Аппаратное обеспечение компьютера

     Структурная схема и устройства ПК

     Основным  устройством ПК является материнская  плата, которая определяет его конфигурацию. Все устройства ПК подключаются к  этой плате с помощью разъемов расположенных на этой плате. Соединение всех устройств в единую систему обеспечивается с помощью системной магистрали (шины), представляющей собой линии передачи данных, адресов и управления.

     Ядро  ПК образуют процессор (центральный микропроцессор) и основная память, состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства ППЗУ. ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранения данных. Подключение всех внешних устройств: клавиатуры, монитора, внешних ЗУ, мыши, принтера и т.д. обеспечивается через контроллеры, адаптеры, карты. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор. 

     Микропроцессор 

     Центральный микропроцессор (небольшая микросхема, выполняющая все вычисления и  обработку информации) – это ядро ПК. В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel и совместимые  с ними микропроцессоры других фирм.

     Компоненты микропроцессора:

     АЛУ выполняет логические и арифметические операции

     Устройство  управления управляет всеми устройствами ПК

     Регистры  используются для хранения данных и  адресов

     Схема управления шиной и портами –  осуществляет подготовку устройств  к обмену данными между микропроцессором и портом ввода – вывода, а также управляет шиной адреса и управления.

     Основные  характеристики процессора:

     Разрядность – число двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной  команды. Большинство современных  процессоров – это 32 – разрядные процессоры, но выпускаются и 64 - разрядные процессоры.

     Тактовая  частота – количество циклов работы устройства за единицу времени. Чем  выше тактовая частота, тем выше производительность.

     Наличие встроенного математического сопроцессора

     Наличие и размер Кэш- памяти.

     Оперативная память

     Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) - область памяти, предназначенная  для хранения информации в течение  одного сеанса работы с компьютером. Конструктивно ОЗУ выполнено  в виде интегральных микросхем.

     Из  нее процессор считывает программы  и исходные данные для обработки  в свои регистры, в нее записывает полученные результаты. Название “оперативная”  эта память получила потому, что  она работает очень быстро, в результате процессору не приходится ждать при чтении или записи данных в память.

     Однако  быстродействие ОЗУ ниже быстродействия регистров процессора, поэтому перед  выполнением команд процессор переписывает данные из ОЗУ в регистры. По принципу действия различают динамическую память и статическую.

     Ячейки  динамической памяти представляют собой  микроконденсаторы, которые накапливают  заряд на своих обкладках. Ячейки статической памяти представляют собой  триггеры, которые могут находиться в двух устойчивых состояниях.

     Основные  параметры, которые характеризуют ОЗУ – это емкость и время обращения к памяти. ОЗУ типа DDR SDRAM (синхронная память с двойной скорость передачи данных) считается наиболее перспективной для ПК.

     Кэш-память

     Компьютеру  необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Поэтому современные компьютеры оснащаются Кэш-памятью или сверхоперативной памятью.

     При наличии Кэш-памяти данные из ОЗУ  сначала переписываются в нее, а затем в регистры процессора. При повторном обращении к памяти сначала производится поиск нужных данных в Кэш-памяти и необходимые данные из Кэш-памяти переносятся в регистры, поэтому повышается быстродействие.  

     Контроллеры 

     Только  та информация, которая хранится в  ОЗУ, доступна процессору для обработки. Поэтому необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные.

     В ПК информация с внешних устройств (клавиатуры, жесткого диска и т.д.) пересылается в ОЗУ, а информация (результаты выполнения программ) с ОЗУ также выводится на внешние устройства (монитор, жесткий диск, принтер и т.д.).

     Таким образом, в компьютере должен осуществляться обмен информацией (ввод-вывод) между  оперативной памятью и внешними устройствами. Устройства, которые  осуществляют обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами называются контроллерами или адаптерами, иногда картами. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.

     Контроллеры или адаптеры (схемы, управляющие внешними устройствами компьютера) находятся на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате.

     Системная магистраль

     Системная магистраль (шина) - это совокупность проводов и разъемов, обеспечивающих объединение всех устройств ПК в единую систему и их взаимодействие.

     Для подключения контроллеров или адаптеров  современные ПК снабжены такими слотами  как PCI. Слоты PCI – E Express для подключения новых устройств к более скоростной шине данных. Слоты AGP предназначены для подключения видеоадаптера

     Для подключения накопителей (жестких  дисков и компакт-дисков) используются интерфейсы IDE и SCSI. Интерфейс – это совокупность средств соединения и связи устройств компьютера.

     Подключение периферийных устройств (принтеры, мышь, сканеры и т.д.) осуществляется через специальные интерфейсы, которые называются портами. Порты устанавливаются на задней стенке системного блока.

     Слоты (разъемы) расширения конфигурации ПК предназначены для подключения дополнительных устройств к основной шине данных компьютера. К основным платам расширения, предназначенным для подключения к шине дополнительных устройств, относятся:

     Видеоадаптеры (видеокарты)

     Звуковые  платы

     Внутренние  модемы

     Сетевые адаптеры (для подключения к локальной  сети)

     SCSI – адаптеры

     Внешняя память. Классификация  накопителей

     Для хранения программ и данных в ПК используются накопители различных  типов. Накопители - это устройства для записи и считывания информации с различных носителей информации. Различают накопители со сменным и встроенным носителем.

     По  типу носителя информации накопители разделяются на накопители на магнитных  лентах и дисковые накопители. К  накопителям на магнитных лентах относятся стримеры и др. Более широкий класс накопителей составляют дисковые накопители.

     По  способу записи и чтения информации на носитель дисковые накопители разделяются  на магнитные, оптические и магнитооптические.

     К дисковым накопителям относятся:

     накопители  на флоппи-дисках;

     накопители  на несменных жестких дисках (винчестеры);

     накопители  на сменных жестких дисках;

     накопители  на магнитооптических дисках;

     накопители  на оптических дисках (CD-R CD-RW CD-ROM) с однократной  записью и 

     накопители на оптических DVD – дисках DVD-R DVD-RW DVD-ROM