Магистрально-модульный принцип устройства компьютера

Компьютер как универсальное
средство обработки информации
Принципиальная схема устройства компьютера
Устройства
ввода
Устройства
вывода
Оперативная
память
(ОЗУ)
Постоянная
(долговременная)
память
Центральный
процессор
(ЦП)
(CPU англ.)
Функциональная схема устройства компьютера
Центральный
процессор (ЦП)
Оперативная
память (ОЗУ)
Шина данных
Шина управления
Адресная шина
Устройств
а ввода
Устройства
вывода
Долговременная
память
Сетевые
устройства
Суть магистрально-модульного принципа:
Все компоненты компьютера разделены на отдельные
блоки (модули), объединённые в единое целое
магистралью (системной шиной).
Информационная магистраль (системная шина) – это
набор электронных линий, связывающих воедино
центральный
процессор,
оперативную
память
и
периферийные устройства.
Информационная магистраль характеризуется двумя
основными параметрами:
- разрядность;
- тактовая частота.
Разрядность – это количество бит информации,
проходящие за один такт.
Бывают 8-, 16-, 32- и 64-битные шины.
Тактовая частота – это количество тактов в секунду.
Основные компоненты компьютера.
Функции и взаимосвязь компонентов в процессе работы компьютера.
Блок питания
Оперативная память
Материнская плата
Видеокарта
Центральный процессор
Кулер
CD/DVD/Blue ray-привод
Жёсткий диск
Дополнительные карты расширения
Центральный процессор
Центра́льный проце́ссор (ЦП; англ. central processing unit, CPU, дословно —
центральное вычислительное устройство) — исполнитель машинных
инструкций,
часть
аппаратного
обеспечения
компьютера
или
программируемого логического контроллера, отвечающий за выполнение
операций, заданных программами.
Основные характеристики
1.
2.
3.
4.
5.
Тактовая частота.
Частота обмена с системной шиной.
Объём кэш-памяти.
Количество ядер.
Тип сокета.
В состав центрального процессора входят:
• устройство управления (УУ);
• арифметико-логическое устройство (АЛУ);
• запоминающее
устройство
(ЗУ)
на
основе
регистров процессорной памяти и кэш-памяти
процессора;
• генератор тактовой частоты (ГТЧ).
Системная (материнская) плата
Основное
аппаратное
устройство компьютера.
На
ней
находится
магистраль.
Нужна
для
объединения всех модулей
системного блока в единое
целое.
Основные характеристики
Тип сокета.
Форм-фактор (размер).
Частота системной шины.
Наличие
интегрированных
компонентов
(звук,
видео,
сетевой контроллер и т. д.).
5. Тип
поддерживаемой
оперативной памяти.
6. Чипсет (тип северного и южного
мостов).
1.
2.
3.
4.
Схема устройства материнской платы
Северный мост системный контроллер обеспечивает подключение ЦПУ к узлам,
использующим высокопроизводительные
шины: ОЗУ, графический контроллер.
Южный
мост
периферийный
контроллер — содержит контроллеры
периферийных устройств (жёсткого диска,
Ethernet, аудио), контроллеры шин для
подключения периферийных устройств
(шины PCI, PCI-Express и USB), а также
контроллеры шин, к которым подключаются
устройства,
не
требующие
высокой
пропускной
способности
(LPC
—
используется
для
подключения
загрузочного ПЗУ; также шина LPC
используется
для
подключения
мультиконтроллера (англ. Super I/O) —
микросхемы, обеспечивающей поддержку
«устаревших»
низкопроизводительных
интерфейсов
передачи
данных:
последовательного
и
параллельного
интерфейсов, контроллера клавиатуры и
мыши).
Оперативная память
Операти́вная па́мять (также оперативное запоминающее
устройство, ОЗУ) — в информатике — память, часть
системы памяти ЭВМ, в которую процессор может
обратиться за одну операцию. Предназначена для
временного хранения данных и команд, необходимых
процессору для выполнения им операций. Оперативная
память передаёт процессору данные непосредственно,
либо через кеш-память.
Оперативная
память
представляет
собой
последовательность пронумерованных, начиная с нуля,
ячеек. В каждой ячейке оперативной памяти может
храниться двоичный код длиной восемь знаков.
Основные характеристики
1. Тактовая частота.
2. Объём.
3. Тип.
Объём оперативной памяти Iоп
можно определить, если количество
информации, хранящейся в каждой
ячейке Iяч, умножить на N ‒
количество ячеек.
Iоп = Iяч • N
Видеокарта
Видеока́рта
(известна
также
как
графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта,
видеоада́птер)
—
устройство,
преобразующее
изображение,
находящееся в памяти компьютера, в
видеосигнал для монитора.
Основные характеристики
1. Графический процессор.
2. Видеоконтроллер.
3. Тип и объём видеопамяти.
4. Интерфейс с материнской платой.
Дополнительные карты расширения
Карты расширения вставляются в PCI-слоты на материнской плате.
Существует огромное количество плат расширения. Например:
•модем
•сетевая плата
•звуковая плата
•карта видеозахвата
•TV-тюнер
CD/DVD/Blue ray-приводы
Устройства длительного хранения
информации
Для
долговременного
хранения
информации
используется
долговременная (внешняя) память. Устройство, которое обеспечивает
запись и считывание информации, называется накопителем, или
дисководом, а хранится информация на носителях информации
(магнитных, оптических и flash-дисках, картах flash-памяти).
Информация на носителях хранится в двоичном компьютерном коде,
т. е. в форме последовательностей нулей и единиц.
Жёсткий диск
Основные характеристики
1. Объём.
2. Тип интерфейса с
материнской платой.
3. Объём кэш-памяти.
4. Скорость вращения
шпинделя.
CD-ROM под электронным микроскопом
700 Мбайт
4,7 Гбайт
25 Гбайт
Компакт диски CD
В оптических дисководах используется оптический принцип
записи и считывания информации. Информация на
оптическом диске хранится на одной спиралевидной
дорожке, идущей от центра диска к периферии (дорожка
похожа по форме на раковину улитки) и содержащей
чередующиеся участки с плохой и хорошей отражающей
способностью.
В процессе считывания информации с оптического диска луч
лазера, установленного в дисководе, падает на поверхность
вращающегося диска и отражается. Так как поверхность
оптического диска имеет участки с различной отражающей
способностью, отраженный луч также меняет свою
интенсивность и преобразуется в цифровой компьютерный
код (отражает — компьютерная единица 1, не отражает —
компьютерный ноль О).
Флеш-карты
Флеш-память представляет собой БИС памяти, помещённую в
миниатюрный
корпус.
Подключаются
к
USB-разъёму
компьютера.
Она может быть прочитана сколько угодно раз (в пределах
срока хранения данных, типично — 10-100 лет), но писать в
такую память можно лишь ограниченное число раз
(максимально — около миллиона циклов). Распространена
флеш-память, выдерживающая около 100 тысяч циклов
перезаписи — намного больше, чем способна выдержать
дискета или CD-RW.