Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Рассмотрим принцип работы персонального компьютера

Рассмотрим принцип работы персонального компьютера

по дисциплине «Организация и функционирование компьютерных систем»

ВВЕДЕНИЕ В АРХИТЕКТУРУ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

Состав персонального компьютера
Понятие архитектуры
Общие архитектурные свойства и принципы
Архитектурные особенности компьютеров

Состав персонального компьютера

Компьютер строится из конкретного набора узлов (блоков, элементов, компонентов).
Перечислим кратко отдельные узлы компьютера.
Внутри корпуса (системного блока) компьютера расположены

  • материнская плата, в разъемы которой вставляются контроллеры устройств;
  • жесткие магнитные диски, дисководы и другие накопители;
  • блок питания.

Основным узлом компьютера является материнская плата. На ней расположен микропроцессор с микросхемами, обеспечивающими его работу.
Здесь же размещены: память, контроллер клавиатуры и разъем для подключения клавиатуры.
Управление различными системами компьютера (аудио, видео, дисковыми накопителями и т.д.) осуществляется специальными контроллерами (адаптерами, картами).
При подключении контроллер вставляется в соответствующий системный разъем материнской платы, а к нему кабелем или шлейфом присоединяется устройство.
Современный персональный компьютер обычно включает в себя следующие устройства:

  • устройство для хранения информации — жесткий магнитный диск (винчестер, HDD — Hard Disk Drive);
  • устройство отображения текстовой и графической информации — монитор;
  • устройство для ввода текстовой информации и команд — клавиатуру;
  • дополнительной устройство ввода и управления информацией — графический манипулятор «мышь»;
  • устройство считывания/записи с накопителей на гибких магнитных дисках — дисковод (FDD – Floppy Disk Drive);
  • устройство считывания данных с лазерного диска — CD-ROM (Compact Disk – Read Only Memory);
  • устройство считывания/записи данных — CD RW (Compact Disk Read/Write);
  • устройство считывания данных с универсального цифрового диска — DVD (Digital Versatible Disk). Существуют однократно записываемые диски DVD-ROM и допускающие многократную запись диски DVD-RAM;
  • устройство для работы со звуком — звуковая плата (Sound Blaster);
  • устройства звуковоспроизведения — звуковые колонки (динамики).

Компьютер может также быть оснащен многими другими устройствами, такими как, например, принтер, модем, сканер, плоттер и т.д.
Обратим внимание, что выше мы обсуждали именно состав компьютера, но не его архитектуру.

Понятие архитектуры

В основе любого устройства лежат базовые принципы, на основе которых строится в дальнейшем вся система.
Набор этих принципов часто называют архитектурными принципами, или архитектурой.
Рассмотрим некоторые архитектурные принципы на примере персональных компьютеров производства компании Apple Computer и компании IBM (International Business Machines).
Компания Apple производит широко известные компьютеры Macintosh
Основные отличия:

  • все основные узлы компьютера размещены на одной плате (поэтому замена узлов невозможна),
  • пользователю предоставляются минимальные возможности по вмешательству в работу системы.

Согласнопринципу Apple

  • изготовление узлов и сборку компьютера должна осуществлять одна фирма,
  • настройкой компьютера и заменой его узлов должны заниматься только профессионалы.

Такой подход к построению компьютера гарантирует высокое качество и надежность персональных компьютеров Macintosh.
IBM-совместимые компьютеры строятся на базе принципа открытой архитектуры.
Это означает, что компьютер составлен из отдельных узлов (блоков), и пользователю предоставляются широкие возможности изменять состав компьютера, заменяя одни узлы другими.
Производством узлов для IBM-совместимых компьютеров и сборкой самих компьютеров занимаются фирмы из разных стран.
Такой подход к построению компьютера предоставляет:

  1. возможности для массового производства,
  2. открывает широкие возможности дальнейшего совершенствования.

Под архитектурой принято также понимать совокупность всех программно доступных аппаратных средств процессора.
В этом смысле понятие архитектуры является комплексным и включает в себя [1]:

  • структурную схему компьютера;
  • средства и способы доступа к элементам структурной схемы;
  • организацию и разрядность интерфейсов;
  • набор регистров;
  • организацию и способы адресации памяти;
  • способы представления и форматы данных;
  • набор машинных команд;
  • форматы машинных команд;
  • обработку прерываний.

Таким образом, понятие архитектуры включает в себя практически всю необходимую для программиста информацию о компьютере.
Все современные компьютеры обладают некоторыми общими и индивидуальными свойствами архитектуры.

Общие архитектурные свойства и принципы [1]

Эти свойства и принципы присущи всем современным машинам фон-неймановской архитектуры.
Принцип хранимой программы. Согласно этому принципу, код программы и ее данные находятся в едином адресном пространстве в оперативной памяти. С точки зрения процессора нет принципиальной разницы между данными и командами.
Принцип микропрограммирования. В состав процессора входит блок микропрограммного управления. Этот блок для каждой машинной команды имеет набор действий-сигналов, которые нужно сгенерировать для физического выполнения требуемой машинной команды.
Линейное пространство памяти. Оперативная память (ОП) организована как совокупность ячеек памяти (байтов), которым последовательно присваиваются номера (адреса) 0, 1, 2 …
Последовательное выполнение программ. Процессор выбирает из памяти команды строго последовательно. Для изменения прямолинейного хода выполнения программы или осуществления ветвления необходимо использовать специальные команды условного и безусловного перехода.
Безразличие к целевому назначению данных. Машине все равно, какую логическую нагрузку несут обрабатываемые ею данные.

Индивидуальные архитектурные принципы микропроцессоров Intel (на примере i486 и Pentium)

Суперскалярная архитектура.
В микропроцессоре i486 появился важный элемент архитектуры – КОНВЕЙЕР – специальное устройство, реализующее такой метод обработки команд внутри микропроцессора, при котором исполнение команды разбивается на несколько этапов.
Например, i486 имеет пятиступенчатый конвейер с такими этапами обработки команд:

  • выборка команды их кэш-памяти или ОП;
  • декодирование команды;
  • генерация адреса (определение операндов в памяти);
  • выполнение операции с помощью арифметико-логического устройства;
  • запись результата.

Таким образом, на конвейере может находиться одновременно пять команд на различной стадии выполнения ⇒ существенно возрастает скорость вычислений.

Микропроцессоры, имеющие один конвейер, называются скалярными (например, i486).
Микропроцессоры, имеющие более одного конвейера, называются суперскалярными.

Например, суперскалярными являются микропроцессоры Pentium (2 конвейера), Pentium Pro (3 конвейера по 14 ступеней) и последующие модели.
Раздельное кэширование кода и данных
Кэширование – способ увеличения быстродействия системы за счет хранения часто используемых данных и кодов в «кэш-памяти 1-го уровня» (быстрой памяти), находящейся внутри микропроцессора. Так, i486 содержит 1 блок встроенной кэш-памяти размером 8 Кбайт, который используется для кэширования и кодов, и данных. Pentium содержит уже 2 блока кэш-памяти: один для кода, один для данных (по 8 Кб) ⇒ увеличивается скорость работы компьютера за счет одновременного быстрого доступа к коду и данным.
Предсказание правильного адреса перехода
Под переходом здесь понимается запланированное алгоритмом изменение последовательного характера выполнения программы.
Статистика показывает, что типичная программа на каждые 6-8 команд содержит 1 команду перехода (условные операторы, операторы цикла, оператор безусловного перехода и т.д.) ⇒ через каждые 6-8 команд необходимо очищать и заполнять заново конвейер ⇒ теряются преимущества конвейеризации.
Поэтому в архитектуру микропроцессоров (Pentium) был введен механизм предсказания переходов. Суть этого механизма заключается в следующем. Вводится специальный буфер адресов перехода, который хранит информацию о последних переходах (для Pentium – о 256 переходах). Для команды, управляющей ветвлением, в буфере запоминаются сама команда, адрес перехода и предположение о том, какая ветвь программы будет выполнена следующей.
Например, в ходе выполнения цикла принимается решение о выходе из цикла либо о переходе на его начало. Блок предсказания адреса перехода прогнозирует решение программы. При этом он основывается на предположении, что ветвь, которая была пройдена, будет использоваться снова (т.е. прогнозируется переход на начало цикла), и загружает соответствующую команду на конвейер. Если предсказание верно, переход осуществляется без задержки ⇒ увеличение скорости работы. Вероятность правильного предсказания составляет около 80%.
Усовершенствованный блок вычислений с плавающей точкой.
Выполняет одну команду с плавающей точкой за один такт микропроцессора.
Вычисления с плавающей точкой – неотъемлемая часть видеоприложений (CAD, 3D-графика и т.п.)
Так, i486DX впервые был интегрирован на одной подложке с математическим сопроцессором. Предыдущие семейства процессоров использовали внешний математический сопроцессор.
В Pentium обычные математические функции вычислений с плавающей точкой (+, *, / ) реализованы аппаратно (целочисленная конвейеризация дополнена четырехтактовыми конвейерными командами вычислений с плавающей точкой).
Расширенная 64-битовая (Pentium) шина данных
Шина данных является главной магистралью, которая передает информацию между процессором и подсистемой памяти.
Увеличение разрядности шины данных существенно повышает скорость передачи данных.

Использованная литература

  1. Юров В., Хорошенко С. Assembler: учебный курс. – СПб: Питер Ком, 1999. – С. 21-53.
  2. Волчок В.А. Микропроцессоры: Избранные лекции. – Гродно: ГрГУ, 1997. – 89 с.

2.1 Основные элементы персонального компьютера

Возможности персонального компьютера (ПК) определяются характеристиками его функциональных блоков. Замена одних блоков на другие в настоящее время не представляет особой проблемы, и при необходимости можно достаточно быстро произвести модернизацию ПК. Однако современный рынок компьютерной техники столь разнообразен, что не просто выбрать нужный блок, определить конфигурацию с требуемыми характеристиками. Без специальных знаний здесь практически не обойтись. Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины. Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК.

Читать еще:  Основные типы спиральных сверл. Сверла спиральные с цилиндрическим хвостовиком.

Состав и назначение основных элементов ПК:

Общие принципы функционирования компьютеров, сформулировал Джон фон Нейман в 1945 году.

Основными блоками по Нейману являются следующие устройства:

На рисунке – тонкие стрелки указывают направление потоков информации, жирные – управляющих сигналов от процессора к остальным узлам.

  • Арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции;
  • Устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программ;
  • Запоминающее устройство (ЗУ), или память для хранения программ и данных;
  • Устройства для ввода-вывода информации.

Это компьютеры классической архитектуры с общей шиной (или системной магистралью). Магистраль включает в себя:

  • шину адреса (передача адресов оперативной памяти);
  • шину данных (передача данных из оперативной памяти в АЛУ);
  • шину управления (передача управляющих сигналов от УУ).

Персональный компьютер (ПК) – комплекс взаимосвязанных устройств, каждому из которых поручена определенная функция – это системный блок, монитор (дисплей), клавиатура, мышь, соединенные кабелями или беспроводной связью.

В системном блоке расположены основные аппаратные компоненты ПК:

  • материнская (системная) плата;
  • процессор;
  • память;
  • адаптеры (контроллеры) внешних устройств;
  • дисководы для гибких и оптических дисков;
  • дисководы на жестком магнитном диске («винчестеры»);
  • органы управления (выключатели, кнопка сброса, индикаторы питания и режимов работы).

Каждый из функциональных элементов (память, монитор или другое устройство) связан с шиной определенного типа – адресной, управляющей или шиной данных. Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине через контроллеры и порты.

Контроллер – специализированное устройство (или плата), управляющее работой некоторого периферийного устройства и обеспечивающее его связь с системной платой. Например, контроллер клавиатуры или жёсткого диска.

Адаптер – устройство, обеспечивающее согласование параметров входных и выходных сигналов в системе. Например, видеоадаптер, преобразующий цифровое изображение для отображения на аналоговом мониторе; адаптеры последовательного и параллельного портов.

Порты устройств – электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам процессора.

Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройства побитно.

Параллельный порт получает и посылает данные побайтно.

К последовательному порту подключают медленно действующие или достаточно удаленные устройства (мышь, модем). К параллельному порту подсоединяют более быстрые устройства (принтер, сканер).

На материнской плате расположены главные компоненты компьютерной системы:

  • центральный микропроцессор, совмещающий в современных ПК АЛУ и УУ;
  • оперативная память;
  • микросхемы поддержки;
  • центральная магистраль или шина;
  • контроллер шины и несколько гнезд-разъемов (слотов).

Они служат для подключения к материнской плате других устройств.

Существуют следующие системные шины:

  • 16-разрядная шина ISA, работающая с тактовой частотой 8 МГц;
  • шины MCA с тактовой частотой до 10 МГц, разрядность шины 16 и 32 (шина несовместима с шиной ISA , поэтому практически не используется);
  • шина EISA работает с тактовой частотой 8-10 МГц (применялась в высокопроизводительных серверах и профессиональных рабочих станциях), являлась очень дорогим решением.

Для увеличения производительности используют локальные шины, связывающие процессор непосредственно с контроллерами периферийных устройств. Наиболее известные – VL-bus, PCI и PCI-Express. Для ускорения работы с графическими и видеоданными шина PCI дополнена портом AGP.

Высокоскоростные последовательные шины USB – служит для одновременного подключения большого количества внешних устройств – до 127, и IEEE-1394 (FireWire) – используется для соединения с внешними проигрывателями дисков DVD и CD-ROM, с цифровыми видео- и фотокамерами, с жесткими дисками.

Основные характеристики процессора – тактовая частота – количество элементарных операций, выполняемых процессором, в секунду и разрядность – количество двоичных разрядов, обрабатываемых за один такт, и количество разрядов, используемых для адресации оперативной памяти.

Понятие вычислительной системы

Вычислительная машина (ВС) – комплекс устройств для автоматической обработки данных при решении математических и информационных задач. Управление системой, обработка данных осуществляется по алгоритмам, которые вводятся в ВС в виде программ. Программы и данные хранятся в памяти ВС.

  • по типу решаемых задач – на специализированные и универсальные;
  • по способу представления данных – на аналоговые и цифровые;
  • по вычислительным возможностям – на мэйнфреймы (IBM ES-9000), машины среднегозвена (IBM AS-400, RS-6000), персональные компьютеры;
  • по исполнению на настольные, блокнотные (notebook) и пр.

Рассмотрим принцип работы персонального компьютера

Михаил Тычков aka Hard

Доброго времени суток.

Строение компьютера чем-то напоминает строение человека. Процессор, оперативная память и жесткий диск выполняют функции мозга; материнская плата и чипсет — это кровеносная и нервная системы; клавиатура, мышь, микрофон, сканер и веб-камера (устройства ввода) схожи с человеческим зрением, слухом и прочими функциями ощущения окружающего мира; монитор и принтер (устройства вывода) — это что-то типа языка.

Рассмотрим такую ситуевину: в стародавние времена, когда дебилы-рыцари в ржавых стальных доспехах дрались между собой почем зря, жила семья — барон и его жена. Сам барон ушел повоевать, а жена тем временем родила ему наследника, при этом сам барон 9 месяцев назад сильно отсутствовал дома. Кое-кто из придворных пишет письмо мужу-рогоносцу и с гонцом его отправляет. Барон, получив известие, переваривает его и пишет ответ (содержание которого будет весьма не лестным, как мне думается) и с тем же гонцом отправляет письмо в родовой замок.

Так что же произошло с технологической точки зрения? А вот что. Появился некий объем информации (родился ребенок). Устройство, получившее информацию (придворный) обрабатывает ее и готовит к отправке, используя общий протокол (письменность). Такое устройство можно назвать передатчик. Затем, еще одно устройство, предназначенное для передачи данных (гонец) передает подготовленную инфу. Приемник или, как Вы поняли уже, устройство принимающее информацию (барон) считало данные, используя тот же самый протокол (письменность) и, исходя из некоторой информации, которая была заложена ранее (воспитание, общественное мнение, нравы и т. д.) приняло решение. В виде ответа, эти данные были отправлены обратно, используя то же устройство передачи информации (гонец). Вот так вот, примерно и работают устройства компьютера между собой: постоянно что-то обрабатывают и обмениваются данными, используя общие протоколы, оговаривающие, как эти данные передавать и принимать.

Вся информация хранится на жестком диске. Когда Вы включаете компьютер, то часть данных, необходимых для нормального функционирования системы, загружается в оперативную память (ОЗУ — оперативное запоминающее устройство). Кроме того, туда же могут отправлять свои данные и другие устройства в процессе работы компа. За обработку данных отвечает процессор (ЦП — центральный процессор). Информация поступает в ЦП из ОЗУ, и после обработки туда же и возвращается. А потом уж она может быть отправлена адресату, то бишь устройству, которое эти данные и отправило в оперативную память для последующей обработки (правда так происходит не всегда, но об этом много позже). Если Вам понадобилось информацию сохранить надолго, то Вы «сбрасываете» ее на жесткий диск, так как ОЗУ может хранить данные только при условии, что к нему постоянно подается электропитание.

Если какому-нить устройству вдруг захотелось, чтобы ЦП обработал для него что-либо, то для начала необходимо подготовить данные затем, отправив их в память, сообщить процессору, что данные эти надо обработать. Подождать, а потом может быть (в зависимости от поставленной задачи) получить обработанные данные обратно, а может и какому другому устройству их отправить. Устройств много, а процессор один и на всех их его сразу не хватает. Что делать? Очень просто — вставать в очередь и ждать. Существует иерархия среди устройств. Кому-то ЦП обработает данные сразу, а кому-то придется ждать до второго пришествия.

Посмотрите на рисунок. СPU — это центральный процессор, RAM — оперативная память, HDD — жесткий диск, а device — какое-нить устройство, ну например, модем.

Понятно, что пользователь должен наблюдать за неким результатом своей работы. Вот для этого предназначен монитор, данные для которого готовит видеокарта (кстати, именно это устройство может обратиться к ЦП в обход ОЗУ). Например: Вы запустили MS Word и нажали на какую-нить клавишу, скажем [G]. На экране, в текстовом поле появилась буковка и что не мало важно, это буковка G. Что произошло? Во-первых, Вы, запустив программу MS Word, отдали ей управление компьютером (который находится еще и под управлением операционной системой). Во-вторых, нажав на клавишу [G], заставили мини-процессор клавиатуры послать код этой клавиши в компьютер. В-третьих, процессор, обработав команду и данные, которые были подготовлены программой, отправил их к видеокарте. В-четвертых, видеокарта, получив команду и данные и обработав их по-своему, отправила все в монитор, а тот, в свою очередь вывел то, что было приказано. Все. На экране Вы наблюдаете букву G. Вот уж действительно: «Нажми на кнопку — получишь результат» 🙂

Читать еще:  Дорновый трубогиб: что это и в чем его особенности

Из последнего примера можно сделать вывод, что компьютер это не только его аппаратная часть (hardware), но и программная часть тоже (software). То есть одно от другого не отделимо. Более того, скажу Вам — любое устройство компьютера имеет собственную программу управления, которая называется драйвер (driver). Без таких программ большинство устройств компа работать не будет. Общее управление над компьютером берет на себя операционная система (ОС). К слову сказать, это самое слабое место современного ПК.

Вообще, следует отметить, что все ПК работают по фон-неймановским принципам программного управления. Венгр по национальности Джон фон Нейман в 1930 году эмигрировал в США, где в 1945 году разработал принципы программного управления ЭВМ. И до сих пор мир инфотехнологий пользуется этими правилами (хоть и не самыми удобными и имеющими свои недостатки), так как никто ничего другого толком предложить не может (есть и не фоннеймовские компы, но они пока обладают еще большими недостатками). Вот в чем заключаются эти правила:

1. Принцип двоичного кодирования. Это означает, что вся информация в компьютере передается и хранится в двоичном виде.

2. Принцип программного управления. Тут речь идет о том, что программа представляет собой набор команд, которые процессор выполняет автоматически и в определенной последовательности.

3. Принцип однородности памяти. Разнотипная информация различается по способу использования, а не по способу кодирования.

4. Принцип адресности. Информация размещается в ячейках памяти, которые имеют точный адрес. Зная адрес, ЦП может получить доступ к нужной информации в любой момент времени.

А теперь я задам Вам небольшую задачку, типа тест на то, поняли Вы что-нить уже или нет. Есть такое понятие — горячие клавиши. Это определенные сочетания клавиш, при нажатии на которые происходят какие-то стандартные действия. К примеру, сочетание [Ctrl] + [Alt] + [Del] в Windows 98 приводит к перезагрузке ОС, а сочетание [Ctrl] + [V] в MS Word — команда «Вставить». Так вот, кто именно определяет эти горячие клавиши: клавиатура или программа?

Для тех, кто так ничего и не понял 🙂 отвечаю: программа, так как «клаве» абсолютно пофиг, что Вы там жмете. Ее задача заключается в том, чтобы правильно передавать коды клавиш. А вот что это за коды и что с ними делать определяет та программа, с которой в данный момент работает пользователь. И если, работая в MS-Word’е нажать [Ctrl] [V], то эта прога отдаст команду на чтение буфера памяти, куда было что-то скопировано (текст или рисунок подходящего формата) и вставит это что-то в то место, где моргает курсор. Вот и все.

Рассмотрим принцип работы персонального компьютера

Основные принципы работы компьютера

Компьютер – это техническое средство преобразования информации, в основу работы которого заложены те же принципы обработки электрических сигналов, что и в любом электронном устройстве:

  • входная информация, представленная различными физическими процессами, как электрической, так и неэлектрической природы (буквами, цифрами, звуковыми сигналами и т.д.), преобразуется в электрический сигнал;
  • сигналы обрабатываются в блоке обработки;
  • с помощью преобразователя выходных сигналов обработанные сигналы преобразуются в неэлектрические сигналы (изображения на экране).

Назначение компьютера – обработка различного рода информации и представление ее в удобном для человека виде.

С позиции функционального назначения компьютер – это система, состоящая из 4-х основных устройств, выполняющих определенные функции: запоминающего устройства или памяти, которая разделяется на оперативную и постоянную, арифметико-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ) и устройства ввода-вывода (УВВ). Рассмотрим их роль и назначение.

Запоминающее устройство (память) предназначается для хранения информации и команд программы в ЭВМ. Информация, которая хранится в памяти, представляет собой закодированные с помощью 0 и 1 числа, символы, слова, команды, адреса и т.д.

Под записью числа в память понимают размещение этого числа в ячейке по указанному адресу и хранение его там до выборки по команде программы. Предыдущая информация, находившаяся в данной ячейке, перезаписывается. При программировании, например, на языке Паскаль или Си, адрес ячейки связан с именем переменной, которое представляется комбинацией букв и цифр, выбираемых программистом.

Под считыванием числа из памяти понимают выборку числа из ячейки с указанным адресом. При этом копия числа передается из памяти в требуемое устройство, а само число остается в ячейке.

Пересылка информации означает, что информация читается из одной ячейки и записывается в другую.

Адрес ячейки формируется в устройстве управления (УУ), затем поступает в устройство выборки адреса, которое открывает информационный канал и подключает нужную ячейку.

Числа, символы, команды хранятся в памяти на равноправных началах и имеют один и тот же формат. Ни для памяти, ни для самого компьютера не имеет значения тип данных. Типы различаются только при обработке данных программой. Длину, или разрядность, ячейки определяет количество двоичных разрядов (битов). Каждый бит может содержать 1 или 0. В современных компьютерах длина ячейки кратна 8 битам и измеряется в байтах. Минимальная длина ячейки, для которой можно сформировать адрес, равна 1 байту, состоящему из 8 бит.

Для характеристики памяти используются следующие параметры:

  1. емкость памяти – максимальное количество хранимой информации в байтах;
  2. быстродействие памяти – время обращения к памяти, определяемое временем считывания или временем записи информации.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ). Производит арифметические и логические действия.

Следует отметить, что любую арифметическую операцию можно реализовать с использованием операции сложения.

Сложная логическая задача раскладывается на более простые задачи, где достаточно анализировать только два уровня: ДА и НЕТ.

Устройство управления (УУ) управляет всем ходом вычислительного и логического процесса в компьютере, т.е. выполняет функции «регулировщика движения» информации. УУ читает команду, расшифровывает ее и подключает необходимые цепи для ее выполнения. Считывание следующей команды происходит автоматически.

Фактически УУ выполняет следующий цикл действий:

  1. формирование адреса очередной команды;
  2. чтение команды из памяти и ее расшифровка;
  3. выполнение команды.

В современных компьютерах функции УУ и АЛУ выполняет одно устройство, называемое центральным процессором.

Принципы работы ПК

Главная > Реферат >Информатика

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Информатика»

На тему: «Персональный компьютер»

Выполнил: студент I курса .

2. Основные блоки ПК и их назначение. Программное управление ПК……………………………………………………………………………………

3. Классификация программного обеспечения: Операционные системы, среды, оболочки; инструментальные системы; прикладные программы, интегрированные пакеты, сетевое обеспечение. Назначение и возможности основных компонентов программного обеспечения ПК………………………………………………

4. Основные возможности операционной системы Windows для начинающих пользователей……………………………………………………

6. Список используемой литературы…………………………………………

Наверно, ни одна промышленная технология не развивается столь быстрыми темпами, как технология производства вычислительной техники-всего лишь за четыре десятилетия ее пройден огромный путь от ламповых «монстров» до компьютеров пятого поколения. Такое стремительное развитие вычислительной техники обусловлено объективными потребностями человеческого общества, достигшего определенного научно-технического уровня. Создание персонального компьютера можно отнести к одному из самых значительных изобретений 20 века. Современные ЭВМ бывают самыми разными: от больших, занимающих целый зал, до маленьких, помещающихся на столе, в портфеле и даже в кармане. Сегодня самым массовым видом ЭВМ являются персональные компьютеры.

Компьютеры, несмотря на широкую популярность этого термина, все еще остаются для многих людей «черными ящиками», синонимом чего-то сложного и непонятного. Сфера применения ПК охватывает практически все виды деятельности, где человек имеет дело с переработкой информации — числовой, текстовой и графической, и эта сфера непрерывно развивается как вширь — появляются новые задачи, так и вглубь — усложняются и уточняются старые.

Вот далеко не полный список использования компьютера: подготовка текстовых документов, графических изображений, электронная почта, обучение, подготовка к изданию рекламных листков, журналов, газет и книг, организация бухгалтерского учета и учета материальных ценностей, подготовка рекламных роликов и демонстрационных программ, математические расчеты, создание и исполнение музыкальных произведений, игры и развлечения.

В нашу эпоху компьютер занимает определенное место в жизни человека. Кто-то использует компьютер для игр, кто-то для обучения, некоторые любят пообщаться в Internet. Но все эти компьютеры имеют общую структуры и принципы функционирования, а соответственно, и историю развития.

При создании машины, известной как «персональный компьютер», было использовано большое число открытий и изобретений, которые внесли важное значение в развитие компьютерной техники.

Но для нормальной работы необходимо чётко и ясно представлять, из чего компьютер состоит.

Основные блоки ПК и их назначение

Что же представляет собой ЭВМ – это чудесное устройство, созданное человеком и способное решать многие задачи в помощь человеку, а иногда и вместо него, много быстрее и точнее, чем способен это сделать человек – творец этого чуда? Здесь мы ограничимся сведениями о том, из каких основных блоках состоит ЭВМ, об их назначениях и последовательности действий. Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами. Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные функции ЭВМ реализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.

Читать еще:  Что можно изготовить при помощи вакуумной формовки?

Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК.

Структура персонального компьютера

Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят их трех частей (блоков):

Именно системный блок является в компьютере «главным». Он организует работу, обрабатывает информацию, производит расчеты, обеспечивает связь человека и ЭВМ. В нем располагаются основные узлы компьютера:

Электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и т. д.)

Блок питания, который преобразует электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

Накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);

Накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск(винчестер);

Клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;

Клавиатура служит для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Она содержит стандартный набор алфавитно-цифровых клавиш и некоторые дополнительные клавиши — управляющие и функциональные, клавиши управления курсором, а также малую цифровую клавиатуру. Клавиатура имеет встроенный буфер — промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом — это означает, что символ не введён (отвергнут).

Монитора (или дисплея) – для изображения текстовой и графической информации;

Монитор — устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.). Подавляющее большинство мониторов сконструированы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), и принцип их работы аналогичен принципу работы телевизора. Мониторы бывают алфавитно-цифровые и графические, монохромные и цветного изображения. Современные компьютеры комплектуются, как правило, цветными графическими мониторами.

К системному блоку компьютера IBM PC можно подключать различные устройства ввода – вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности.

Многие устройства располагаются вне системного блока компьютера и подсоединяются к нему через специальные гнезда ( разъемы), находящиеся обычно на задней стенке блока. Такие устройства обычно называются внешними. Кроме монитора и клавиатуры, такими устройствами являются:

Принтер – для вывода на печать текстовой и графической информации;

Мышь – устройство, облегчающее ввод информации на компьютер;

Джойстик – манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр;

А также др. устройства.

Некоторые устройства могут вставляться внутрь системного блока компьютера (поэтому они часто называются внутренними ), например:

модем или факс – модем – для обмена информации с другими компьютерами через телефонную сеть (факс-модем может также получать и принимать факсы);

дисковод для компакт – дисков, он обеспечивает возможность чтения данных с компьютерных компакт-дисков на магнитной ленте;

стример – для хранения данных на магнитной ленте;

звуковая карта — для воспроизведения и записи звуков (музыки, голоса и т.д.)

Контроллеры и устройства

Для управления работой устройств в IBM PC – совместимых компьютерах используются электронные схемы – контролеры. Различные устройства используют разные способы подключения к контроллерам:

некоторые устройства (дисковод для дискет, клавиатура и т.д.) подключаются к имеющимся в составе компьютера стандартным контроллерам;

некоторые устройства (звуковые карты, многие факс-модемы и т.д. ) выполнены как электронные платы, то есть смонтированы на одной плате со своим контроллером;

остальные устройства используют следующий способ подключения: в системный блок компьютера вставляется электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем.

Принципы организации и работы ПК

Главная > Курсовая работа >Информатика

ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И РАБОТЫ ПК

1. Принципы организации и работы персонального компьютера

1.1 Внутренние устройство персонального компьютера

1.2 Внешние устройства персонального компьютера

1.3 Классификация и характеристики ЭВМ

2. Архитектура персонального компьютера

2.1 Принципы построения ПК

2.2 Основы учения и структуры первых поколений ЭВМ

3. Устройство центрального процессора

3.1 Функции центрального процессора

3.2 Операционные устройства управления

Список используемой литературы

Во второй половине XX века человечество вступило в новый этап своего развития. В этот период начался переход от индустриального общества к информационному. Процесс, обеспечивающий этот переход, получил название информатизации. ИНФОРМАТИЗАЦИЯ – это процесс создания, развития и всеобщего применения информационных средств и технологий, обеспечивающих достижение и Поддержание уровня информированности всех членов общества, необходимого и достаточного для кардинального улучшения качества труда и условий жизни в обществе. При этом информация становится важнейшим стратегическим ресурсом общества и занимает ключевое место в экономике, образовании и культуре.

Неизбежность информатизации общества обусловлена резким возрастанием роли и значения информации. Информационное общество характеризуется высокоразвитой информационной сферой, которая включает деятельность человека по созданию, переработке, хранению, передаче и накоплению информации.

Научным фундаментом процесса информатизации общества является новая научная дисциплина — информатика.

В этой работе будут рассмотрены следующие вопросы: принципы организации и работы персонального компьютера, архитектура персонального компьютера, устройство центрального процессора.

1. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И РАБОТЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

В состав ПК входят следующие основные устройства:

Кроме того, к ПК можно подключить дополнительные устройства, называемые периферийными (внешними), которые можно разбить на несколько групп.

Устройства ввода: сканер, цифровая фотокамера, графический планшет.

Устройства вывода: принтер, графопостроитель.

Устройства управления: трекбол, контактная панель, джойстик.

Устройства, выполняющие одновременно функции ввода и вывода информации в/из ПК: модем, звуковая приставка, сетевая плата.

Рассмотрим назначение и состав названных компонентов Персонального Компьютера, и в первую очередь системного блока.

На передней (или фронтальной) стороне системного блока есть две кнопки:

Кнопка Power. Именно её нажимают, включая компьютер и выключая его после завершения работы.

Кнопка Reset предназначена для перезапуска (перезагрузки) компьютера

Дисководы. Помимо этого, на передней панели обязательно находятся несколько устройств, работающих со сменными носителями информации, — дисководов. Главный, больший дисковод предназначен для чтения компакт – дисков различных форматов – CD – ROM, DVD или Blu-Ray. В старых системных блоках можно обнаружить небольшой дисковод для работы с магнитными дискетами объемом 1,44 Мб, но сегодня это большая редкость.

На переднюю панель большинства современных системных блоков вынесено несколько разъёмов для подключения внешних устройств. Как правило, панель с разъёмами располагается в нижней части системного блока. Здесь можно найти один-два универсальных разъёма USB, квадратное гнездо скоростного порта FireWire, а также круглое гнездо для подключения наушников. При взгляде на системный блок сзади легко запутаться в многочисленных гнёздах и разъёмах предназначенных для подключения внешних устройств. Маленькие круглые разъёмы предназначены для подключения микрофона, наушников и колонок. Порты PS/2 предназначены для подключения клавиатуры и мыши. IEEE 1394 (FireWire). Этот скоростной порт предназначен для подключения внешних устройств, обладающих высокой скоростью передачи данных, например цифровых видеокамер или внешних накопителей. Разъём LAN предназначен для подключения к локальной сети.

1.1 Внутреннее устройство персонального компьютера

Одним из основных устройств современного персонального компьютера является процессор. Который, на первый взгляд, просто выращенный по специальной технологии кристалл кремния. Однако этот кристалл содержит в себе множество отдельных элементов – транзисторов, которые в совокупности и наделяют компьютер способностью «думать».

В настоящее время существуют много фирм по производству процессоров для персональных компьютеров. Это Intel, AMD, Cyrix, VIA, Centaur/IDT, NexGen, и многие другие. Однако наиболее популярными являются Intel и AMD. Развитие процессоров этих ведущих фирм мы и постараемся рассмотреть. Однако прежде чем углубляться в историю производства процессоров необходимо дать характеристику некоторым техническим терминам характеризующих процессор.

Тактовая частота – это скорость работы процессора, а именно количество операций выполненных на протяжении 1 секунды.

Основные функциональные компоненты процессора

Ядро: Сердце современного процессора — исполняющий модуль. Pentium имеет два параллельных целочисленных потока, позволяющих читать, интерпретировать, выполнять и отправлять две инструкции одновременно. Предсказатель ветвлений: Модуль предсказания ветвлений пытается угадать, какая последовательность будет выполняться каждый раз когда программа содержит условный переход, так чтобы устройства предварительной выборки и декодирования получали бы инструкции готовыми предварительно. Блок плавающей точки. Третий выполняющий модуль внутри Pentium, выполняющий нецелочисленные вычисления Первичный кэш: Pentium имеет два внутричиповых кэша по 8kb, по одному для данных и инструкций, которые намного быстрее большего внешнего вторичного кэша. Шинный интерфейс: принимает смесь кода и данных в CPU, разделяет их до готовности к использованию, и вновь соединяет, отправляя наружу.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector