Архитектура Персонального Компьютера Дурноглазов Е.Е.

Вопросы: ЭВМ: понятие, история возникновения, принципы фон Неймана, общая схема устройства, поколения. ПК: определение, основные достоинства, история возникновения. Структура и функциональные возможности ПК Рассмотреть основные периферийные устройства Рассмотреть дополнительные периферийные устройства

ЭВМ – устройство для автоматической обработки информации

История возникновения 1642 г. – Блез Паскаль, механическое устройство по сложению чисел г. – Карл Лейбниц, механическое устройство на все арифметические операции г. – Чарльз Бэббидж, модель аналитической машины, работа без участия человека. Конец XIX начало XX – массовое производство арифмометров г. – фирма IBM, однозадачная аналитическая машина Mark I г. – многозадачная аналитическая машина ЭНИАК.

В основу построения большинства ЭВМ положены принципы, сформулированные в 1945 году Джоном фон Нейманом Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков: Устройства ввода/вывода информации Запоминающее устройство (Память) Процессор, состоящий из устройства управления (УУ) и арифметико- логического устройства (АЛУ) Принципы фон Неймана

Общая схема устройства ЭВМ запоминающее устройство управляющее устройство ввода устройство вывода Исходные данные, программы результаты вычислений арифметическое устройство

УУ – функциональная часть ЭВМ, предназначенная для интерпретации программ; АЛУ - функциональная часть ЭВМ, выполняющая весь процесс обработки информации, строго следуя командам программы; Память - функциональная часть ЭВМ, предназначенная для хранения информации.

Поколения ЭВМ I поколение (1945 –1960 г.г.), на радиолампах, производительность – несколько десятков тыс. операций в секунду. II поколение (1955 – 1970 г.г.), транцисторно- ферритовые, производительность – до 1 млн. операций в секунду. III поколение (1965 – 1980 г.г.), с применением интегральных схем (ИС), производительность – сотни млн. операций в секунду.

Интегральная схема (ИС) В 1959 году Роберт Нойс, будущий основатель фирмы INTEL, предложил технологию размещения транзисторов на полупроводниковой пластине.

Поколения ЭВМ IV поколение (1975 –1990 г.г.), на больших (БИС) и сверхбольших интегральных схемах (СБИС), микропроцессорная техника, производительность – свыше 1 миллиарда операций в секунду; V поколение (c начала 90 - х), мультипроцессорная техника, с десятками параллельно работающих микропроцессоров; VI поколение (в стадии разработки), оптоэлектронные ЭВМ с распределенной сетью (десятки тысяч) несложных процессоров, моделирующих структуру нейронных биологических систем.

Виды компьютеров (по назначению) Универсальные; Проблемно-ориетированные; Специализированные.

Виды компьютеров (по производительности) Супер ЭВМ – до 1 млн. MIPS; Большие ЭВМ – до 1000 MIPS; Малые ЭВМ – до 100 MIPS; МикроЭВМ - до 100 MIPS. MIPS – миллион команд в секунду.

Виды компьютеров (по функциональным возможностям) Суперкомпьютеры Мэйнфреймы Серверы Встроенные компьютеры- невидимки (микропроцессоры) Встроенные компьютеры- невидимки (микропроцессоры) Персональные компьютеры

Суперкомпьютеры Суперкомпьютеры - специальный тип компьютеров, создающихся для решения предельно сложных вычислительных задач (составления прогнозов, моделирования сложных явлений, обработки сверхбольших объемов информации). Принцип работы суперкомпьютера заключается в том, что он способен выполнять несколько операций параллельно.

Мэйнфреймы Это большие компьютеры, с высоким быстродействием и большими вычислительными ресурсами, которые могут обрабатывать большое количество данных и выполнять обработку запросов одновременно нескольких тысяч пользователей. Мэйнфреймы выполнены с избыточными техническими характеристиками, что делает их очень надежными. Физически мэйнфреймы имеют один корпус - системный блок размером со шкаф, к которому могут подключаться терминалы (терминал состоит из монитора и клавиатуры). Мэйнфрейм IBM zSeries г.

Серверы Это компьютеры, которые служат центральными узлами в компьютерных сетях. На серверах устанавливается программное обеспечение, позволяющее управлять работой сети. На серверах хранится информация, которой могут пользоваться все компьютеры, подключенные к сети. Сервер Hewlett Packard rp г. Сервер Apple Xserve 2003 г.

Серверы Сервер Hewlett Packard rp г. Сервер Apple Xserve 2003 г. От сервера зависит работоспособность всей сети и сохранность баз данных и другой информации, поэтому серверы имеют несколько резервных дублирующих систем хранения данных, электропитания, возможность замены неисправных блоков без прерывания работы.

Серверы Сервер Hewlett Packard rp г. Сервер Apple Xserve 2003 г. Серверы могут содержать от нескольких процессоров до нескольких десятков процессоров. По технологической совместимости серверы бывают IBM совместимыми и Macintosh-совместимыми.

Персональные компьютеры Персональные компьютеры - это компьютеры, которые могут использоваться одним человеком автономно, независимо от других компьютеров. Персональные компьютеры могут быть настольными, переносными и карманными. По технологической совместимости персональные компьютеры бывают IBM-совместимыми и Macintosh- совместимыми.

Персональный компьютерный компьютер ЭВМ, удовлетворяющая требованиям общедоступности и универсальности

Персональный компьютерный компьютер достоинства: Малая стоимость; Автономность эксплуатации; Гибкость архитектуры; Дружественность операционной системы; Высокая надежность работы (более 5 тыс. часов наработки на отказ).

Персональный компьютерный компьютер история создания: 1975 год – первый коммерчески распространяемый ПК «Альтаир» фирмы MITS; 1980 год – первый компьютер фирмы Apple; 1981 год – первый компьютер фирмы IBM;

Структура ПК Представляет собой некоторую модель, устанавливающую состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонент.

Архитектура ПК Архитектура (или конфигурация) означает комплектацию машины определенным набором устройств. Принцип открытой архитектуры дает возможность усовершенствования или замены отдельных частей и использования новых внешних устройств

Системный Блок Для упрощения подключения устройств. На основной плате – системной, или материнской – обычно располагается основной микропроцессор, сопроцессор, оперативная память и шина. Системная (материнская) плата

Является главным элементом в компьютере, его мозгом.Это небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Системный Блок процессор

Различаются микропроцессоры по двум признакам: Тип (модель) и тактовая частота Наиболее распространены модели intel-pentium, Наиболее распространены модели intel-pentium, Pentium II, pentium III, pentium IV, celeron Pentium II, pentium III, pentium IV, celeron Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду; измеряется в мегагерцах (мгц) Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду; измеряется в мегагерцах (мгц) Системный Блок процессор НАПРИМЕР Pentium IV-используется в мощных рабочих станциях, предназначен для ускоренной обработки больших потоков данных (звука, видео и анимации), с тактовой частотой 1400Мгц.

Системный Блок Оперативная память Является также очень важным элементом компьютера. Именно с нее процессор и сопроцессор берут программы и исходные данные для обработки, в нее они записывают полученные результаты. За быстроту выполнения работы она и названа оперативной. Оперативная память, доступная для операционной системы и программ, составляет не более 640 Кбайт.Но для многих программ 640 Кбайт мало, поэтому были разработаны расширенная и дополнительная памяти.

Для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами (клавиатурой, дисководами для магнитных дисков и т.Д.) 1. Для каждого внешнего устройства имеется электронная схема, которая им управляет Эта схема называется контроллером, или адаптером 2. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которую в просторечии называют шиной просторечии называют шиной Системный Блок Контроллеры и шины

Системный Блок Блок питания Преобразует переменное напряжение электросети в постоянные напряжения, необходимые для питания всех компонентов компьютера. компонентов компьютера.

Системный Блок Видео-адаптер Формирует изображение для вывода на экран монитора, телевизора или проектора.

Системный блок Звуковой-адаптер Воспроизводит звук через колонки или наушники, а также позволяет оцифровывать и вводить звук в компьютер от микрофона или другого источника

Системный блок накопители Жесткий диск (винчестер) Накопитель на несъемных магнитных дисках, основное устройство для хранения программ и данных. Не теряет данные при выключении компьютера. Флоппи дисковод Накопитель на сменных 3,5-дюймовых гибких магнитных дисках, ёмкостью 1,44 Мбайт. Используется для обмена небольшими объёмами информации между компьютерами. Привод DVD -ROM. Устройство для чтения и записи оптических дисков формата CD, DVD. Считывание и запись информации производится лазерным лучом.

Подведем Итог Системный блок Системный блок-это корпус,который объединяет в себе: Системную плату; Процессор; Запоминающие устройства; Накопители; Адаптеры

Устройства вывода Устройство отображения информации. Мониторы бывают с электронно-лучевой трубкой или жидкокристаллические. В некоторых случаях в качестве монитора может использоваться проектор. МОНИТОР

Экран может быть от 14 дюймов (маленький) до 21 дюйма (очень большой). Большинство мониторов – 15- или 17-дюймовые; Экран состоит из точек, количество которых по горизонтали и вертикали называется Разрешающей способностью монитора НАПРИМЕР Выражение разрешающая способность 640 х 200 означает, что монитор в данном режиме выводит 640 точек по горизонтали и 200 точек по вертикали. Устройства вывода МОНИТОР

Устройства вывода ПРИНТЕР Устройство вывода текстов и изображений на бумагу.

Различают следующие типы: Устройства вывода ПРИНТЕР Матричный принтер Печатающая головка с иголками, движется вдоль печатаемой строки. Иголки ударяют через красящую ленту, так формируется точечное изображение. Существуют только черно-белые матричные принтеры. Струйный принтер Мельчайшие капли краски выдуваются на бумагу через крошечные сопла. Существуют как черно-белые так и цветные струйные принтеры. Лазерный принтер Частицы краски переносятся со специального красящего барабана на бумагу посредствам электромагнитного поля. Существуют как черно-белые так и цветные струйные принтеры.

Устройства вывода Видеопроектор

Устройства ввода С помощью устройств ввода пользователь вносит информацию в компьютер, для дальнейшей её обработки.

Устройства ввода КЛАВИАТУРА Служит для ввода текстовой информации.

Устройства ввода ПРОЧИЕ УСТРОЙСТВА МЫШЬ устройство управления курсором. Принцип работы основан на передачи сигналов от вращающихся роликов при движении мыши. ТРЕКБОЛ напоминает мышь, перевернутую вверх ногами. Принцип работы тот же, что и у мыши. Обычно используется в переносных компьютерах ДЖОЙСТИК специализированное устройство ввода, предназначенное в основном для компьютерных игр, и обучающих тренажеров СКАНЕР относится к периферийным устройствам ввода. С его помощью в компьютер вводится напечатанный на бумаге текст, картинки.

Дополнительные устройства колонки Что ещё можно подключить к компьютеру модем наушники б. б. питания

Подведем Итог В персональном компьютере можно выделить: Системный блок процессорсопроцессор оперативная память контроллерышины Устройства ввода Устройства вывода клавиатурамышьтрекболсканермонитор ПринтерВидепроектор

Вычеркнуть лишнее Вычеркнуть лишнее В системный блок входит Процессор Клавиатура Системная плата Контроллеры Оперативная память Принтер

Вычеркнуть лишнее Вычеркнуть лишнее К устройствам ВВОДА относится Процессор Клавиатура Монитор Контроллеры Сопроцессор Трекбол

Вычеркнуть лишнее Вычеркнуть лишнее К устройствам ВЫВОДА относится Принтер Клавиатура Монитор Контроллеры Сопроцессор Шина

Назначение процессора? Назначение процессора? Выполнение всех вычислений и обработка информации Назначение оперативной памяти? Назначение оперативной памяти? Хранение информации обрабатываемых в данное время программ Назначение контроллеров? Назначение контроллеров? Управление внешними устройствами Виды мониторов? Виды мониторов? Жидко-кристаллические. С электронно-лучевой трубкой Накопители информации? Накопители информации? Жесткий диск, флоппи-дисковод, CD-ROM Виды принтеров? Виды принтеров? Матричный, струйный, лазерный Подведем Итог

Архитектура Персонального Компьютера

Домашнее задание ЗАПОЛНИТЬ ТАБЛИЦУ