор название прижилось.

В идеоадаптер – внутренне устройство, устанавливается в один из разъемов материнской платы, и служит для обработки информации, поступающей от процессора или из ОЗУ на монитор, а также для выработки управляющих сигналов.

В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета — в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован (встроен) с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор.

Звуковой адаптер. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой.

Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.).

Сетевая карта (или карта связи по локальной сети) служит для связи компьютеров в пределах одного предприятия, отдела или помещения, находящихся на расстоянии не более 150 метров друг от друга.

З адняя панель системного блока

Здесь уже гораздо больше разъёмов. Большинство разъёмов системного блока находится сзади, чтобы не портить внешний вид рабочего места, и, чтобы провода не путались под ногами (руками).

Все разъёмы задней панели можно разделить на три группы:

• 
  Разъем питания (цифра 1 на фотографии) – для подключения компьютера к электрической сети. Возле разъёма питания видна кнопка, которая отключает системный блок от электрической сети.
  
• 
  Стандартные разъемы (2) – группа разъёмов, к которым можно подключить клавиатуру, мышь, аудиосистему, и другие внешние устройства.
  
• 
  Дополнительные разъемы (3) – выводы от дополнительных внутренних устройств (например, видеоадаптер, к которому можно подключить монитор).
  

Стандартные разъемы

1. 
   Разъемы для клавиатуры и мыши – к фиолетовому разъему подключается клавиатура, а к зеленому разъему подключается мышь. Иногда эти разъёмы отсутствуют, в этом случае и клавиатура и мышь подключаются к USB-разъемам (следующий пункт).
   
2. 
   Разъемы USB (2) – к ним подключается большинство всевозможных внешних устройств (принтер, сканер, внешний кард - ридер, флэшка и многое другое). Разъемов USB может быть от четырех до двенадцати.
   
3. 
   Разъемы для аудиоустройств (3) – акустическая система или наушники подключаются к зеленому разъему, микрофон – к розовому разъему, а к синему разъему подключаются различные проигрыватели (и другие звуковые устройства для записи звука на компьютер).
   
4. 
   Разъем компьютерной сети (4) – в этот разъем подключается кабель компьютерной сети, через которую можно подключиться к Интернету или обмениваться данными с другими компьютерами.
   
5. 
   Р азъем для подключения монитора (5) – этот разъем не всегда находится в этой группе. Если такого разъема здесь нет, то ищите его ниже среди дополнительных разъемов. Кстати, разъем для монитора может быть двух видов (синий или белый, реже желтый).
   

6. 
   Разъемы, обозначенные цифрами 6 и 7 (последовательный и параллельный порт), встречаются на относительно старых компьютерах. Раньше они использовались для подключения принтеров, сканеров, мыши, и других устройств, которые сейчас подключаются в разъемы USB (пункт 2 в этом списке).
   

М онитор – устройство для визуального воспроизведения символьной и графической информации. Служит в качестве устройства вывода, отдаленно напоминает бытовые телевизоры.

В настольных компьютерах обычно используются мониторы на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) или плоские мониторы на жидких кристаллах (ЖК).

Основные характеристики мониторов

Размер экрана монитора

Прежде всего, следует определиться с размером экрана будущего монитора. В мониторах и телевизорах размер экрана измеряется в дюймах (1 дюйм=2,54 см) по диагонали. Если еще пару лет назад спросом пользовались 17, 19-дюймовые мониторы, то теперь подавляющее число продаж приходиться на мониторы с диагональю от 22-24 дюймов.

Матрица монитора

На сегодняшний день в продаже имеются ЖК мониторы с тремя типами матриц: S-IPS, TN-film и PVA/MVA. Если профессионально заниматься фотографией или дизайном, то рекомендуется выбрать монитор с S-IPS, или хотя бы E-IPS – матрицей, которые обеспечивают лучшую цветопередачу и лучшие углы обзора, однако монитор с такой матрицей имеет более высокую цену. Матрицы PVA/MVA в свою очередь обладают лучшей контрастностью, и цена имеет разницу почти в два раза. Рядовому потребителю лучше выбрать монитор с матрицей TN-film, т.к. это будет наиболее оптимальным с точки зрения сочетания цена-качество. К тому же многие мировые производители мониторов в последние несколько лет направляли значительные средства на улучшение характеристик мониторов с этой наиболее популярной матрицей.

Разрешение экрана.

Весь экран ЖК монитора разбит на маленькие точки (которые называют пикселями или зернами), из которых и складывается изображение. Естественно, чем меньше размер каждой точки, тем качественнее будет изображение. Разрешение – это количество пикселей, которые отображаются монитором по вертикали и горизонтали. Для 19-дюймовых мониторов не должно составлять менее 1280×960 точек, для 22-дюймовых – не менее 1600×1050 точек, размер точки должен составлять не более 0,3 мм, а размер точки менее 0,278 мм является очень хорошим показателем.

Частота регенерации - время отклика матрицы

Время отклика матрицы – это минимальное время, за которое один кадр может смениться другим. Чем меньше время отклика – тем лучше (и, соответственно, монитор дороже). Если это время будет слишком большим, то изображение будет смазываться (так как монитор не будет успевать менять картинки).

К лавиатура – клавишное устройство, предназначенное для управления работой компьютера и ввода в него информации.

Механические клавиатуры, которые отличаются тем, что включают в себя печатную плату с встроенными металлическими контактами.

Пленочные клавиатуры (иногда называют мембранными) – в них входят три пленки, которые, в свою очередь содержат нанесенный диэлектрик посередине и контуры контактов.

Сейчас уже не удивляет тот факт, что клавиатуру можно помыть под краном. Ведь именно с пленочными клавиатурами можно провести подобную процедуру: разобрать и промыть. Так как в структуре этого вида клавиатуры находится резиновая прокладка между верхней пленкой и верхней частью устройства.

Сенсорная клавиатура. Принцип работы сенсорной клавиатуры основан на использовании сенсорных датчиков, которые регистрируют колебания электроемкости. Руки человека имеют некий заряд энергии, что сразу фиксирует датчик. Сенсорная клавиатура характеризуется отсутствием физических кнопок и предполагает в дальнейшем отказ от использования манипулятора мышь.

Поверхность сенсорной клавиатуры абсолютно гладкая, что полностью исключает загрязнение и востребовано в медицинских учреждениях.

И нформация вводиться в виде алфавитно-цифровых символьных данных. Стандартная клавиатура имеет 104 клавиши и 3 световых индикатора информирующих о режимах работы в правом верхнем углу.