Информатика. Лекция 3

1. Технические средства реализации информационных процессов

Лекция 3. Персональные
компьютеры

2. Цель лекции

рассмотреть понятие и классификацию
персонального компьютера;
изучить общие принципы
проектирования компьютеров
дать понятие конфигурации
компьютера;
рассмотреть основные виды устройств
компьютеров.
2

3. 3.1. Персональный компьютер – определение, классификация, архитектура

Персональный компьютер, персональная ЭВМ — компьютер,
предназначенный для личного использования, цена, размеры и
возможности которого удовлетворяют запросам большого
количества людей.
Первый персональный серийный компьютер появился в США в
1975 году.
С 1999 года в области ПК действует международный
сертификационный стандарт – спецификация PC99. Он
устанавливает следующие категории ПК:
• Consumer PC (массовый ПК);
• Office PC (деловой ПК);
• Mobile PC (портативный ПК);
• Workstation PC (рабочая станция);
• Entertaiment PC (развлекательный ПК);
3

4. Понятие архитектуры компьютера

Под архитектурой компьютера понимается его логическая организация,
структура, ресурсы, т. е. средства вычислительной системы, которые могут
быть выделены процессу обработки данных, связывающих воедино по
адресации памяти, передачи данных и на определенный интервал
времени. Архитектура современных ПК основана на магистральномодульном принципе.
Модульный принцип позволяет потребителю самому подобрать нужную
ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости его
модернизацию. Регламентируются и стандартизируются только описание
принципа действия ПК и его конфигурация. ПК можно собирать из
отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных
независимыми фирмами-изготовителями. ПК легко расширяется и
модернизируется за счет наличия внутренних расширительных гнезд, в
которые пользователь может вставить разнообразные устройства,
удовлетворяющие заданному стандарту и тем самым устанавливать
конфигурацию своего ПК в соответствие с личными предпочтениями.
Модульная организация системы опирается на магистральный (шинный)
принцип обмена информации. Магистраль или системная шина -- это
набор электронных линий служебных сигналов процессор, память и
периферийные устройства.
4

5.

Компьютеры различных производителей, созданные по стандарту
IВМ PC, называются IВМ – совместимыми. Эти ПК могут быть
собраны из деталей, выпускаемых различными
независимыми фирмами. Необходимое условие — каждая деталь
должна удовлетворять определенному стандарту. Различают
совместимость аппаратную и программную.
Аппаратная совместимость означает, что комплектующие детали,
изготовленные
различными
фирмами,
являются
взаимозаменяемыми.
Программная совместимость предполагает, что программы,
разработанные на одном ПК, будут правильно работать и на
другом.
5

6. 3.2. 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
Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, 6
т.е. представляют собой специализированный процессор

7. Взаимодействие основных компонентов компьютерной системы

7

8.

8

9. Конфигурация компьютера

Под
термином
«конфигурация»
компьютера понимают список устройств,
входящих в его состав. Основными
составными частями компьютера являются:
•Монитор - устройство вывода текстовой и
графической информации.
•Клавиатура - устройство для ввода
текстовой информации и команд.
•Системный
блок
объединение
внутренних
устройств
компьютера,
закрытое сверху корпусом.
•Другие внешние устройства, например,
мышь и принтер.
Основные составные части ПК: 1- монитор, 2 – материнская плата, 3 –
центральный процессор, 4 – оперативная память, 5 – карты расширений, 6 – блок
питания, 7 – оптический привод, 8 – жесткий диск, 9 – мышь, 10 -клавиатура
9

10. Материнская плата

Материнская плата (Mother board) является основной платой ПК, к
ней подключаются все внутренние устройства.
Материнские платы собираются на основе специального набора
микросхем, называемого чипсетом (ChipSet). В зависимости от
типа процессора используют различные чипсеты и таким образом
получают материнские платы различных типов.
10

11.

11

12. Процессор

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
12

13.

Компоненты процессора:
•· 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.
13

14. 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
Простейшая схема взаимодействия оперативной памяти с центральным процессором
Кэш-память – это промежуточный буфер с быстрым доступом,
содержащий информацию, которая может быть запрошена с
наибольшей вероятностью. Доступ к данным в кэше идёт быстрее,
чем выборка исходных данных из оперативной (ОЗУ) или более
медленной внешней (жёсткий диск или твердотельный накопитель)
памяти, за счёт чего уменьшается среднее время доступа и
увеличивается общая производительность компьютерной системы.
14

15. Контроллеры (адаптеры)

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
15

16. Видеокарта

Видеокарта
устройство,
преобразующее
изображение,
находящееся в памяти компьютера в видеосигнал для монитора.
Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом
изображений. Они имеют графический микропроцессор, который
может производить дополнительную обработку, разгружая ЦПУ.
16

17. Звуковая карта

Звуковая карта – плата расширения, которая
производить преобразование звука из аналоговой формы в
цифровую. Главная возможность звуковой карты –
воспроизведение аудио – и видеофайлов, хранящихся на
компьютере. Аудиоадаптер – специальная электронная
плата, которая позволяет записывать звук, воспроизводить
его. Аудиоадаптер содержит в себе цифровой сигнальный
процессор,
который
производит
все
вычисления.
Профессиональные
звуковые
платы
позволяют
производить сложную обработку звука, имеют собственное
ПЗУ.
17

18. Сетевая карта

Сетевая карта – плата расширения, позволяющая ПК
взаимодействовать с другими устройствами сети (в настоящее время
интегрированы на материнской плате). Сетевой адаптер вместе со своим
драйвером выполняет две функции: прием и передача кадра. В
клиентских ПК обычно, значительная часть работы перекладывается на
драйвер, что позволяет удешевить адаптер, но загрузить ЦПУ. Адаптеры,
предназначенные для серверов, обычно оснащены собственными
процессорами, которые выполняют большую часть работы по передаче
кадров из оперативной памяти в сеть и обратно. В общем виде цепочка
передачи кадров : оперативная память – адаптер – физический канал –
адаптер – оперативная память.
18

19. Модем

Модем (модулятор – демодулятор) — устройство для передачи
компьютерных данных на большие расстояния по телефонным линиям
связи.
Модем
обеспечивает
преобразование
цифровых
сигналов
компьютера в переменный ток частоты звукового диапазона — этот
процесс
называется
модуляцией,а
также
обратное
преобразование, которое называется демодуляцией.
19

20. Системная шина

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.
20

21. Внешняя память

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;
•накопители на оптических DVD – дисках (DVD-R DVD-RW DVDROM и др.)
21

22. Монитор

Монитор — универсальное устройство
визуального отображения всех видов информации,
состоящее из дисплея и устройств,
предназначенных для вывода текстовой,
графической и видео информации на дисплей.
Различают алфавитно-цифровые и графические
мониторы, а также монохромные мониторы и
мониторы цветного изображения — активноматричные и пассивно-матричные ЖКМ.
Основные параметры мониторов
•Вид экрана — стандартный (4:3) и широкоформатный
•Размер экрана — определяется длиной диагонали
•Разрешение — число пикселей по вертикали и горизонтали
•Глубина цвета — количество бит на кодирование одного пикселя (от
монохромного до 32-битного)
•Размер зерна или пикселя
•Частота обновления экрана
•Скорость отклика пикселей (не для всех типов мониторов)
•Угол обзора
22

23. Мышь

Мышь — манипулятор для ввода
информации в ПК. Она не позволяет
вводить
числовую
и
буквенную
информацию, но удобна для работы с
графическими объектами, изображенными
на экране.
23

24. Клавиатура

Клавиатура (keyboard) — одно из
самых
распространенных
устройств ввода информации в
компьютере.
На
стандартной
клавиатуре
размещается
101
клавиша.
Клавиатура содержит следующие группы
клавиш:
• Цифровые клавиши (1, 2, ...);
• Символьные клавиши (a, b, c, ...);
• Клавиши управления (Enter, Esc, Insert,
Delete);
• Клавиши управления курсором (стрелки
влево, вправо, вверх, вниз; Home, End,
PageUp и PageDown);
• Функциональные клавиши (F1, F2, ...
F12);
• Специальные клавиши (Shift, Alt, Ctrl);
• Дополнительный цифровой блок в
правой части клавиатуры.
24

25. Принтер

Принтер – устройство для вывода текстовой
и графической информации на бумагу
Различают матричные, струйные и лазерные принтеры
25