Цель: познакомить учащихся с принципами работы персонального компьютера

1. Принципы работы персонального компьютера. Все блоки компьютера связаны между собой при помощи системной шины (системная магистраль) – основная задача которой, передача информации между процессором и остальными компонентами компьютера. Для того чтобы, ускорить работу компьютера, системная шина была разделена на шину адреса и шину данных.

По шине адреса передаются данные о логическом адресе размещаемых данных, а по шине данных – сами данные. Основные характеристики любой шины: пропускная способность; частота шины; разрядность шины адреса; разрядность шины данных. Открытая архитектура – это архитектура, основу которой составляет ряд решений интерфейсов и шин, предназначенных для объединения самых различных устройств в единую систему.

Любой персональный компьютер состоит из следующих персональных блоков: материнская плата; центральный процессор; основная память; периферийные устройства.

Материнская плата (системная плата) – получила свое название от английских слов motherboard и system board/ На ней устанавливаются все необходимые для работы компьютера устройства.

Применительно к материнским платам встречаются такие понятия, как форм – фактор и чипсет. Форм – фактор характеризует физическую конструкцию материнской платы: габариты, расположение соединительных разъемов, способы питания. Наиболее распространены форм-факторы AT, ATX, BTX. Чипсет – это набор микросхем, составляющихскелет материнской платы. Служит для обеспечения обмена данными между ЦП и периферийными устройствами

Для подключения к материнской плате периферийных устройств (клавиатуры, мыши, жестких дисков) служат специальные схемы которые называются контроллерами. Отдельные платы (платы расширения) подключаются к общей системе при помощи специальных разъемов на материнской плате, которые называются слотами, а к внешним разъемам подключают внешние устройства.

Наглядное сопоставление некоторых наиболее часто встречающиеся форм-факторов материнских плат компьютера.

Шины расширения ПК. 1. Шина ISA. Впервые появилась на компьютерах IBM PC в 1981 году. Это 8 – битная шина с тактовой частотой 4,77 МГц и скорость передачи данных 4,77МБ/с. Разъем состоит из 62 контактов. В 1984 шина была усовершенствована и стала передавать 16 бит данных за один такт. Разъем был увеличен на 36 контактов. Шина снята с производства в 1999 г. Для изготовления этой шины применялся черный пластик.

5 разъёмов 16-битной и 1 разъём 8-битной шины ISA

2. Шина PCI (Peripheral Component Interconnect). Шина ввода/вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. PCI- устройства с точки зрения пользователя самонастраиваемы (Plug and Play). После старта компьютера системное программное обеспечение обследует конфигурационное пространство PCI каждого устройства, подключённого к шине, и распределяет ресурсы. Шина выполнена из белого пластика.

Белые разъёмы на материнской плате 32-разрядные PCI Разъём 64-разрядной PCI

3. Шина AGP. В 1997 году компанией Intel была разработана 32 – битная системная шина для видеокарты. Она появилась одновременно с чипсетами для процессора Intel Pentium II. Шины AGP напрямую подключены к блоку управления основной памятью. Такой подход позволил организрвать быстрое переключение доступа к памяти между ЦП и видеосистемой. Для изготовления шины используется пластик коричневого цвета. Эта шина заменила шину PCI.

слот AGP (фиолетовый) и два слота PCI (белые)

4. Шина PC – E (PCI Express). Разработана компанией PCI – SIG в 2002 году. Пришла на смену шине AGP. Технические характеристики: рабочая частота – 2500 МГц; разрядность шины – 64 бит; пропускная способность – до 16 Гбайт/с (PCI-E x16) и до 32 Гбайт/с (PCI – E x32). Для изготовления этой шины используется пластик коричневого или желтого цвета.

На фотографии слоты материнской платы DFI LanParty nForce4 SLI-DR (сверху вниз): x4 PCI Express, x16 PCI Express, x1 PCI Express, x16 PCI Express, стандартный 32 разрядный слот PCI

1.Разъемы для подключения внешних устройств. Разъемы для подключения клавиатуры и мыши. Для подключения клавиатуры используется три типа разъемов – AT, PS/2, и USB. AT – представляет собой толстый круглый 5 – контактный разъем. Применяется в компьютерах форм – фактора AT. Разъем PS/2 представляет собой круглый 6 – контактный разъем.

2. Разъемы последовательных портов COM. Communication Port (порт связи) представляет собой последовательный порт для подключения мыши, внешнего модема и т. п. Очень часто обозначаются как RS – 232C. Разъемы COM – порта представляют собой 9 – контактные разъемы DB – 9P. Обычно на материнской плате выведено два разъема COM1 и COM2 При этом к каждому порту может быть подключено одно устройство.

3. Разъем параллельного порта LPT. Порт LPT (Line Printer) предназначен для подключения принтеров, сканеров и других устройств совместимых с интерфейсом Centronics, который используется для организации работы параллельного порта. Интерфейс Centronics использует стандартный 36 – контактный разъем с двухрядным расположением выводов. Интерфейс обеспечивает скорость передачи данных до 2 Мбит/с.

4. Разъем последовательной шины USB. Порт USB (Universal Serial Bus) предназначен для подключения практически любых периферийных устройств. Версия первого утвержденного варианта появилась 15 января 1996 г и предназначалась для организации соединения многочисленных и разнотипных внешних устройств с помощью единого интерфейса. Стандарт USB предполагает взаимодействие по архитектуре клиент - сервер (используется терминология Master - slave) и позволяет подключать до 127 устройств последовательно или используя концентратор USB (hub) к которому присоединяется до 7 устройств.

Спецификация USB 3.0 В спецификации USB 3.0 разъёмы и кабели обновлённого стандарта физически и функционально совместимы с USB 2.0, причём для однозначной идентификации разъёмы USB 3.0 принято изготавливать из пластика синего цвета. Кабель USB 2.0 содержит в себе четыре линии пару для приёма/передачи данных, плюс и ноль питания. В дополнение к ним USB 3.0 добавляет ещё четыре линии связи (две витые пары), в результате чего кабель стал гораздо толще. Hовые контакты в разъёмах USB 3.0 расположены отдельно от старых в другом контактном ряду. Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 5 Гбит/с что на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0. Таким образом, скорость передачи возрастает с 60 Мбайт/с до 600 Мбайт/с и позволяет передать 1 Тб не за 8-10 часов, а за минут. Версия 3.0 отличается не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА. Таким образом, от одного хаба можно подпитывать большее количество устройств либо избавить сами устройства от отдельных блоков питания.

Наружные разъёмы материнской платы: PS/2 (1 мышь, 2 клавиатура), 100BASE-T 8P8C (3), USB (4), RS-232 DE-9 (5), IEEE 1284 (LPT) DB-25 (6), видеопорт VGA (7), игровой порт (8)) и аудиоразъемы мини-TRS (9)

Параллельный порт.

Разъём DE-9, часто используемый для передачи по протоколу RS-232.

5. Разъем последовательной шины FireWire. Этот интерфейс известен также под именем IEEE 1394 и как i-Link. Это последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена информацией между компьютером и другими устройствами. Интерфейс FireWare

6.. Интерфейсы беспроводной связи. IrDA. Ассоциация инфракрасной передачи данных, начиная с 1993 г., работала над открытым стандартом инфракрасной передачи данных на короткие расстояния. Спецификация IrDA базируется на двух стандартах – протоколе физического уровня 115 Кбит/с, который был развит Hewlett Packard. Это протокол передачи данных связиточка-точка, предназначенный для работы на расстоянии до 1 м со скоростями между 9,6 Кбит/с и 16 Мбит/с. В настоящее время практически вытеснен современными способами связи такими как WI-Fi и Bluetooth.

6. Интерфейс беспроводной связи Bluetooth. Названная по имени датского короля Х столетия это спецификация для портативных устройств, обеспечивающая дешевую радиосвязь между мобильными компьютерами, мобильными телефонами, цифровыми камерами и т.д. Устройство, связывающее по протоколу Bluetooth работают в режиме клиент-сервер. Устройство клиент может вызывать до 7 устройств серверов. Клиент и сервер могут в любой момент поменяться местами. Модули Bluetooth имеют приемопередатчики, которые сканируют пространство и обнаруживают другие устройства Bluetooth, что установить связь.

7. Другие внешние интерфейсы. ACR – Advanced Communications Riser – специальный разъем для подключения сетевых, аудио-, и модемных плат, а также USB – контроллеров. AMR – Audio Modem Riser, предназначен для установки голосового программного модема. CNR – Communication and Network Riser, предполагает установку программной сетевой платы. SCR – Smart Card Reader, предназначен для устройства считывания так называемых Smart – карт, применяемых в качестве накопителя информации в цифровых камерах.

8. Классификация периферийных устройств. Периферийное устройство – это устройство, входящее в состав внешнего оборудования микроЭВМ, служащее для расширения ее стандартных возможностей. В настоящее время распространено множество разнообразных периферийных устройств, поэтому можно считать, что периферия – это все то, что подключается к материнской плате через шину расширения, внешний интерфейс или контроллер ввода – вывода.

Основные функциональные классы периферийных устройств: внешние запоминающие устройства (дисководы, винчестеры, оптические приводы, и т.д. ); устройства ввода информации (клавиатуры, мыши, джойстики, трекболы, сканеры, цифровые фотоаппараты и д.р.); устройства вывода информации (принтеры и д.р.); звуковая система (аудиоплаты, акустические системы, микрофоны, наушники и т.д.); видеосистема (видеоплаты, мониторы, ТВ – тюнеры и т.д.); сетевые устройства (модемы, сетевые платы и д.р.); остальные устройства (USB – игрушки, лампы, ионизаторы воздуха и т.д.).