Архитектура информационных систем. Литература по теме Практические задания Тема Устройство персонального компьютера системный блок и периферия Вопросы для самопроверки Литература по теме
 Скачать 5.96 Mb.
|
|
Тема 2. Устройство персонального компьютера: системный блок и периферия Цели и задачи: Цели и задачи изученияданной темы – получение сведений о принципах устройства IBM совместимых персональных компьютеров (ПК): основных устройствах, входящих в состав ПК, внешних устройствах, а также технических параметрах и конструктивных особенностях корпусов системных блоков и блоков питания. В результате успешного изучения темы Вы: Узнаете: · комплекс технических средств, входящих в состав ПК; · устройство, виды и технические характеристики корпусов для сборки ПК; · устройство, виды и технические характеристики блоков питания; · структурную схему архитектуры ПК; · назначение проводов идущих от блока питания и фронтальной панели корпуса системного блока. Приобретете следующие профессиональные компетенции: · умение определять тип корпуса ПК по его внешнему виду; · умение выбирать корпус ПК исходя из решаемых задач; · умение использовать конструктивные особенности корпусов системных блоков для обеспечения удобства пользователей и решения отдельных задач; · способность определять необходимую мощность блока питания в зависимости от решаемых задач. В процессе освоения темы акцентируйте внимание на следующих ключевых понятиях: Интерфейс - совокупность средств взаимосвязи устройств компьютера, обеспечивающее их эффективное взаимодействие. Для каждого устройства или группы устройств существует свой определенный интерфейс, определяющий порядок обмена данными между этим устройством и системной шиной. Практической реализацией принципа модульности построения вычислительной системы является концепция открытой архитектуры, т.е. возможность самостоятельно выбирать конфигурацию устройств, подключаемых к системной плате. Каждое устройство реализовано в виде функционально законченного модуля и может заменено на другое аналогичное устройство либо устройство, обладающее другими параметрами (например, большей производительностью). Системная шина - это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Перезагрузка системы позволяет завершить текущий сеанс работы и повторно загрузить операционную систему без выключения системного блока. Перезагрузка системы необходима в случае ее «зависания», т.е. ситуации, когда система не реагирует на обращения пользователя. На старых моделях системных блоков для перезагрузки использовалась кнопка «RESET». В современных моделях такая возможность либо отсутствует, либо реализована через нажатие и удерживание копки «POWER», т.к. при нормальном завершении работы питание отключается автоматически. На уровне операционной системы семейства Microsoft Windows перезагрузку можно осуществить, активизировав службу «Диспетчер задач» одновременным нажатием клавиш «Alt-Ctrl-Del», далее выбрать «Завершение работы» - «Перезагрузка». Периферийные устройства - оборудование, которое подключается к корпусу системного блока через соответствующие разъемы либо по беспроводному интерфейсу. Теоретический материал по теме Персональный компьютер(ПК)- это настольная или переносная ЭВМ, удовлетворяющая требованиям общедоступности и универсальности применения. Конструктивно ПК выполняются в виде центрального системного блока, к которому через разъемы подключаются различные внешние устройства, называемые периферийными устройствами. На рисунке 11 представлена структурная схема ПК, полностью отвечающая принципам архитектуры фон Неймана.  Рис. 11. Структурная схема ПК где АЛУ – арифметико-логическое устройство; УУ – устройство управления. Рассмотрим состав и назначение основных составляющих ПК. Микропроцессор. Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операции над информацией. Интерфейсная система микропроцессора реализует его связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс микропроцессора, буферные запоминающие регистры, схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной. Внутренний интерфейс (от англ. interface – соединять) – совокупность средств взаимосвязи устройств компьютера, обеспечивающее их эффективное взаимодействие. Все устройства, подключаемые через интерфейсную систему, называются средствами сопряжения. Их подключение осуществляется через порты ввода-вывода (I/O, Input/Output port). Системная шина - это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина обеспечивает три направления передачи информации: 1. между микропроцессором и основной памятью; 2. между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств; 3. между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств. Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через специальные устройства - контроллеры (адаптеры). Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо через дополнительную микросхему - контроллер шины, формирующий основные сигналы управления. Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. Основная память содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию. ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Оперативная память характеризуется высоким быстродействием, однако при отключении ПК вся информация, находившаяся в ОЗУ, пропадает, поэтому такую память называют энергозависимой. Источник питания - это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК. Таймер - это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания - аккумулятору и при отключении машины от сети продолжает работать. Внешние устройства (ВУ). Это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50 - 80% всего ПК, От состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом. ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой; пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ: · внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК; · диалоговые средства пользователя; · устройства ввода информации; · устройства вывода информации; · средства связи и телекоммуникации. Из вышеперечисленных видов ВУ выделяют средства мультимедиа(от англ. multimedia - использующий различные носители информации) - комплекс аппаратных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя естественные способы обмена информацией: речь, рукописный текст, рисунки и т.д. К средствам мультимедиа относятся: · устройства речевого ввода и вывода информации; · сканеры (поскольку они позволяют автоматически вводить в компьютер печатные тексты и рисунки); · устройства обработки звука; · устройства обработки видеоизображения; · устройства видеозахвата (videograbber), снимающие изображение с видеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК; · акустические системы; · микрофоны; · видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками, большими видеоэкранами; · видеопроекторы; · цифровые фотоаппараты и видеокамеры; · и другие. С развитием средств ВТ базовый состав ПК постепенно расширялся. В настоящее время он включает в себя следующий обязательный комплекс технических средств: 1. системный блок; 2. клавиатура; 3. манипулятор типа «мышь»; 4. монитор. Все вышеперечисленное принято называть одним словом “компьютер”. Остальные технические средства (например, акустическая система, принтер, сканер) значительно расширяют возможности ПК, и со временем могут войти в состав обязательных средств ПК. В настоящее время ПК, производимые фирмой IBM, фактически стали стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры («совместимые с IBM PC») составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров. Такая популярность обусловлена тем, что в IBM PC была заложена возможность усовершенствования отдельных частей компьютера и использования новых устройств. Фирма IBM обеспечила возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей. Принцип, при котором методы сопряжения различных устройств с IBM PC был стандартизован, известен и доступен всем желающим, был назван принципом открытой архитектуры. Реализация этого принципа такова: на основной электронной плате компьютера (системной, или материнской) размещены только те блоки, которые осуществляют обработку информации. Схемы, управляющие всеми другими устройствами компьютера - монитором, дисками и т.д., реализованы на отдельных платах, которые вставляются в стандартные разъемы на системной плате. При таком подходе фирмы IBM к разработке компьютеров другие фирмы получили возможность разрабатывать различные дополнительные устройства, а пользователи - самостоятельно модернизировать и расширять возможности компьютеров по своему усмотрению. Системный блок включает в себя: · системную плату; · блок питания; · накопители на дисках; · разъемы для дополнительных устройств; · платы расширения с контроллерами - адаптерами внешних устройств. На системной (материнской) плате размещаются: · адаптеры клавиатуры, НЖМД и НГМД; · микропроцессор; · системные микросхемы (чипсет); · генератор тактовых импульсов; · модули (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ; · микросхема CMOS-памяти; · контроллер прерываний; · таймер; · и т.д. Рассмотрим взаимодействие этих устройств непосредственно с блоком питания и корпусом системного блока. Системный блок представляет собой корпус, внутри которого размещаются модули ПК. Как правило, корпуса для сборки системного блока продаются с уже установленным блоком питания, однако он также легко может быть заменен на другой в случае необходимости. Корпуса ПК характеризуются следующими параметрами: 1. тип корпуса и габариты (длина × ширина × высота); 2. средства управления и индикации; 3. количество отсеков 5,25” и 3,5”; 4. количество внутренних отсеков 3,5” и 5,25”; 5. тип блока питания и его размещение внутри корпуса (горизонтальное или вертикальное); 6. особенности конструкции. Тип корпуса. По типу корпуса для сборки системного блока (см. рисунок 12.) делятся на две большие группы: вертикальные (Tower) и горизонтальные (Desktop). В свою очередь вертикальные корпуса различаются по размерам от BigTower до MiniTower. Горизонтальные корпуса бывают всего двух видов – собственно Desktop и так называемый Slim, т.е. тонкий.   Рис. 12. Типы корпусов системного блока Количество внешних и внутренних отсеков. Количество отсеков определяет возможность установки тех или иных устройств определенного стандартного размера: 5,25” и 3.5” для внешних отсеков и 3,5” и 5,25” для внутренних отсеков. Во внешние отсеки 5,25” устанавливаются такие устройства приводы CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW. Во внешние отсеки 3.5” устанавливаются такие устройства как кардридеры (от английского сочетания Card reader) для чтения карт типа SD, MMC и других, приводы IO Omega, Jazz и им подобные. Количество внешних отсеков 3,5”, как правило, совпадает с количеством внутренних отсеков. Во внутренние отсеки 5,25” помимо вышеназванных устройств устанавливаются НЖМД. Средства управления и индикации. На передней панели корпуса кроме прорезей дисковода и приводов CD-ROM имеются обычно две кнопки, индикаторы работы системного блока и НЖМД. В некоторых моделях предусмотрены разъемы USB-портов для подключения соответствующих устройств, как правило, flash-памяти. От этих кнопок, индикаторов и разъемов внутрь системного блока идут провода, которые присоединяются к соответствующим гнездам на материнской плате (рис. 13).  Рис. 13. Вид корпуса системного блока изнутри Первая кнопка - это кнопка «RESET», что в дословном переводе с английского означает «вновь устанавливать». Этой кнопкой следует пользоваться при сбое в работе компьютера, т.е. в случае, когда компьютер перестает откликаться на нажатие клавиш клавиатуры и другие манипуляции с периферийными устройствами. Обычно это сопровождается звуком определенной частоты, издаваемым на каждое нажатие клавиши встроенным в корпус динамиком (есть не у всех моделей корпусов). При использовании кнопки «RESET» происходит перезагрузка системы, и компьютер оказывается вновь готовым к работе. Естественно, что вся информация, содержавшаяся в ОЗУ до сбоя в работе, будет потеряна, а сохранится лишь та ее часть, которая была записана на диск винчестера. На некоторых корпусах кнопка «RESET» может вообще отсутствовать, а вместо нее имеется только кнопка «POWER» (питание), служащая для включения и выключения питания компьютера. В этом случае для перезагрузки следует нажать кнопку «POWER», т.е. выключить компьютер и, подождав не менее 30 с., включить снова. 30 секунд - это минимальное время, необходимое для остановки вращающегося диска винчестера. Также кнопка «RESET» в отдельных моделях ПК может быть совмещена с кнопкой «POWER». В этом случае перезагрузка системы происходит при легком нажатии «POWER», а выключение компьютера при нажатии кнопки «POWER» до упора. Кроме того, на передней панели расположены два индикатора (светодиода). Светодиод рядом с кнопкой «POWER» показывает обычно, включен ли компьютер, т.е. горит, когда включено питание процессорного блока. Второй светодиод зажигается в момент обращения компьютера к жесткому диску винчестера. Рядом с этим светодиодом находится надпись «H.DISK» или «H.D.D.». Тип блока питания. Блок питания характеризуется следующими параметрами: 1. мощность; 2. модель; 3. наличие сетевых разъемов и их количество; 4. наличие выключателя; 5. наличие разъемов питания и их количество. Мощность блока питания. Мощность системного блока, как и любого электрического устройства, измеряется в Ваттах. Для ПК мощность системного блока варьируется в диапазоне от 180 Ватт до 1500 Ватт. Мощность определяет энергопотребление системного блока, а также возможности по подключению к блоку питания различных устройств (рис. 14). Соответственно, чем больше мощность, тем больше устройств может быть подключено. Очевидно, что в корпуса BigTower будут устанавливаться более мощные блоки питания, нежели в MidiTower.  Рис. 14. Внешний вид блока питания Модель блока питания определят совместимость с различными типами материнских плат. В настоящее время, подавляющее большинство блоков питания являются моделью ATX 2.03. Исключение составляют, в основном, блоки питания, размещаемые снаружи системного блока (для некоторых корпусов Slim типа). Наличие сетевых разъемов и выключателя. Как вы помните, включение и выключение системного блока осуществляется нажатием кнопки «POWER» на передней панели. Кроме того, аналогичный выключатель может быть размещен на блоке питания (выключатель блока питания). Если он выключен, то нажатие кнопки «POWER» не приведет к включению системного блока, поскольку отключено его питание. Также на блоке питания могут быть размещены сетевые разъемы для подключения каких-либо устройств. Как правило, непосредственно к системному блоку подключается монитор. Это тем более целесообразно, в том случае если питание осуществляется через источник бесперебойного питания. Разъемы питания. Количество разъемов каждого типа определяет возможности подключения соответствующих устройств (рис. 15).  Рис. 15. Разъемы питания системного блока где 24 Pin (20+4-Pin) - питание материнской платы (ATX 2.03); 8 Pin (6+2-Pin) – дополнительное питание плат расширения. PCI express; 6-Pin – дополнительное питание плат расширения. PCI express; 4-Pin CPU – питание процессора; 8-Pin CPU – питание процессора; SATA Connector – питание жестких дисков, приводов CD-DVD с интерфейсом SATA. Особенности конструкции системного блока. К особенностям конструкции относятся: · возможность установки дополнительных вентиляторов; · звукоизоляция; · защита от несанкционированного доступа; · наличие USB, audio и других разъемов на передней стенке (рис. 16); · наличие откидных крышек (рис. 16) · другие.  Рис. 16. Фронтальная панель корпуса системного блока Наличие либо отсутствие указанных особенностей позволяет максимально удовлетворить запросы покупателей в плане технических и эргономических характеристик корпуса системного блока. Вопросы для самопроверки: 1. Чем обусловлена популярность IBM-совместимых ПК? 2. В чем состоит принцип открытой архитектуры? 3. Какие устройства находятся внутри системного блока? 4. Какие вы знаете типы корпусов системного блока ПК? 5. Какие вы знаете конструктивные особенности корпусов системного блока ПК? 6. Какие критерии необходимо учитывать при определении мощности блока питания? 7. Что означает понятие «перезагрузка системы»? 8. Какие устройства и как подключаются к системному блоку? 9. Какие устройства подключаются к блоку питания системного блока? Напишите небольшое эссе (объемом в 2-3 страницы) по одному из перечисленных ниже вопросов: 1. ПК фирмы Apple (архитектурные особенности, отличие от IBM совестимых ПК). 2. Ведущие производители готовых системных блоков (HP, Dell, и другие) – сравнительный анализ, преимущества и недостатки приобретения. 3. Перспективы развития корпусов системных блоков. 4. Тюнинг системного блока. 5. Эксклюзивные модели корпусов системных блоков. 6. Портативные ПК (iPad, нетбуки и др.). 7. Интеграция ПК и мобильных телефонов (гибридные устройства, смартфон, iPhone и др.). Литература по теме: Основная литература: 1. Аппаратное обеспечение вычислительных систем / Д.В. Денисов, В.А. Артюхин, М. Ф. Седненков; под ред. Д.В. Денисова. – М.: Маркет ДС, 2010 – 184 с. (Университетская серия). Дополнительная литература: 1. Вычислительная техника: учеб. пособие. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. – 608 с.: ил. – (Профессиональное образование). Глава 2 п. 2.1 (стр. 126-131). 2. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебник. – М.: ФОРУМ, 2008. – 512 с.: ил. – (Профессиональное образование). Глава 2, п. 2.1 (стр. 122-126). Видеоролики: 1. Устройство ПК // http://video.mail.ru/mail/bor-volodya/293/27.html. 2. Основы работы на компьютере // http://youtu.be/zyzB9dRRXk8. Практические задания: Задание 1. Укажите два отличия представленных блоков питания (блок А и блок Б): 1. ____________________________________________________ 2. ____________________________________________________  Задание 2. Определите тип корпуса системного блока, представленный на рисунке.  Задание 3. Определите тип корпуса системного блока, представленный на рисунке.  Задание 4. Определите тип корпуса системного блока, представленный на рисунке.  Задание 5. Заполните схему взаимодействия устройств ПК.  |