Персональный компьютер состоит:
1. Системный блок.
2. Накопители.
3. Видеоподсистемы.
4. Периферийные устройства.
Системный блок включает в себя системную плату, блок питания, накопители (дисководы) для гибких магнитных дисков и накопитель на жестком магнитном диске, разъемы для дополнительных устройств и платы расширения с контроллерами - адаптерами внешних устройств.
Системная плата является основой персонального компьютера (ПК) и представляет собой плоский лист фольгированного стеклотекстолита.
На системной плате (часто ее называют материнской) размещаются:
· микропроцессор;
· математический сопроцессор;
· генератор тактовых импульсов;
· блоки (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ;
· адаптеры клавиатуры, накопителей жестких магнитных дисков и накопителей гибких магнитных дисков;
· контроллер прерываний и т.д
Микропроцессор - это центральный блок ПК, предназначенный для управления всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
В состав микропроцессора входят:
· устройство управления - формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени сигналы управления, обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов;
· арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией;
· микропроцессорная память (МПП) – служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения быстродействия машины, ибо основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора. Регистры – быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1байт и более низкое быстродействие);
· интерфейсная система микропроцессора – реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной. Интерфейс – совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Порт ввода-вывода – аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.
Математический сопроцессор. Используется для ускоренного выполнения операций над двоичными числами с плавающей запятой, над двоично-кодированными десятичными числами для вычисления, например тригонометрических функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно с основным микропроцессором. Ускорение операций происходит в десятки раз.
Генератор тактовых импульсов. Генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.
Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик ПК и во многом определяет скорость его работы, так как каждая элементарная операция выполняется за определенное количество тактов.
Основная память (ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя).
ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Достоинством оперативной памяти является ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно. В качестве недостатка ОЗУ следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость) (RAM). КЭШ – память – это буферная, не доступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах. Например, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая КЭШ – память внутри микропроцесса (КЭШ – память первого уровня) или вне микропроцессора на материнской плате (КЭШ – память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью организуется КЭШ – память на ячейках электронной памяти. Наличие КЭШ – памяти емкостью 256 Кбайт увеличивает производительность ПК примерно на 20%.
Системная шина – это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
- между микропроцессором и основной памятью;
- между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
- между основной памятью и портами ввода- вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).
Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры).
Контроллер прерываний. Прерывание – временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной) программы. Прерывания возникают постоянно. Все процедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям, например, прерывания от таймера возникают и обслуживаются контроллером прерываний 18 раз в секунду.
Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерываний, принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в МП. МП, получив этот сигнал, приостанавливает выполнение текущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживания того прерывания, которое запросило внешнее устройство. После завершения программы обслуживания восстанавливается выполнение прерванной программы. Контроллер прерываний является программируемым.
Таймер. Внутримашинные электронные часы. Таймер подключается к автономному источнику питания – аккумулятору и при отключении машины от сети продолжает работать.
Блок питания. Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.
Внешняя память. Накопители на дисках. Существуют накопители на жестких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках.
Назначение этих накопителей – хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. Различаются НЖМД и НГМД лишь конструктивно, объемами хранимой информации и временем поиска, записи и считывания информации.
НГМД. Гибкие диски (дискеты) позволяют переносить документы и программы с одного компьютера на другой, хранить информацию, не используемую постоянно на компьютере, делать архивные копии информации, содержащейся на жестком диске.
НЖМД (винчестеры) предназначены для постоянного хранения информации, используемой при работе с компьютером: программ операционной системы, часто используемых пакетов программ, редакторов документов, трансляторов с языков программирования и т.д.
По способу записи и чтения информации на носитель дисковые накопители можно подразделить на магнитные, оптические и магнитооптические. Среди дисковых накопителей можно выделить:
- накопители на флоппи-дисках(представляют собой гибкую пластину помещенную в пластиковый чехол)
- накопители на несменных жестких дисках (винчестеры);
- накопители на сменных жестких дисках;
- накопители на магнитооптических дисках;
- накопители на оптических компакт-дисках CD-ROM (Сомpасt Disk ROM).
Винчестер. Практически все ПЭВМ имеют в своем составе хотя бы один накопитель на несменных дисках. (В 1973 г. был разработан первый жесткий диск, который мог хранить до 16 Кбайт информации. Он имел 30 цилиндров (дорожек), каждая из которых была разбита на 30 секторов, то по началу ему присвоили название -30/30. По аналогии с автоматическими винтовками имеющими калибр 30/30, такие жесткие диски получили прозвище “винчестер”.) Сами диски представляют собой обработанные с высокой точностью керамические или алюминиевые пластины, на которые нанесен специальный магнитный слой. Помимо геометрических размеров винчестеры характеризуются такими параметрами, как емкость, среднее время доступа к данным, скорость передачи данных, среднее время безотказной работы. Один диск при необходимости можно разбить на несколько логических устройств (C D E F...).
Флоппи-диски. Предназначен для хранения информации. Магнитный слой наноситься на тонкую майларовую основу. Диск помещен в пластиковый конверт. Появились в 1976 г. (показать диски)
Все винчестеры и флоппи-диски имеют сходный логический формат. Под логическим форматом понимается то, что на диске резервируются определенные области для хранения служебной информации, необходимой операционной системе для работы с этим устройством:
- загрузочный сектор BR
- таблица размещения файлов
- корневой каталог
- область данных.
Прочие накопители. Все устройства различаются по времени записи и чтения, объему хранимой информации, надежности, долговечности, по способам контроля и коррекции ошибок и др. параметрам. Благодаря малым размерам, большой емкости (до 600 Мбайт) и долговечности с успехом применяются компакт-диски. Закодированная информация наносится на диск лазерным лучом, который создает на его поверхности микроскопические впадины, разделяемые плоскими участками. Цифровая информация представляется чередованием впадин (не отражающих пятен) и отражающих свет островков. Компакт-диск состоит из поликарбонатной основы, отражающего и защитных слоев. В качестве отражающей поверхности обычно используется напыленный алюминий. Диск имеет одну физическую дорожку в форме непрерывной спирали, идущей от наружного диаметра к внутреннему. Считывание информации происходит при помощи лазерного луча.
Магнитооптические накопители записывают данные, представленные в виде колебаний магнитного поля при помощи дополнительного магнитного поля и луча лазера. Считывание данных с носителя происходит только при помощи луча лазера. У магнитооптического диска в отличие от компакт-диска обычно используются обе стороны.
Видеоподсистемы. (монитор, плата видеоадаптера и набор соответствующих программ-драйверов).
Монитор - это электронное устройство для отображения информации, вводимой с клавиатуры или выводимой из компьютера.
VGA - только алфавитно-цифровая информация, 720 точек по ширине и 350 точек по высоте (25 строк по 80 символов).
CGA- обеспечивает отображение 4-х цветов при разрешающей способности 320 на 200 точек.
EGA - одновременно воспроизводит 16 цветов при разрешающей возможности 640 на 350 точек.
При выборе монитора не следует забывать об излучениях:
à рентгеновское
à инфракрасное
à радиоизлучение
à электростатические поля
Фильтры бывают:
à сеточные
à пленочные
à стеклянные (выпускают «полная защита», т.е. не дают бликов повышают контрастность изображения, устраняют электростатическое поле и ультрафиолетовое излучение, значительно снижают излучения, стоят порядка 150 $)