Устройство компьютера

190

УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

Когда Чарльз Бэббидж разрабатывал аналитическую счетную машину в тридцатых годах XIX века, он предположил, что для успешной работы необходимы как минимум следующие устройства:

• устройство для обработки данных, в котором непосредственно осуществляются вычисления (“мельница);

• устройство для хранения данных (“склад”);

• устройство для управления процессом вычислений (“контора”).

Рис. 1. Архитектура ЭВМ с точки зрения Ч.Бэббиджа

Как Вы знаете, разработке Бэббиджа не суждено было воплотиться в действующей модели, но идеи о разделении отдельных операций процесса вычислений между отдельными “специализированными” устройствами получили дальнейшее развитие в принципах архитектуры компьютеров, традиционно называемых принципами фон Неймана (сороковые годы ХХ века).

Начиная с первых ЭВМ, реализовывалась схема взаимодействия устройств компьютера, представленная на рисунке 2.

Рисунок 2. Схема взаимодействий устройств компьютера согласно архитектуре фон Неймана

Обозначения:

УУ – устройство управления

АЛУ – арифметико-логическое устройство

Архитектура ЭВМ – это общее описание структуры и функций ЭВМ, ее ресурсов.

Ресурсы ЭВМ – средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени. К ресурсам ЭВМ традиционно относят объем доступной памяти, процессорное время и др.

Развитие ЭВМ с момента их появления происходит быстрыми темпами. Модернизируются существующие устройства и разрабатываются новые, появляются более совершенные конструктивные решения для обеспечения взаимосвязи отдельных устройств между собой - то есть архитектура ЭВМ постоянно совершенствуется. На смену большим ЭВМ пришли мини-ЭВМ, а затем и персональные компьютеры (ПК). Сохраняя общие принципы архитектуры, каждая новая модель компьютеров обладает определенными отличительными признаками.

Задайте сегодня вопрос: “Какие устройства входят в состав персонального компьютера?” разным людям и, скорее всего, Вы получите различные ответы.

Самый краткий ответ будет такой: в состав компьютера входит системный блок, клавиатура и монитор (см. рисунок 3).

Рисунок 3. Базовый комплект персонального компьютера

Возможно, кто-то добавит, что в состав ПК входят еще манипулятор “мышь” и принтер, а кто-то будет утверждать, что не представляет себе ПК без джойстика, модема и сканера.

Специалист по электронике на вопрос об устройстве ПК ответит, что есть центральные (процессор, память) и периферийные устройства, которые соединены между собой и обмениваются информацией посредством информационной магистрали – системной шины. Центральные устройства подсоединены к шине непосредственно, а периферийные – через устройства сопряжения (контроллеры или адаптеры).

Рисунок 4. Схема архитектуры ПК, основанной на магистрально-модульном принципе организации обмена информации.

НГМД – накопитель на гибких магнитных дисках (дисковод флоппи-диска)

НЖМД – накопитель на жестких магнитных дисках (винчестер)

Инженер-конструктор ВТ скорее всего уточнит, что основу компьютера составляет находящаяся в системном блоке системная (“материнская”) плата, на которой размещены основные (центральные) устройства компьютера – процессор и память (оперативная и постоянная), соединенные между собой системной шиной (информационная магистраль), к которой подсоединяются контроллеры всех периферийных устройств, подключаемых к компьютеру (см. рисунок 5). При этом периферийными считаются и клавиатура, и монитор, и винчестер, и дисководы, и модем, и манипуляторы, и сканер, и видеокамера и т.д. При этом специалист отметит, что дополнительные устройства, позволяющие пользователю компьютера слушать музыку, смотреть видеоролики и делать много других полезных вещей, подключаются через специальные платы расширения. Невозможна работа компьютера и без таких вспомогательных (с точки зрения процесса обработки информации) устройств, как блок питания, система охлаждения и пр.

Рисунок 5. Схема аппаратурной части компьютера

Примечание. Адаптер монитора (видеоадаптер) часто также располагается на системной плате.

Но поскольку мы с вами – пользователи ПК, то нас его устройство интересует больше с точки зрения того, как организуются информационные процессы, а именно, ввод, хранение, передача, обработка, вывод информации, и какие устройства их обеспечивают. Рассмотрим схему устройств компьютера с этой точки зрения (см. рисунок 6)

Как правило, каждое устройство имеет определенное назначение и относятся к тому или иному классу. Все устройства даже одного класса отличаются друг от друга. Например, монитор, может быть большим или маленьким по размеру, цветным или монохромным, плоским или объемным, с защищенным экраном или без, а также “био”, “от DDD”, “от SAMSUNGа”, на жидких кристаллах или основан на самой новейшей технологии. Но пока при работе с компьютером Вы пользуетесь визуальными отображением информации (хотите видеть то, что делаете), устройство такого типа Вам необходимо.

Будем характеризовать устройства компьютера по следующим признакам: класс устройств (название), назначение, принципы работы, основные технические характеристики (потребительские свойства), особенности.

Изменение технических характеристик устройств - это улучшение их потребительских свойств. Среди всех свойств мы будем рассматривать только основные с точки зрения пользователя.

Кроме того, любое устройство без программной поддержки - это просто “железо”. Чтобы оно работало нужны специальные программы (для управления каждым устройством - своя). Такие программы называются “драйверами” (от английского drive - приводить в движение, управлять).

Так как техника и технология развивается очень быстро, то приводить точные технические характеристики для каждого конкретного устройства - это снабжать Вас устаревшей информацией, тем не менее динамика их изменения часто бывает очень красноречива.

Компьютер предназначен для обработки самой различной информации. Большинство устройств компьютера “работают” со всеми видами информации, но есть и “специализирующиеся” на конкретных видах (текстовой, числовой, графической, звуковой, управляющей).