Практическое занятие 10. Занятие 10 Исследование работы узлов и устройств компьютерных систем и комплексов (мат. Плата, цп, озу, Видеокарта, бп, нжмд, привод dvd)
 Скачать 0.63 Mb.
|
|
Практическое занятие № 10 Исследование работы узлов и устройств компьютерных систем и комплексов (мат. Плата, ЦП, ОЗУ, Видеокарта, БП, НЖМД, привод DVD) Цель: разобраться в устройстве компьютерной системы, системного блока, материнской платы Время на выполнение: 2 часа Оборудование: текстовый процессор, программа «Speccy» http://alpinefile.ru/speccy-portable.html, системный блок, крестовая отвертка. Теоретические сведения Основой ПК является системный блок. Он организует работу, обрабатывает информацию, производит расчеты, обеспечивает связь человека и ЭВМ. Пользователь не обязан досконально разбираться в том, как работает системный блок. Системный блок ПК состоит из системной платы, динамика, вентилятора, источника питания, жесткого диска и дисководов, панели интерфейсных разъемов. Такой блок может быть представлен как отдельно, так и в составе единой конструкции с монитором или клавиатурой. Системная плата является центральной частью ЭВМ и составлена из нескольких десятков интегральных схем разного назначения. Это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты ПК (центральный процессор, контроллер оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и собственно ОЗУ, загрузочное постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Как правило, системная плата содержит разъемы (слоты) для подключения дополнительных контроллеров, для подключения которых, в свою очередь, обычно используются шины USB, PCI и PCI-Express. Основные компоненты, устанавливаемые на системной плате, показаны на рис.1 1. Центральный процессор. 2. Набор системной логики (chipset) — набор микросхем, обеспечивающих подключение центрального процессорного устройства Рис. 1. Компоненты системной платы: ППЗУ – программируемое постоянное запоминающее устройство: НГМД – накопитель на гибких магнитных дисках (ЦПУ) к ОЗУ и контроллерам периферийных устройств. Как правило, современные наборы системной логики строятся на базе двух сверхбольших интегральных схем (СБИС): северного и южного мостов. Северный мост (northbridge), МСН (memory controller hub) — это системный контроллер, который обеспечивает подключение ЦПУ к узлам, использующим высокопроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер. Для подключения ЦПУ к системному контроллеру могут использоваться такие FSB- шины, как Hyper-Transport и SCI. Обычно к системному контроллеру подключается ОЗУ. В таком случае он содержит в себе контроллер памяти. Таким образом, от типа примененного системного контроллера обычно зависит максимальный объем ОЗУ, а также пропускная способность шины памяти компьютера. Но в настоящее время имеется тенденция встраивания контроллера ОЗУ непосредственно в ЦПУ (например, контроллер памяти встроен в процессор AMD КВ и Intel Core i7), что упрощает функции системного контроллера и снижает тепловыделение. В качестве шины для подключения графического контроллера на современных системных платах используется PCI Express. Ранее применялись общие шины (ISA, VLB, PCI) и шина AGP. Южный мост (southbridge), ICH (I/O controller hub) — это пери- ферийный контроллер, содержащий контроллеры периферийных устройств (жесткого диска, Ethernet, аудио), контроллеры шин для подключения периферийных устройств (шины PCI, PCI-Express и USB), а также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не требующие высокой пропускной способности. Шина LPC используется для подключения загрузочного ПЗУ и мультиконтроллера (Super I/O), т.е. микросхемы, обеспечивающей поддержку «устаревших» низкопронзводительных интерфейсов передачи данных (последовательного и параллельного интерфейсов, контроллера, клавиатуры и мыши). Как правило, северный и южный мосты реализуются в виде отдельных СБИС, однако существуют и одночиповые решения. Именно набор системной логики определяет все ключевые особенности системной платы и то, какие устройства могут подключаться к ней. 3. Оперативная память (также ОЗУ) – часть системы памяти ЭВМ, в которую процессор может обратиться за одну операцию (jump, move и т, п.). Предназначена для временного хранения данных и команд, необходимых процессору для выполнения операций. Оперативная память передает процессору данные непосредственно либо через кеш-память. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой индивидуальный адрес. Оперативное запоминающее устройство может изготовляться как отдельный блок или входить в конструкцию однокристалльной ЭВМ или микроконтроллера. 4. Загрузочное ПЗУ — хранит программное обеспечение, которое исполняется сразу после включения питания. Как правило, загрузочное ПЗУ содержит BIOS, однако в его состав может входить и программное обеспечение, работающее в рамках EFI (extensible firmware interface — интерфейс между операционной системой и микропрограммами, управляющими низкоуровневыми функциями оборудования). Форм-фактор системной платы — стандарт, определяющий размеры системной платы для ПК, места ее крепления к корпусу; расположение на ней интерфейсов шин, портов ввода (вывода), разъема центрального процессора (если он есть) и слотов для оперативной памяти, а также тип разъема для подключения блока питания. Форм-фактор носит рекомендательный характер, Спецификация форм- фактора определяет обязательные и опциональные компоненты. Однако подавляющее большинство производителей предпочитают соблюдать спецификацию, поскольку ценой соответствия существующим стандартам является совместимость системной платы и стандартизированного оборудования (периферии, карт расширения) других производителей. Центральное процессорное устройство (central processing nit — CPU) — электронный блок либо микросхема — исполнитель [ашинных инструкций (кода программ), главная часть аппаратного беспечения компьютера или программируемого логического кон- роллера. Иногда его называют микропроцессором или просто процессором. Главными характеристиками ЦПУ являются: тактовая частота, производительность, энергопотребление, используемый техничней процесс (для микропроцессоров) и архитектура. Внутренняя память — это память высокого быстродействия и ограниченной емкости. При изготовлении блока памяти используют либо электронные схемы на полупроводниковых элементах, либо ферромагнитные материалы. Конструктивно он выполнен в одном корпусе с процессором и является центральной частью ЭВМ. Внешняя память может состоять из оперативной и постоянной памяти. Принцип ее разделения такой же, как у человека. Мы обладаем информацией, которая хранится в памяти постоянно, а есть информация, которую мы помним определенное время либо которая нужна только на тот момент, пока мы думаем над решением какой-то проблемы. Оперативная память служит для хранения оперативной, часто изменяющейся в процессе решения задачи информации. При решении другой задачи в оперативной памяти будет храниться информация только для этой задачи. При отключении ЭВМ вся информация, находящаяся в оперативной памяти, в большинстве случаев стирается. Постоянная память предназначена для хранения постоянной информации, которая не зависит от того, какая задача решается в ЭВМ. В большинстве случаев постоянной информацией являются системные и прикладные программы, а также файлы данных. Отключение ЭВМ и включение ее в работу не влияют на качество хранения информации. Постоянная память дает возможность долговременно хранить информацию независимо от того, работает ЭВМ или нет. Характеризуется она более низким быстродействием, но позволяет хранить существенно больший объем информации по сравнению с оперативной памятью. Во внешнюю память записывают информацию, которая не меняется в процессе решения задачи, программы, результаты решения и т. д. В качестве внешней памяти в разное время (в порядке обратной хронологии) использовали флэш- накопители, магнитные и оптические диски, магнитные ленты, магнитные карты, перфокарты, перфоленты. Устройства ввода (вывода) предназначены для организации ввода информации в оперативную память компьютера или вывода информации из оперативной памяти компьютера во внешнюю память либо непосредственно пользователю. К их числу относятся различные адаптеры, монитор, клавиатура, мышь, принтер, сканер. Основными характеристиками современного ПК являются модульность, магистральность, микропрограммируемость. Модульность — это построение компьютера на основе набора модулей. Модуль представляет собой конструктивно и функционально законченный электронный блок в стандартном исполнении. Это означает, что с помощью модуля может быть реализована какая-то функция либо самостоятельно, либо совместно с другими модулями. Организация структуры ЭВМ на модульной основе аналогична строительству блочного дома, где имеются готовые функциональные блоки, например санузел, кухня, которые устанавливаются в нужном месте. Магистральность — это способ связи между различными модулями компьютеров, т. е. все входные и выходные устройства подсоединены одними и теми же проводами, называемыми шинами. Магистраль компьютера состоит из нескольких групп шин, объединенных по функциональному признаку. Шинами данных служат провода, по которым передается только информация, шинами адреса — провода, по которым передаются адреса ячеек и участков памяти, шинами управления — провода, по которым передаются управляющие сигналы. Магистральный принцип лег в основу организации интерфейса. Интерфейс — это совокупность аппаратуры сопряжения и про- граммных средств для организации связи устройств компьютера и самих компьютеров. Аппаратуру сопряжения составляют электронные модули и шины, предназначенные для выполнения различных функций. Организует работу аппаратуры сопряжения по передаче информации комплекс специальных программ. Для реализации принципа микропрограммируемости используются стандартные алгоритмы, которые позволяют оптимизировать все новые и новые процессы для ускорения обработки информации в той или иной сфере. В компьютере необходимо наличие так называемой постоянной памяти, в ячейках которой будут постоянно храниться коды, соответствующие различным комбинациям управляющих сигналов. Каждая такая комбинация позволяет выполнить элементарную операцию, т.е. подключить определенные электрические цепи и схемы. Для того чтобы выполнить элементарную операцию, необходимо задать управляющий сигнал. Он хранится в ячейке постоянной памяти, имеющей совершенно определенный, конкретный адрес. Значит, достаточно задать определенную последовательность адресов, чтобы был сформирован набор управляющих сигналов для выполнения элементарных операций. Задает эту последовательность адресов микропрограмма, также хранящаяся в постоянной памяти. Современный компьютер можно представить в большинстве случаев упрощенной структурной схемой, где выделены центральная и периферийная части. К центральной части относятся процессор и внутренняя память, к периферийной – устройства ввода (вывода) и внешняя память. Ход выполнения работы 1. В отчете составьте схему компьютерной системы. Подпишите все ее элементы. 2. Ознакомьтесь с табл.1. Перепишите в тетрадь обязательные элементы компьютерной системы. 3. Убедитесь в том, что компьютерная система обесточена. Разверните системный блок задней стенкой к себе. 4. Установите местоположение разъемов; питания системного блока; питания монитора; сигнального кабеля монитора; клавиатуры; последовательных, параллельных и USB-портов. Убедитесь, что все разъемы, выведенные на заднюю стенку системного блока, не взаимозаменяемы, т.е, каждое базовое устройство подключается единственным способом. При наличии звуковой карты рассмотрите ее разъемы. Установите местоположение разъемов: подключения наушников, подключения микрофона, вывода сигнала на внешний усилитель, подключения внешних электромузыкальных инструментов и средств управления компьютерными играми (джойстик, геймпад и т. д.). Изучите способ подключения манипулятора «мышь». Мышь может подключаться к разъему последовательного порта, к специальному порту PS/2, имеющему разъем круглой формы, или USB. Последний способ является более современным и удобным. 5. На задней панели системного блока открутите винты и снимите крышку системного блока. 6. Определите местоположение блока питания и его мощность, используя обозначения, нанесенные на нем. 7. Установите местоположение материнской платы. 8. Установите местоположение процессора и изучите организацию его системы охлаждения. По маркировке определите тип процессора и фирму- изготовителя. 9. Выясните местоположение разъемов для установки модулей оперативной памяти . Определите их количество и тип используемых модулей, а также типы разъемов расширения. 10. Установите местоположение микросхемы ПЗУ По наклейке на ней определите производителя системы BIOS рассматриваемого компьютера. 11. Установите местоположение микросхем системного комплекта (чипсета). По маркировке определите тип комплекта и фир- му-изготовителя. 12. Составьте схему основных компонентов материнской платы и опишите их назначение. 13. Заполните отчетные табл. 2. и 3. 14. Определите возможные типы подключения жестких дисков и максимальное количество жестких дисков, которое можно подключить без дополнительной модернизации. 15. Установите местоположение жесткого диска. Установите ме- стоположение его разъема питания. Определите тип интерфейса подключения накопителей. В случае типа подключения АТА проследите направление шлейфа проводников, связывающего жесткий диск с материнской платой. Обратите внимание на местоположение проводника, окрашенного в отличный от прочих цвет (это показан первый провод в распиновке разъема). Определите количество жил в шлейфе подключения жесткого диска. В случае если используется подключение через последовательный интерфейс обмена данными SATA, опишите в бланке практической работы различные стандарты данного интерфейса и их характеристики. В случае если используется интерфейс SCSI или SAS, опишите в бланке практической работы их характеристики и отличия друг от друга. 16. Установите местоположение дисководов гибких дисков и дис- ковода CD-ROM. Проследите направление их шлейфов проводников и обратите внимание на положение проводника, окрашенного в красный цвет, относительно разъема питания. 17. Установите местоположение звуковой карты и платы видео- адаптера. Определите типы разъемов на видеокарте, опишите их характеристики и предназначение каждого из них. Определите типы разъемов на звуковой карте, опишите их характеристики и предназначение каждого из них. При наличии прочих дополнительных устройств установите их назначение. 18. С помощью поисковой машины найдите сайты производителей комплектующих. Отыщите изображения и технические характеристики оборудования, которое обнаружили во вскрытом системной блоке. Найдите также на сайтах производителей изображения и технические характеристики новейших моделей устройств, выпускаемых вместо тех, которые обнаружены в системной блоке. Найденную информацию включите в электронный отчет. 19. Включите компьютерную систему. Если монитор вычислительной системы имеет питание, отдельное от системного блока, включите монитор. При подаче питания на процессор происходят его обращение к микросхеме ПЗУ и запуск программы, инициализирующей работу компьютера. В этот момент на экране монитора наблюдается сообщение о версии BIOS. Для наблюдения сообщений, поступающих от компьютера в процессе запуска, используйте клавишу Pause/Break. Она приостанавливает загрузку и дает возможность внимательно прочесть сообщение. Для продолжения запуска используйте клавишу Enter. Процедура инициализации запускает процедуру POST (Power- On Self- Test), выполняющую само тестирование базовых устройств. В этот момент на экране наблюдается сообщение Memory Test: и указание объема проверенной памяти компьютера. При отсутствии дефектов в оперативной памяти или в клавиатуре происходит обращение к микросхеме CMOS, в которой записаны данные, определяющие состав компьютерной системы и ее настройки. На экране монитора эти данные отображаются в таблице System Configuration. Приостановив запуск с помощью клавиши Pause/Break, изучите таблицу и установите: сколько жестких дисков имеет компьютерная система и каков их объем; имеются ли дисководы гибких дисков и каковы параметры используемых гибких дисков; сколько последовательных и параллельных портов имеется в наличии; к какому типу относятся микросхемы, размещен- ные в банках памяти. Продолжите запуск клавишей Enter. Установив параметры жесткого диска, компьютерная система обращается в его системную область, находит там операционную систему и начинает ее загрузку. Далее работа с компьютером выполняется под управлением операционной системы. Дождитесь окончания запуска операционной системы. 20. Измените настройки компьютерной системы с помощью программы SETUP. Внимательно фиксируйте все изменения в тетради, чтобы иметь возможность восстановить прежние настройки. При перезагрузке системы нажмите клавишу Delete для запуска программы SETUP. На экране появится меню с возможными настройками. С помощью клавиш управления курсором выберите пункт меню Standard CMOS Features (стандартные настройки микросхемы CMOS). 21. В открывшемся окне проверьте установку системных часов и системного календаря. Выбор настраиваемого параметра выполняется клавишами управления курсором, а изменение параметра — клавишами Раде Up/Раде Down. Возврат в предыдущее меню возможен с помощью клавиши Esc. 22. Выберите пункт Advanced BIOS Features (настройки параметров BIOS). В открывшемся окне проверьте, с какого диска начинается запуск компьютера. Последовательность запуска задается в пункте BOOT SEQUENCE. С помощью клавиш Page Up и Раде Down просмотрите все возможные для данного компьютера варианты запуска. 23. Завершите работу с программой SETUP без сохранения результатов изменения. Для этого нажмите клавишу Esc и при получении запроса подтвердите выход без сохранения изменений нажатием клавиши Y (Yes-Да). 24. Запустите программу «Speccy». В программе откройте вкладку «железо». В открытой вкладке определите общие сведения о системе, материнской плате и процессоре. Сравните полученные данные с данными ваших наблюдений при размонтировании системы. Выводы сформулируйте в отчете по лабораторной работе. Таблица 2. Состав материнской платы Элементы платы Изготовитель Модель Процессор Чипсет Оперативная память Система BIOS Таблица 3.Разъемы оперативной памяти и слоты плат расширения Разъемы модулей оперативная память Слоты для установки плат расширения Тип Количество Тип Количество AGP PCI ….. Контрольные вопросы 1. Какие устройства обеспечивают минимальный состав ПК? 2. Приведите классификацию различных видов памяти. Каково их назначение? 3. Какие основные этапы развития ТСИ вам известны? 4. Что входит в состав основных компонентов материн памяти ПК? 5. В чем состоит назначение шин ПК? 6. Какие параметры характеризуют производительность процессора? 7. Каковы основные характеристики микросхем? |