Внутренние устройства ПК
Презентация к уроку
по дисциплине
«Архитектура компьютерных
систем»
Автор: Костенко Н.Г.
Университетский колледж ОГУ
Процессоры
Процессор – главное вычислительное
устройство, состоящие из выращенного
по специальной технологии кристалла
кремния, и миллионов логических
элементов – транзисторов.
Та часть процессора, которая выполняет
команды, называется арифметико-логическим
устройством (АЛУ), а другая его часть,
выполняющая функции управления
устройствами, называется устройством
управления (УУ). Обычно эти два устройства
выделяются чисто условно, конструктивно они
не разделены. В составе процессора находится
еще несколько устройств, называемых
регистрами.
Характеристика процессора
Тактовая частота обработки информации
Тактом называют время между началом подачи двух
последовательных импульсов электрического тока,
синхронизирующих работу различных устройств
компьютера. Специальные импульсы для отсчета времени
для всех устройств вырабатывает тактовый генератор
частоты, расположенный на системной плате. Тактовая
частота определяется как количество тактов в секунду и
измеряется в мегагерцах(1МГц= 1 млн тактов/сек).
Микропроцессоры с наибольшей тактовой частотой
обладают и наибольшим быстродействием - количество
операций, выполняемых ими в секунду - MIPS(миллион
инструкций в сек).
Далее
Разрядность процессора
Разрядность процессора - это
число битов, обрабатываемых
процессором одновременно.
Процессор может быть 8-, 16-, 32- и
64-разрядным. Вместе с
быстродействием разрядность
характеризует объем информации,
перерабатываемый процессором
компьютера за единицу времени.
Далее
Адресное пространство
(адресация памяти)
Объем физически
адресуемой МП оперативной
памяти называется его адресным
пространством. Он определяется
разрядностью внешней шины адреса. Поэтому
разрядность процессора часто уточняют записывая,
например, 32/32, это значит МП имеет 32х разрядную
шину данных и 32х разрядную шину адреса, т.е.
одновременно обрабатывается 32 бита информации,
а объем адресного пространства МП составляет 4
Гбайта
Разновидности процессоров
Процессоры различают двух видов:
•
Процессор с подключением в гнездо
•
Процессор с подключением в слот
Циклы работы процессора
1.
Чтение очередной команды из оперативной
памяти.
2.
Анализ считанной команды (определение типа
команды, адресов для чтения данных и записи
результата).Чтение данных из оперативной
памяти, необходимых для выполнения
команды.
3.
Выполнение команды.
4.
Запись результатов в оперативную память.
5.
Вычисление адреса очередной команды.
Структура микропроцессора
Микропроцессор
АЛУ
УУ
Регистры
АЛУ
АЛУ – арифметико-логическое устройство. Оно
обеспечивает выполнение основных операций по
обработке информации.
Любую задачу компьютер разбивает на отдельные
логические операции производимые над двоичными
числами, причем в одну секунду осуществляются сотни
тысяч или миллионы таких операций. Сложение,
вычитание, умножение и деление – элементарные
операции выполняемые АЛУ ЭВМ.
Кроме арифметического устройства АЛУ включает и
логическое устройство, предназначенное для операций,
при осуществлении которых отсутствует перенос из
разряда в разряд.
Назад
УУ (устройство управления)
УУ – устройство управления, управляет
процессом обработки и обеспечивает
связь с внешними устройствами.
Назад
Регистры
Регистры – внутренние носители
информации микропроцессора. Это
внутренняя память процессора.
Регистров 3: Один хранит команды, Два
других хранят данные.
В соответствии с командами процессор
имеет производит сложение, вычитание
или сопоставление содержимого
регистров данных.
Назад
Материнская (системная) плата
Материнская плата
является главной
составной частью ПК. Это
не только основной его
элемент, но и
самостоятельное
устройство, управляющее
внутренними связями и
другими устройствами. От
ее качества и
быстродействия напрямую
зависит стабильность и
скорость работы всего
компьютера.
Элементы системной платы:
Разъем PCI
Гнездо процессора
Разъем модулей
памяти
Разъём PCI-Express
Чипсет
Разъём для
подключения
индикаторов и
переключателей
фальшпанели
ПК
Коннекторы для подключения
IDE- или SCSI-устройств и FDD
Далее
Элементы системной платы:
Аккумуляторная
батарея
Микросхема
BIOS
Питание
Далее
Назад
Элементы системной платы:
Порт для
аудиоустройств
USB-порты
Вход для сетевого
кабеля
Порт COM1
LTP1 – порт для
принтера
Порт
PS/2
Назад
Оперативная память (RAM)
Основная задача RAM – предоставлять по требованию
CPU необходимую информацию. Это означает, что
данные в любой момент должны быть доступны для
обработки
RAM может строится на микросхемах
динамического(DRAM) или статического (SRAM) типа.
SRAM обладает более высоким быстродействием, но
значительно дороже DRAM.
Важные показатели RAM:
1.
Информационная ёмкость , определяется
максимальным объемом хранимой
информации, выраженная в битах или байтах.
Этот параметр зависит так же от организации
памяти.
2.
Быстродействие , характеризуемое временем
выборки информации из ОЗУ и временем цикла
обращения к ОЗУ, с произвольным доступом.
3.
Энергопотребление , определяемое
электрической мощностью, потребляемой ОЗУ
от источников питания в каждом из режимов
работы
О микросхемах RAM
Микросхемы памяти изготавливаются методами
полупроводниковой технологии при использовании в
качестве исходных материалов кремния, арсенида галлия,
аморфных полупроводников.
Конструктивно RAM выполняется в виде модулей
микросхем, что позволяет добавлять объем оперативной
памяти, которая используется не только в ПК, но и в
самых разнообразных периферийных устройствах – от
видеокарт до лазерных принтеров.
Кэш-память
Кэш (англ. cache), или сверхоперативная память
— очень быстрое ЗУ небольшого объёма,
которое используется при обмене данными
между микропроцессором и оперативной
памятью для компенсации разницы в скорости
обработки информации процессором и несколько
менее быстродействующей оперативной
памятью.
Кэш-памятью управляет специальное устройство
— контроллер, который, анализируя
выполняемую программу, пытается предвидеть,
какие данные и команды вероятнее всего
понадобятся в ближайшее время процессору, и
подкачивает их в кэш-память.
Видеокарта
Для хранения графической
информации используется
видеопамять. Видеопамять (VRAM) —
разновидность оперативного ЗУ, в
котором хранятся закодированные
изображения. Это ЗУ организовано
так, что его содержимое доступно
сразу двум устройствам —
процессору и дисплею. Поэтому
изображение на экране меняется
одновременно с обновлением
видеоданных в памяти.
Далее
Видеокарта
Многие видеокарты поддерживают
ввод изображения на телеэкран или,
наоборот, прием изображения с
внешнего источника – видеокамеры,
видеомагнитофона или
телевизионной антенны (эти
операции выполняют видеовход и
TV-тюнер). Кроме того, современной
видеокарте приходится заниматься
ещё и декодированием «сжатого»
видеосигнала, поступающего с
дисков DVD.
Характеристика видеокарт
Чипсет:
Главным «мозговым
центром» любой
видеокарты является
специализированный
графический чип,
микросхема, которая
объединяет в себе
«подразделения»
ответственные за работу с
обычной, двухмерной, и
игровой трехмерной
графикой.
Далее
Память в видеокартах
Объем оперативной памяти:
Имеет решающие значение при
выборе видеокарты, так как от этого
зависит ее производительность. На
современных видеокартах объем
памяти достигает 1Гб.
Типы используемой памяти
На недорогих моделях
используется память DDR SDRAM,
более совершенные модели
оснащены быстрой памятью DDR-II.
Дополнительные возможности
1. Как уже говорилось видеокарты
обладают видеовыходом для вывода
изображения на экран телевизора.
2. Второй «бонус» - встроенный в
видеокарту TV-тюнер для приема
телевизионных сигналов и вывода их
на монитор (встречаются сегодня в
основном в самых дорогих моделях
видеокарт от ATI).
TV-тюнер
Тюнеры - это еще один класс
устройств, позволяющих к
функциям телефона, факса,
музыкального центра с часами
и будильником, DVD-
проигрывателя,
видеомагнитофона и проч.,
которые может выполнять
компьютер, прибавить еще
две: функции радиоприемника
и телевизора. Соответственно
существуют FM-тюнеры и TV-
тюнеры. Они, как и модемы,
бывают внешними и
внутренними.
Принцип работы TV-тюнера
TV-тюнеры тоже устроены довольно просто. Но тут присутствует
АЦП, который преобразует сигнал в цифровую форму, чего не было
у FM-тюнеров. Оцифрованные кадры посылаются в видеокарту по
шине и выводятся ею на экран монитора, в результате мы видим
окно с видео. Так как видеопоток имеет довольно приличную
скорость, то шина должна обладать достаточной пропускной
способностью, поэтому TV-тюнеры делаются только для шины PCI,
хотя раньше можно было найти также ISA-платы. Звук же
передается на звуковую карту аналогично FM-тюнерам через
внешний или (реже) внутренний кабель.
Жесткий диск (Hard Disk)
Жесткий диск (Hard Disk)
предназначен для постоянного
хранения информации,
используемой при работе с
компьютером: программ
операционной системы, часто
используемых пакетов
программ, различных данных.
Жесткий диск — это магнитный
диск, который устанавливается
в системном блоке
компьютера.
Далее
Внешне этот диск представляет собой герметичную
металлическую коробку, внутри которой расположен сам диск,
магнитные головки чтения-записи, механизмы вращения диска и
перемещения головок. Хотя говорят "диск", на самом деле
жесткий диск состоит из нескольких дисков, нанизанных на
общую ось. Запись информации производится на обе стороны
каждого диска. Соответственно, имеется необходимое
количество магнитных головок.
Из чего же состоит Hard Disk
Для пользователя жесткие диски отличаются друг от друга
прежде всего своей емкостью. Современные жесткие диски
имеют емкость в несколько сотен гигабайт(Гб).
CD-ROM
Стандартный диск состоит из тpех слоев: подложка из
поликарбоната, на которой отштампован pельеф диска,
напыленное на нее отражающее покpытие из алюминия,
золота, сеpебpа или другого отражающего материала, и два
более тонких защитных слоев лака, на один из котоpых
наносятся надписи и pисунки и прочее декоративное
оформление. Информация записывается вдоль спиpальной
доpожки, идущей от центpа к пеpифеpии, на котоpой
pасположены битовые ячейки (питы). Инфоpмация
составляется чеpедованием питов и пpомежутков между ними
(то есть двоичными нулями и единицами). Емкость CD
составляет 650 Mb.
Виды дисков
Накопители CD-R (CD-Recordable) позволяют
записывать собственные компакт-диски.
Более популярными являются накопители CD-RW,
которые позволяют записывать и перезаписывать диски
CD-RW, записывать диски CD-R, читать диски CD-ROM,
т.е. являются в определённом смысле универсальными.
DVD-R универсальный цифровой диск который вмещает
чрезвычайно много информации — от 4,7 до 17 Гбайт.
DVD-RW позволяют записывать и перезаписывать диски
DVD-R
CD-R
CD-R — это оптический
носитель информации,
предназначенный только
для чтения, на котором
может храниться до 650 Мб
данных. Доступ к данным
на CD-ROM
осуществляется быстрее,
чем к данным на дискетах,
но медленнее, чем на
жёстких дисках.
CD-RW
В CD-RW используется промежуточный слой из
органической пленки, изменяющей под
воздействием лазерного луча свое
фазовое состояние с аморфного на
кристаллическое и обратно, в результате
чего меняется прозрачность слоя. Фиксация
изменений состояния происходит благодаря тому,
что материал регистрирующего слоя при нагреве
свыше критической температуры переходит в
аморфное состояние и остается в нем после
остывания, а при нагреве до температуры
значительно ниже критической восстанавливает
кристаллическое состояние.
DVD-Rom
Технология DVD стала огромным скачком в
области носителей информации. Стандартный
однослойный односторонний диск может хранить
4.7 Gb данных. Но DVD могут изготавливаться по
двухслойному стандарту, который позволяет
увеличить количество хранимых на одной
стороне данных до 8.5 Gb. Кроме этого, диски
DVD могут быть двухсторонними, что
увеличивает емкость диска до 17 Gb. Таким
образом, DVD могут дать нам гораздо больше в
области компьютерных программ, развлечений,
видеофильмов с хорошим качеством
изображения и звука.
НГМД
Гибкие магнитные диски (дискеты) бывают двух
типов: (3,5" — 8 мм) и (5,25" — 133 мм). Тип
определяется диаметром диска, находящегося
внутри пластиковой коробки. Сама
пластиковая коробка выполняет функцию
защиты от внешних воздействий.
Объем дискеты зависит:
1.
от плотности записи на дорожке.
2.
от количества рабочих сторон на
дискете.
Далее
Правила пользования
Чтобы диск не перестал работать не
нужно:
дотрагиваться до записывающей
поверхности;
писать на этикетке дискеты карандашом
или шариковой ручкой;
сгибать дискету;
перегревать дискету (на солнце или около
батареи отопления);
подвергать дискету воздействию магнитных поля.
Звуковая карта
Современные звуковые карты могут предоставить
солидные возможности для обработки звукового
сигнала и превратить даже обычный домашний
компьютер в весьма неплохой и функциональный
аудиокомплекс.
На типичной звуковой карте могут находиться
следующие разъемы:
Внешние.
Внутренние.
Звуковые платы
Любая звуковая плата представляет
собой в конечном счете плату
ЦАП/АЦП. В простейшем аналоговом
электрическом виде звук выглядит как
переменный сигнал (синусоида).
Основное отличие реального звука
состоит лишь в том, что он получается
в результате наложения и
взаимодействия большого числа
колебаний разной частоты, фазы и
амплитуды.
Внешние разъемы
Игровой, или MIDI-порт.
Линейный вход.
Микрофонный вход.
Линейный выход для
подключения активных
колонок или усилителя.
Аудиовыход, на который подается прошедший
через встроенный в карту маломощный (2-4
ватта на канал) усилитель сигнал.
Цифровой выход.
Цифровой вход.
Внутренние разъемы
Внутренний вход, обычно используется
для подключения CD-ROM.
Внутренний выход.
Цифровой вход SPDIF.
Дополнительные разъемы для
внутреннего подключения таких
устройств, как модем, плата
видеомонтажа или TV-тюнер и прочего.
