Устройство компьютера и его основные блоки
Работа из раздела: «
Программирование и комп-ры»
Слово «компьютер» означает «вычислитель», т.е. устройство для
вычислений. Потребность в автоматизации обработки данных, в том числе
в вычислении, возникла очень давно. Многие тысячи лет назад для
счёта использовались счётные палочки, камешки и т.д. Более 1500 лет
назад (а может ещё и раньше) для облегчения вычислений стали
использовать счёты.
Первый компьютер, в котором были воплощены принципы фон Неймана,
был построен в 1949 году английским исследователем Морисом Уилксом.
С той поры компьютеры стали гораздо более мощными, но подавляющее
большинство из них сделано в соответствии с теми принципами,
которые изложил в своём докладе в 1945 году Джон фон Нейман.
Но собственное появление на свет персональных компьютеров,
дотируется концом 1970-х годов нашей эры.
Устройство:
Центральная часть современного компьютера содержит в себе
практически все основные устройства- системный блок, устройство
ввода/вывода информации: монитор, клавиатура и мышь. А так же
дополнительные внешние устройства: принтеры, сканеры, емкие внешние
дисководы; и внутренние: модем, факс-модем и стример (для хранения
данных на магнитной ленте).
В состав системного блока входит множество «блоков» поменьше:
процессор и материнская плата, видео карта и жёсткий диск; и
существует десятки разновидностей каждой из этих деталей.
«Всё началось с того, что был
изобретён мощный микропроцессор.»
«Терминатор-2. Судный день.»
Процессор- обычно его называют не слишком уважительно «камень». По сути,
так оно и есть- небольшой кристалл кремния, хранящий в себе множество
логических элементов, осуществляющих все нужные нам операции вычисления. В
первую очередь от процессора будет зависить насколько быстр будет
компьютер. Изначально процессор INTEL 4004 предназначался для…
микрокалькуляторов и был изготовлен по заказу одной японской фирмы. И
вскоре был выпущен первый компьютер IBM PC на основе нового микропроцессора
все тои же фирмы Intel…
IBMIfghfhfhhghgfhfвпвапвапывавы Каждое поколение процессоров отличается не
просто скоростью, но еще и формой, внешним видом и самое главное внутренним
устройством, архитектурой.
«Тактовая частота» является показателем скорости процессора, измеряется в
мегагерцах (МГц), показывает сколько операций способен выполнить процессор
в течение секунды. Эта величина, обозначаемая цифрой в названии процессора
(например Pentium II-233)-самая важная характеристика скорости процессора.
Создание новых поколений процессоров- всего лишь средство реализовать эту
более высокую тактовую частоту. Но есть еще дополнительные параметры,
определяющие скорость работы процессора и находятся они в «архитектуре»
процессора , в его внутреннем устройстве. Один из этих параметров это КЭШ-
ПАМЯТЬ. В эту память компьютер помещает все часто используемые данные,
чтобы не « ходить» каждый раз к более медленной оперативной памяти и
жесткому диску. По сути дела кэш- памятей на компьютере несколько, но одна-
самая быстрая и маленькая, встроена в сам процессор. Это- кэш-память
первого уровня. Ее размер у Pentium MMX и Pentium II одинаков и составляет
два блока по 16 килобайт в каждом.
Сопроцессор. В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много
математических вычислений ( например, в инженерных расчетах ), к основному
процессору добавляют математический сопроцессор. Он помогает основному
процессору выполнять математические операции над вещественными числами.
Новейшие процессоры фирмы Intel (80486 и Pentium ) сами умеют выполнять
операции над вещественными числами, так что для них сопроцессоры не
требуются.
Контроллеры и шина. Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его
оперативной памяти находились программа и данные. А попадают они туда из
различных устройств компьютера- клавиатуры, дисководов для магнитных дисков
и т. д. Обычно эти устройства называют внешними, хотя некоторые из них
могут находится не снаружи компьютера, а встраивается внутрь системного
блока. Результаты выполнения программ также выводятся на внешние устройства-
монитор, диски, принтер и т. д.
Таким образом, для работы компьютера необходим обмен информацией между
оперативной памятью и внешним устройством. Такой обмен называется вводом-
выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним
устройством и оперативной памятью в компьютере
Имеются целых два промежуточных звена:
1. для каждого внешнего устройства имеется электронная схема, которая им
управляет. Эта схема называется контролером, или адаптером. Некоторые
контроллеры ( например, контроллер дисков ) могут управлять сразу
несколькими устройствами.
2. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с процессором и оперативной
памятью через системную магистраль
передачи данных, которую в просторечии обычно называют шиной.
Контроллеры портов ввода- вывода. Одним из контроллеров, которые
присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер портов ввода-
вывода. Эти порты бывают следующих типов:
- параллельные ( обозначаемые LPT1-LPT4 ), к ним обыкновенно подключаются
принтеры;
- асинхронные последовательные ( обозначаемые COM1- COM3 ). Через них
обычно подсоединяются мышь, модем и т. д.
- игровой порт - для подключения джойстика.
Некоторые устройства могут подключаться и к параллельным, и к
последовательным портам. Параллельные порты выполняют ввод и вывод с
большой скоростью, чем последовательные ( за счет использования большего
числа проводов в кабеле ).
ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ
«Мне кажется , любому пользователю
Всегда будет достаточно объема
Оперативной памяти 640 килобайт…»
Билл Гейтс, президент корпорации
Miсrosoft, начало 1980-х годов
Но здесь пророк компьютерной эры ошибся. Сегодня нам уже не хватает
оперативной памяти в 50 раз! Большего объема. А завтра потребуется еще
Больше…
Ее никогда не бывает много… Обычно- мало. В не слишком уж давние времена
именно всеобщая нехватка и дороговизна оперативной памяти тормозила
развитие программного обеспечения. И лишь благодаря стремительному- в
десятки раз! Падению цен на микросхемы памяти в 1996- 1997 годах сегодня
уже мы можем позволить себе такую роскошь, как покупка памяти «про запас»;
с расчетом на будущее…
Именно из оперативной памяти процессор и сопроцессор берут программы и
исходные данные для обработки, в нее они записывают полученные результаты.
Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень
быстро так что процессору не приходится ждать при чтении данных из памяти
или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только
пока компьютер включен, при выключении компьютера содержимое оперативной
памяти стирается ( за некоторыми исключениями ).
Тогда встает вопрос, почему бы не воспользоваться для этих целей жесткий
диск? Просто доступ к оперативной памяти осуществляется намного быстрее,
чем к дисковой. «Скорость доступа» самого современного жесткого диска-
винчестера – составляет 8-10мс (миллисекунд), а современная оперативная
память обладает скоростью доступа в 40-70нс (наносекунд). Разница- СОТНИ
ТЫСЯЧ раз!
Оперативная память компьютера IBM PC с процессором Intel- 8088 или Intel-
8086 может иметь размер не более 1 Мбайта памяти. Эта память состоит из
двух частей. Первые 640 Кбайт памяти могут использоваться прикладными
программами и операционной системой. Остальные адреса памяти («верхняя
память») зарезервированы для служебных целей:
- для хранения части оперативной памяти DOS, которая обеспечивает
тестирование компьютера, начальную загрузку оперативной системы, а также
выполнение основных низкоуровневых услуг ввода- вывода;
- для передачи изображения на экран;
- для хранения различних расширений оперативной системы, которые
постовляются вместе с дополнительными устройствами компьютера.
Как правило , когда говорят об объеме оперативной памяти компьютера, то
имеют в виду именно первую ее чвсть, которая может использоваться
прикладными программами и операционной системой.
BIOS
«Русский вирус влезет и в BIOS!»
(Народная пословица)
BIOS представляет собой ПРОГРАММУ- первую программу с которой начинает
работать компьютер ( непосредственно после его включения ).
Расшифровывется BIOS как Basic Input- Output System – Базовая Система Ввода-
Вывода. Точнее- система контроля и управления подключенными к компьютеру
устройствами. BIOS- это первый и самый важный из мостиков, связующий между
собой «аппаратную» и «программную» часть компьютера. Если с ним случится
неполадка, то компьютер даже не загрузиться.
В BIOS заложены основные параметры, необходимые компьютеру для того, чтобы
правильно распознать устройства, как жесткий диск, на котором хранится вся
информация, оперативная память- сколько ее, какого она типа. Также в BIOS
храняться часы и календарь реального времени ( не останавливающиеся даже
после отключения компьютера от сети ).
ЗВУКОВАЯ КАРТА
«- Дайте мне звуковую карту «Саунд Блястер».
- Таких сейчас нет, но есть неплохие GUS’и.
- Я же звуковую карту прошу, а не птицу!»
- (диалог в компьютерном салоне)
«Компьютер должен быть озвучен»- мог бы сказать знаменитый Катон. Тем
более, что так же непримиримо были настроены все деятели компьютерной
индустрии, особенно производители игр. Пока не будет звука, компьютер
останется для человека только холодной и бездумной грудой металла...
Лет десять назад под «компьютерным звуком» понимался только противный писк,
издаваемый внутренним компьютерным динамиком,- PC –Speaker”ом. Сегодня
кажется смешным, но тогдашние компьютерные критики называли звучание
«пищалки» в тогдашних играх «восхитительным» и «до ужаса реалистичным».
Теперь этот писк слышно только при загрузке компьютера. А основным
устройством для работы со звуком стали специализированные звуковые карты,
или, как их у нас называют, «саунд блястеры».
Сама по себе звуковая карта, разумеется, звучать не может: для того, чтобы
услышать звуки музыки или речь, к «блястеру» необходимо подключить колонки.
А если хочешь вводить звуки в компьютер «снаружи», необходимо подключить
еще и микрофон, аудицентр или другой источник звука.
Сегодня на рынке имеется громадное количество самых разнообразных звуковых
карт различных фирм стоимостью от 20 до 500 долларов.
Любая звуковая карта имеет дело с двумя основными форматами компьютерного
звука: цифровой ( WAV- формат ) и синтезированный ( MIDI) Цифровой звук
можно сравнить сфотографией. Это- точная цифровая копия музыки,
человеческой речи и любого другого звука. Принцип воспроизведения такого
звцка звуковой картой похож на принцип работы магнитофона. В этом случае
звуковая карта лишь переводит “цифровой” звук в привычную нам “аналоговую”
фирму.
Цифровой звук- основной стандарт компьютнрного звука сегодня. Именно
оцифрованный звук слышен при игре или слушая компакт- диск или просматривая
мультимедиа- энциклопедию.
Ситезированный звук Если цифровой звук мы сравниваем с фотографией, то
синтезированный ( MIDI ) звук можно уподобить конструкции, собираемой из
стандартных блоков. «Блоки»- это, проще говоря, звуки, сыгранные
определенным инструментом.
При воспроизведении MIDI – музыки на звуковую карту идет не цифровой
сигнал, который она просто тупо пропускает через себя, а своеобразный поток
команд. И делает это каждая звуковая карта по- разному. Существует 2
основных метода воспроизведения MIDI- звука- с помощью или “частотного
синтеза”, или “волновой таблицы”( Wavetable ).
корпус
- Девушка, что вы делали с вашим корпусом?
Он же весь помят. Вы что, в футбол им играли?
- Вы знаете, он же такой теплый… Он у меня
под столом стоит, так я на нем ноги грею!
«из непридуманных историй компьютерной
мастерской»
Выбрать корпус- это тоже наука. Ведь он и есть та «одежка», по которой
«встечают» компьюьер. Если купить какую- нибудь внушительную «башню»
трехметровой высоты…, то вам скажут какую мощную «машину» приобрел!
Готовые домашние компьютеры продаются в на редкость красивых корпусах самой
различной формы, разнообразных цветов, с закругленными, «аэродинамическими»
углами. Но отдельно таких «одежек» в продаже нет, только обычные корпуса
привычного серого цвета. Но выбор всегда есть: прежде всего надо решить ,
какая форма системного блока устраивает- вертикальная или горизонтальная.
Вертикальная называется «башней», или minitower. «Башня» обычно ставится
на столе рядом с монитором или же- как в приведенной выше цитате- эпиграфе-
внизу, под столом ( но только любое из внутренних устройств компьютера
достаточно чувствительно к сотрясению, если его повредить,то можно потерять
все даные на диске, да и сам диск в придачу.)
Системный блок горизонтальной формы носит название «десктопа» («desktop») и
обычно размещается под монитором., он наиболее компактен и красив.
Но по непонятным причинам большинство сотрудников компьютерных фирм при
одном только слове «десктоп» начинает морщиться. Это понятно: собирать
компьютер на базе десктопа куда менее удобно, а ремонтировать- еще труднее.
Пока доберешься сквозь турбулентные завихрения проводов и кабелей до
«самого сокровенного»- памяти или процессора…
Стоимость хорошего корпуса составляет от 50 долларов и выше, Есть и более
дешевые, но на этом лучше не экономить!
Вместе с корпусом поставляется то , что есть в нем: встроенный блок
питания, шнур питания, комплект крепежных винтов. Иногда корпуса
поставляются с уже установленными дисководами 1,44Мб, что составляет меньше
забот…
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФИЛИАЛ «ГЕЛЕНДЖИК»
СПО
РЕФЕРАТ
Тема: Устройство компьютера и его основные блоки.
Студент:
Чуприна С.В.
2002
