Реферат: Белорусский Государственный Университет Экономический факультет реферат

Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский Государственный Университет

Экономический факультет


Реферат по теме:

Структура и состав персонального компьютера.


Выполнила: Студентка I курса

отделения «Финансы и кредит»

Гелаш Анастасия Николаевна.

Руководитель: Кожич Павел Павлович


Минск 2008
Оглавление
Оглавление 2

Введение. 3

Заключение. 33

Список литературы. 34

Предметный указатель 35

Приложение 37
Введение.
Персональный компьютер (ПК)- это не один электронный аппарат, а небольшой комплекс взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет определенные функции. Часто употребляемый термин "конфигурация ПК" означает, что конкретный компьютер может работать с разным набором внешних (или периферийных) устройств, например, с принтером, модемом, сканером и т.д.

Эффективность использования ПК в большой степени определяется количеством и типами внешних устройств, которые могут применяться в его составе. Внешние устройства обеспечивают взаимодействие пользователя с ПК.  Широкая номенклатура внешних устройств, разнообразие их технико-эксплуатационных и экономических характеристик дают возможность пользователю выбрать такие конфигурации ПК, которые в наибольший степени соответствуют его потребностям и обеспечивают рациональное решение его задачи.

В этом реферате систематически и последовательно изложен материал о принципах функционирования компьютеров, о IBM PC-совместных компьютерах, подключаемых к ним устройствах, необходимый всем без исключения пользователям компьютеров.


^ Глава 1. Что такое компьютер? 1.1. Что такое компьютер?
Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для вычислений. Это связано с тем, что первые компьютеры создавались как устройства для вычислений, грубо говоря, как усовершенствованные, автоматические арифмометры. Принципиальное отличие компьютеров от арифмометров и других счётных устройств (счёт, логарифмических линеек и т.д.) состояло в том, что арифмометры могли выполнять лишь отдельные вычислительные операции (сложение, вычитание, умножение, деление и др.), а компьютеры позволяют проводить без участия человека сложные последовательности вычислительных операций по заранее заданной инструкции – программе. Кроме того, для хранения данных, промежуточных и итоговых результатов вычислений компьютеры содержат память.

Хотя компьютеры создавались для численных счетов, скоро оказалось, что они могут обрабатывать и другие виды информации – ведь практически все они могут быть представлены в числовой форме. Для обработки различной информации на компьютере надо иметь средства для преобразования нужного вида информации в числовую форму и обратно. Сейчас с помощью компьютеров не только проводятся числовые расчёты, но и подготавливаются для печати книги, создаются рисунки, кинофильмы, музыка, осуществляется управление заводами и космическими кораблями и т.д. Компьютеры превратились в универсальные средства для обработки всех видов информации, используемых человеком.

Обозначение. Часто вместо слова «компьютер» употребляется термин «ЭВМ», то есть электронно-вычислительная машина.
^ 1.2. Как работает компьютер?
Ещё при создании первых компьютеров в 1945 г. знаменитый математик Джон фон Нейман описал, как должен быть устроен компьютер, чтобы он был универсальным и эффективным устройством для обработки информации. Эти основы конструкции компьютера называются принципами фон Неймана. Сейчас подавляющее большинство компьютеров в основных чертах соответствует принципам фон Немана.

Устройства компьютера. Прежде всего, компьютер, согласно принципам фон Неймана, должен иметь следующие устройства:

арифметическо-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

устройство управления, которое организует процесс выполнения программ;

запоминающее устройство, или память для хранения программ и данных;

внешние устройства для ввода-вывода информации.

Память компьютера должна состоять из некоторого количества пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться или обрабатываемые данные, или инструкции программ. Все ячейки памяти должны быть одинаково легко доступны для других устройств компьютера.

Вот каковы должны быть связи между устройствами компьютера (одинарные линии показывают управляющие связи, двойные - информационные).



^ 1.3. Применение компьютеров
Первые компьютеры создавались исключительно для вычислений (что отражено в названиях «компьютер» и «ЭВМ»). Даже самые примитивные компьютеры в этой области во много раз превосходят людей (если не считать некоторых уникальных людей-счётчиков). Не случайно первым высокоуровневым языком программирования был Фортран, предназначенный исключительно для выполнения расчётов.

Вторым крупным применением были базы данных. Прежде всего, они были нужны правительствам и банкам. Базы данных требуют уже более сложных компьютеров с развитыми системами ввода-вывода и хранения информации. Для этих целей был разработан язык Кобол. Позже появились СУБД со своими собственными языками программирования.

Третьим применением было управление всевозможными устройствами. Здесь развитие шло от узкоспециализированных устройств (часто аналоговых) к постепенному внедрению стандартных компьютерных систем, на которых запускаются управляющие программы. Кроме того, всё большая часть техники начинает включать в себя управляющий компьютер.

Наконец, компьютеры развились настолько, что компьютер стал главным информационным инструментом, как в офисе, так и дома. Т. е. теперь почти любая работа с информацией осуществляется через компьютер — будь то набор текста или просмотр фильмов. Это относится и к хранению информации, и к её пересылке по каналам связи.

Наиболее сложным и слаборазвитым применением компьютеров является искусственный интеллект — применение компьютеров для решения таких задач, где нет чётко определённого более или менее простого алгоритма. Примеры таких задач — игры, машинный перевод текста, экспертные системы.
^ 1.4. IBM PC-совместные компьютеры
Большинство современных компьютеров является IBM PC-совместными персональными компьютерами. Эти компьютеры называются IBM PC-совместными, поскольку они совместны с компьютером IBM PC, разработанным в 1981 г. крупнейшей в мире компьютерной фирмой IBM. Слово «совместимость» здесь означает:

Программную совместимость – все программы, разработанные для IBM PC, будут работать и на всех IBM PC-совместных компьютерах;

В значительной степени – и аппаратную совместимость: подавляющее большинство устройств для компьютеров IBM PC и более новых версий годятся и для современных компьютеров.

А слово «персональный» означает, что этот компьютер рассчитан на одновременную работу с одним пользователем (большинство компьютеров, как правило, поддерживают одновременную работу многих пользователей).

^ 1.5. История развития компьютера.
Аналитическая машина Беббиджа. Ещё в первой половине XIX века английский математик Чарльз Беббидж попытался построить универсальное вычислительное устройство, то есть компьютер (Беббидж называл его Аналитической машиной). Именно Беббидж впервые додумался до того, что компьютер должен содержать память и управляться с помощью программы. Беббидж хотел построить свой компьютер как механическое устройство, а программы собирался задавать посредством перфокарт – карт из плотной бумаги с информацией, наносимой с помощью отверстий (они в то время уже широко употреблялись в ткацких станках). Однако довести до конца эту работу Беббидж не смог – она оказалась слишком сложной для техники того времени.

^ Первые компьютеры. В 40-х годах XX века сразу несколько групп исследователей повторили попытку Беббиджа на основе техники XX века – электромеханических реле. Некоторые из этих исследователей ничего не знали о работах Беббиджа и переоткрыли его идеи заново. Первым из них был немецкий инженер Конрад Цузе, который в 1941 г. построил небольшой компьютер на основе нескольких электромеханических реле. Но из-за войны работы Цузе не были опубликованы. А в США в 1943 г. на одном из предприятий фирмы IBM американец Говард Эйкен создал более мощный компьютер под названием «Марк-1». Он уже позволял проводить вычисления в сотни раз быстрее, чем вручную (с помощью арифмометра), и реально использовался для военных расчётов. Однако электромеханические реле работают весьма медленно и недостаточно надёжно. Поэтому, начиная с 1943 г. в США группа специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать компьютер ENIAC на основе электронных ламп. Созданный ими компьютер работал в тысячу раз быстрее, чем Марк-1. Однако обнаружилось, что большую часть времени этот компьютер простаивал – ведь для задания методов расчётов (программы) в этом компьютере приходилось в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. А сам расчёт после этого мог занять всего лишь несколько минут или даже секунд.

^ Компьютер ENIAC


Компьютеры с хранимой в памяти программой. Чтобы упростить и убыстрить процесс задания программ, Мочли и Экерт стали конструировать новый компьютер, который мог бы хранить программу в своей памяти. В 1945 г. к работе был привлечён знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этом компьютере. Доклад был разослан многим учёным и получил широкую известность, поскольку в нём фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров, т.е. универсальных вычислительных устройств. И до сих пор подавляющее большинство компьютеров сделано в соответствии с теми принципами, которые изложил в своём докладе в 1945 г. Джон фон Нейман. Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом.

^ Развитие элементарной базы компьютеров. В 40-х и 50-х годах компьютеры создавались на основе электронных ламп. Поэтому компьютеры были очень большими (они занимали огромные залы), дорогими и ненадёжными – ведь электронные лампы, как и обычные лампочки, часто перегорают. Но в 1948 г. были изобретены транзисторы – миниатюрные и недорогие электронные приборы, которые смогли заменить электронные лампы. Это привело к уменьшению размеров компьютеров в сотни раз и повышению их надёжности. Первые компьютеры на основе транзисторов появились в конце 50-х годов, а к середине 60-х годов были созданы и значительно более компактные внешние устройства для компьютеров, что позволило фирме Digital Equipment выпустить в 1965 г. первый мини-компьютер PDP-8 размером с холодильник и стоимостью 20 тыс. дол. (компьютеры 40-х и 50-х годов обычно стоили миллионы дол.).

После появления транзисторов наиболее трудоёмкой операцией при производстве компьютеров было соединение и спайка транзисторов для создания электронных схем. Но в 1959 г. Роберт Нойс (будущий основатель фирмы Intel) изобрёл способ, позволяющий создавать на одной пластине кремния транзисторы и все необходимые соединения между ними. Полученные электронные схемы стали называться интегральными схемами, или чипами. В 1968 г. фирма Burroughs выпустила первый компьютер на интегральных схемах, а в 1970 г. фирма Intel начал продавать интегральные схемы памяти. В дальнейшем количество транзисторов, которое удавалось разместить на единицу площади интегральной схемы, увеличилось приблизительно вдвое каждый год, что и обеспечивает постоянное уменьшение стоимости компьютеров и повышения быстродействия.

Микропроцессоры. В 1970 г. был сделан ещё один важный шаг на пути к персональному компьютеру – Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большого компьютера. Так появился первый микропроцессор Intel-4004, кото­рый был выпущен в продажу в 1971 г. Это был настоя­щий прорыв, ибо микропроцессор Intel-4004 размером менее 3 см был производительнее гигантской машины ENIAC. Правда, возможности Intel-4004 были куда скромнее, чем у центрального процессора больших компьютеров того времени, — он работал гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации (процессоры больших компьютеров обрабатывали 16 или 32 бита одновременно), но и стоил он в десятки тысяч раз дешевле. Но рост производительности микропроцессоров не заставил себя ждать. В 1973 г. фирма Intel выпустила 8-битовый микропроцессор Intel-8008, а в 1974 г. — его усовершенствованную версию Intel-8080, которая до конца 70-х годов ста­ла стандартом для микрокомпьютерной индустрии.

^ Появление персональных компьютеров. Вначале микропроцессоры использовались в различных специализированных устройствах, например, в калькуляторах. Но в 1974 г. несколько фирм объявили о создании на основе микропроцессора Intel-8008 персонального компьютера, т.е. устройства, вы­полняющего те же функции, что и большой компьютер, но рассчитанного на одного пользователя. В начале 1975 г. появился первый коммерчески распро­страняемый персональный компьютер Альтаир-8800 на основе микропроцес­сора Intel-8080. Этот компьютер продавался по цене около 500 дол. И хотя возможности его были весьма ограничены (оперативная память составляла всего 256 байт, клавиатура и экран отсутствовали), его появление было встре­чено с большим энтузиазмом: в первые же месяцы было продано несколько тысяч комплектов машины. Покупатели снабжали этот компьютер дополни­тельными устройствами: монитором для вывода информации, клавиатурой, блоками расширения памяти и т.д. Вскоре эти устройства стали выпускаться другими фирмами. В конце 1975 г. Пол Аллен и Билл Гейтс (будущие основа­тели фирмы Microsoft) создали для компьютера «Альтаир» интерпретатор язы­ка Basic, что позволило пользователям достаточно просто общаться с компь­ютером и легко писать для него программы. Это также способствовало попу­лярности персональных компьютеров.

Успех Альтаир-8800 заставил многие фирмы также заняться производ­ством персональных компьютеров. Персональные компьютеры стали прода­ваться уже в полной комплектации, с клавиатурой и монитором, спрос на них составил десятки, а затем и сотни тысяч штук в год. Появилось несколько журналов посвященных персональным компьютерам. Росту объема продаж весьма способствовали многочисленные полезные программы, разработанные для деловых применений. Появились и коммерчески распространяемые программы, например, программа для редактирования текстов WordStar и таблич­ный процессор VisiCalc (соответственно 1978 и 1979 гг.). Эти (и многие другие) программы сделали покупку персональных компьютеров весьма выгодным для бизнеса: с их помощью стало возможно выполнять бухгалтерские расчеты, составлять документы и т.д. Использование же больших компьютеров для этих целей было слишком дорого.

Появление IBM PC. В конце 70-х годов распространение персональных компьютеров даже привело к некоторому снижению спроса на большие ком­пьютеры и мини-компьютеры (мини-ЭВМ). Это стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Business Machines Corporation) — ве­дущей компании по производству больших компьютеров, и в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. Однако руководство фирмы недооценило будущую важность этого рынка и рассматривало создание персонального компьютера всего лишь как мелкий эксперимент — что-то вроде одной из десятков проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования. Чтобы не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, от­ветственному за данный проект, невиданную в фирме свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер «с нуля», а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленный шанс.

Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был вы­бран новейший тогда 16-разрядный микропроцессор Intel—8088. Его использо­вание позволило значительно увеличить потенциальные возможности компью­тера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайтами. В компью­тере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его про­граммное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.

В августе 1981 г. новый компьютер под названием IBM PC (читается — Ай-Би-Эм Пи-Си) был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрел большую популярность у пользователей. Через один - два года ком­пьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров.

^ Открытая архитектура и появление клонов. Если бы IBM PC был сде­лан так же, как другие существовавшие во время его появления компьютеры, он бы устарел через два-три года, и мы давно бы уже о нем забыли. Действи­тельно, кто сейчас помнит о самых замечательных моделях телевизоров, теле­фонов или даже автомобилей пятнадцатилетней давности!

Однако с компьютерами IBM PC получилось по-другому. Фирма IBM не сделала свой компьютер единым неразъемным устройством и не стала защи­щать его конструкцию патентами. Наоборот, она собрала компьютер из не­зависимо изготовленных частей и не стала держать спецификации этих частей и способы их соединения в секрете. Напротив, принципы конструкции IBM PC были доступны всем желающим. Этот подход, называемый принципом от­крытой архитектуры, обеспечил потрясающий успех компьютеру IBM PC, хотя и лишил фирму IBM возможности единолично пользоваться плодами это­го успеха. Вот как открытость архитектуры IBM PC повлияла на развитие персональных компьютеров:

Перспективность и популярность IBM PC сделала весьма привлека­тельным производство различных комплектующих и дополнительных устройств для IBM PC. Конкуренция между производителями привела к удешевлению комплектующих и устройств.

Очень скоро многие фирмы перестали довольствоваться ролью произ­водителей комплектующих для IBM PC и начали сами собирать ком­пьютеры, совместимые с IBM PC. Поскольку этим фирмам не требова­лось нести огромные издержки фирмы IBM на исследования и поддержание структуры громадной фирмы, они смогли продавать свои компь­ютеры значительно дешевле (иногда в 2-3 раза) аналогичных компью­теров фирмы IBM. Совместимые с IBM PC компьютеры вначале стали презрительно называть «клонами», но эта кличка не прижилась, так как многие фирмы-производители IBM PC-совместимых компьютеров стали реализовывать технические достижения быстрее, чем сама IBM.

Пользователи получили возможность самостоятельно модернизировать свои компьютеры и оснащать их дополнительными устройствами сотен различных производителей.

Все это привело к удешевлению IBM PC-совместимых компьютеров и стремительному улучшению их характеристик, а значит, к росту их популяр­ности.
^ 1.6. Виды современных компьютеров
В современной информатике типы компьютеров различаются в зависимости от их назначения, архитектуры, размеров и функциональных возможностей.

По назначению выделяют следующие виды компьютеров:

универсальные - предназначены для решения различных задач, типы которые не оговариваются. Эти ЭВМ характеризуются:

разнообразием форм обрабатываемых данных (числовых, символьных и т.д.) при большом диапазоне их изменения и высокой точности представления;

большой емкостью внутренней памяти;

развитой системой организации ввода-вывода информации, обеспечивающей подключение разнообразных устройств ввода-вывода.

проблемно-ориентированные - служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных, выполнением расчетов по несложным правилам. Они обладают ограниченным набором аппаратных и программных средств.

специализированные - применяются для решения очень узкого круга задач. Это позволяет специализировать их структуру, снизить стоимость и сложность при сохранении высокой производительности и надежности. К этому классу ЭВМ относятся компьютеры, управляющие работой устройств ввода-вывода и внешней памятью в современных компьютерах. Такие устройства называются адаптерами, или контроллерами.

^ По размерам и функциональным возможностям различают четыре вида компьютеров: суперЭВМ, большие, малые и микроЭВМ.

СуперЭВМ являются мощными многопроцессорными компьютерами с огромным быстродействием. Многопроцессорность позволяет распараллеливать решение задач и увеличивает объемы памяти, что значительно убыстряет процесс решения. Они часто используются для решения экспериментальных задач, например, для проведения шахматных турниров с человеком.

Большие ЭВМ (их называют мэйнфреймами от англ. mainframe) характеризуются многопользовательским режимом (до 1000 пользователей одновременно могут решать свои задачи). Основное направление – решение научно-технических задач, работа с большими объемами данных, управление компьютерными сетями и их ресурсами.

Малые ЭВМ используются как управляющие компьютеры для контроля над технологическими процессами. Применяются также для вычислений в многопользовательских системах, в системах автоматизации проектирования, в системах моделирования несложных объектов,  в системах искусственного интеллекта.

По назначению микроЭВМ могут быть универсальными и специализированными. По числу пользователей, одновременно работающих за компьютером – много- и однопользовательские. Специализированные многопользовательские микроЭВМ (серверы - от англ. server) являются мощными компьютерами, используемыми в компьютерных сетях для обработки запросов всех компьютеров сети. Специализированные однопользовательские (рабочие станции – workstation, англ.) эксплуатируются в компьютерных сетях для выполнения прикладных задач. Универсальные многопользовательские микроЭВМ являются мощными компьютерами, оборудованными несколькими терминалами. Универсальные однопользовательские микроЭВМ общедоступны. К их числу относятся персональные компьютеры – ПК. Наиболее популярным представителем ПК в нашей стране является компьютер класса IBM PC (International Business Machines – Personal Computer).

По конструктивным особенностям ПК делятся на стационарные (настольные – тип DeskTop) и переносные. В свою очередь переносные ПК встречаются различных типов, например, ноутбуки, органайзеры, карманные и т.д.

^ Глава 2. Как устроен компьютер?
В этой главе рассказывается о том, из каких частей состоит компь­ютер и как эти части взаимодействуют друг с другом.

Обозначение. Далее в этой книге для краткости мы будем назы­вать IBM PC-совместимые компьютеры просто «IBM PC».
^ 2.1. Основные блоки IBM PC
Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из трех частей (блоков), (рис. 2.1):

системного блока;

клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;

монитора (или дисплея)— для изображения текстовой и графи­ческой информации.




Компьютеры выпускаются и в портативном варианте — обычно в «блокнотном» (ноутбук) исполнении (рис. 2.2). Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре.

Системный блок. Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере «главным». В нем располагаются все основные узлы компьютера:

электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и т.д., см. п. 2.4 и 2.5 ниже);

блок питания, который преобразует электропитание сети в по­стоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, ис­пользуемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (ди­скеты);

накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винче­стер);

другие устройства (см. ниже).
^ 2.2. Дополнительные устройства
К системному блоку компьютера IBM PC можно подключать раз­личные устройства ввода-вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности.

^ Внешние устройства. Многие устройства располагаются вне сис­темного блока компьютера и подсоединяются к нему через специаль­ные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке систем­ного блока. Такие устройства обычно называются внешними. Кроме монитора и клавиатуры, такими устройствами являются:

принтер — для вывода на печать текстовой и графической ин­формации;

мышь — устройство, облегчающее ввод информации в компью­тер;

джойстик — манипулятор в виде укрепленной на шарнире руч­ки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр;

а также другие устройства.

Внутренние устройства. Некоторые устройства могут вставляться внутрь системного блока компьютера (поэтому они часто называются внутренними), например:

модем или факс-модем — для обмена информацией с другими
компьютерами через телефонную сеть (факс-модем может также
получать и принимать факсы);

дисковод для компакт-дисков, он обеспечивает возможность чтения данных с компьютерных компакт-дисков и проигрывания аудиокомпакт-дисков;

стример — для хранения данных на магнитной ленте;

звуковая карта — для воспроизведения и записи звуков (музыки, голоса и т.д.).

Впрочем, модемы, факс-модемы, стримеры, дисководы для компакт-дисков и другие устройства могут выпускаться и во внешнем исполне­нии. Как правило, устройства во внутреннем исполнении стоят дешев­ле — для них не надо изготавливать корпус и их не надо снабжать своим блоком питания.

Контроллеры и устройства. Для управления работой устройств в IBM PC-совместимых компьютерах используются электронные схемы — контроллеры. Различные устройства используют разные способы подключения к контроллерам:

некоторые устройства (дисковод для дискет, клавиатура и т.д.) подключаются к имеющимся в составе компьютера стандартным контроллерам;

некоторые устройства (звуковые карты, многие факс-модемы и т.д.) выполнены как электронные платы, то есть смонтированы на одной плате со своим контроллером;

остальные устройства используют следующий способ подключе­ния: в системный блок компьютера вставляется электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем.

Более подробно о контроллерах рассказано в п. 2.5.
^ 2.3. Микропроцессор и сопроцессор
Микропроцессор. Самым главным элементом в компьютере, его «мозгом», является микропроцессор — небольшая (в несколько сан­тиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Микропро­цессор умеет выполнять сотни различных опера­ций и делает это со скоростью в несколько десят­ков или даже сотен миллионов операций в секун­ду. В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel, а также совме­стимые с ними микропроцессоры других фирм (AMD, Cyrix, IBM и др.). Микропроцессоры фирмы Intel применяемые в IBM PC-совместимых компьютерах, таковы: Intel—8088, 80286, 80386 (модификации SX и DX), 80486 (модификации SX, SX2, DX, DX2 и DX4), Pentium и Pentium Pro, они приведены в порядке возрастания производительности и цены. Разница в производительности этих микропроцессоров очень велика. Так, но­вейший микропроцессор Pentium Pro быстрее микропроцессора Intel— 8088 (на котором были основаны исходный вариант компьютера IBM PC и модель IBM PC XT) в несколько тысяч раз!

^ Тактовая частота. Одинаковые модели микропроцессоров мо­гут иметь разную тактовую частоту — чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена микропроцессора. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Например, микропроцессоры Pentium выпускаются с тактовой частотой от 75 до 200 МГц (то есть они отли­чаются по производительности примерно в два с половиной раза). Час­то тактовая частота указывается вслед за моделью микропроцессора, например Pentium/75 МГц.

Замечания. Тактовая частота указывает скорость выполнения элементарных операций внутри микропроцессора. Разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же команды (например, сложение или умножение) за разное число тактов. Чем современнее (часто говорят, более высокая) модель микропро­цессора, тем, как правило, меньше тактов требуется микропроцессору для вы­полнения одних и тех же команд.

Сопроцессор. В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много математических вычислений (например, в инженерных расчетах, обра­ботке трехмерных изображений и т.д.), желательно, чтобы математические операции над вещественными числами под­держивались аппаратно, то есть самим микропроцессором. Но микропроцессоры Intel-8088, 80286, 80386 и 80486SX не обеспечивают такую поддержку, поэтому к ним для этого тре­буется добавить математический сопроцессор (Intel-8087, 80287, 80387 и 80487SX соответственно), который помогает основному микропроцессору выполнять математические опе­рации над вещественными числами. Новейшие микропроцессоры фирмы Intel (80486DX, Pentium и Pentium Pro) и почти все их аналоги других фирм сами умеют выполнять операции над вещественными числами, поэтому для них сопроцессоры не требуются.
2.4. Память
В этом параграфе мы расскажем о различных видах памяти, приме­няющихся в IBM PC-совместимых компьютерах.

Оперативная память. Очень важным элементом компьютера явля­ется оперативная память. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные ре­зультаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не прихо­дится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Одна­ко содержащиеся в ней данные сохраняются только, пока компьютер включен. При выключении компьютера содержимое оперативной па­мяти стирается (за некоторыми исключениями, о которых говорится ниже). Часто для оперативной памяти используют обозначение RAM (random access memory, то есть память с произвольным доступом).

Типы оперативной памяти:

SDRAM (операции в микросхемах памяти синхронизированы с тактовой частотой центрального процессора);

SGRAM (вариант SDRAM, рассчитанный на графические приложения);

RDRAM (использует узкую (малоразрядную) магистраль данных, что позволило в несколько раз повысить частоту);

^ DDR SDRAM (за один такт может передавать два пакета данных, что позволило увеличить пропускную способность в 2 раза).

Количество памяти и возможности компьютера. От количества установленной в компьютере оперативной памяти напрямую зависит, с какими программами Вы сможете на нем работать. При недостаточном количестве оперативной памяти многие программы либо вовсе не будут работать, либо станут работать крайне медленно. Можно привести следующую приблизи­тельную классификацию возможностей компьютера в зависимости от объема оперативной памяти:

1 Мбайт и менее — на компьютере возможна работа только в среде DOS. Такие компьютеры можно использовать для корректировки текстов или ввода данных;

4 Мбайта — на компьютере возможна работа в среде DOS, Windows 3.1 и Windows for Workgroups. Работа в DOS вполне комфортна, а в Windows — нет: некоторые Windows-программы при таком объеме памяти не работают (скажем, Corel Draw 5), а некоторые позволяют обрабатывать лишь небольшие и несложные документы. Одновремен­ный запуск нескольких Windows-программ также может быть затруднен:

8 Мбайт — обеспечивается комфортная работа в среде Windows 3.1, Windows for Workgroups, при этом дальнейшее увеличение объема опера­тивной памяти уже практически не повышает быстродействие для большинства офисных приложений. Использование более новых опе­рационных систем, как Windows 95 и OS/2 Warp, в принципе воз­можно, но работать они будут явно медленно;

16 Мбайт — обеспечивается комфортная работа в операционных системах Windows 95 и OS/2, причем дальнейшее увеличение объема опера­тивной памяти уже практически не повышает быстродействие при выполнении большинства офисных приложений. Возможно использо­вание Windows NT, хотя ей не помешает добавить еще 8-16 Мбайт;

32 Мбайта и более — такой объем оперативной памяти может требовать­ся для серверов локальных сетей, компьютеров, используемых для обработки фотоизображений или видеофильмов, и в некоторых дру­гих приложениях. Полезен он, может быть, и для компьютеров, рабо­тающих под управлением ОС Windows NT.

Кэш-память. Для ускорения доступа к оперативной памяти на быстродействующих компьютерах используется специальная сверхбыстродействующая кэш-память, которая располагается как бы «между» микропроцессором и оперативной памятью и хранит копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. При обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных дан­ных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необходимые микропроцессору данные уже содержатся в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается.

Замечание. Процессоры серий 486 и Pentium содержат небольшую внутреннюю кэш-память, поэтому для однозначности терминологии иногда в технической литературе кэш-память, размещаемую на системной плате, называют кэш памятью второго уровня (level two cache, L2 cache).

^ BIOS (постоянная память). В IBM PC-совместимом компьютере имеется также и постоянная память, в которую данные занесены при ее изготовлении. Как правило, правило, эти данные не могут быть изменены, выполняемые на компьютере программы могут только их считывать. Такой вид памяти обычно называется ROM (read only memory, или память только для чтения) или ПЗУ (постоянное запоминающее устройство).

В IBM PC-совместимом компьютере в постоянной памяти хранятся про­граммы для проверки оборудования компьютера, инициирования загрузки опе­рационной системы (ОС) и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера. Поскольку большая часть этих программ связана с обслуживанием ввода-вывода, часто содержимое постоянной памяти называется BIOS (Basic Input-Output System, или базовая система ввода-вывода).

В BIOS содержится также программа настройки конфигурации компьютера (SETUP).Она позволяет установить некоторые характеристики устройств компьютера (типы видеоконтроллера, жестких дисков и дисководов для дискет, часто также режимы работы с оперативной памятью, запрос пароля при начальной загрузке и т.д.). Как правило, программа настройки конфигурации вызывается, если пользователь во время начальной загрузки нажмет опреде­ленную клавишу или комбинацию клавиш (чаще всего клавишу Del).

^ CMOS (полупостоянная память). Кроме обычной оперативной памя­ти и постоянной памяти, в компьютере имеется также небольшой участок па­мяти для хранения параметров конфигурации компьютера. Его часто называют CMOS-памятью, поскольку эта память обычно выполняется по технологии CMOS (complementary metal-oxide semiconductor), обладающей низким энер­гопотреблением. Содержимое CMOS-памяти не изменяется при выключении электропитания компьютера, поскольку для ее электропитания используется специальный аккумулятор. Для изменения параметров конфигурации компью­тера в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера — SETUP (см. выше).

Видеопамять. Еще один вид памяти в IBM PC-совместимых компьютерах — это видеопамять, то есть память, используемая для хранения изображе­ния, выводимого на экран монитора. Эта память обычно входит в состав ви­деоконтроллера — электронной схемы, управляющей выводом изображения на экран. Мы расскажем о видеоконтроллерах и видеопамяти в следующей главе.
^ 2.5. Электронные платы, контроллеры и шины
Электронные платы. Электронная начинка IBM PC, как правило, выполняется из нескольких модулей — электронных плат. Каждая плата представляет собой плоский кусок пластика, на котором укреп­лены электронные компоненты (микросхемы, конденсаторы и т.д.) и различные разъемы. Внутри электронной платы проложены проводни­ки для соединения смонтированных на плате компонент между собой.

^ Мат