Аппаратная реализация компьютера Знакомство с компьютером Информатика в школе

Информатика в школе
www.klyaksa.net
Аппаратная реализация
компьютера
Знакомство с компьютером
Персональный компьютер
«Персональный» значит свой, личный, доступный
большинству людей, ведь существует большое
количество других видов компьютеров, таких как
рабочие станции для предприятий, серверы для
связи множества компьютеров в сеть и др.
На современном рынке вычислительной техники
разнообразие модификаций и вариантов
компьютеров огромно, но любой, даже самый
необычный комплект неизменно включает одни и те
же виды устройств.
Базовая конфигурация ПК
Базовая конфигурация ПК - минимальный
комплект аппаратный средств,
достаточный для начала работы с
компьютером.
 Системный блок;
 Монитор;
 Клавиатура;
 Мышь.
I. Системный блок
Системный блок – основной
блок компьютера. В нем
располагаются устройства,
считающиеся внутренними.
Устройства,
подключающиеся к
системному блоку снаружи,
считаются внешними.
Внутренние устройства ПК
Внутренними считаются устройства,
располагающиеся в системном блоке.
Материнская плата (Motherboard)
Материнская плата
обеспечивает
синхронизацию
работы основных
устройств
компьютера и обмен
информацией
между ними.
Северный и южный мосты
Современные системные платы строятся на базе двух интегральных
схем, называемых северным мостом и южным мостом.
Все устройства подключаются с помощью специального согласующего
компонента управляющего этими устройствами и передачей данных
между ними и центральным процессором, которое называется
контроллером.
Северный мост – это системный контроллер, обеспечивающий
подключение центрального процессора к
высокопроизводительным узлам - оперативной памяти и
видеокарте.
Для соединения ЦП с ОП используют высокоскоростную шину FSB –
Front-Side Bus. Шина должна работать очень быстро и иметь как
можно большую частоту для того, чтобы свести к минимуму или
исключить простой процессора в те мгновения, когда он ожидает
данных из оперативной памяти или хочет записать в неё результат.
Для соединения ЦП с видеокартой используется высокоскоростная шина
PCI Express.
Южный мост – периферийный контроллер,
содержащий контроллеры периферийных
устройств. С его помощью подключаются к
процессору более медленные и менее
производительные внешние устройства,
например, клавиатура, жёсткий диск, TV-тюнер,
сетевая карта, клавиатура, мышь и другие
устройства. Южный мост подключается к
центральному процессору через северный мост с
помощью специальной шины и работает на
меньших частотах, чем северный.
Северный и южный мост составляют чипсет
материнской платы.

схема
Материнская плата ноутбука
Процессор
Обработку всей информации в компьютере
осуществляет специальная микросхема,
которая называется микропроцессор или
просто процессор. Это – мозг компьютера.
 Процессор – устройство
обработки информации
Процессор технически реализуется на
большой интегральной схеме (БИС),
структура которой постоянно усложняется и
количество элементов (типа диод или
транзистор) на ней постоянно возрастает
Современный микросхемный период начался с
выпуском Intel процессора 8086 —
основоположника современной линейки
процессоров. Если структура 8086 составляла 30
тысяч элементов на кристалле, то в процессоре
Pentium 4 уже реализовывалось 42 миллиона
функциональных элементов (переключателей),
размеры которых составляют всего около 0,18
микрон (1 микрон = 10-6 метра).
По количеству элементов интегральные схемы условно
делят на:

Малые (МИС) — с количеством элементов на
кристалле до 102 (100).
Средние (СИС) — до 103 (1 000).
Большие (БИС) — до 104 (10 000).
Сверхбольшие (СБИС) — до 106 (1 000 000).
Ультрабольшие (УБИС) — до 109
(1 000 000 000).
Гигабольшие (ГБИС) — более 109 элементов на
кристалле.
Ведущие фирмы по производству
процессоров:
Intel
Pentium
Сore 2 DUO
Celeron
AMD
Athlon
Duron
Характеристики процессора
Главная характеристика процессора, определяющая его
быстродействие – тактовая (рабочая) частота –
-определяет количество операций, которое процессор может
выполнить за единицу времени
-это количество тактов, протекающих в течении одной секунды.

Такт – это время (доля секунды), в течение которой вырабатывается
один электрический импульс.
Единицей измерения тактовой частоты является 1 Герц.
1 Герц – один такт в секунду.
1 МГц – миллион тактов в секунду.
1 ГГц – миллиард тактов в секунду.
Например: 1200 MHz (1,2 GHz); 2500 MНz(2,5 GHz) …
Чем выше тактовая частота, тем выше производительность компьютера.

Другая характеристика – разрядность
процессора. Разрядность процессора
определяется количеством двоичных
разрядов, которые процессор обрабатывает
за 1 такт.
Оперативная (внутренняя)
память RAM или ОЗУ
Оперативная память (ОЗУ), предназначена для
быстрого временного хранения информации.
Оперативная память энергозависима и её можно
представить как обширный массив ячеек, в которых
хранятся данные и команды пока компьютер
включен. При выключении компьютера всё
содержимое ОП стирается.
Важнейшая характеристика ОП - быстродействие.
SDRAM
DDR1
DDR2
DDR3
Оперативную память называют часто RAM память
RAM (random access memory) – память с
произвольным доступом.
Её объём обычно измеряется в Mb и Гб.
Например: 128 Mb, 256 Mb, 512 Mb…1 Гб, 2 Гб
При недостаточном кол-ве ОП некоторые
программы работают медленнее, или вообще не
работают.
Видеоадаптер (видеокарта)
Видеокарта –устанавливается в один из разъемов
материнской платы, и служит для обработки информации,
поступающей от процессора или из ОЗУ на монитор, а
также для выработки управляющих сигналов.
Современные видеоадаптеры имеют собственный
вычислительный процессор (видеопроцессор), который
снижает нагрузку на основной процессор при построении
сложных изображений.
Звуковой адаптер
Речь (и музыка) достаточно сложна и это приводит к большой
загрузке процессора во время её вывода. Так появилась
необходимость в разгрузке звукового ввода и вывода. Для
этого и служит звуковая карта. Вместе со звуковой картой
обычно используются специальные звуковые колонки или
наушники.
Сетевая карта
Сетевая карта (или карта связи по локальной сети)
служит для связи компьютеров в пределах
одного предприятия, отдела или помещения
находящихся на расстоянии не более 150 метров
друг от друга.
При наличии специальных дополнительных
устройств можно организовать связь
компьютеров и на большие расстояния.
Основным параметром сетевой карты является
скорость передачи информации и измеряется она
в мегабайтах в секунду. Типовая норма от 10 до
100 мегабайт в секунду.
Дисководы
Для записи и чтения данных, размещенных на
ГМД (дискетах), служит дисковод 3,5 А.
Сейчас это устройство исчезает из
использования. Из-за слишком малой
ёмкости одной дискеты – всего 1.44
Мбайт.
Для чтения, записи CD и DVD дисков служат
CD и DVD дисководы.
Коммуникационные порты.
Для связи с другими устройствами (принтером,
сканером, клавиатурой, мышью …) компьютер
оснащается портами. Порт – это не просто разъем
для подключения внешнего оборудования, а сложное
устройство, имеющее свои микросхемы.
Примеры портов:
COM (последовательный порт)
LTP (параллельный порт)
USB (последовательный с высокой
производительностью)
PS/2 (универсальный для подключения мыши и
клавиатуры)
Жесткий диск
(ЖМД – жёсткий магнитный диск)
Для длительного хранения данных и программ
широко применяются жесткие диски (винчестеры).
Выключение питания компьютера не приводит к
очистке внешней памяти.
Жесткий диск – это не один диск, а пакет (набор)
дисков с магнитным покрытием,
вращающихся на общей оси.
Они вместе с механизмом
считывания и записи заключены
в герметически закрытый корпус
внутри системного блока.
Существуют разные версии
происхождения названия «винчестер».
По одной из них первые жесткие диски были
выпущены в филиале фирмы IBM в небольшом
городке Винчестере.
По другой: первый накопитель, изготовленный
фирмой IBM, состоял из двух дисков по 30 Мбайт
каждый, а запись «30-30» у кого-то из сотрудников
фирмы вызвала ассоциацию с калибром ружья
«винчестер».
Жесткий диск


По англ.: HDD- hard disk drive
Объём HDD измеряется в Gb
и Тb например: 80 Gb, 250 Gb, 1 Тb …
Аналогично гибким дискам:
1) HDD относится к классу носителей с произвольным доступом к
информации;
2) для хранения информации жесткий диск размечается на дорожки и
секторы;
3) для доступа к информации один двигатель дисковода вращает
пакет дисков, другой устанавливает головки в место считывания/
записи информации;
Быстродействие HDD – время поиска информации на диске.
Как и у человека память компьютера
бывает двух видов: внутренняя и
внешняя. Внутренняя память – это
собственная (биологическая )память
человека; внешняя память – это
разнообразные средства записи
информации – бумажные (книги,
тетради), магнитные (диски, кассеты) и
пр.
Устройства памяти
Внутренняя
Память
I. Оперативная память
(ОЗУ) – быстрая
энергозависимая
небольшая по объёму
память.
II. Жесткий диск (ПЗУ).
Его особенность –
энергонезависимость и
большой объем
Внешняя
I. Дискеты (ГМД)
II. CD-R, CD-RW, DVD-R,
DVD-RW
III. Flesh память
Особенности –
энергонезависимость,
неограниченный объем,
мобильность
Внешняя (долговременная) память
 Внешняя память предназначена для
долговременного хранения программ
и данных. Устройства внешней
памяти (накопители) являются
энергоНЕзависимыми, т.е.
выключение питания не приводит к
потере данных.
Дискеты (гибкие магнитные диски)




FDD – Floppy Disk Drive
A: - имя дискеты в компьютере
3,5” – размер дискеты
1,44 Mb – информационная ёмкость
ГМД
(Гибкие магнитные диски)
Диски называются гибкими потому, что
пластиковый диск, расположенный внутри
защитного конверта из твердого пластика,
действительно гнется. Диск покрывается
сверху специальным магнитным слоем,
который обеспечивает хранение данных. Для
того чтобы на диске можно было хранить
информацию, диск должен быть
отформатирован, т.е. после покупки вы
должны подготовить диск для записи данных.
ФОРМАТИРОВАНИЕ
Дорожка
Подготовить диск для записи данных позволяет
форматирование.

Сектор

Информационная
ёмкость сектора –
512 байт
Форматирование - процесс
разметки диска на дорожки и
секторы.
Информация записывается с двух сторон
диска по дорожкам. Каждая дорожка
разделяется на секторы. После
форматирования ГМД, его параметры
будут следующие:

Количество секторов на дорожке – 18

Дорожек на одной стороне – 80

Сторон – 2
В процессе форматирования можно задавать
нестандартные параметры ( количество
дорожек, количество секторов и др.)

Вычисление объема гибкого диска:
V = 2*N*M*S,
где V — объем диска; N — число дорожек на диске;
М — число секторов на дорожке; S — объем сектора.
Ёмкость неформатированного гибкого диска формата 3,5
составляет 1,44 Мбайт.
Если N = 80, М = 9, S=1024 байт, тогда
V = 2 х 80 х 9 х 1024 = 1440 х 1024 = 1474 560 байт ~ 1,44 Мб.
Однако для записи данных доступно только 2847 секторов, т.е.:
512 байт* 2847 =1,39 Мбайт.
Виды форматирования:
1) Полное - включает в себя как физическое
форматирование (проверку качества магнитного
покрытия дискеты и ее разметку на дорожки и
сектора), так и логическое форматирование
(создание каталога и таблиц размещения
файлов). После полного форматирования вся
хранившаяся на диске информация будет
уничтожена.
2) Быстрое - производит лишь очистку каталога и
таблиц размещения файлов. Файловая система
сохраняется и, в принципе, возможно её
восстановление.
Правила работы с дисками:
1) не дотрагиваться до поверхности диска
руками;
2) не держать диски вблизи сильного
магнитного поля;
3) не подвергать их нагреванию;
4) если информация очень важна, лучше
всего сделать копию на случай выхода
диска из строя.
ЛАЗЕРНЫЕ ДИСКИ
Название диска лазерный определяется методом
записи и считывания информации. Информация на
дорожке создается мощным лазерным лучом,
выжигающим на поверхности диска впадины, и
представляет собой чередование впадин и
выступов. При считывании информации островки
отражают свет лазерного луча
и воспринимаются как единица (1),
впадины не отражают луч
и соответственно воспринимаются
как ноль (0)
CD диски
CD-ROM – read only memory
Вмещает в себя 640-870 Mb информации
(до 90 минут музыки)

CD ROM приводы отличаются скоростью считывания информации
Первый созданный CD ROM считывал со скоростью 150Kb/сек –
1скоростной (1х)
Современные CD ROM считывают со скоростью до 54х (150Kb/сек*54)

CD-R (recordable) –
можно заполнить его 1 раз

CD-RW (rewritable) –
перезаписываемый диск
DVD диски

DVD - Digital versatile disk – цифровой
диск многоцелевого (многостороннего)
назначения.
Ёмкость от 4,7 Gb до 17 Gb
 DVD-R, DVD-RW приводы и диски
Технологии записи:DVD+R, DVD-R,
DVD-RAM

II. Монитор
Монитор – устройство
вывода для визуального
воспроизведения
символьной и графической
информации.


Размер экрана монитора измеряется в
дюймах по диагонали – 15”, 17”,19”…
Разрешающая способность экрана –
количество точек
(пикселей, picture element),
отображаемых на экране.
640х480; 800х600; 1024х768…
III. Клавиатура
Клавиатура –
клавишное устройство,
предназначенное для
управления работой
компьютера и ввода в него
информации. Информация
вводиться в виде
алфавитно-цифровых
символьных данных.
IV. Мышь
Мышь – устройство «графического»
управления.
При перемещении мыши по
коврику на экране перемещается
указатель мыши, при помощи
которого можно указывать на
объекты и/или выбирать их.
Используя клавиши мыши (их
может быть две или три) можно
задать тот или другой тип
операции с объектом.
Периферийные устройства ПК
Периферийными называют устройства, подключаемые к
компьютеру извне. Обычно эти устройства
предназначены для ввода и вывода информации.
Вот некоторые из них:
 Принтер;
 Плоттер;
 Сканер;
 Модем;
 DVB-карта и спутниковая антенна
 Веб-камера
1. Принтер
Принтер служит для вывода информации на
бумажный носитель (бумагу).
Существуют три типа принтеров:
 матричный
 струйный
 лазерный
2. Плоттер
Плоттер служит для вывода сложных и
широкоформатных графических объектов
(плакатов, чертежей). Принцип действия
как и у струйных принтеров.
3. Сканер
Сканеры служат для автоматического
ввода текстов и графики
в компьютер.
Бывают двух типов:
ручные
планшетные
Ручной сканер для
компьютера похож на
сканер, используемый в
супермаркетах для
считывания штрих-кода.
Такой сканер
перемещается по листу с
информацией построчно
вручную, и информация
заносится в компьютер
для дальнейшего
редактирования.
Планшетный сканер выглядит и
работает примерно также, как
и ксерокс - приподнимается
крышка, текст или рисунок
помещается на рабочее поле,
и информация считывается.
Планшетные сканеры в наше
время обычно все цветные.
4. Модем
Модем или модемная плата служит для связи удалённых
компьютеров по телефонной сети. Модем бывает
внутренний (установлен внутри системного блока) и
внешний (располагается рядом с системным блоком и
соединяется с ним при помощи кабеля.
Внутренний модем
Внешний модем
DVB-карта и спутниковая антенна
DVB-карта и спутниковая антенна служат для
так называемого «асинхронного» подключения
компьютера к сети Интернет. При наличии DVBкарты и спутниковой антенны для соединения с
Интернетом используется два канала связи: для
передачи данных от пользователя используется
модем, а для приема – спутниковый канал,
скорость потока данных в котором в несколько
раз превышает модемную.
5. Веб-камера
Для организации на бескрайних
Интернета видеоконференций
(или просто болтовни) пригодится
Веб-камера. С помощью этих
устройств (и, естественно,
быстрых локальных сетей), можно
в любой момент устроить
совещание со своими
сотрудниками, не отрывая оных от
насиженных рабочих мест. А это,
как показывает практика, дает
весьма ощутимую практическую
пользу.
6. Трекбол – это мышка наоборот
Вопросы






Что означает «персональный компьютер»?
Что такое «базовая конфигурация ПК»?
Какие виды мониторов вы знаете?
Что такое разрешающая способность мыши?
Чем отличаются оптико-механические и
оптические мыши?
Какие еще устройства ввода информации в
компьютер вы знаете?






Какие устройства входят в состав системного
блока?
Какие характеристики процессора вы знаете?
Что такое тактовая частота?
Что такое разрядность процессора?
В чем отличие оперативной и внешней памяти.
Почему жесткие диски называют
«винчестерами»?




Сколько надо дискет для записи
5 Мb информации?
Из какого вида памяти стираются все
данные с выключением компьютера?
Какая самая большая электронная плата в
компьютере?
Назовите устройства ввода и вывода
информации?
Просто анекдот
Клиент:
-Чтобы купить у вас системный блок, нужно
приходить со своим монитором?
-Вам - нужно!
__________________________
- Можно ли сдать обратно ваш товар, если он нам не
подходит?
- А в чем проблема?
- Мы тут у вас монитор приобрели, а он ничего не
печатает!