Реферат: Архитектура персонального компьютера
<span style=«font-size: 12pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“; text-transform: uppercase;»>МИНИСТЕРСТВО ОБЪЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНАГО ОБРОЗОВАНИЯ
<span style=«font-size: 12pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“; text-transform: uppercase;»>СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“; text-transform: uppercase;»>
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>Государственное образовательное учреждение
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>среднего профессионального образования
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>Свердловской области
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“; text-transform: uppercase;»>«Нижнетагильский техникум
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“; text-transform: uppercase;»>металлообрабатывающих производств и сервиса»
РЕФЕРАТ
по учебной дисциплине «Информатика»
на тему:
Архитектура персонального компьютера
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>Руководители:
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>преподаватели информатики высшей категории
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>Бушухина О. В.
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>Канаева С. М.
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>Выполнил:
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>Студент группы №402
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“; color: #333333;»>Специальность 140613
<span style=«font-size: 14pt; font-family: „Times New Roman“;»>Чернявский Илья Игоревич
<span style=«font-size: 16pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“; text-transform: uppercase;»>
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>Нижний Тагил 2010
СОДЕРЖАНИЕ
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>Введение…………………………………………………………………………..
3
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>1. Компьютер и их виды………..………………………………………………
4
2. Внешняя архитектура ПК…………………………………………………..
7
3. Внутренняя архитектура ПК………………………………………………..
11
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>Заключение ……………………………………………………………………….
23
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>Список использованной литературы……………………………………………
24
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>Приложение……………………………………………………………………….
25
<span style=«font-size: 12pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>
<span style=«font-size: 16pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>ВВЕДЕНИЕ
Архитектура компьютера— логическая организация и структура аппаратных и программных ресурсов вычислительной системы. Архитектура заключает в себе требования к функциональности и принципы организации основных узлов ЭВМ.
В настоящее время наибольшее распространение в ЭВМ получили 2 типа архитектуры: принстонская (фон Неймана) и гарвардская. Обе они выделяют 2 основных узла ЭВМ: центральный процессор и память компьютера. Различие заключается в структуре памяти: в принстонской архитектуре программы и данные хранятся в одном массиве памяти и передаются в процессор по одному каналу, тогда как гарвардская архитектура предусматривает отдельные хранилища и потоки передачи для команд и данных.
В более подробное описание, определяющее конкретную архитектуру, также входят: структурная схема ЭВМ, средства и способы доступа к элементам этой структурной схемы, организация и разрядность интерфейсов ЭВМ, набор и доступность регистров, организация памяти и способы её адресации, набор и формат машинных команд процессора, способы представления и форматы данных, правила обработки прерываний.
По перечисленным признакам и их сочетаниям среди архитектур выделяют:
По разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-, 86-разрядные (ряд ЭВМ имеет и иные разрядности);
По особенностям набора регистров, формата команд и данных: CISC, RISC, VLIW;
По количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные.
<span style=«font-size: 16pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>1. КОМПЬЮТЕР И ИХ ВИДЫ
Компьютер(англ. computer — «вычислитель»), (рис.1) — электронная вычислительная машина (ЭВМ) — вычислительная машина, предназначенная для передачи, хранения и обработки информации.
Термин «компьютер» и аббревиатура «ЭВМ», принятая в СССР, являются синонимами. В настоящее время словосочетание «электронная вычислительная машина» вытеснено из бытового употребления. Аббревиатуру «ЭВМ» в основном используют как правовой термин в юридических документах, а также в историческом смысле — для обозначения компьютерной техники 1940-80-х годов. Также «ЦВМ» — «цифровая вычислительная машина».
При помощи вычислений компьютер способен обрабатывать информацию по определённому алгоритму. Любая задача для компьютера является последовательностью вычислений.
Персональный компьютер<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> (англ.
personal<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»> <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>computer), персональная ЭВМ— компьютер, предназначенный для личного использования, цена, размеры и возможности которого удовлетворяют запросам большого количества людей. Созданный как вычислительная машина, компьютер, тем не менее, всё чаще используется как инструмент доступа в компьютерные сети.В употребление термин был введён в конце 1970-х годов компанией Apple<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>
Computer<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> для своего компьютера Apple<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»> IIи впоследствии перенесён на компьютеры IBM<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»> PC. Некоторое время персональным компьютером называли любую машину, использующую процессоры <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>Intelи работающую под управлением операционных систем DOS<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>, <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>OS/2 и первых версий <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>Microsoft<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>Windows. С появлением других процессоров, поддерживающих работу перечисленных программ, таких, как <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>AMD, Cyrix<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> (ныне <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>VIA), название стало иметь более широкую трактовку. Курьёзным фактом стало противопоставление «персональным компьютерам» вычислительных машин Amiga<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> и <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>Macintosh, долгое время использовавших альтернативную компьютерную архитектуру.В настоящее время существует несколько видов персональных компьютеров, самые распространенные из них — так называемые IBM-совместимые и серии Macintosh, или Мае. Компьютеры Мае имеют свое программное обеспечение и стандарты для устройств, поэтому несовместимы с IBM-компьютерами. В силу большого распространения IBM-совместимых компьютеров обычно именно их и имеют в виду, говоря о персональных компьютерах, а то и просто компьютерах. В нашей книге речь пойдет именно о IBM-совместимых, которые, как и на практике, будут называться «компьютер» или «персональный компьютер». Другие виды компьютеров рассматриваться не будут, так как они требуют отдельного описания. Кроме этого, персональные компьютеры подразделяются на стационарные и переносные (к примеру, ноутбуки). В отличие от стационарных, переносные компьютеры имеют встроенную аккумуляторную батарею для работы в автономном режиме. Теперь рассмотрим основные составные части персонального компьютера: системный блок; дисплей; клавиатура; мышь с ковриком; колонки. Кроме того, могут быть другие, менее часто встречающиеся внешние устройства, такие как сканер, внешний модем, внешние жесткие диски, плоттер и пр.
Устройства персонального компьютера подразделяются на внутренние, находящиеся внутри системного блока, и внешние, подключаемые к системному блоку через информационные кабели (или передаваемые необходимые данные, например с помощью инфракрасного излучения).
Ноутбук<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> (англ. notebook — блокнот, блокнотный ПК) — портативный персональный компьютер, в корпусе которого объединены типичные компоненты ПК, включая дисплей, клавиатуру и устройство указания (обычно сенсорная панель или тачпад), а также аккумуляторные батареи. Ноутбуки отличаются небольшими размерами и весом, время автономной работы ноутбуков изменяется в пределах от 1 до 15 часов.
Компьютер, который может работать со звуком, имеет колонки для воспроизведения музыки. Как правило, их две для обеспечения стереозвучания. Кроме того, дополнительно в комплект персонального компьютера могут быть включены другие внешние устройства — сканер, плоттер, джойстик, внешний жесткий диск и др. Однако указанная комплектация является базовой, позволяющей выполнять стандартные наборы программ, называемых пакетами, как, например, Microsoft Office, и решать некоторые прикладные задачи, в частности мультимедиа — работу со звуком и изображением. История появления персональных компьютеров. Прообразы компьютеров. Можно сказать, что история компьютеров берет начало со дня появления обыкновенных счетов, которые на долгие века оставались почти единственным видом вычислительной техники. Кое-какие новые идеи начали появляться в XVI веке. Именно тогда испанский монах Раймунд Луллит выдвинул идею логической машины, однако конкретная реализация вычислительных устройств началась лишь в середине прошлого века. Первая простая машина для сложения и вычитания шестиразрядных чисел была создана астрономом Уильямом Шикардом в 1623 году. При помощи специальных счетов можно было производить операции умножения, а если результат превышал возможности машины, то звонил специальный колокольчик.
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>2. ВНЕШНЯЯ
АРХИТЕКТУРА ПКВнешняя архитектура современного персонального компьютера представляет собой соединение монитора, клавиатуры, мыши и акустической системы к системному блоку.
Системный блок<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> (сленг. системник, корпус),(рис.2) — функциональный элемент, защищающий внутренние компоненты ПК от внешнего воздействия и механических повреждений, поддерживающий необходимый температурный режим внутри системного блока, экранирующий создаваемые внутренними компонентами электромагнитное излучение и является основой для дальнейшего расширения системы. Системные блоки чаще всего изготавливаются из деталей на основе стали, алюминия и пластика, также иногда используются такие материалы, как древесина или органическое стекло.
В системном блоке расположены:
Материнская плата с установленным на ней процессором, ОЗУ, картами расширения (видеоадаптер, звуковая карта).
Отсеки для накопителей —жёстких дисков, дисководов CD-ROM и др
Монитор, дисплей<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> (Рис.3) — универсальное устройство визуального отображения всех видов информации. Различают алфавитно-цифровые и графические мониторы, а также монохромные мониторы и мониторы цветного изображения — активно-матричные и пассивно-матричные ЖКМ.
По строению:
ЭЛТ — на основе электронно-лучевой трубки (англ. cathode ray tube, CRT)
ЖК — жидкокристаллические мониторы (англ. liquid crystal display, LCD)
Плазменный — на основе плазменной панели
Проекционный — видеопроектор и экран, размещённые отдельно или объединённые в одном корпусе (как вариант — через зеркало или систему зеркал)
OLED-монитор — на технологии OLED (англ. organic light-emitting diode — органический светоизлучающий диод).
Клавиатура компьютера,<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> (Рис.4) — одно из основных устройств ввода информации от пользователя в компьютер. Стандартная компьютерная клавиатура, также называемая клавиатурой PC/AT или AT-клавиатурой (поскольку она начала поставляться вместе с компьютерами серии IBM PC/AT), имеет 101 или 102 клавиши. Клавиатуры, которые поставлялись вместе с предыдущими сериями — IBM PC и IBM PC/XT, — имели 86 клавиш.[источник не указан 155 дней] Расположение клавиш на AT-клавиатуре подчиняется единой общепринятой схеме, спроектированной в расчёте на английский алфавит.
По своему назначению клавиши на клавиатуре делятся на шесть групп:
функциональные;
алфавитно-цифровые;
управления курсором;
цифровая панель;
специализированные;
модификаторы.
Двенадцать функциональных клавиш расположены в самом верхнем ряду клавиатуры. Ниже располагается блок алфавитно-цифровых клавиш. Правее этого блока находятся клавиши управления курсором, а с самого правого края клавиатуры — цифровая панель.
Манипулятор «мышь»<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> (в обиходе просто «мышь» или «мышка»), (Рис.5) — одно из указательных устройств ввода, обеспечивающих интерфейс пользователя с компьютером.
Принтер<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> (англ. printer — печатник), (Рис.6) — устройство печати цифровой информации на твёрдый носитель, обычно на бумагу. Относится к терминальным устройствам компьютера.
Процесс печати называется вывод на печать, а получившийся документ — распечатка или твёрдая копия.
Принтеры бывают струйные, лазерные, матричные и сублимационные, а по цвету печати — чёрно-белые (монохромные) и цветные. Иногда из лазерных принтеров выделяют в отдельный вид светодиодные принтеры.
Монохромные принтеры имеют несколько градаций, обычно 2—5, например: чёрный — белый, одноцветный (или красный, или синий, или зелёный) — белый, многоцветный (чёрный, красный, синий, зелёный) — белый.
Монохромные принтеры имеют свою собственную нишу и вряд ли (в обозримом будущем) будут полностью вытеснены цветными.
Сканер(англ. scanner), (Рис.7) — устройство, которое, анализируя какой-либо объект (обычно изображение, текст), создаёт цифровую копию изображения объекта. Процесс получения этой копии называется сканированием. В большинстве сканеров для преобразования изображения в цифровую форму применяются светочувствительные элементы на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) (англ. Charge-Coupled Device, CCD).
По способу перемещения считывающей головки и изображения относительно друг друга сканеры подразделяются на ручные (англ. Handheld), рулонные (англ. Sheet-Feed), планшетные (англ. Flatbed) и проекционные. Разновидностью проекционных сканеров являются слайдсканеры, предназначенные для сканирования фотопленок. В высококачественной полиграфии используются барабанные сканеры, в которых в качестве светочувствительного элемента используется фотоэлектронный умножитель (ФЭУ).
Принцип работы однопроходного планшетного сканера состоит в том, что вдоль сканируемого изображения, расположенного на прозрачном неподвижном стекле, движется сканирующая каретка с источником света. Отраженный свет через оптическую систему сканера (состоящую из объектива и зеркал или призмы) попадает на три расположенных параллельно друг другу фоточувствительных полупроводниковых элемента на основе ПЗС, каждый из которых принимает информацию о компонентах изображения.
Акустическая система<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>, (Рис.8) — устройство для воспроизведения звука.
Акустическая система бывает однополосной (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создаёт звуковое давление в своей частотной полосе). Акустическая система состоит из акустического оформления (например, «закрытый ящик» или «система с фазоинвертором» и др.) и вмонтированных в него излучающих головок (обычно динамических).
Однополосные системы не получили широкого распространения ввиду трудностей создания излучателя, одинаково хорошо воспроизводящего сигналы разных частот. Высокие интермодуляционные искажения при значительном ходе одного излучателя вызваны эффектом Доплера.
В многополосных акустических системах спектр слышимых человеком звуковых частот разбивается на несколько перекрываемых между собой диапазонов посредством фильтров (комбинации резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, или с помощью цифрового кроссовера). Каждый диапазон подаётся на свою динамическую головку, которая имеет наилучшие характеристики в этом диапазоне. Таким образом достигается наиболее высококачественное воспроизведение слышимых человеком звуковых частот (20—20 000 Гц).
<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>3. ВНУТРЕНЯЯ АРХИТЕКТУРА ПК
Внутренняя архитектура современного персонального компьютера определяется схемой его чипсета, которую можно найти на сайтах производителей — Intel и AMD.
Чипсет(англ. chip set), (Рис.9) — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, ЦПУ, ввода-вывода и других. Чипсеты встречаются и в других устройствах, например, в радиоблоках сотовых телефонов.
Раньше компьютер имел до 2-х сотен микросхем на материнской плате. Современные компьютеры содержат две основные большие микросхемы чипсета:
контроллер-концентратор памяти (MCH) или северный мост(англ. North Bridge), который обеспечивает работу процессора с памятью и с видеоподсистемой. Северный мост (системный контроллер), также известен как контроллер-концентратор памяти от англ. Memory Controller Hub (MCH) — один из основных элементов чипсета компьютера, отвечающий за работу с процессором, памятью и видеоадаптером. Северный мост определяет частоту системной шины, возможный тип оперативной памяти (в системах на базе процессоров Intel) (SDRAM, DDR, другие), её максимальный объем и скорость обмена информацией с процессором. Кроме того, от северного моста зависит наличие шины видеоадаптера, её тип и быстродействие. Для компьютерных систем нижнего ценового уровня в северный мост нередко встраивают и графическое ядро. Во многих случаях именно северный мост определяет тип и быстродействие шины расширения системы (PCI, PCI Express, другое);
контроллер-концентратор ввода-вывода (ICH) или южный мост (англ. South Bridge), обеспечивающий работу с внешними устройствами. Южный мост (функциональный контроллер), также известен как контроллер-концентратор ввода-вывода от англ. I/O Controller Hub (ICH). Это микросхема, которая реализует «медленные» взаимодействия на материнской плате между чипсетом материнской платы и её компонентами. Южный мост обычно не подключён напрямую к центральному процессору (ЦПУ), в отличие от северного моста. Северный мост связывает южный мост с ЦПУ.
Выбор типа чипсета зависит от процессора, с которым он работает, и определяет разновидности внешних устройств (видеокарты, винчестера и др.).
В характеристиках каждого процессора можно найти, с какими чипсетами он может работать.
Например, для процессоров Core 2 Duo рекомендуется использовать чипсет Intel® P965 Express и материнские платы, созданные на его основе.
Однако не так давно были разработаны и появились в продаже чипсеты нового поколения Intel 3 Series (G31, G33, G35, P35, X35) и материнские платы на их основе. Помимо поддержки двух- и четырёхъядерных процессоров Intel Core 2 Duo и Core 2 Quad новые чипсеты поддерживают совершенно новый тип памяти DDR3 (наряду с традиционной DDR2-800), а также новое поколение интерфейса PCI Express 2.0 с удвоенной пропускной способностью графики, а также работают с новой технологией Intel Turbo Memory для ускорения загрузки приложений. G33 и G35 имеют интегрированную графику с полноценной аппаратной поддержкой DirectX 10. Первыми из этой серии в продаже появились материнские платы на чипсетах Intel G33 Express и Intel P35.
Материнская плата<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> (англ.
motherboard<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>, <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>MB, также используется название англ. <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>mainboard— главная плата; сленг. мама, мать, материнка), (Рис.10) — это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты персонального компьютера (центральный процессор, контроллер ОЗУ и собственно ОЗУ, загрузочное ПЗУ, контроллеры базовых интерфейсов ввода-вывода). Как правило, материнская плата содержит разъёмы (слоты) для подключения дополнительных контроллеров, для подключения которых обычно используются шины <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>USB, PCI<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> и <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>PCI-Express<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»>.Оперативная память<span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;»> (также оперативное запоминающее устройство, ОЗУ), (Рис.11) — в информатике — память, часть системы памяти ЭВМ, в которую процессор может обратиться за одну операцию (
jump, <span style=«font-size: 14pt; line-height: 150%; font-family: „Times New Roman“;» lang=«EN-US»>moveи т. п.). Предназначена для временного хра