08.11.23

Классная работа

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНЫЙ ПРИНЦИП

ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА

ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА

В основу архитектуры современных

персональных компьютеров положен

магистрально-модульный принцип.

Модульная организация компьютера опирается

на магистральный (шинный) принцип обмена

информацией между устройствами.

Кроме этого модульный принцип предполагает,

что новые устройства (модули) должны быть

совместимы со старыми и легко устанавливаться в

том же месте, а это позволяет пользователю самому

комплектовать нужную ему конфигурацию

компьютера и модернизировать его.

Персональные компьютеры обычно проектируются на

основе

принципа

открытой

архитектуры.

Принцип

открытой архитектуры заключается в следующем:

-

компьютер можно собирать из отдельных узлов и

деталей,

разработанных

и

изготовленных

независимыми фирмами-изготовителями.

- компьютер легко расширяется и модернизируется

за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в

которые пользователь может вставлять разнообразные

устройства.

Магистраль (системная шина)

Устройства

ввода

Внешняя

память

Устройства

вывода

Процессор

Внутренняя

память

Пропускная способность шины

Быстродействие устройств компьютера зависит от тактовой частоты обработки

данных (измеряется в Гц).

Такт- промежуток времени между подачами последовательных

электрических импульсов, синхронизирующих работу устройств

компьютера. 1 такт - это 1 Герц (1 Гц) в секунду.

Пропускная способность показывает, какое количество информации может

передавать шина за секунду.

Пропускная способность (бит/сек) = разрядность шины в битах * частота

шины

Системная шина

Системная шина (Front Side Bus) — шина, обеспечивающая соединение

между центральным процессором и Северным мостом. В наиболее быстрых

ПК частота системной шины достигает 400 Мгц. Однако передача данных

между Северным мостом и процессором в 4 раза выше и частота достигает

1600

Мгц.

Т.к.

разрядность

системной

шины

совпадает

с

разрядностью

процессора, пропускная способность системной шины может достигать:

64 бита*1600 Мгц=102400 Мбит/с=12,5 Гбайт/с

Шина памяти

Обмен

данными

между

Северным

мостом

и

оперативной

памятью

производиться по шине памяти, частота которой может быть больше, чем

частота системной шины.

Разрядность

шины

памяти

также

равна

разрядности

процессора,

соответственно

пропускная

способность

шины

памяти

может

достигать

пропускной способности системной шины - 12,5 Гбайт/с.

Шина PCI Express

PCI Express или PCIe или PCI-E – шина, используемая

для

подключения

видеокарты

к

Северному

мосту.

Пропускная способность данной шины может достигать

32 Гбайт/с.

Шина SATA

SATA

(англ.

Serial

ATA)

—

последовательная

шина

обмена

данными

с

накопителями

информации

–

дисководами,

жесткими

дисками,

подключаемыми

к

Южному мосту.

Скорость передачи данных шины SATA во много раз

меньше и может достигать 300 Мбайт/с

USB

(англ.

Universal

Serial

Bus

—

универсальная

последовательная шина) — последовательный интерфейс

передачи

данных

для

среднескоростных

и

низкоскоростных

периферийных

устройств.

Предназначена для подключения принтеров, сканеров и

других

периферийных

устройств.

Пропускная

способность достигает 60 Мбайт/с.

Шина USB

Монитор,

проектор

Видеокарта

Жесткие

диски, CD,

DVD-

дисководы

процессор

Оперативная

память

Северный

мост

Южный

мост

Принтер, Сканер,

Модем,

клавиатура,

мышь,

фотокамера и др.

SATA

USB

Шина

памяти

PCI

Express

Системная шина

Рассмотрим архитектуру персонального компьютера

Системный блок

Системный блок



Конструктивно большинство основных устройств компьютера

объединены в системном блоке, к которому подключаются

внешние устройства (видеомонитор, клавиатура, мышь,

принтер, сканер, звуковые колонки и другие).



В системном блоке размещаются:



блок питания;



накопитель на жёстких магнитных дисках;



накопитель на гибких магнитных дисках;



накопитель на оптических дисках;



системная плата;



видеокарта



звуковая карта



сетевая карта



и др.



Корпус системного блока может иметь горизонтальную (DeskTop)

или вертикальную (Tower — башня) компоновку.

Основа

компьютера

Основу компьютера составляет находящаяся в

системном блоке системная (материнская)

плата, на которой размещены системные

(центральные) устройства компьютера -

процессор и оперативная память.

Процессор

Материнская плата

Оперативная память

Материнская плата

Материнская плата

Основные электронные компоненты, определяющие архитектуру

процессора, размещаются на основной плате системного блока, которая называется

системной или материнской

На системной плате реализована магистраль обмена информацией,

находятся разъёмы для установки микропроцессора и модулей оперативной памяти.

Системные платы исполняются на основе наборов микросхем, которые

называются чипсетами.

Контроллеры дополнительных устройств, либо

сами эти устройства, выполняются в виде плат

расширения и подключаются к шине с помощью

разъёмов расширения, называемых также

слотами расширения. К дополнительным

устройствам относятся видеоадаптер, звуковая

карта, TV-карта, сетевая карта, внутренний модем

и другие.

Контроллеры

Контроллеры

ПРОЦЕССОР

ПРОЦЕССОР

Процессор – центральное устройство компьютера, которое осуществляет

обработку информации, выполняя арифметические и логические операции,

заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует

работу всех устройств компьютера.

Функции процессора:



обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических

и логических операций;



программное управление работой устройств компьютера.

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.

ПРОЦЕССОР

ПРОЦЕССОР

Современные процессоры выполняются в виде

микропроцессоров.

Физически микропроцессор представляет собой

интегральную схему — тонкую пластинку

кристаллического кремния прямоугольной формы

площадью всего несколько квадратных

миллиметров, на которой размещены схемы,

реализующие все функции процессора.

ПРОЦЕССОР

ПРОЦЕССОР



Основной характеристикой процессора

является производительность

(быстродействие) – количество операций

выполняемых за единицу времени.



Производительность процессора

определяется его тактовой частотой,

разрядностью и его архитектурой.

Память компьютера

Память

Внутренняя

Внешняя

Оперативная

(ОЗУ)

256, 1Gb

2100 Mb/c

Постоянная

(ПЗУ)

ROM-BIOS

Винчестер

(НЖМД)

80, 500 Gb

33-150 Mb/с

Дисковод 3,5’’ (НГМД)

1,44 Mb

500 Kb/с

DVD-ROM до

17Gb

BD-ROM до

25Gb

Flash-карты,

Flash-драйв до

4Gb

CD-ROM

650 Mb

7800 Kb/c

Расположена на

материнской плате

ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ

ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ



Внутренняя память – это устройство, которое хранит

информацию, необходимую компьютеру в данный момент работы.



В состав внутренней памяти входят оперативная память, кэш-

память и постоянная (специальная) память.



Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM) — это энергозависимое

быстрое запоминающее устройство сравнительно небольшого

объёма, непосредственно связанное с процессором и

предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых

программ и данных, обрабатываемых этими программами.

Обычно оперативная память выполнена из интегральных микросхем

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ

ВНЕШНЯЯ ПАМЯТЬ

Внешняя память – это устройства,

предназначенные для долговременного хранения

больших объёмов информации.

Внешняя память энергонезависима,

характеризуется меньшим быстродействием в

сравнении с внутренней памятью, но имеет

намного больший информационный объём.

Винчестер

(НЖМД / HDD)



емкость 80, 500 Gb



время доступа 8 мс

(мили = 10

-6

)



скорость передачи

данных от 33 Мбайт/

с



скорость вращения

7200, 10000, 12000

об/мин

НЖМД – накопитель на

жестких магнитных дисках

HDD – Hard Disc Drive

Floppy

Floppy

диск

диск



Гибкие магнитные диски (floppy disk) помещаются

в пластмассовый корпус. Такой носитель

информации называется дискетой. Объем-1,44 мб

Оптические диски

Оптические диски



Накопители на оптических дисках –

устройства, которые записывают информацию и

считывают информацию с помощью лазерного

луча. (СD, DVD, BD)



HD DVD ёмкостью 15 Гбайт однослойные и 30 Гбайт

двухслойные



Blu-Ray Disc ёмкостью 25 Гбайт однослойные и 50

Гбайт двухслойные

Оптические диски

Оптические диски

новых форматов

новых форматов

Сравнительные характеристики CD и

DVD дисков

1, 2, 4

1

кол-во слоев

4,7 Gb

0,65 Gb

вместимость

640 нм

красный

780 нм

инфракрасный

длина волны

0,74 мкм

1,6 мкм

шаг дорожки

1,2 мм

(по 0,6 мм на слой)

1,2 мм

толщина

120 мм

120 мм

диаметр

DVD-ROM

CD-ROM

Параметр

Flash-драйв

 Флэш-память - особый вид энергонезависимой

перезаписываемой полупроводниковой памяти.



Ячейка флэш-памяти не содержит

конденсаторов, а состоит из одного транзистора

особой архитектуры, который может хранить

несколько бит информации.

Flash

Flash

-карты

-карты

Устройства на основе flash-памяти не

имеют в своём составе движущихся частей, что

обеспечивает высокую сохранность данных при их

использовании в мобильных устройствах

Клавиатура

Клавиатура

Клавиатура – стандартное устройство для

ввода алфавитно-цифровой информации и команд.

Мышь и джойстик

Мышь и джойстик



Мышь – это устройство-манипулятор

для ввода графической информации,

управления курсором и для работы с

графическим интерфейсом



Джойстик — устройство-

манипулятор для ввода информации

о движениях руки

Сканер – устройство для оптического ввода

изображений в память компьютера

Сканер

Сканер

Дигитайзер ( графический

планшет)



Графический планшет – устройство для ввода

графической информации, рукописного текста с помощью

специальной ручки.

Принтер

Принтер

Принтер – устройство для отображения

символьной и графической информации на

бумаге.

В настоящее время наибольшее

распространение получили три типа

принтеров: матричные, струйные и лазерные.

Матричный

(игольчатый) принтер

Последовательные,

ударные.

Головка принтера

оснащена 9, 18 или

24 иголками

Преимущества

•

Нетребовательность к качеству бумаги, печать на

нестандартной бумаге

•

Наличие

оттисков

(важно

для

официальных

документов), возможность печати под копирку

•

Простота и надежность

•

Дешевизна расходных материалов

Недостатки

•

Не печатают графику

•

Относительно высокий уровень шума

•

Относительно низкая скорость печати

•

Относительно низкое качество печати (150 dpi)

•

Только монохромная печать

Струйный принтер

Принцип действия

Изображение формируется из микрокапель ( ~ 50 мкм)

чернил, которые выдуваются из сопел картриджа.

Количество сопел обычно от 16 до 64, но есть

печатающие головки с сотнями сопел.

Преимущества

•

Высокое качество графики даже для самых дешевых

моделей.

•

Низкая стоимость принтера (продается ниже

себестоимости).

•

Наличие принтеров больших форматов (от А4 до А0

(плоттер)).

Лазерные принтеры

Преимущества

•

Высокая надежность

•

Относительно невысокая цена копии

•

Высокая

скорость

печати

(до

12

страниц/ мин.)

•

Высокое качество печати 300, 600 и

более dpi.

Недостатки

•

Монохромная

печать

(высокая

цена

принтера и копии для качественной

цветной печати)

Плоттеры

(графопостроители)

П

рименяются

для

вывода

длинных непрерывных графиков,

диаграмм и больших чертежей

.

Форматы: A2, A3, A1, A0

Различные

модели

плоттеров

могут

иметь

как

одно,

так

и

несколько

перьев

различного

цвета (обычно 4-8).

Мониторы ЭЛТ (CRT)

•

Свечение

люминофора

экрана

под воздействием электронного

луча,

формируемого

электронной пушкой.

•

Люминофор - вещество, которое

испускает

свет

при

бомбардировке

заряженными

частицами

.

Мониторы ЭЛТ (CRT)

•

Видимый размер монитора по диагонали – 15’’,

17’’, 19’’, 21’’

•

Разрешения,

поддерживаемые

монитором

–

VGA, SVGA, XGA, SXGA, UXGA

•

Шаг

зерна

–

расстояние

между

точками

на

экране (0,21 – 0,28 мм)

•

Частота регенерации (смены кадров) – от 72 Hz.

Стандарт VESA от 85 Hz

Основные характеристики

Мониторы ЖК (LCD)

•

Управление

светом лампы

подсветки,

проходящим

через слой

жидких

кристаллов за

счёт изменения

ими плоскости

поляризации.

Плазменные панели

(PDP)

Преимущества



Более сочные цвета в более широком диапазоне.



Широкий угол обзора.



Больше контрастность, чем у LCD, больше яркость,

чем у CRT.



Могут достигать больших размеров (с диагональю от

32" до 50") с минимальной толщиной.

Колонки и наушники



Акустические колонки и наушники –

устройства для вывода звуковой информации

Устройство

для

передачи

сигнала

(двоичного

кода)

по телефонным линиям.

Модем (МОдулятор-

ДЕМодулятор)

внешний

внутренний



П. 1.1 – 1.2 учить

Домашнее задание