Реферат: Аппаратные средства ПК

Реферат натему:

Аппаратныесредства ПК

СтудентаСПБГУТД

Группа№ 1-ЭД-2 «В»

МеркоеваДмитрия

Санкт-Петербург

2004 год

Оглавление:

Введение……………………………………………………….3

Конфигурацияперсональногокомпьютера.......................3

Материнскаяплата…………………………………………..5

BIOS…………………………………………………………….6

IBMPCи принцип открытойархитектуры……………….8

ВведениеВ наше времятрудно представитьсебе, что безкомпьютеровможно обойтись.А ведь не такдавно, до начала70-х годов вычислительныемашины былидоступны весьмаограниченномукругу специалистов, а их применение, как правило, оставалосьокутаннымзавесой секретностии мало известнымширокой публике.Однако в1971 г.произошлособытие, котороев корне изменилоситуацию и с фантастическойскоростьюпревратилокомпьютер вповседневныйрабочий инструментдесятков миллионовлюдей. В томвне всякогосомнениязнаменательномгоду еще почтиникому не известнаяфирма Intel из небольшогоамериканскогогородка с красивым названиемСанта-Клара(шт. Калифорния), выпустилапервый микропроцессор.Именно ему мыобязаны появлениемнового классавычислительныхсистем — персональныхкомпьютеров, которыми теперьпользуются, по существу, все, от учащихсяначальныхклассов и бухгалтеровдо маститыхученых и инженеров. Этим машинам, не занимающими половиныповерхностиобычного письменногостола, покоряютсявсе новые иновые классызадач, которыеранее былидоступны (а поэкономическимсоображениямчасто и недоступны- слишком дороготогда стоиломашинное времямэйнфреймови мини-ЭВМ) лишьсистемам, занимавшимне одну сотнюквадратныхметров. Наверное, никогда преждечеловек не имелв своих рукахинструмента, обладающегостоль колоссальноймощью при стольмикроскопическихразмерах.

У персональногокомпьютераесть два важныхпреимуществапо сравнениюсо всеми другимивидами компьютеров: он имеет относительнопростое управлениеи может решатьдостаточноширокий классзадач.

Если ранеена ЭВМ моглив основномработать толькопрофессиональныепрограммисты(практическидля любой задачиприходилосьсоздавать своюпрограмму), тотеперь ситуациякоренным образомизменилась.В настоящеевремя разработаныдесятки тысячпрограмм повсем областямзнаний. С нимиработают десяткимиллионовквалифицированныхпользователей.

Согласностатистическимданным, самымираспространеннымии используемымипрограммамиявляются операционныесистемы и текстовыередакторы.

Знание характеристиккомпьютерныхустройствпоможет квалифицированномупользователювыбрать оптимальнуюконфигурациюперсональногокомпьютерадля решенияпоставленнойпрактическойзадачи.

Конфигурацияперсональногокомпьютера

Персональныминазываютсякомпьютеры, на которыхможет одновременноработать толькоодин пользователь.Персональныекомпьютерыимеют толькоодно рабочееместо.

Под термином«конфигурация»компьютерапонимают списокустройств, входящих в егосостав.

В соответствиес принципомоткрытой архитектурыаппаратноеобеспечениекомпьютеров(Hardware) можетбыть весьмаразличным. Нолюбой персональныйкомпьютер имеетобязательныйи дополнительныйнабор устройств.

Обязательныйнабор устройств:

Монитор — устройство вывода текстовой и графической информации.

Клавиатура — устройство для ввода текстовой информации.

Системный блок — объединение большого количества различных компьютерных устройств.

В системномблоке находитсявся электроннаяначинка компьютера.Основнымидеталями системногоблока являются:

Процессор — главное компьютерное устройство управления и проведения вычислений.

Материнская плата — устройство для крепления на ней других внутренних компьютерных устройств.

Оперативная память (ОЗУ) — устройство для хранения программы и данных во время ее работы в компьютере.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) — устройство для постоянного хранения некоторых специальных программ и данных.

Кэш память — сверхбыстрая память для хранения особо важной информации.

Сопроцессор — устройство для выполнения операций с плавающей запятой.

Видеокарта — устройство, обеспечивающее вывод информации на монитор.

Флоппи дисковод — устройство для хранения и переноса информации между ПК.

Винчестер — основное устройство для хранения информации на компьютере.

Блок питания — устройство для распределения электрической энергии между другими компьютерными устройствами.

Контроллеры и шина — предназначены для передачи информации между внутренними устройствами ПК.

Последовательные и параллельные порты — предназначены для подключения внешних дополнительных устройств к компьютеру.

Корпус — предназначен для защиты материнской платы и внутренних устройств компьютера от повреждений.

Дополнительныеустройства, которые можноподключатьк компьютеру:

Принтер — предназначен для вывода текстовой и графической информации на бумагу.

Дисковод для компакт дисков (CD ROM) — для работы с компакт дисками.

Дисководы DVD — современные устройства для работы с носителями данных объемом до 17 Гбайт.

Звуковая карта — устройство для работы со звуковой информацией.

Мышь — манипулятор для ввода информации в компьютер.

Джойстик — манипулятор для передачи информации о движении в компьютер.

Планшет — устройство для работы с компьютерной графикой.

TV тюнер является устройством, позволяющим ПК принимать и показывать программы телевидения.

Колонки — внешние устройства для воспроизведения звуков.

Факс-модем — устройство для связи между компьютерами через телефонную линию.

Плоттер — устройство для вывода чертежа на бумагу.

Сканер — для ввода графических изображений в компьютер.

Ленточные накопители — устройства для проведения резервного копирования данных на магнитную ленту.

Источник бесперебойного питания — устройство защиты компьютера от перебоев в электроснабжении.

Накопители на съемных дисках — устройства, в будущем заменяющие флоппи дисководы.

Графический акселератор — устройство для ускорения обработки и вывода трехмерной графики.

и многое другое...

Для обозначенияконфигурацииконкретногоперсональногокомпьютераприменяютзаписи стандартноготипа. Разберемее на примере:

Pentium II — 333/64 Sdram / 3.1Gb/ ATI 3D Char4 Mb / Mini / CDROM 24X + SB16 ESS68

Итак, что этоза компьютер? Вначале пишетсятип процессора- Pentium II стактовой частотой333 МГц. Далееобозначен объеми тип оперативнойпамяти — 64 Мбайта.В ПК встроенвинчестеробъемом 3.1 Гбайт.ИспользуетсявидеокартаATI 3D Charc 4 Мбайтамивидеопамяти, видеокартаоптимизированадля работы стрехмернойграфикой 3D.Корпус MiniTower.Также в составПК входит24-скоростнойдисковод длякомпакт дискови простая звуковаякарта SoundBlaster. В стандартнуюконфигурациюкомпьютеравсегда входит3.5 дюймовыйфлоппи-дисковод, поэтому он взаписи неуказывается.Мышь такжевходит в стандартнуюконфигурацию.Но мониторсовместно сданным комплектомне продается.Его необходимопокупать отдельно.Общий итог — данный компьютеримеет минимальнуюстандартнуюконфигурациюдля использованияв офисе и домавесной 1999 г.

Материнскаяплата

Материнскаяплата (Motherboard)является основнойплатой компьютера, т.к. именно наней крепятсявсе компьютерныеустройства, например, процессор, звуковая картаи т.д.

Материнскиеплаты собираютсяна основеспециальногонабора микросхем, называемогоChipset.В зависимостиот типа устанавливаемогопроцессора, необходимоиспользоватьразличныеchipsetы, и получать, т.о. материнскиеплаты разныхтипов.

Так, для 486 процессоровсуществовалспециальныйтип 486 материнскихплат. Для процессоровPentium использовалисьдва вида плат: первый дляпроцессоровс тактовойчастотой 60 и66 МГц, а второй- для всех остальных.Для последующихтипов процессоровтакже необходимоиспользоватьсоответствующиесистемныеплаты. Так, например, для процессораCeleron используетсяплата на наборемикросхем443EX.

Самым популярнымпроизводителемматеринскихплат в Россиисчитается фирмаAsustek. Хотя напрактике можноиспользоватькомпьютерыс материнскойплатой различныхпроизводителей.Например, A-Bit,A-Trend, Giga- Byte и другие.

Последнейразработкойв области системныхплат для настольныхПК стала технологияNLX, и, воз­можно, именно онаокажется ведущейтехнологиейближайшегобудущего. Платыэтого стандарта, на пер­выйвзгляд, напоминаютплаты LPX, но насамом деле онизначительноусовершенствованы.Если на пла­тыLPX нельзя установитьсамые новыепроцессорыиз-за их болеекрупных размерови повышенноготепловыделения, то в разработкеNLX эти проблемыпрекрасноразрешены. Воткаковы основныепреимуществаэтого новогостандарта, перед остальными.

• Поддержкасовременныхпроцессорныхтехнологий.Это особенноважно для системс процессоромPentium II, посколькуразмер егокорпус Single Edge Contact (т.е.корпуса, сединственнымрядом расположенныхпо периметруконтактов)практическине позволяетустанавливатьэтот процессорна платах Baby-AT иLPX. И хотя некоторыепроизводителисистемных платвсе же предлагаютАТХ-системына основе Pentium II, на их платахостается местотолько для двух72-контактныхразъемов модулейSIMM!

• Гибкостьпо отношениюк быстро изменяющимсяпроцессорнымтехнологиям.Идея гибкихсистем с объединительнойплатой нашлановое воплощениев конструкцииплат NLX, установитькоторые можнобыстро и легко, не разбираяпри этом всюсистему начасти. Но в отличиеот традиционныхсистем с объединительнымиплатами, у новогостандарта NLXесть поддержкатаких лидеровком­пьютернойиндустрии, какAST, Digital, Gateway, Hewlett-Packard, IBM, Micron, NEC идругие.

• Поддержкадругих новыхтехнологий.Речь здесь идето таких высокопроизводительныхрешениях, какAGP (Accelerated Graphics Port — ускоренныйграфическийпорт), USB (Universal Serial Bus — универсальнаяпоследовательнаяшина), технологиибольших модулейпамяти и DIMM. А вответ на всевозрастающуюроль мультимедиа-приложенийразработчикивстроили вновую системнуюплату еще иподдержку такихвозможностей, как проигрываниеназад видеоролика, расширенныеграфика и звук.И если в прошломиспользованиемультимедиа-технологийозначалодополнительныезатра­ты наразличныедочерние платы, то теперьнеобходимостьв них отпала.

Системнаяплата NLX и платыввода-вывода(располагающиеся, как и в конструкцииLPX, параллель­носистемной)теперь легковставляютсяи вынимаются, при этом другиеплаты, в томчисле и располо­женныевертикально, остаются нетронутыми.Легче добратьсяи до самогопроцессора, который охлажда­етсятеперь гораздолучше, чем всистемах стесно расположеннымикомпонентами.Поддержка платрас­ширенияразличногоразмера позволяетвыпускатьсистемы различныхмодификаций.

СтандартNLX обеспечиваетмаксимальнуюгибкость системи самое оптимальноеиспользованиесво­бодногопространства.Даже самыедлинные платыввода-выводаустанавливаютсябез труда и незадевают приэтом никакихдругих системныхкомпонентов, что было настоящейпроблемой длякомпьютеровтипа Baby-AT.

BIOS

BIOS — Базовая системаввода-вывода(BasicInputOutputSystem)называетсятак потому, чтовключает в себяобширный наборпрограммввода-вывода, благодарякоторым операционнаясистема и прикладныепрограммы могутвзаимодействоватьс различнымиустройствамикак самогокомпьютера, так и подключонымик нему. Вообщеговоря, в PSсистема BIOSзанимает особоеместо. С однойстороны, ееможно рассматриватькак составнуючасть аппаратныхсредств, с другойстороны, онаявляется какбы одним изпрограмныхмодулей операционнойсистемы. Самтермин BIOS, видимо, заимствованиз операционнойсистемы CP/M, в которой модульс подобнымназванием былреализованпрограмно ивыполнял примерноподобные действия.

Большинствосовременныхвидеоадаптеров, а также контроллерынакопителейимеют собственнуюсистему BIOS, которая обычнодополняетсистемную. Вомногих случаяхпрограммы, входящие вконкретнуюBIOS, заменяютсоответствующиепрограмныемодули основнойBIOS.Вызов программBIOS, как правило, осуществляетсячерез програмныеили аппаратныепрерывния.

Система BIOSпомимо программвзаимодействияс аппаратнымисредствамина физическомуровне содержитпрограммутестированияпри включениипитания компьютераPOST (Power–On-Self-Test, Самотестированиепри включениипитания компьютера).Тестируютсяосновные компоненты, такие как процкссор, память, вспомогательныемикросхемы, приводы дисков, клавиатуруи видеоподсистему.Если при включениипитания компьютеравозникаютпроблемы (BIOS неможет выполнитьначальныйтест), вы услышитепоследовательностьзвуковых сигналов:

Код сигнала Значение 1 Ошибка регенерации DRAM 2 Отказ схемы четности 3 Отказ базового ОЗУ 64 Кб 4 Отказ системного таймера 5 Отказ процессора 6 Ошибка адресной линии A20 контроллера клавиатуры 7 Ошибка исключения виртуального режима Virtual Mode Exception 8 Ошибка теста чтения, записи памяти дисплея 9 Ошибка контрольной суммы ROM-BIOS

Если высталкиваетесьс чем-либо подобным, существуетвысокая вероятностьтого, что этапроблема связанас аппаратнымисредствами.

Система BIOSв PSреализованав виде одноймикросхемы, установленнойна материнскойплате компьютера.НазваниеROMBIOSв настоящеевремя не совсемсправедливо, ибо «ROM»- предполагаетиспользованиепостоянныхзапоминающихустройств (ROM- ReadOnlyMemory), а для хранениякодовBIOS в настоящеевремя применяютсяв основномперепрограммируемые(стираемыеэлектрическиили с помощьюультрафиолетовогоизлучения)запоминающиеустройства.Мало того, наиболееперспективнымдля хранениясистемыBIOS являетсясейчас флэш-память.Это позволяетлегко модифицироватьстарые илидобавлятьдополнительныефункции дляподдержки новыхустройств, подключаемыхк компьютеру.

ПосколькусодержимоеROMBIOSфирмы IBMбыло защищеноавторскимправом, то естьего нельзяподвергатькопированию, то большинстводругих производителейкомпьютероввынуждены былииспользоватьмикросхемыBIOS независимыхфирм, системыBIOS которых, разумеется, были практическиполностьюсовместимыс оригиналом.Наиболее известныеиз этих фирмтри: AmericanMegatrendsInc.(AMI),AwardSoftwareи PhoenixTechnologies.Заметим, чтоконкретныеверсииBIOS неразрывносвязаны с набороммикросхем(chipset), используемымна системнойплате. Кстати, компания PhoenixTechnologiesсчитаетсяпионером впроизводствелицензионно-чистыхBIOS.Именно в нихвпервые былиреализованытакие функции, как заданиетипа жесткогодиска, поддержкапривода флоппи-дисковемкостью1,44 Мбайтаи т.д. Более того, считается, чтопроцедураPOST этихBIOS имеетсамую мощнуюдиагностику.Справедливостиради надо отметить, что BIOSкомпании AMIнаиболеераспространены.По некоторымданным,AMI занимаетоколо 60%этого сегментарынка. Крометого, из программыSetupAMIBIOSможно вызватьнесколькоутилит длятестированияосновных компонентовсистемы и работыс накопителями.Однако при ихиспользованииособое вниманиеследует обратитьна тип интерфейса, который используетпривод накопителя.

СистемаBIOSв компьютерах, неразрывносвязана с SMOSRAM.Под этим понимается«неизменяемая»память, в которойхранится информацияо текущих показанияхчасов, значениивремени длябудильника, конфигурациикомпьютера: количествепамяти, типахнакопителейи т.д.Именно в этойинформациинуждаютсяпрограммныемодули системыBIOS. СвоимназваниемSMOS RAM обязанатому, что этапамять выполненана основеКМОП-струкгур(CMOS-Complementary Metal OxideSemiconductor), которые, как известно, отличаютсямалым энергопотреблением.Заметим, чтоCMOS-памятьэнергонезависиматолько постольку, посколькупостоянноподпитывается, например, отаккумулятора, расположенногона системнойплате, или батареигальваническихэлементов, какправило, смонтированнойна корпусесистемногоблока.Большинствосистемных платдопускаютпитаниеCMOS RAM как отвстроенного, так и от внешнегоисточника.

В случаеповреждениямикросхемыCMOSRAM(или разрядебатареи илиаккумулятора)программа Setupимеет возможностьвоспользоватьсянекой информациейпо умолчанию(BIOSSetupDefaultValues), которая хранитсяв таблицесоответствующеймикросхемыROMBIOS.Кстати, на некоторыхматеринскихплатах питаниемикросхемыCMOS RAM может осуществлятьсякак от внутреннего, так и от внешнегоисточника.Выбор определяетсяустановкойсоответствующейперемычки.

ПрограммаSetupподдерживаетустановкунесколькихрежимов энергосбережения, например Doze(дремлющий),Standby(ожидания, илирезервный) иSuspend(приостановкиработы). Данныережимы перечисленыв порядке возрастанияэкономииэлектроэнергии.Система можетпереходитьв конкретныйрежим работыпо истеченииопределенноговремени, указанногов Setup.Кроме того,BIOSобычно поддерживаети спецификациюАРМ (AdvancedPowerManagement).Как известно, впервые еепредложилифирмы Microsoftи Intel. В их совместномдокументесодержалисьосновные принципыразработкитехнологииуправленияпотребляемойпортативнымкомпьютероммощностью.

Заданиеполной конфигурациикомпьютераосуществляетсяне только установкамииз программыSetup, но и замыканием(или размыканием)соответствующихперемычек насистемнойплате. Назначениекаждой из нихуказано всоответствующейдокументации.

IBMPCи принцип открытойархитектуры

Принципоткрытой архитектурыгласит, чтокомпьютерысобираютсяиз комплектующих, созданных всоответствиис определеннымистандартами.Данные стандартыопубликованыи информационнодоступны. Приэтом пользовательимеет возможностьсамостоятельновставлять вПК платы самыхразных фирм- производителейи адаптироватьсвой персональныйкомпьютер ктребуемойдеятельности.

До появленияперсональныхкомпьютеровIBMPCвсе другиемодели былиоснованы напринципе «закрытойархитектуры», т.е. все аппаратныесредства былидля конечногопользователя«вещью в себе».После того, какзаканчиваласьсборка аппарата, он «был обреченна необратимоестарение». Еслис производстваснималась хотьодна деталь, систему можнобыло выбрасывать.

То, что IBMPCстали стандартомперсональныхмашин связанос его оченьудачной конструкцией.КомпьютерыIBMмогут бытьсозданы изнезависимоизготовленныхчастей аналогичнодетскомуконструктору.Если работалюбой деталивас не устраивает, ее вынимаюти заменяютдругой. Ранее, если какая-нибудьдеталь снималасьс производства, надо было выбрасыватьвесь прибор.Для IBMPCесть десяткипредложенийпо замене. КомпьютерыIBMPCсозданы всоответствиес принципомоткрытой архитектуры

Достоинствапринципа открытойархитектурыможно рассмотретьна следующемпримере: Пустьу нас есть простоймонофоническийплеер. Мы покупаеми вставляемв него устройстводля записизвука. В результатеполучаеммонофоническиймагнитофон.Добавляемвторую колонкуи слушаем стерео.ПодключаемFMтюнер и получаеммагнитолу.Далее осталосьсделать ещеодин шаг и врезультатевместо старогоплеера мы имеем- двух кассетнуюстерео магнитолу.Просто в дополнениек прежним деталяммы докупилинесколько новыхи соединилиих вместе. Ксожалению, напрактике смагнитофонамиданный подходне работает, но с компьютерамивсе обстоитнамного лучше.