Отчёт о лабораторной работе №2
“Устройство персонального компьютера”
Подготовили: Сальников Юрий
Проверила: Прихач Н.К.
Минск 2011
Содержание отчёта:
1)цель лабораторной работы;
2) ответы на контрольные вопросы;
Цель работы: изучить основы устройства персонального компьютера.
Ответы на контрольные вопросы:
1) Вычислительная техника – совокупность устройств, предназначенных для автоматизированной обработки информации.
Вычислительная система – набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенных для обслуживания конкретных задач.
Компьютер – это электронный прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки информации (данных).
2) Конфигурация - состав вычислительной системы.
Конфигурация делится на программную и аппаратную.
3) К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и приборы, образующие аппаратную конфигурацию.
Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами.
Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют протоколами.
Многочисленные интерфейсы, присутствующие в архитектуре любой вычислительной системы, можно условно разделить на две большие группы: последовательные и параллельные.
Через последовательный интерфейс данные передаются последовательно, бит за битом, а через параллельный – одновременно группами битов.
4) Программное обеспечение — совокупность программ системы обработки информации и программных документов необходимых для эксплуатации этих программ.
Базовый уровень является низшим уровнем программного обеспечения. Отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами.
Системный уровень - является переходным. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие других программ компьютера с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением. От программ этого уровня зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы
Служебный уровень. Программы этого уровня взаимодействуют как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Назначение служебных программ (утилит) состоит в автоматизации работ по проверке и настройки компьютерной системы, а также для улучшения функций системных программ
Прикладной уровень. Программное обеспечение этого уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются конкретные задачи (производственных, творческих, развлекательных и учебных).
5) Драйвер — это компьютерная программа, с помощью которой другая программа (обычно операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства.
6) Утилита — компьютерная программа, расширяющая стандартные возможности оборудования и операционных систем, выполняющая узкий круг специфических задач.
7) Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой
конфигурации рассматривают четыре устройства:
Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты.
Монитор - устройство визуального представления данных.
Клавиатура -клавишное устройство управления персональным компьютером.
Мышь -устройство управления манипуляторного типа.
8 ) Монитор - устройство визуального представления данных.
Размер монитора. Единицы измерения – дюймы. Стандартные размеры: 17'', 19'', 20'', 21'', 22'', 24'' и т.д. В настоящее время наиболее универсальными являются мониторы от 17 дюймов, а для операций с графикой желательны мониторы размером 21 - 24 дюйма.
Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому ее также называют частотой кадров). Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера, хотя предельные возможности определяет монитор.
9) Блок питания вырабатывает стабилизированные напряжения для питания всех устройств, находящихся в системном блоке.
Материнская плата, или системная плата – базовое устройство компьютера для установки процессора, оперативной памяти и плат расширения.
Жесткий диск, или винчестер, – основное средство хранения информации в компьютере.
Дисковод — устройство компьютера, позволяющее осуществить чтение/запись информации на носители информации.
Совместно с монитором видеокарта образует видеоподсистему персонального компьютера.
Звуковая карта выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звука, речи, музыки.
Платы или карты расширения – это дополнительные устройства, которые устанавливаются в системный блок и подключаются к компьютеру с помощью разъемов (слотов), установленных на материнской плате.
10) В слоты расширения могут быть установлены различные устройства:
- Видеоадаптер
- Звуковые платы
- Сетевые платы
- Контроллеры SCSI, IDE, SATA, RAID.
- Платы видеозахвата
- ТВ-тюнеры и FM-приемники
- Контроллер FireWire
- Контроллер USB
11) На системной плате располагаются другие устройства, например микросхема BIOS, батарейка для питания часов и CMOS (память с автономным питанием), тактовый генератор.
12) Процессор – это основная микросхема компьютера с несколькими сотнями выводов, выполняющая большинство математических и логических оп ераций.
Параметрами процессора являются:
- Название и номер модели (рейтинг). Эта характеристика обычно указывается в прайс-листах компьютерных магазинов или при описании конфигурации компьютера
- Тип разъема, или форм-фактор. Каждая модель процессора устанавливается в разъем соответствующего типа и с соответствующим количеством контактов. Цифра в названии разъема обозначает количество контактов, и установить процессор в не предназначенный для него разъем нельзя, даже если различие всего в один контакт.
- Частота FSB. Для обмена данными с другими устройствами процессор использует шину FSB (FrontSideBus).
- Множитель, или коэффициент умножения. Ядро центрального процессора работает на тактовой частоте, являющейся произведением частоты FSB на коэффициент умножения
- Тактовая частота. Параметр, показывающий реальную работу ядра процессора, который может достигать 3-4 ГГ.
- Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт).
- Объем кэш-памяти. Современные процессоры работают значительно быстрее, чем ОП, и при обращении к ней процессору приходится некоторое время простаивать в ожидании результата. Чтобы снизить простои, непосредственно на кристалле процессора устанавливается небольшой объем очень быстрой памяти, называемый кэш-памятью.
- Напряжение питания ядра. Ядро современного процессора питается довольно низким напряжением, порядка 1,3–1,7 В
- Тепловыделение. Современные процессоры обладают большим тепловыделением, достигающим до 100 Вт и более. Поэтому эксплуатация процессора невозможна без системы охлаждения, в качестве которой используются массивные радиаторы с установленными на них вентиляторами.
Для современных процессоров характерен набор дополнительных функций и технологий, расширяющий их возможности.
- Наборы дополнительных инструкций для процессора, ускоряющих работу с мультимедиа и большими объемами данных.
- Технология энергосбережения, которая «заставляет» процессор снизить тактовую частоту, если его нагрузка невелика.
- Технология защиты компьютера от вирусов, запрещающая запуск кода из области данных.
- Технология, позволяющая выполнять 64-битные инструкции.
- Технология, позволяющая выполнять несколько потоков команд одновременно, что увеличивает производительность системы.
- Технология защиты процессора от перегрева и др.
Система команд - это набор допустимых для данного процессора управляющих кодов и способов адресации данных.
В систему команд традиционно входят такие группы:
- команда пересылки.все команды пересылки выполняют, по сути, копирование данных из ячейки-источника в ячейку-приемник;
- арифметические операции (+, –, *,:); ·
- логические операции (and, or, xor, not) и операции сдвига;
- ввод-вывод – специфические команды для передачи данных между процессором и устройствами ввода-вывода, размещенными в адресном пространстве ввода-вывода;
- передача управления – при выполнении такой команды процессор записывает в счетчик команд PC адрес следующей команды, взятый из адресной части текущей команды;
- специальные – останов, сброс, управление прерываниями, управление режимом пониженного энергопотребления и т.п.
Виды процессоров:
CISC -процессоры используют в универсальных вычислительных системах;
- RISC -процессоры используют в специализированных вычислительных системах или устройствах, ориентированных на выполнение единообразных операций.
Совместимость процессоров. Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне.
Принцип совместимости «сверху вниз» — это пример неполной совместимости, когда каждый новый процессор «понимает» все команды своих предшественников, но не наоборот.
13) С оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами.
Основных шин три: адресная шина, шина данных и командная шина.
Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно.
Шина команд. Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда, где хранятся программы.
Адресная шина. У процессоров Intel Pentium (а именно они наиболее распространены в персональных компьютерах) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль.
Интерфейсы:
Способ взаимодействия физических устройств («Железный» интерфейс, чаще всего речь идёт о компьютерных портах)
- Сетевой интерфейс
- Сетевой шлюз — устройство, соединяющее локальную сеть с более крупной, например, Интернетом
- Шина (компьютер)
Способ взаимодействия виртуальных устройств (Программный интерфейс)
- Интерфейс функции
- Интерфейс программирования приложений (API): набор стандартных библиотечных методов, которые программист может использовать для доступа к функциональности другой программы.
- Вызов удалённых процедур
- COM-интерфейс
- Интерфейс (ООП)
Способ взаимодействия человек-машина (Интерфейс пользователя)
Совокупность средств, при помощи которых пользователь взаимодействует с различными программами и устройствами.
- Интерфейс командной строки: инструкции компьютеру даются путём ввода с клавиатуры текстовых строк (команд).
- Графический интерфейс пользователя: программные функции представляются графическими элементами экрана.
- Диалоговый интерфейс: например, Поиск
- Естественно-языковой интерфейс: пользователь «разговаривает» с программой на родном ему языке.
- Тактильный интерфейс: руль, джойстик и т.д.
- Нейрокомпьютерный интерфейс:отвечает за обмен между нейронами и электронным устройством при помощи специальных имплантированных электродов. и др.
14) Чипсет – это специальный набор микросхем системной логики.
Северный мост - системный контроллер чипсета на материнской плате платформы x86.
Южный мост - (функциональный контроллер), также известен как контроллер -концентратор ввода-вывода.
15) Порт компьютера - обычно соединение (физическое или логическое), через которое принимаются и отправляются данные в компьютерах.
Последовательный порт (COM). Присутствует в компьютерах вот уже более двух десятков лет, однако в последнее время применяется не очень часто, в основном для подключения модемов. Обычно в системе два последовательных порта COM1 и COM2, однако во многих современных платах есть разъемы только для COM1.
Параллельный порт (LPT). К нему подключаются некоторые модели принтеров, сканеров и другие устройства. Стандартный параллельный порт имеет не очень высокое быстродействие, поэтому используются его ускоренные режимы работы ECP или EPP.
Порт PS/2. В большинстве компьютеров есть два таких специализированных порта: первый для подключения клавиатуры, второй – для мыши.
USB. Наиболее популярный интерфейс для самых разнообразных периферийных устройств. Это одновременно и порт, и шина.
IEEE 1394 (FireWire). Последовательный высокоскоростной порт для цифровых видеоустройств. Не каждая системная плата поддерживает IEEE 1394, поэтому для работы с цифровым видео обычно приходится приобретать дополнительный контроллер.
Инфракрасный порт (IrDA). Позволяет подключать периферийные устройства (мобильные телефоны и др.) без использования проводов, при этом информация передается с помощью инфракрасного излучения.
Bluetooth. Относительно новый и быстро развивающийся беспроводной интерфейс. По сравнению с инфракрасным портом имеет более высокую скорость, он получил большее распространение для подключения к компьютеру мобильных телефонов, однако может использоваться и для других устройств, имеющих Bluetooth-интерфейс. Далеко не у каждой системной платы есть встроенная поддержка Bluetooth, но эта проблема легко решается установкой относительно недорогого адаптера USB – Bluetooth.
16) Периферийные устройства персонального компьютера подключаются к его интерфейсам и предназначены для выполнения вспомогательных операций. Благодаря им компьютерная система приобретает гибкость и универсальность.
Устройства ввода графических данных
Для ввода графических данных используют сканеры, графические планшеты (дигитайзеры) и цифровые фотокамеры. С помощью сканеров можно вводить и знаковую информацию. В этом случае исходный материал вводится в графическом виде, после чего обрабатывается специальными программными средствами (программами распознавания образов).