АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРОВ. Институт спорта, туризма и сервиса кафедра Физической культуры

• Название: Институт спорта, туризма и сервиса кафедра Физической культуры
• Анкор: АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРОВ
• Дата: 11.11.2022
• Размер: 0.5 Mb.
• Имя файла: Infa_referat.docx
• Тип: Документы; #783616

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ-ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (национальный исследовательский университет)»

ИНСТИТУТ СПОРТА, ТУРИЗМА И СЕРВИСА

Кафедра Физической культуры

АРХИТЕКТУРА СОВРЕМЕННЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

Выполнил:

Ашмарин И.Д.

студент группы СТ-131

Научный руководитель:

Спиридонова Е.В., к.т.н.,

доцент кафедры "Информационные технологи и в экономике" Высшей школы экономики и управления.

Челябинск, 2022

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3

1. ИСТОРИЯ АРХИТЕКТУРЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА 4

2. АРХИТЕКТУрА ПК 5

2.1 Устройство ПК 5

Общий вид ПК представлен на рисунке 2 6

2.2 Основные компоненты системного блока 7

3. СИСТЕМНЫЕ СРЕДСТВА 10

3.1 Звуковая и видеокарта 10

3.2 Оперативная память и жесткий диск 10

4. УСТРОЙСТВА ВВОДА ТЕКСТА 13

4.1 Клавиатура 13

4.2 Координатные устройства ввода 13

ВВЕДЕНИЕ

В современное время персональные компьютеры применяются в большинстве сфер деятельности, если не во всех в какой-либо степени. В частности, их основное предназначение – совершение типовых операций, таких как: создание и оформление различной документации, сбор и хранение информации, осуществление коммуникаций как в текстовой форме, так и в аудио/видео формате, а также множество иных более узкоспециализированных операций, коих неизмеримое количество.

Помимо этого, актуальность данной темы заключается также в том, что в данный момент индустрия комплектующих персональных компьютеров развивается в геометрической прогрессии. Новые серии видеокарт, все большие и большие объёмы памяти как во внутренних жестких дисках, так и во внешних накопителях памяти. Все это приводит к тому, что персональный компьютер (в дальнейшем “ПК”) нуждается в постоянной модернизации, для поддерживания максимального темпа работы. А без знания архитектуры ПК, сделать это невозможно.

1. ИСТОРИЯ АРХИТЕКТУРЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

В целом, если довольно сильно углубиться в тему, можно обнаружить, что первая оформленная архитектура ПК была обнаружена в переписке между Чарльзом Бэббиджем (изобретателем первой аналитической вычислительной машины) и Адой Лавлейс (британским математиком), данная переписка описывала основной механизм анализа. Но в наше время логические элементы ПК, хоть и прошло колоссальное количество времени, функционируют по принципам составленным венгеро-американским физиком и математиком Джоном фон Нейманом (1903 - 1957), который ко всему прочему внёс непомерный вклад в продвижение и модернизацию ПК. Исключением являются только отдельно взятые типы систем для параллельных вычислений, у которых нет счетчика команд, не осуществлен классический концепт переменной и в наличии иные важные и принципиальные различия от общепринятой модели (как пример могут быть потоковая и редукционная ЭВМ). Данные и команды, находятся в одной и той же памяти и не различимы внешне. Их можно опознать лишь по методу использования; то есть одно конкретно взятое значение в ячейке памяти возможно использовать и как данные, и как команду, и как адрес, это зависит от метода обращения. Это способствует тому, что имеется возможность производить с командами те же операции, что и с числами, и, исходя из этого, открывает некоторые возможности. Так, циклически варьируя адресную часть команды, имеется возможность обеспечить обращение к последовательным элементам массива данных. Данный приём носит название “модификации команд” и с позиции современного программирования не имеет большой значимости и не приветствуется. Наиболее полезным является иное следствие принципа однородности памяти, когда команды одной и той же программы могут быть получены как результат исполнения другой программы. Данная возможность находится в основе трансляции - перевода текстовой части программы с языка высокого уровня на язык определённой вычислительной машины. Структурно основная память вычислительной машины состоит из пронумерованных ячеек, причём процессору в любой момент доступна абсолютно любая. Двоичный код команд и данных разделяется на единицы информации, которые называются словами, и находятся в ячейках памяти, а для получения доступа к ним, используются номера соответствующих ячеек - адреса. Все вычисления, которые предусмотрены алгоритмом решения задачи, обязаны быть представлены в форме программы, состоящей из последовательности управляющих слов - команд. Каждая конкретная команда предписывает некоторую операцию из пакета операций, осуществляемых вычислительной машиной.

2. АРХИТЕКТУрА ПК

2.1 Устройство ПК

Современные ПК представляют из себя совокупную работу следующих компонентов: системный блок (или процессор), монитор, устройства ввода/вывода (клавиатура, мышь), мультимедиа устройства (колонки, наушники и т.д.), также устройства работы с документами и изображениями (принтеры, сканеры, МФУ) и многие другие. Структурная схема ПК представлена на рисунке 1

Рисунок 1 – Файл

Общий вид ПК представлен на рисунке 2

Рисунок 2 «Общий вид ПК»

2.2 Основные компоненты системного блока

Определенная часть составляющих системного блока конструктивно размещена на системной или материнской плате (motherboard или mainboard). 

Плата представляет из себя конструктивный узел. На нем находятся микросхемы устройств, обеспечивается их нужное электрическое соединение друг с другом. Для электрического соединения с иными компьютерами, системная плата обладает разъемами. На ней же устанавливаются: микропроцессор, комплекс необходимых микросхем системной логики, модули постоянной и оперативной памяти, разъемы для подключения и установки микропроцессора, модулей памяти, внешних запоминающих устройств, источника питания и т. д., к тому же, на материнской плате есть система шин, предоставляющая обмен информацией между элементами, установленными на системную плату.

На рисунке 3 показан внешний вид модели MSI B450 Gaming Plus системной платы фирмы MSI, а на рисунке 4 продемонстрирована функциональная схема системной платы ПК

Рисунок 3 «Внешний вид системной платы MSI B450 Gaming Plus»

Рисунок 4 «Функциональная схема системной платы ПК»

3. СИСТЕМНЫЕ СРЕДСТВА

3.1 Звуковая и видеокарта

Видеокарта

Для работы с графикой (графическими программами) и просто для видео и игрушек необходимы – видеокарты. В зависимости от способа подключения, то есть от шины различают видеокарты на AGP (более старые) и на PCI-Express (новые). В зависимости от марки – GeForce и ATI Radeon. В зависимости от фирмы производителя – Asus, Gigabyte, Saphire, Albatron, Galaxy и MSI. Они обладают разными значениями видеопамяти: от 4 Mb минимально до 1024 Mb и выше. Чем выше параметры видеокарты, тем больше ее возможности в сфере работы с графикой. Честно говоря, высоких параметров в основном требуют видеоигры и системы 3D проектирования. Встроенные видеокарты имеют обычно малые объемы видеопамяти, то есть слабые свойства и поэтому подходят только для офисных программ.

Звуковая карта

Звуковая карта производит преобразование звука из аналогичной формы в цифровую. Для ввода звуковой информации используется микрофон, который подключается к входу звуковой карты. Звуковая карта также имеет возможность синтезировать звук (в ее памяти хранятся звуки различных музыкальных инструментов, которые она может воспроизводить).

3.2 Оперативная память и жесткий диск

Оперативная память

Оперативная память – не менее значимый компонент ПК, потому что именно он отвечает за скорость работы ПК и за создание среды для работы программ. Физически оперативная память представляет собой узкую планку – микросхему, на которой расположены модули памяти, общий объем которых и составляет объем оперативной памяти. В настоящее время согласно объему выделяют планки в 128, 256, 512, 1024, 2048 Mb. А по виду разъема на DDRI (старые) и DDRII (новые). Важной характеристикой также является частота «оперативки». Максимально известная мне частота составляет 800 МГц (PC-6400). Наиболее известные фирмы - производители Corsair, Kingston, Patriot, Kingmax, Hynix и т.д.

Жесткий диск

«Хранилищем» всей информации ПК является жесткий диск. Основная характеристика – объем. Сейчас наиболее распространены диски объемом 250 – 500 Gb. Согласно способу подключения, то есть виду шлейфа разделяют диски – на IDE либо SATA II подключение (наиболее распространенные). Самые известные производители: Maxtor, Seagate Barracuda.

Контроллер жестких дисков обычно находится на системной плате. Существуют различные типы контроллеров жестких дисков, которые различаются по количеству подключаемых дисков, скорости обмена информацией, максимальной емкости диска и др.

Таблица 1 «Типы контроллеров жестких дисков»

Тип	Количество устройств	Скорость обмена	Макс. емкость
IDE	2	1Мб/С	540Мб
EIDE	2+2	3—4 Мб/с	8Г6
SCSI	8	5—10 Мб/с	8Г6

4. УСТРОЙСТВА ВВОДА ТЕКСТА

В состав компьютера входят устройства, которые помогают перевести информацию с языка человека на язык компьютера.

Это следующие устройства:

• клавиатура;

• мышь;

• графический планшет;

• сканер;

• микрофон;

• джойстик;

4.1 Клавиатура

Важнейшее устройство ввода информации – это клавиатура. Клавиатура используется для ввода текстовой и числовой информации.

Клавиатура компьютера работает под управлением программ, которые определяют, какую информацию получает компьютер в результате нажатия клавиш. Механизм обработки сигналов, поступающих от клавиатуры, примерно следующий. Каждая клавиша на клавиатуре имеет свой номер, называемый кодом. После нажатия клавиши клавиатура посылает процессору сигнал прерывания и заставляет процессор приостановить свою работу и переключиться на программу обработки прерывания клавиатуры. При этом клавиатура в своей собственной специальной памяти запоминает, какая клавиша была нажата (обычно в памяти клавиатуры может храниться до 20 кодов нажатых клавиш, если процессор не успевает ответить на прерывание). После передачи кода нажатой клавиши процессору эта информация из памяти клавиатуры исчезает.

4.2 Координатные устройства ввода

Для ввода графической информации используются координатные устройства ввода информации: манипуляторы (мышь, трекбол).

У мыши шар вращается при перемещении ее корпуса по поверхности, а у трекбола вращается непосредственно рукой.

В настоящее время широкое распространение получили оптические мыши, в которых нет механических частей. Источник света, размещенный внутри мыши, освещает поверхность, а отраженный свет фиксируется фотоприемником и преобразуется в перемещение курсора на экране.

Для оптического ввода в компьютер и преобразования в компьютерную форму изображений (фотографий, рисунков, слайдов, а также текстовых документов) используется сканер.

Сканируемое изображение освещается белым светом (черно-белые сканеры) или тремя цветами (красны, зеленым и синим). Отраженный свет проецируется на линейку фотоэлементов, которая движется, последовательно считывает изображение и преобразовывает ого в компьютерный форма. Графический планшет используется для рисования и ввода рукописного текста. С помощью специальной ручки на графическом планшете можно рисовать, чертить схемы и добавлять подписи к электронным документам.

Цифровые камеры позволяют получать видеоизображения и фотоснимки непосредственно в компьютерном (цифровом) формате (цифровая фотокамера, Web – камера).

А

архитектура

4

Д

Данные

4

джойстик

13

диск

10

И

изображение

14

К

камеры

14

Клавиатура

13

клавиша

13

код

4

Контроллер

11

М

манипуляторы

14

микропроцессор

7

микрофон

13

МФУ

5

мышь

13

П

память

10

ПК

5, 10, 10, 13

планшет

13, 14, 14, 14

Плата

7

С

сканер

14