Презентация "Структурная схема компьютера"

Структурная схема компьютера. Принципы работы аппаратных средств компьютера

Что такое компьютер?

Компьютер или ЭВМ (электронно-вычислительная машина) – это универсальное техническое средство для автоматической обработки информации.

Аппаратное обеспечение компьютера

Аппаратное обеспечение компьютера – это все устройства, входящие в его состав и обеспечивающие его исправную работу.

На каких принципах построены компьютеры?

Несмотря на разнообразие компьютеров в современном мире, все они строятся по единой принципиальной схеме, основанной на фундаменте идеи программного управления Чарльза Бэббиджа (середина XIX в). Эта идея была реализована при создании первой ЭВМ ENIAC в 1946 году коллективом учёных и инженеров под руководством известного американского математика Джона фон Неймана , сформулировавшего концепцию ЭВМ с вводимыми в память программами и числами - программный принцип .

Главные элементы концепции:

• двоичное кодирование информации;
• программное управление;
• принцип хранимой программы;
• принцип параллельной организации вычислений, согласно которому операции над числом проводятся по всем его разрядам одновременно.

С тех пор структуру (архитектуру) современных компьютеров часто называют неймановской.

ОБЩАЯ СХЕМА КОМПЬЮТЕРА

Центральная часть

Процессор

Устройства ввода исходных данных

Устройства вывода данных и результатов

Устройство управления

Арифметико-логическое устройство

ПЗУ

ОЗУ

Внутренняя память

Внешняя память

Персональный компьютер (ПК) в своём минимально необходимом составе согласно этой схеме включает

• основные устройства ввода: клавиатуру и манипулятор «мышь»;
• основное устройство вывода: монитор;
• центральная часть располагается в системном блоке;
• внешняя память располагается на носителях – дисках и приводится в действие специальными приводами – дисководами;
• в единую конфигурацию все части ПК соединены с помощью устройств сопряжения.

Персональный компьютер

В основе строения ПК лежат два важных принципа: магистрально-модульный принцип и принцип открытой архитектуры . Согласно первому все части и устройства изготавливаются в виде отдельных блоков, информация между которыми передаётся по комплекту соединений, объединённых в магистраль. При этом общую схему ПК можно представить в следующем виде:

Магистрально-модульный принцип

Процессор

Внутренняя память

Магистраль

Устройства ввода

Устройства вывода

Устройства внешней памяти

Устройства сопряжения

Модемы

Клавиатура

Мышь

Порты

Платы расширения

Джойстик

Сетевые концентраторы

Сканер

Шины и кабели

Микрофон

Цифровая камера

Монитор

Принтер

Плоттер

Акустическая система

Диски (оптические, жесткие, гибкие)

Дисководы

Картриджи

Системная шина(магистраль)

• Системная шина предназначена для передачи информации, закодированной в двоичном коде. Характеристика системной шины, определяющая количество бит информации, передаваемых одновременно, называется разрядностью.
• Характеристика системной шины, определяющая количество информации, передаваемой за секунду.

Системная шина(магистраль)

• Адресная шина - часть системной шины , предназначенная для передачи адресных данных и представляющая собой электронный проводник или группу проводников, число которых, как правило, равно максимально допустимому числу разрядов адреса.

• У процессоров Intel Pentium адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти.

Системная шина(магистраль)

• Шины данных - часть системной шины, предназначенная для передачи данных между компонентами компьютера.

• Основной характеристикой шины данных является её ширина в битах. Ширина шины данных определяет количество информации, которое можно передать за один такт. В компьютерах, собранных на базе процессоров Intel Pentium, шина данных 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байт.

Принцип открытой архитектуры

Второй принцип построения ПК – открытая архитектура – предполагает возможность сборки компьютера из независимо изготовленных частей, доступную всем желающим (подобно детскому конструктору).

Аппаратное обеспечение компьютера

Центральный процессор (CPU):

это основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера.

Характеристики:

• фирма-производитель;
• архитектура;
• тактовая частота;
• количество ядер;
• объем кэшей.

Радиатор и кулер процессора

Аппаратное обеспечение компьютера

Центральный процессор (CPU):

Мощность компьютера, его характеристики во многом определяются типом (моделью) процессора. ПК фирмы IBM (International Business Machines) оснащаются процессорами фирмы Intel, а ПК фирмы Apple – процессорами фирмы Motorola. Основными характеристиками процессора считают его разрядность и быстродействие. Разрядность процессора – это количество разрядов в числах, с которыми может работать процессор одновременно . С ростом разрядности повышается мощность компьютера, точность вычислений и доступный объём внутренней памяти. Быстродействие процессора – количество обрабатываемой информации в единицу времени или простых (сложение, вычитание) операций в секунду . Оно выражается тактовой частотой , измеряемой в МГц.

Аппаратное обеспечение компьютера

Внутренняя память компьютера:

Внутренняя память компьютера – это набор ячеек хранения информации, имеющих номер и адрес. Общее их количество, доступное процессору, составляет его адресное пространство . Внутренняя память включает оперативную и постоянную составляющие

Аппаратное обеспечение компьютера

Внутренняя память компьютера ОЗУ:

Оперативное запоминающее устройство или ОЗУ (англ. RAM – Random Access Memory – память произвольного доступа) – это память для временного хранения информации, пока компьютер включен . Она позволяет быстро (оперативно) записывать и считывать нужную информацию. В ОЗУ находится вся информация, находящаяся в обработке, причём можно обратиться к любому её фрагменту в текущий момент времени, что и позволяет её называть памятью произвольного доступа. Но всё хранимое в ОЗУ исчезает бесследно с выключением электропитания. Наиболее употребимая и располагающаяся непосредственно на пути к процессору часть ОЗУ называется кэш-памятью (cache). Она служит для увеличения быстродействия ПК. Составной частью оперативной памяти является и видеопамять .

Аппаратное обеспечение компьютера

Внутренняя память компьютера ПЗУ:

Постоянное запоминающее устройство или ПЗУ (ROM – Read Only Memory – память только для чтения) – это память для хранения встроенного набора команд, обеспечивающего работу компьютера . Это устройство позволяет только считывать заложенную в него разработчиком информацию, записывать или стирать что-либо в нём нельзя. Эта часть внутренней памяти не зависит от внешнего электропитания.

Центральная часть ПК конструктивно располагается в специальном корпусе – системном блоке .

BIOS

Микросхема

Аппаратное обеспечение компьютера

Внешняя память компьютера :

Устройства внешней памяти компьютера совмещают возможности ОЗУ и ПЗУ - хранят информацию по желанию пользователя независимо от электропитания . Но в отличие от внутренней памяти, они не связаны прямо с процессором. Внешняя память компьютера – это самые современные носители информации.

Аппаратное обеспечение компьютера

Внешняя память компьютера :

Они характеризуются:

• плотностью записи (количество единиц информации на единицу площади поверхности материала изготовления);
• скоростью передачи данных , записи и чтения (количество единиц информации, передаваемое в единицу времени);
• надёжностью (длительность хранения информации).

Внутренний

Внешний

привод компакт-дисков

картридер

Аппаратное обеспечение компьютера

Каждое внешнее устройство взаимодействует с процессором ПК через специальный блок – КОНТРОЛЛЕР, который преобразует информацию, поступающую от процессора в соответствующие сигналы, управляющие работой устройства. Существуют контроллеры монитора, клавиатуры, принтера, дисковода…

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства вывода информации:

Монитор - основное устройство вывода информации

жидкокристаллические

на электронно-лучевой трубке

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства вывода информации:

Принтер – устройство вывода информации в виде «твёрдой копии» (на бумаге)

Лазерный

Струйный

Сублимационный

Твердочернильный

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства вывода информации:

Акустические системы (колонки, наушники) – устройства вывода звуковой информации.

Наушники

Колонки

Микрофон

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства вывода информации:

Плоттер (графопостроитель) – устройство для вывода широкоформатных «твёрдых копий» (графиков, схем, карт, чертежей)

Планшетный

С перемещающимся

носителем

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства ввода информации:

Клавиатура – основное устройство ввода в ПК.

В основе расположения клавиш лежит стандарт печатной машинки QWERTY (1867 г. – топограф К. Л. Шоулз (США)

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства ввода информации:

Ручной манипулятор типа «мышь» дополняет возможности клавиатуры и сегодня также обязателен в составе ПК.

Наряду с «мышью» существуют и другие ручные манипуляторы: джойстик (рычаг управления в игровых программах), трекбол, руль, тачпад (сенсорный планшет).

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства соединения:

Главное предназначение устройств соединения – служить переходниками или согласующими устройствами.

Для того, чтобы соединить друг с другом различные устройства в ПК, они должны иметь одинаковый аппаратный интерфейс.

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства соединения.:

Аппаратный интерфейс – это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой. Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шинам не напрямую, а через порты и платы расширения. Объединяется же всё это многообразие устройств на системной плате.

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства соединения.:

Системная плата (материнская, англ. matherboard) – это электронное устройство для размещения и соединения основных компонентов ПК, определяющих его архитектуру: процессора, внутренней памяти, плат расширения и портов подключения.

Системная плата занимает важнейшее место внутри системного блока. Порты – это электронные схемы, выполненные в виде разъёмов и содержащие несколько регистров ввода-вывода для подключения внешних устройств.

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства соединения.:

Платы расширения – это небольшие электронные платы (карты), дополняющие возможности материнской платы, на которой расположены специальные гнёзда для их подключения - слоты.

Примерами плат расширения являются видео- и звуковой адаптеры .

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства соединения.:

Видеоадаптер – это плата (карта) расширения для обработки изображений и обеспечения работы монитора. Это устройство содержит некоторую часть оперативной памяти – видеопамять, а также обеспечивает программную настройку режимов цветности экрана. Стандартным типом видеоадаптера сегодня является SVGA (Super Video Graphics Array), позволяющий отображать на экране до 1280*1024 точек и задающий режим цветности true color (около 16 млн. цветов). Разновидностью видеоадаптеров можно считать TV-тюнеры, обеспечивающие приём и обработку телевизионного сигнала, что приводит к использованию ПК ещё и как телевизора.

Видеоадаптер

TV-тюнер

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства соединения.:

Звуковой адаптер - это плата (карта) расширения для обработки звуковой информации (записи, воспроизведения, создания звука программными средствами). Звуковой адаптер обеспечивает соединение ПК с такими устройствами ввода и вывода как микрофон, наушники, акустические системы, синтезаторы и др. Задачами аудиокарты являются: 1) преобразование непрерывных (аналоговых) звуковых сигналов в цифровой код и запись его на диск; 2) преобразование цифрового вида звуковой информации в аналоговый сигнал и передача его на воспроизводящее устройство.

Аппаратное обеспечение компьютера

Устройства соединения.:

Устройством соединения компьютеров по телефонному каналу служит модем . Это устройство сопряжения между цифровым устройством - компьютером и аналоговым устройством – телефоном. Процесс преобразования сигналов от компьютера к телефону называется МОдуляцией, а обратный процесс – ДЕМодуляцией. Отсюда произошло и название устройства – модем.

Спасибо за внимание!