Побудова ЕОМ на базі OS Window 7

НАЦІОНАЛЬНИЙ  АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ ІНФОРМАЦІЙНО-ДІАГНОСТИЧНИХ  СИСТЕМ

КАФЕДРА КОМП’ЮТЕРИЗОВАНИХ  СИСТЕМ ЗАХИСТУ ІНФОРМАЦІЇ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВА РОБОТА

 

 

 

з дисципліні: “ Архітектура комп’ютерних систем ”

 

на тему: “ Побудова ЕОМ на базі OS Window 7”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Київ 2011 
ЗМІСТ

 

Завдання курсової роботи

Завданням курсової роботи з дисципліни «Архітектура комп’ютерних систем» є коректний підбір компонентів  комп’ютерної системи на базі вихідних даних, якими є модель материнської плати. Компоненти під зазначену модель материнської плати підбираються в декількох варіантах виходячи з наступних міркувань:

1. Підбір компонентів (процесор, оперативна пам’ять, жорсткий диск, відеокарта і т.д.) з мінімально можливими параметрами, які можуть працювати на даній платформі материнської плати.
2. Підбір компонентів (процесор, оперативна пам’ять, жорсткі диски, відеокарта і т.д.) з максимально можливими параметрами, які можуть працювати на даній платформі материнської плати.
3. Підбір компонентів (процесор, оперативна пам’ять, жорсткий диск, відеокарта і т.д.) з оптимальними параметрами для даної платформи материнської плати.

 

 

Варіант № 36:

36)	MSI Z68A-GD55 (B3) (s1155, Intel Z68, PCI-Ex16)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Частина І. Теорія 

Материнська плата

Матери́нська пла́та (англ. motherboard), відома також як головна  плата (англ. mainboard), системна плата —  плата, на якій містяться основні  компоненти комп'ютера, що забезпечують логіку роботи.

Назва походить від англійського motherboard, іноді використовується скорочення MB або слово mainboard — головна плата.

На материнській платі  монтується чипсет, це мікросхеми, які  забезпечують і контролюють логіку функціонування плати, на платі також  розташовуються роз'єми для підключення  центрального процесора, графічної плати, звукової плати, жорсткий дисків, оперативної пам'яті та інші роз'єми.

Всі основні електронні схеми комп'ютера і необхідні  додаткові пристрої включаються  в материнську плату, або підключаються  до неї за допомогою слотів розширення. Найважливішою частиною материнської плати є чипсет, який складається, як правило, з двох частин — північного моста (Northbridge) і південного моста (Southbridge). Зазвичай північний і південний міст розташовані на окремих мікросхемах. Саме північний і південний мости визначають, в значній мірі, особливості материнської плати і те, які пристрої можуть підключатися до неї.

Сучасна материнська  плата ПК, як правило, включає чипсет, що здійснює взаємодію центрального процесора з ОЗП і основною оперативною пам'яттю, з портами вводу/виводу, із слотами розширення PCI Express, PCI, а також, зазвичай, з USB, SATA і IDE/ATA. Більшість пристроїв, які можуть приєднуватися до материнської плати, роблять це за допомогою одного або декількох слотів розширення або сокетів, а деякі сучасні материнські плати підтримують бездротові пристрої, що використовують протоколи IrDA, Bluetooth, або 802.11 (Wi-Fi). На сайті фірми Intel приведений докладний опис її материнських плат.

На системній платі  містяться змонтовані:

• слоти DIMM для установки модулів пам'яті типу SDRAM, DDR, DDR2.. (різні для кожного типу пам'яті). Найчастіше їх 3-4, хоча на компактних платах можна зустріти тільки 1 або 2 таких слоти;
• спеціалізований роз’єм типу AGP або PCI-Express для установки відеокарти. Втім, останнім часом, з поголовним переходом на відеоінтерфейс останнього типу, часто-густо зустрічаються плати з двома, а то і з трьома відеорознімами. Також зустрічаються і системні плати (з найдешевших) без відеорознімів взагалі — їхні чипсети мають вбудоване графічне ядро, і зовнішня графічна карта для них необов'язкова;
• поруч із слотами для відеокарт зазвичай знаходяться слоти для підключення додаткових карт розширення стандартів PCI або PCI-Express х1 (раніше зустрічалися ще і слоти ISA, але зараз такі слоти — музейна рідкість);
• інтерфейси (IDE і/або сучасніший Serial ATA) для підключення дискових накопичувачів — твердих дисків і оптичних приводів. Також там досі знаходиться роз’єм для floppy-дисковода (3,5" дискети), хоча все йде до того, що від нього незабаром остаточно відмовляться. Всі дискові накопичувачі підключаються до системної плати за допомогою спеціальних кабелів, які в розмовній мові називають «шлейфами»;
• недалеко від процесора розташовуються розніми для підключення живлення (частіше всього два типи — 24-контактний ATX і 4-контактний ATX12V для додаткової лінії +12 V) і дво-, три- або чотирифазний модуль регулювання напруги VRM (Voltage Regulation Module), що складається з силових транзисторів, дроселів і конденсаторів. Цей модуль перетворює, стабілізує і фільтрує напругу, що подається від блоку живлення;
• задню частину системної плати займає панель з роз’ємами для підключення додаткових зовнішніх пристроїв — монітора, клавіатури і миші, мережних-, аудіо- і USB-пристроїв тощо;
• окрім перелічених слотів і роз’ємів, на будь-якій системній платі є велика кількість допоміжних джамперів (перемичок) і роз’ємів: це можуть бути і контакти для підключення системного динаміка, кнопок і індикаторів на передній панелі корпусу, і розніми для підключення вентиляторів, і контактні колодки для підключення додаткових аудіорознімів і роз’ємів USB і FireWire.

На кожній системній  платі в обов'язковому порядку  є спеціальна мікросхема пам'яті, найчастіше встановлена в спеціальну панельку; втім, окремі виробники, з метою економії впаюють її в плату. Мікросхема містить прошивку BIOS та батарею, яка забезпечує живлення при зникненні зовнішньої напруги. Таким чином, за допомогою всіх цих слотів і роз’ємів, а також додаткових контролерів, системна плата об'єднує всі пристрої, що входять до складу комп'ютера, в єдину систему.

Процесор CPU

Центральний процесор (Central processing unit) — функціональна частина  ЕОМ, що призначена для інтерпретації  команд.

Функції

• обробка даних по заданій програмі шляхом виконання арифметичних і логічних операцій;
• програмне керування роботою пристроїв комп'ютера.

Термін "архітектура  процесора" в даний час не має  однозначного тлумачення. З погляду  програмістів, під архітектурою процесора  мається на увазі його здатність  виконувати певний набір машинних кодів. Більшість сучасних десктопних процесорів відносяться до сімейства x86, або Intel-сумісних процесорів архітектури IA32 (архітектура 32-бітових процесорів Intel). Її основа була закладена компанією Intel в процесорі i80386, проте в подальших поколіннях процесорів вона була доповнена і розширена як самою Intel (введені нові набори команд MMX, SSE, SSE2 і SSE3), так і сторонніми виробниками (набори команд EMMX, 3DNow! і Extended 3DNow!, розроблені компанією AMD).

Проте розробники комп'ютерного устаткування вкладають в поняття "Архітектура процесора" (іноді, щоб остаточно не заплутатися, використовується термін "мікроархітектура") дещо інший зміст. З їхнього погляду, архітектура процесора відображає основні принципи внутрішньої організації конкретних сімейств процесорів. Наприклад, архітектура процесорів Intel Pentium позначалася як Р5, процесорів Pentium II і Pentium III - Р6, а популярні в недавньому минулому Pentium 4 відносилися до архітектури NetBurst. Після того, як компанія Intel закрила архітектуру Р5 для сторонніх виробників, її основний конкурент - компанія AMD була вимушена розробити власну архітектуру - К7 для процесорів Athlon і Athlon XP, і К8 для Athlon 64.

Ядро

В рамках однієї і тієї ж архітектури різні процесори  можуть досить сильно відрізнятися один від одного. І відмінності ці утілюються в різноманітних процесорних ядрах, що володіють певним набором строго обумовлених характеристик. Найчастіше ці відмінності втілюються в різних частотах системної шини (FSB), розмірах кеша другого рівня, підтримці тих або інших нових систем команд або технологічних процесах, за якими виготовляються процесори. Нерідко зміна ядра в одному і тому ж сімействі процесорів спричиняє за собою заміну процесорного роз'єму (сокет, англ. socket), з чого витікають питання подальшої сумісності материнських плат. Проте в процесі вдосконалення ядра виробникам доводиться вносити до нього незначні зміни, які не можуть претендувати на "ім'я власне". Такі зміни називаються ревізіями (англ. stepping) ядра і, найчастіше, позначаються цифробуквенними комбінаціями. Проте в нових ревізіях одного і того ж ядра можуть зустрічатися досить помітні нововведення. Так, компанія Intel ввела підтримку 64-бітової архітектури EM64T в окремі процесори сімейства Pentium 4 саме в процесі зміни ревізії.

Степпинг (от англ. Stepping) — показатель обновления ревизии, версии ядра процессора. Часто при производстве процессоров ядро впоследствии дорабатывают, исправляют имеющиеся ошибки, вносят изменения в энергосбережение, снижение тепловыделения, новые возможности и увеличение разгонного потенциала. Изменение процесса производства может дать повышение доли выхода годных кристаллов. Чем выше степпинг, тем лучше и стабильнее себя ведет процессор, но архитектура и технология производства остаются теми же.

Для определения производственного  процесса была разработана инструкция CPUID, с помощью которой можно  получить значения Family, Model и Stepping. Это  три шестнадцатеричных числа, последнее  из которых и есть степпинг.

Кэш — это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа (далее «основная память»). Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами, веб-серверами, службами DNS и WINS.

Множитель процессора (коэффициент умножения) — это число, на которое умножается частота шины.

В результате получаем реальную (внутреннюю) частоту процессора.

Front Side Bus (FSB) — шина, обеспечивающая соединение между x86-совместимым центральным процессором и внутренними устройствами.

Оперативна  пам’ять

Операти́вна па́м'ять (англ. Random Access Memory, дослівно — пам'ять з  довільним доступом, первинна пам'ять) — пам'ять ЕОМ, призначена для  зберігання коду та даних програм  під час їх виконання. У сучасних комп'ютерах оперативна пам'ять переважно представлена динамічною пам'яттю з довільним доступом DRAM.

Напівпровідникова динамічна (DRAM) — кожна комірка є конденсатором на основі переходу КМОН-транзистора. Переваги — низька вартість, великий обсяг. Недоліки — необхідність періодичного прочитування і перезапису кожної комірки — т.з. «регенерації», і, як наслідок, зниження швидкодії, велике енергоспоживання. Процес регенерації реалізується спеціальним контролером, встановленим на материнській платі або в центральному процесорі. DRAM зазвичай використовується як оперативна пам'ять (ОЗП) комп'ютерів.

Статическая оперативная  память с произвольным доступом (SRAM, static random access memory) — полупроводниковая оперативная память, в которой каждый двоичный или троичный разряд хранится в схеме с положительной обратной связью, позволяющей поддерживать состояние сигнала без постоянной перезаписи, необходимой в динамической памяти (DRAM). Тем не менее, сохранять данные без перезаписи SRAM может только пока есть питание, то есть SRAM остается энергозависимым типом памяти. Произвольный доступ (RAM — random access memory) — возможность выбирать для записи/чтения любой из битов (тритов) (чаще байтов (трайтов), зависит от особенностей конструкции), в отличие от памяти с последовательным доступом (SAM — sequental access memory).

Феромагнітна — є матрицею з провідників, на перетині яких знаходяться кільця або біакси, виготовлені з феромагнітних матеріалів. Переваги — стійкість до радіації, збереження інформації при виключенні живлення; недоліки — мала ємність, велика вага, стирання інформації при кожному читанні. В даний час в такому, зібраному з дискретних компонентів вигляді, не застосовується.

Проте до 2003 року з'явилася  магнітна пам'ять MRAM в інтегральному виконанні. Поєднуючи швидкість SRAM і можливість зберігання інформації при відімкненому живленні, MRAM є перспективною заміною типам ROM і RAM. Проте вона приблизно удвічі дорожча за мікросхеми SRAM (при тій же ємності і габаритах).

 

 

Жорсткий  диск

Тверди́й диск (англ. Hard Disk Drive, англ. HDD), також жорсткий диск, у комп'ютерному сленгу — «вінчестер», — постійний запам'ятовувальний пристрій ЕОМ. Постійний, означає, що на відміну від оперативної пам'яті, продовжує зберігати дані після вимикання струму.

Перші тверді диски з'явилися  на початку 70-х років. Вони мали ємкість не більше десятка кілобайтів. У 1973 році фірма IBM випустила жорсткий диск моделі 3340, що вперше об'єднав в одному нероз'ємному корпусі пластини диска й голівки, що зчитують. При його розробці інженери використали коротку внутрішню назву «30-30», що означало два модулі (у максимальному компонуванні) по 30 Мб кожний. Кеннет Хотон, керівник проекту, через співзвучність назви з позначенням популярної мисливської рушниці «Winchester 30-30» запропонував назвати цей диск «вінчестером».

З часом ємкість твердого диску зросла в тисячі разів хоча його будова не дуже змінилась.

Кожен твердий диск складається  з трьох блоків:

• Перший блок. На першому блоці зберігається вся інформація. 1-й блок являє собою один або декілька скляних або алюмінієвих дисків, вкритих з двох сторін магнітним шаром, на який записується інформація.
• Другий блок — механіка твердого диску. Другий блок забезпечує обертання першого блоку (тобто самих дисків) і точне позиціонування головок зчитування.
• Третій блок— електронна логіка твердого диску.

Відеоадаптер

Відеока́рта (графічна карта, графічний адаптер, графічний прискорювач (англ. videocard) — пристрій, призначений  для обробки, генерації зображень  з подальшим їх виведенням на екран  периферійного пристрою.

Відеокарта зазвичай є платою розширення (дискретна відеокарта) і вставляється у слот розширення, універсальний (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) або спеціалізований (AGP), проте відеокарта може бути вбудованою (інтегрованою) у материнську плату (як у вигляді окремого елементу, так і в якості складової частини північного мосту чіпсету або ЦПУ).