Полный текст:
Содержание:
Введение. 2
1. Персональные
компьютеры – понятие, история появления, виды. 3
2. Основные
блоки ПК и их назначение. 5
2.1 Системная плата. 5
2.2 Микропроцессор. 7
2.3 Системная шина и контроллеры.. 9
2.4 Основная память. 10
2.5 Внешняя память. 11
2.6 Источник питания. 12
3. Внешние
устройства ПК.. 13
Заключение. 16
Список использованной литературы: 17
Введение
Поскольку массовое
распространение в настоящее время получили персональные компьютеры, их структурную
организацию рассмотрим подробно.
Несмотря на большое
многообразие модификаций и вариантов персональных компьютеров в любой комплект,
как правило, входят одни и те же виды устройств. Все эти устройства можно
разделить на внутренние (комплектующие)
и внешние (периферийные). Центральная и основная часть любого компьютера
– системный блок. Он содержит в себе практически все основные устройства, и к
нему подключены другие устройства. Они могут быть главными - устройства
ввода-вывода информации – монитор, клавиатура, мышь, либо дополнительными
внешними устройствами (принтеры, сканеры и т.д.) Присутствие последних не является обязательным
для компьютера, но значительно облегчает работу с ним.
Технические
средства – это комплекс
аппаратных средств, применяемых при функционировании персонального компьютера:
устройства ввода-вывода информации, устройства обработки и хранения данных,
средства телекоммуникации.
В реферате рассказывается
о том, из каких частей состоит компьютер и как эти части взаимодействуют друг с
другом.
1.
Персональные
компьютеры – понятие, история появления, виды.
Персональный компьютер (ПК) — компьютер (вычислительная машина), предназначенный
для личного использования, цена, размеры и возможности которого удовлетворяют
запросам большого количества людей.
Термин персональный
компьютер в активное употребление был введён в конце 1970-х годов компанией Apple Computer, которая первоначально использовала данный
термин для своего компьютера Apple II. Впоследствии он был перенесён на
компьютеры IBM PC. Первое время персональным компьютером вообще называли
любую машину, использующую процессоры Intel и работающую под управлением операционных
систем DOS, OS\2 и первых версий Microsoft Windows. С появлением других процессоров, таких
как AMD, Cyrix (ныне
VIA), название
стало иметь более широкую трактовку.
Создание персональных компьютеров началось
в 1970-х
годах с того, что любители стали собирать свои собственные компьютеры, зачастую
лишь для того, чтобы иметь возможность похвастаться таким необычным предметом. Таким
образом, первые персональные компьютеры почти не имели практического применения,
да и распространялись очень медленно.
Кроме всего
прочего, персональные компьютеры первого поколения можно было приобрести только
в виде комплекта деталей, а сама сборка, программирование и наладка работы
аппарата требовали определённого опыта и знаний машинных кодов. Позднее подобные
устройства стали привычными и начали продаваться готовыми, вместе с набором
адаптированных программ. В
обиход вошло понятие домашний компьютер. Компьютерная система IBM PC, положившая начало эпохе современных
персональных компьютеров, была выпущена в августе 1981 года IBM.[1]
Сейчас встречаются такие разновидности ПК:
1. Мобильные ПК
а) Ноутбуки - компактные
компьютеры, содержащие все необходимые компоненты в одном небольшом корпусе, которое,
как правило, складывается в виде книжки. Для достижения малых размеров в них
применяются специальные технологии.
б) Планшетные ПК аналогичны ноутбукам, но содержат
чувствительный к нажатию экран и не содержат механической клавиатуры.
в) Карманные ПК - сверхпортативные устройства. Управление
ими, как правило, происходит с помощью небольшого по размерам и разрешению
экрана, чувствительного к нажатию пальца или специального пера (стилуса), а
клавиатура и мышь отсутствуют.
2. Нестандартные конструкции ПК
а)
Баребоны — компьютеры, строящиеся пользователем для выполнения
определенных задач (обычно в качестве мультимедийной станции).
б)
Защищенные ПК - компьютеры, обладающие устойчивостью к агрессивным средам:
сильной вибрации, ударам, большой запыленности, влажности, вандализму —
условиям, в которых обычные ПК быстро бы вышли из строя.
в) Промышленные ПК предназначены для
решения задач промышленной автоматизации.
г) Компактные ПК занимают меньше места в рабочей
или домашней обстановке, легче вписываются в интерьер, зачастую красивее и тише
обычных ПК.
Таки образом, мы
выяснили, что понятие персональный компьютер вошло в обиход сравнительно
недавно, а сейчас уже существует огромное разнообразие разновидностей ПК.
2. Основные блоки ПК и их
назначение
Структурная
схема персонального компьютера с минимальным составом внешних устройств
представлена на рис.1[2]
Рисунок 1. Структурная схема ПК
2.1 Системная плата
Системная или
объединительная, материнская, плата – это важнейшая часть компьютера,
содержащая его основные электронные компоненты. С помощью материнской платы
осуществляется взаимодействие между большинством устройств машины.
Конструктивно материнская плата представляет собой печатную плату площадью
100-150 см2, на которой размещается большое число различных
микросхем, разъемов и других элементов. Существуют две основных разновидности
конструкции системной платы:
На
плате жестко закреплены все необходимые для работы микросхемы, - сейчас такие
платы используются лишь в простейших домашних компьютерах, называемых
одноплатными;Непосредственно
на системной плате размещается лишь минимальное количество микросхем, а все
остальные компоненты объединяются при помощи системной шины и конструктивно
устанавливаются на дополнительных платах (платах расширения), устанавливаемых в
специальные разъемы (слоты), имеющиеся на материнской плате; компьютеры,
использующие такую технологию, относятся к вычислительным системам с шинной
архитектурой.
Современные
профессиональные ПК имеют именно шинную архитектуру.
В схеме
материнской платы присутствует несколько основных микросхем, называемых чипсетом.
На эти микросхемы возложена основная роль по координации работы всего
остального оборудования. Микросхемы чипсета обеспечивают работу микропроцессора
и памяти, а также в зависимости от типа самого чипсета содержат в себе
различные контроллеры и / или управляют их работой.
На
материнской плате есть специальные разъемы (слоты), в которые можно
устанавливать дополнительные устройства (модемы, сетевые, аудио- и видеокарты,
дополнительные контроллеры и т.д.).
На
материнской плате находится микросхема BIOS (Basic Input-Output System), хранящая в себе программу, которая
автоматически начинает выполняться при включении компьютера, тестирует его
целостность и загружает операционную систему. Подпрограммы BIOS также управляют различными
процессами, происходящими на материнской плате, и режимами работы компьютера. В
CMOS
(энергозависимая часть BIOS) также записывается информация о подключенных к
материнской плате устройствах и предпочитаемых режимах работы с ними.
Контроллеры,
находящиеся на современных материнских платах, управляют работой подключаемых к
ним устройств.
Также на
материнской плате могут присутствовать микросхемы кэш-памяти 2-го уровня (если
они отсутствуют на плате микропроцессора) или 3-го уровня. Кэш-память хранит
копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. При обращении
микропроцессора к памяти поиск нужных данных сначала производится в кэш-памяти.
Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной
памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается.
Также на
системной плате непосредственно расположены:
Разъем
для подключения микропроцессора;Разъемы
для подключения модулей оперативной памяти;Микросхемы
мультимедийных устройств и т.д.[3]
2.2 Микропроцессор
Микропроцессор
(МП) – центральное устройство ПК, управляющее работой всех блоков машины,
выполняющее арифметические и логические операции над информацией. МП выполняет
инструкции, считываемые им из оперативной памяти. Каждая инструкция называется
машинной командой и записана в форме двоичного числа. Набор машинных команд
(система команд) у каждого типа микропроцессора ограничен и фиксирован, хотя у
современных микропроцессоров данные команды многочисленны и разнообразны.
В состав
микропроцессора входит несколько компонентов.
Устройство
управления (УУ), которое формирует и подает определенные сигналы управления во
все блоки компьютера в нужные моменты времени. Эти управляющие импульсы обусловлены
спецификой выполняемой операции, а также результатами предыдущих операций. УУ
формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает
эти адреса в соответствующие блоки компьютера. Арифметико-логическое
устройство (АЛУ) предназначено для всех арифметических и логических операций
над числовой и символьной информацией.Микропроцессорная
память (МПП) предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи
информации непосредственно используемой в ближайшие такты работы машины. Для
обеспечения высокого быстродействия машины МПП строится на регистрах, т.к.
основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и
считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего
микропроцессора. Регистрами называют быстродействующие ячейки памяти различной
длины, в то время как ячейки ОП имеют стандартную длину 1 байт и более низкое
быстродействие.Интерфейсная
система микропроцессора предназначена для сопряжения и связи с другими
устройствами ПК. Она включает в себя внутренний интерфейс МП (совокупность
средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное
взаимодействие), буферные запоминающие регистры и схемы управления портами
ввода-вывода (элементы системного интерфейса ПК, через которые МП обменивается
информацией с другими устройствами) и системной шиной.[4]
Современные
микропроцессоры имеют гибридную архитектуру. Внешне они работают как CISC-процессоры, получая сложные команды
из большого набора, но затем они декодирую эти команды в простые микрокоманды
(аналогичные RISC-командам), которые определенное время (пока не дойдет очередь для их
выполнения) складируются в специальный буфер для хранения микрокоманд (все это
происходит уже внутри самого микропроцессора).
Генератор
тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов,
частота которых определяет тактовую частоту микропроцессора. Частота генератора
тактовых импульсов является одной из основных характеристик ПК и во многом
определяет скорость его работы.
2.3 Системная шина и контроллеры
Системная
шина – основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь
всех его устройств между собой.
Системная
шина включает в себя:
Кодовую
шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной
передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;Кодовую
шину адреса (КША) содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной
передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта
ввода-вывода внешнего устройства;Кодовую
шину инструкций (КША) содержащую провода и схемы сопряжения для передачи
инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;Шину
питания, содержащую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к
системе энергопитания.[5]
Системная
шина обеспечивает три направления передачи информации: между микропроцессором и
основной памятью, между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних
устройств, между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств.
Порты
ввода-вывода блоков, через соответствующие унифицированные разъемы подключаются
к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры).
Контроллерами
называют устройства, управляющие работой различных шин и интерфейсов. Часть
контроллеров находится внутри чипсета, часть интегрирована в материнскую плату
в виде отдельных микросхем, а некоторые контроллеры можно подключать к
материнской плате, вставляя их в ее слоты. Контроллеры используются как для
передачи данных по системным шинам внутри материнской платы, так и для общения
со внешними устройствами.
Управление
системной шиной осуществляется либо непосредственно микропроцессором, либо чаще
через дополнительную микросхему контроллера шины, формирующую основные сигналы
управления. Обмен информацией между и системной шиной и внешними устройствами выполняется
с использованием ASCII-кодов.
2.4 Основная память
Основная
память (ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с
прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное
запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
ПЗУ
(ROM – Read Only Memory) предназначено для хранения
неизменяемой (постоянной) информации; позволяет оперативно только считывать
информацию, хранящуюся в нем;ОЗУ
(RAM – Random Access Memory) предназначено для оперативной
записи, хранения и считывания информации, непосредственно участвующей в
информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени.
Главные достоинства оперативной памяти - ее высокое быстродействие и
возможность обращения к каждой ячейки памяти отдельно (прямой адресный доступ к
ячейке). Недостаток - невозможность
сохранения информации в ней после выключения питания (энергозависимость).
Кроме
основной памяти на системной плате ПК имеется и энергозависимая память CMOS RAM (Complementary Metal-Oxide Semiconductor RAM), постоянно питающаяся от своего
аккумулятора; в ней хранится информация об аппаратной конфигурации ПК (обо всей
аппаратуре, имеющейся в компьютере), которая проверяется при каждом включении
системы.[6]
2.5 Внешняя память
Внешняя
память относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного
хранения любой информации. Внешняя память представлена разнообразными видами
запоминающих устройств, но наиболее распространенными из них, являются
накопители на жестких дисках. Их назначение - хранение больших объемов
информации, а также запись и выдача информации по запросу в оперативное
запоминающее устройство. В любом винчестере находятся один или несколько
дисков, покрытых материалами с определенными магнитными свойствами
(ферромагнетиками). На них и производится запись информации. Записывается и
считывается она при помощи магнитных головок, зависающих над поверхностью
диска.
Внутри
гибкого диска (дискеты) находится полимерный диск (пленка) с нанесенным на него
магнитным слоем защиты (от механических воздействий). В настоящее время дискеты
уже практически не используют.
В качестве
устройств внешней памяти используются также накопители на оптических дисках (CD ROM – Compact Disk Read Only Memory) и реже – запоминающие устройства на
кассетной магнитной ленте. Любой компакт-диск состоит из нескольких слоев:
основа из поликарбоната, на которую нанесено специальное, отражающее свет
покрытие (рабочий слой), несколько слоев защитного лака, между которыми могут
наноситься рисунки и подписи.
Сейчас очень
популярными стали устройства флеш-памяти. Такой тип памяти основан на
микросхемах памяти с металлизацией, с которых информация не стирается при
выключении питания. Флеш-диски и флеш-карты поддерживают возможность многократной
перезаписи. Стирание и запись информации на них производится блоками, притом
количество перезаписей ограничено (может достигать 1 млн.).
2.6 Источник питания
Источник
питания – блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.
Таким
образом, мы выяснили, что персональный компьютер представляет собой комплект
устройств, взаимодействующих между собой, и несмотря на разнообразие моделей
ПК, в их устройстве существует очень много нового.
3.
Внешние
устройства ПК
Внешние устройства
(ВУ) ПК – очень важная составная часть персонального компьютера, достаточно
сказать, что стоимость ВУ составляет до 80-85% стоимости всего ПК.
ВУ ПК
обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями,
объектами управления и другими компьютерами.
К внешним
устройствам относят:
Внешние
запоминающие устройства;Диалоговые
средства пользователя;Устройства
ввода информации;Устройства
вывода информации;Средства
связи и телекоммуникаций.
Диалоговые
средства пользователя включают в свой состав:
Видеомонитор является устройством для отображения
информации (вводимой и выводимой из ПК). Сейчас можно увидеть огромное число
самых различных мониторов. Они отличаются своими характеристиками, размером,
экранным разрешением, поддерживаемой частотой кадровой развертки, качеством
цветопередачи, требованиями к экологической безопасности, уровнем нагрузки на
зрение и т.д. Кроме того, мониторы различаются по своему типу и принципу
формирования изображения на экране. Мониторы могут быть цветными и монохромными.
Они могут работать в текстовом и графическом режимах;Устройства
речевого ввода-вывода – быстро развивающиеся средства мультимедиа. Это
различные микрофонные акустические системы, «звуковые мыши», синтезаторы звука.
К устройствам
ввода информации относятся:
Клавиатура
– устройство для ручного ввода информации в ПК (числовой, текстовой и
управляющей). На данное время это основное средство для управления компьютером;Графические
планшеты (дигитайзеры) – устройства для ручного ввода графической информации,
изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при
перемещении пера автоматически выполняется считывание координат его
местоположения и ввод этих координат в ПК. Планшеты могут использоваться в
качестве универсальных манипуляторов при работе в различных прикладных
программах;Сканеры
(читающие автоматы) – оборудование для автоматического считывания с бумажных и
пленочных носителей и ввода информации (машинописных текстов, графиков,
рисунков, чертежей) в ПК. Друг от друга сканеры отличаются своим устройством,
типом активных элементов, количеством оттенков, которые возможно различать с
его помощью, разрешением, с которого может считываться изображение, а также
способом подключения его к компьютеру;Устройства
целеуказания (графические манипуляторы), предназначенные для ввода графической
информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с
последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК;Сенсорные
экраны – для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с экрана дисплея в ПК.
К устройствам вывода информации относятся:
Принтеры
– печатающие устройства вывода данных из компьютера, преобразующие ASCII-коды и битовые последовательности в
соответствующие им символы и фиксирующие их на бумаге. По принципу работы
принтеры разделяются на: алфавитно-цифровые (ромашковые) печатающие устройства,
матричные, струйные, лазерные и сублимационные принтеры. Эти типы принтеров
различаются между собой главным образом способом нанесения изображения на
бумагу;Графопостроители
(плоттеры) – устройства для вывода графической информации (графиков, чертежей,
рисунков) из ПК на бумажный носитель. Плоттеры по принципу формирования
изображения можно разделить на векторного
и растрового типа. По принципу действия плоттеры бывают: перьевые,
струйные, лазерные, термографические, электростатические.
Устройства
связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими
средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифро-аналоговые
и аналогово-цифровые преобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам
связи, к другим компьютерам и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы
и карты – сетевые адаптеры, модемы и т.п.).
Таким
образом, мы выяснили, что помимо основных устройств, в состав компьютера могут
входить и необязательные – внешние устройства, которые в конечном счете и
определяют предоставляемые компьютером возможности и существенно облегчают
работу на персональном компьютере.
Заключение
В реферате была рассмотрена
структурная организация персональных компьютеров, персональный компьютер как
комплекс устройств, взаимодействующих между собой.
Развитие электронной
промышленности осуществляется такими быстрыми темпами, что буквально через один
год сегодняшнее «чудо техники»
становится морально устаревшим. Однако принципы устройства компьютера остаются неизменными.
Рассмотрев структуру
персонального компьютера, можно сказать следующее: несмотря на разнообразие
моделей ПК, в их устройстве существует много общего. Обязательная его
составляющая - системный блок, необязательная – дополнительные внешние
устройства, которые могут существенно облегчать работу на ПК. Ведь богатство
предоставляемых компьютером возможностей связано не только с тем, что компьютер
является универсальным механизмом для переработки информации, но и с тем, что к
нему можно подключить самые разнообразные устройства для ввода, вывода,
обработки и хранения информации.
Поскольку персональные
компьютеры получили массовое распространение в настоящее время, то знания
архитектуры компьютеров зачастую становятся просто необходимыми.
Список использованной
литературы:
Ахметов К.С. Современный персональный
компьютер. - М.: КомпьютерПресс, 1995. – 317с.Бройдо В.Л. Вычислительные системы,
сети и телекоммуникации: 2-е издание, учеб. для вузов. - Спб.: ПИТЕР, 2006. – 703с.Зараев А.В. Новая энциклопедия
персонального компьютера. - М.: ЭКСМО, 2003. – 512с.Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия
персонального компьютера. - М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2003. – 920с.Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК: 17-е изд.
— М.: Вильямс, 2007. — 1504с.Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователей. Краткий курс. -
М.: Инфра-М, 1997. – 480с.www.vikipedia.ru
[1] Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК: 17-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — стр. 543-546
[2] Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и
телекоммуникации: 2-е издание, учеб. для вузов. - Спб.: ПИТЕР, 2006, стр.85
[3]
Зараев А.В. Новая энциклопедия персонального компьютера. - М.: ЭКСМО, 2003.
Стр.39
[4] Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: 2-е
издание, учеб. для вузов. - Спб.: ПИТЕР, 2006, стр.85
[5] Бройдо В.Л. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации: 2-е
издание, учеб. для вузов. - Спб.: ПИТЕР, 2006, стр.85
[6]
Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователей. Краткий курс. - М.: Инфра-М,1997.
Стр.31-40.