Основы вычислительной техники
Архитектура ЭВМ — это описание устройств и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста.
Компьютер — это универсальное техническое средство для работы с информацией.
Есть два вида памяти:
1.Внутренняя (оперативная) — электронное устройство, которое хранит информацию, пока питается электроэнергией. При отключении от сети информация исчезает. Оперативная память (RAM – RandomAccessMemory) – это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов памяти, но с точки зрения физического принципа действия, различаю динамическую память (DRAM) и статистическую (SRAM).
2. Внешняя (долговременная) — различные внешние носители: магнитные и оптические диски, магнито-оптические, лазерные.
Персональный компьютер включает в себя следующие устройства:
Системный блок, выполняющий управление компьютером; вычисление и т. д. Он представляет собой основной узел, внутри которого находятся наиболее важные компоненты. Устройства, входящие в состав системного блока называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называются внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения информации, также называются периферийными. По внешнему виду системные блоки различаются формой корпуса. Корпуса выпускают в горизонтальном и вертикальном исполнении. Корпуса ПК поставляются вместе с блоком питания. Мощность блока питания является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточно является мощность блока питания 200-250 Вт.
Системный блок современного персонального компьютера содержит корпус и находящиеся в нем источник питания, материнскую (или системную) плату с процессором и оперативной памятью, платы расширения (видеокарту, звуковую карту), различные накопители (жесткий диск, дисководы, приводы CD-ROM), дополнительные устройства.
Системный блок обычно имеет несколько параллельных и последовательных портов, которые используются для подключения устройств ввода и вывода, таких как клавиатура, мышь, монитор, принтер.
Накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты).
Накопители на жестком магнитном диске, предназначены для чтения и записи на съёмный жёсткий магнитный диск (винчестер).
Внутренниеустройства в системном блоке персонального компьютера:
1. Материнская плата
Материнская плата – основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:
Процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций (главное вычислительное устройство);
Сопроцессор – применяется для расчетов операций с «плавающей точкой»;
Микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;
Шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера (аппаратная магистраль, связывающая устройства);
Оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;
КЭШ память — запоминающее устройство, используемое при обмене данными между процессором и оперативной памятью.
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
Разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).
2. Жесткий диск
Жесткий диск – основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. На самом деле это не один диск, а группа дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся с большой скоростью. Управление работой жёсткого диска выполняет специальное аппаратно-логическое устройство – контроллер жёсткого диска. Ранее оно представляло собой отдельную дочернюю плату. В настоящее время роль контроллеров дисков играет микросхема, входящая в чипсет(микропроцессорный комплект).
Основные параметры жёсткого диска:
3. Дисковод гибких дисков.
Данные на жёстком диске могут хранится годами, однако иногда требуется переносить их с одного компьютера на другой. Несмотря на своё название жёсткий диск он очень хрупкий, чувствителен к перегрузкам, ударам и толчкам.
Для переноса небольшого объёма данных используются гибкие магнитные диски (дискеты), которые вставляются в специальный накопитель – дисковод. Приёмное отверстие находится в лицевой части системного блока.
Сегодня стандартными являются диски размером 3,5 дюйма, которые выпускаются с 1980 г. Они имеют ёмкость 1,4 Мбайт и содержит 18 секторов.
4.Дисковод компакт дисков CD-ROM.
В период с 1994-1995 г. перестали включать в базовую конфигурацию ПК дисководы гибких дисков диаметром 5,25 дюймов, но вместо них стали включать накопители на CD-ROM, имеющие такие же внешние параметры.
Аббревиатура CD-ROM (CompactDiscRead-OnlyMemory) переводится на русский язык как постоянное запоминающее устройство на основе компакт-диска. Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовой информации с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Цифровая запись на компакт-диске отличается от записи на магнитных дисках очень высокой плотностью, и стандартный компакт-диск может хранить примерно 700 Мбайт данных.
Большие объёмы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относятся к аппаратным средствам мультимедиа.
Основным недостатком дисководов CD-ROM является невозможность записи данных, но параллельно с ними существуют и устройства однократной записи данных CD-R (CompactDiscRecorder), и устройствамногократной записи CD-RW. Основным параметром дисков CD-ROM является скорость чтения данных. Она измеряется в кратных долях.
Видеокарта (видеоадаптер).
Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему ПК. Видеокарта не всегда была компонентом ПК. С переходом от чёрно-белых мониторов к цветным и с увеличением разрешения экрана (количества точек по вертикали и горизонтали) области видеокамеры стало недостаточно для хранения графических данных. Тогда и произошло выделение всех операций, связанных с построением изображения, в отдельный блок, получивший название видеоадаптер. Преобразует набор данных в видеосигнал.
Звуковая карта.
Звуковая карта является одним из поздних усовершенствований ПК. Она выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой музыки, звука, речи. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Имеется также разъём для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жёстком диске.
Основным параметром звуковой карты является разрядность, определяющая количество битов, используемых при преобразовании сигналов аналоговой в цифровую форму и наоборот.
Чем выше разрядность, тем выше качество звучания. Минимальным требованием являются 16-разрядные, но наиболее распространёнными являются 32-разрядные и 64-разрядные устройства.
Монитор (или дисплей)для изображения текстовой и графической информации; Мониторы бывают цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов:
Текстовый режим. Экран монитора условно разбивается на отдельные участки – знакоместо. Чаще всего на 25 строк по 80 символов.
Графический режим. Предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т. д. Также он может выводить и текстовую информацию в виде различных надписей. В этом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть одного или нескольких цветов. Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора. Разрешающей способностью монитора не зависит от размера экрана.
Кроме того, к компьютеру могут подключаться и другие внешние (периферийные) устройства.
По назначению устройства можно разделить на:
Устройства ввода данных (клавиатура, различные манипуляторы( мышь, трекбол, пенмаус, инфракрасная мышь, джойстик), сканер, графический планшет, цифровая фотокамера);
Устройства вывода данных (принтер, плоттер, монитор, колонки);
Устройства хранения данных (стример и различные накопители);
Устройства обмена данными (модем).
Мышь (или манипулятор) – устройство, облегчающее ввод информации в компьютер. По способу считывания информации манипуляторы типа «мышь» бывают оптические и механические.
Трекбол – тоже манипулятор, но в отличие от мыши устанавливается стационарно, и его шарик приводится в движение ладонью. Его преимущество в том, что он не нуждается в гладкой поверхности.
Пенмаус – представляет собой аналог шариковой авторучки, на конце которой вместо пишущего узла установлен узел, регистрирующий величину перемещения.
Инфракрасная мышь отличается от обычной наличием устройства беспроводной связи с системным блоком.
Джойстик – манипулятор, применяющийся в компьютерных играх.
Принтер – для вывода на печать текстовой и графической информации. Существует несколько тысяч моделей принтеров, которые подразделяются на следующие типы:
Матричные (или точечно-матричные). Принцип печати этих принтеров таков: печатающая головка принтера содержит вертикальный ряд тонких металлических стержней, головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту. Качество печати таких принтеров плохое, но его можно улучшить с помощью печати в несколько подходов.
Струйные. Изображение формируется микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу. Этот способ печати обеспечивает более высокое качество печати. Их скорость печати от 60 до 10 сек. страницу.
Литерные. Работают по принципу печатной машинки, набор символов заранее определён, каждому символу соответствует ударная часть барабана.
Лазерные. Они работают по такому принципу: Луч лазера рисует на барабане, покрытым светочувствительным слоем, изображение. Оно сохраняется на барабане в виде электростатического потенциала, затем на него налипает красящий порошок и изображение становится явным. Далее барабан соприкасается с бумагой, на ней появляется отпечаток. Бытовые модели печатают 4-10 страниц в минуту, а дорогие офисные 20-40 страниц в минуту. В настоящее время они обеспечивают самое лучшее качество.
Модем – для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть; устройство модуляции и демодуляции дискретных и аналоговых электрических сигналов.
Стример – для быстрого сохранения данных на магнитной ленте, жёстком диске.
Факс–модем – устройство, сочетающее возможности модема и средство для обмена изображениями с другими факс-модемами и обычными телефаксными аппаратами.
Графопостроитель (плоттер) – устройство для вывода чертежей на бумагу.
Сканер – устройство для считывания графической и текстовой информации в компьютер. Сканеры бывают настольные, (они обрабатывают весь лист бумаги целиком) и ручные (их надо проводить над нужным рисунком или текстом).
Сетевой адаптер – даёт возможность подключать компьютер в локальную сеть.
Колонки (музыкальная приставка) – даёт возможность исполнять музыку с помощью компьютера. Без этой приставки компьютер может выводить в каждый момент звук одного тона.
Графический планшет (дигитайзеры) – устройство для ввода контурных изображений.
4 186
13 648 
