Конспект лекций по информатике. Конспект лекций по информатике учебное пособие

• Название: Конспект лекций по информатике учебное пособие
• Анкор: Конспект лекций по информатике.doc
• Дата: 28.04.2018
• Размер: 0.97 Mb.
• Имя файла: Конспект лекций по информатике.doc
• Тип: Конспект лекций; #18610
• страница: 29 из 37

Лекция 14. Структура и состав персонального компьютера

1. Базовая конфигурация персонального компьютера

К базовой относится широко распространенная конфигурация компьютера, имеющая в своем составе:

• 
  системный блок – это основная составляющая, в которой размещаются важнейшие аппаратные средства компьютера;
  
• 
  монитор – устройство вывода, предназначенное для визуального отображения текстовых и графических данных;
  
• 
  клавиатуру – клавишное устройство, предназначенное для ввода алфавитно-цифровых данных и команд управления;
  
• 
  манипулятор мышь – координатное устройство, предназначенное для перемещения курсора и ввода управляющей информации.
  

В системном блоке расположены основные аппаратные компоненты:

• 
  материнская плата, содержащая процессор, а также набор элементов, необходимых для функционирования процессора;
  
• 
  дисковод жесткого диска («винчестер») – устройство внешней памяти на магнитном носителе;
  
• 
  дисковод оптиче­ского диска (компакт-диска) – устройство внешней памяти с оптической регистрацией данных;
  
• 
  контроллеры – электронныеблоки, обеспечивающие связь пери­ферийных устройств с материнской платой;
  
• 
  адаптеры- устройства, обеспечивающее согласование параметров входных и выходных сигналов;
  
• 
  блок питания;
  
• 
  органы управления (выключате­ли, кнопки, индикаторы питания и режимов работы).
  

Материнская плата имеет в своем составе:

• 
  процессор – основная микросхема, предназначенная для выполнения программного кода и управления работой всех устройств компьютера;
  
• 
  блоки внутренней памяти;
  
• 
  микропроцессорный комплект (чипсет), состоящий из микросхем северного и южного моста;
  
• 
  системную шину – многоканальный проводник для обмена сигналами между внутренними компонентами компьютера;
  
• 
  разъемы (слоты), обеспечивающие подсоединение устройств к материнской плате.
  

Основные параметры процессора:

• 
  тактовая частота – определяет количество элементарных операций (тактов), выполняемых процессором за единицу времени;
  
• 
  разрядность – показывает количество бит данных, которые может принять и обработать процессор за один такт;
  
• 
  коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты – показатель различия тактовой частоты материнской платы и процессора;
  
• 
  объем кэш-памяти – объем сверхоперативной памяти, используемой для ввода данных в процессор;
  
• 
  количество транзисторов – параметр, отражающий производительность микросхемы.
  

Исторический процесс развития процессоров сопровождался постепенным улучшением всех его параметров. В 1965 году сотрудник фирмы Intel (США) Гордон Мур высказал предположение о скорости роста производительности процессоров с течением времени. Впоследствии предположение трансформировалось в закон Мура, который утверждает, что число транзисторов в процессоре должно удваиваться каждые 24 месяца. Отмеченная тенденция в развитии процессоров сохраняется с 1970 года.

Системная шина связывает процессор с другими устройствами компьютера. В состав системной шины входят:

• 
  адресная шина, которая используется для передачи адресов ячеек оперативной памяти;
  
• 
  шина данных служит для копирования данных из оперативной памяти в регистры процессора и наоборот;
  
• 
  командная шина предназначается для команд, которые следуют из оперативной памяти в процессор.
  

Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связан с шиной определенного типа - адресной, командной или шиной данных. Для согласования интерфейсов пери­ферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через контроллеры, адаптеры и порты.

2. Внутренняя и внешняя память компьютера

Внутренняя памятьвключает все виды запоминающих устройств, расположенных на материнской плате. В состав внутренней памяти входят следующие устройства.

1. 
   Оперативная память или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) служит для хранения команд и данных, необходимых процессору для выполнения опера­ций. Это память позволяет обратиться к любой ячейке, поэтому называется также памятью с произвольным доступом (RAM- память). Отличается высоким быстродействием. К основному недостатку относится исчезновение данных после выключения электропитания.
   
2. 
   Кэш-память или сверхоперативная память – очень быстрое запоминающее устройство, которое сохраняет текущие данные и предоставляет их процессору при необходимости. Отличается значительным быстродействием. К недостаткам относится более сложный процесс изготовления, и соответственно, большая стоимость.
   
3. 
   Специальная память имеет несколько составляющих:
   

• 
  постоянная память или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) предназначе­на только для чтения (ROM-память), энергонезависимая, содержание памяти «зашивается» при изготов­лении и в процессе эксплуатации не меняется;
  
• 
  перепрограммируемая постоянная память допускает многократную перезапись, энергонезависимая, содержит базовую систему ввода/вывода (BIOS), которая необходима для автоматического тестирования и загрузки операционной системы при включении компьютера;
  
• 
  память с питанием от батарейки является разновидностью постоянной памяти и служит для хранения времени, даты и данных о конфигурации системы;
  
• 
  видеопамять предназначена для хранения видеоданных, которые доступны одновременно процессору и монитору.
  

Внешняя память включает устройства (накопители), расположенные вне материнской платы и имеющие носители с разным принципом действия.

Носитель - это физическая среда или материальный объект, структура которых используется для хранения данных, в дисковом магнитном накопителе, например, это ферромагнитный слой на поверхности диска.

Накопители - это запоминающие устройства, предназначенные для долговременного хранения больших объемов данных при отсутствии электропитания. В зависимости от принципиальной основы носителя различают накопители магнитного, оптического и полупроводникового типа.

Накопитель на магнитных дисках (жесткий диск, винчестер) - это основное устройство долговременного хранения данных и программ, основанное на магнитном принципе записи. Магнитный накопитель собирается в герметичном корпусе, внутри которого соосно располагается несколько дисков. Каждый диск с двух сторон покрыт ферромагнитным слоем, поверхность диска разделена на дорожки и сектора (отформатирована). Диск вращается относительно магнитных головок, с помощью которых производится сохранение и считывание данных. Данные сохраняются в форме дорожки микроскопических намагниченных участков – доменов, намагниченность которых регистрируется как последовательность логических единиц.

Накопитель на оптических дисках (CD-ROM) – это устройство для долговременного хранения больших объемов данных, записанных с более высокой плотностью, чем на магнитном диске. Принцип действия основан на считывании данных с помощью лазерного луча, который отражается от поверхности диска. В качестве носителя данных выступает металлизированная поверхность компакт-диска (CD), на которой нанесена спиральная дорожка. Цифровая запись на дорожке компакт-диска сохраняется в виде последовательности участков, которые называются pit (точка, углубление) и land (поверхность). Логическая единица кодируется переходом между углублением и поверхностью. Последовательность углублений, в которой закодирована запись, наносят либо штамповкой с матрицы, либо прижиганием участков дорожки лучом лазера.

Компакт-диски изготавливаются из полипропилена, на поверхность которого наносится многослойное покрытие, включающее так называемый активный слой. В зависимости от соотношения покрытий, материала активного слоя, ширины дорожки различают компакт-диски разного устройства и назначения:

CD-R – диски, которые позволяют выполнить однократную запись и неограниченное количество считываний;

CD-RW – диски для многоразовой записи, перезаписи и чтения данных;

DVD – диски для многоразовой записи с повышенной плотностью данных.

Основной недостаток дисковых накопителей выражается в наличии электромеханического привода, который ограничивает надежность, ресурс, вес и размеры устройств.

Флэш-накопитель – устройствополупроводникового типа для долговременного энергонезависимого хранения данных, которое реализовано на основе микросхемы памяти. В качестве носителя данных выступает массив полупроводниковых ячеек, расположенных внутри микросхемы. Принцип действия полупроводникового накопителя основан на записи и стирании электрического заряда в ячейке полупроводниковой структуры. Благодаря компактности, дешевизне, механической прочности и низкому энергопотреблению флеш-накопитель все шире используется в компьютерной технике и успешно заменяет устройства памяти предыдущих поколений.