Введение в аппаратные средства персональных эвм
ПЛАН
Структура и задачи курса.
Персональные компьютеры (ПК).
Структура ПК.
Микропроцессор и память.
Внешние запоминающие устройства.
Устройства ввода-вывода.
Клавиатурные тренажеры.
Литература: [4] c.57-108.
1. Структура и задачи курса
(См. программу и тематический план курса).
2. Персональные компьютеры
2.1. Структура пк
Компьютер (ЭВМ) — это универсальное (многофункциональное) электронное, программно-управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации Компьютер переводится с английского как "вычислитель". Долгое время он в основном использовался для выполнения громоздких вычислений. В настоящее время компьютер используется для работы с информацией (хранение, прием, передача, обработка). Информация представлена в виде чисел, текста, звука, графики.
Для функционирования ЭВМ необходима как аппаратная часть (hardware) так и программное обеспечение (software).
История ВТ уникальна, прежде всего, фантастическими темпами развития аппаратной и программной части. Разработкой персональных компьютеров занимались многие фирмы. Однако в 1981 фирме IBM удалось выпустить удачную модель ПК, которая стала эталоном ПК и завоевала рынок. Компьютер стал массовым инструментом (как телевизор, холодильник, пылесос).
Основные компоненты ПК:
процессор,
внутренняя (основная) память,
внешняя память,
устройства ввода,
устройства вывода.
Существует понятие базовой конфигурации ПК. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. В настоящее время в базовую конфигурацию входят 4 устройства: системный блок, монитор, клавиатура, мышь. Понятие базовой конфигурации может меняться. Общая схема ПК приведена на рис. 1.
Рис. 1. Общая схема персонального компьютера
Процессор — центральное устройство компьютера, непосредственно осуществляющее процесс обработки данных и программное управление этим процессом. Процессор управляет работой ЭВМ по заданной программе и выполняет операции обработки информации. Микропроцессор (МП) — это сверхбольшая интегральная схема, которая реализует функции процессора ПК. Микропроцессор создается на полупроводниковом кристалле (или нескольких кристаллах) путем применения сложной микроэлектронной технологии. Микропроцессор ПК обычно включает в себя два процессора: центральный и математический. Математический процессор используется для ускорения выполнения сложных математических преобразований (в частности, вычисления элементарных функций) и называется сопроцессором. Микропроцессор непосредственно взаимодействует с оперативной памятью и контроллерами системной платы.
Память. Память компьютера делится на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память ПК включает в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).
ОЗУ — быстрая, полупроводниковая, энергозависимая память. В ОЗУ хранятся исполняемая в данный момент программа и данные, с которыми она непосредственно работает. ОЗУ — это память, используемая как для чтения, так и для записи информации. При отключении электропитания информация в ОЗУ исчезает (энергозависимость).
ПЗУ — быстрая, энергонезависимая память. ПЗУ — это память, предназначенная только для чтения. Информация заносится в нее один раз (обычно в заводских условиях) и сохраняется постоянно (при включенном и выключенном компьютере). В ПЗУ начальной загрузки (НЗ) хранится информация, присутствие которой постоянно необходимо в компьютере. Обычно это компоненты операционной системы (программы тестирования оборудования, программа первоначальной загрузки ЭВМ и программы ввода-вывода).
Системная магистраль (общая шина, информационная магистраль) обычно представляет собой множество проводников на печатной плате ПК со схемами электрического согласования и усиления сигналов. С помощью этих проводников осуществляется связь между основными устройствами ПК. По одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация, по другой (шина адреса) — адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Есть еще третья часть магистрали — шина управления, по ней передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.). Количество одновременно передаваемых по шине бит называется разрядностью шины.
Контроллеры (адаптеры) – это специальные устройства предназначенные для единообразного подключения к системной магистрали ПК различных периферийных устройств. Каждый вид периферийного устройства имеет собственный контроллер. Например: контроллер клавиатуры, контроллер дисков, адаптер (контроллер) монитора и т.п. Кроме того, существуют контроллеры портов ввода-вывода (последовательных и параллельных), с помощью которых к ПК могут подключаться самые различные устройства, если они имеют средства для подсоединения к этим портам.
Материнская плата. Микропроцессор, ОЗУ и ПЗУ, а также контроллер клавиатуры обычно размещаются на одной печатной плате компьютера, которое получила название материнской. Материнская плата является своеобразным "ядром" ПК и во многом определяет технические характеристики компьютера.
Системный блок. Кроме материнской платы в системном блоке размещаются контроллеры внешних устройств, а также и ряд самих внешних устройств. В системном блоке обычно размещаются внешние запоминающие устройства: накопители на гибких (НГМД) и жестких (НЖМД) магнитных дисках, а также устройства для работы с лазерными дисками.
Магистрально-модульный принцип построения ПК. Описанную схему легко пополнить новыми устройствами – это свойство называется открытостью архитектуры. Для пользователя открытость архитектуры означает возможность свободно выбирать состав внешних устройств для своего компьютера, т.е. конфигурировать его в зависимости от круга решаемых задач. (Не хватает места на диске, меняем винчестер или устанавливаем второй, не идут игры, меняем процессор, системную плату или видеоадаптер.). Простота модификации ПК обеспечивается модульностью его построения и использованием унифицированного способа связи между модулями реализуемого с помощью системой магистрали.
Был описан пример классической структуры вычислительной машины. Современные компьютеры, базируются на тех же принципах, имеют некоторые отличия, обусловленные развитием техники.