АРХИТЕКТУРА ЭВМ Преподаватель информатики ОПТП ГК: Паросова И.А.

АРХИТЕКТУРА ЭВМ
Преподаватель
информатики ОПТП ГК:
1
Паросова И.А.
• вспомнить изученные вопросы по
темам: «Арифметические основы
ЭВМ» и «Алгебра логики»;
• Изучить новый материал по теме
«Архитектура ЭВМ»;
• По результатам работы на уроке
каждому получить оценку
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
2
• Назовите наименьшую единицу
измерения количества информации.
• Какие системы счисления наиболее
часто используются в ЭВМ?
• Что изучает алгебра логики?
• Какие элементы компьютера имеют
логические основы?
• Какова связь между алгеброй логики
и двоичным кодированием?
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
3
• Компьютер - это многофункциональное
электронное устройство для накопления,
обработки и передачи информации.
• Под архитектурой ЭВМ понимают описание
устройства и принципов работы компьютера,
достаточное для пользователя и программиста.
• Структура компьютера — это совокупность
его функциональных элементов и связей между
ними. Элементами могут быть самые
различные устройства — от основных
логических узлов компьютера до простейших
схем. Структура компьютера графически
представляется в виде структурных схем, с
помощью которых можно дать описание
компьютера на любом уровне детализации.
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
4
Устройства
ввода информации
(Увв)
Арифметикологическое устройство
(АЛУ)
Устройство
управления
(УУ)
Внешнее
запоминающее
устройство
(ВЗУ)
Оперативнозапоминающее
устройство
(ОЗУ)
Устройства вывода
информации
(Увыв)
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
5
Основные компоненты
информационной функции
человека
Устройства компьютера,
выполняющие функции
мыслящего человека
прием (ввод) информации
устройства ввода (клавиатура,
мышь, сканер и т.д.)
запоминание информации
(память);
устройства запоминания (ОЗУ,
ПЗУ, винчестер и т.д.),
процесс мышления (обработка
информации);
устройство обработки
(процессор),
передача (вывод) информации
устройства вывода (монитор,
колонки, наушники и т.д.)
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
6
Процессор
Оперативная память
Обработка данных
Хранение данных и программ
Шина данных (8, 16,32, 64 бита)
Магистраль
Шина адреса (16,20,24,32,36 битов)
Шина управления
Устройства ввода
Устройства вывода
Ввод данных
Вывод данных
Долговременная
память
Сетевые
устройства
Хранение данных и программ
≠
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
7
Модульный принцип позволяет потребителю
самому комплектовать нужную ему конфигурацию
компьютера и производить при необходимости ее
модернизацию.
Модульная организация опирается на
магистральный (шинный) принцип обмена
информацией между устройствами.
Магистраль (системная шина) включает в себя:
1.
2.
3.
Шину данных;
Шину адреса;
Шину управления.
Упрощенно системную шину можно представить как
группу кабелей и электрических (токопроводящих)
линий на системной плате
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
8
Минимальный комплект аппаратных средств,
достаточный для начала работы с компьютером:
системная (материнская) плата;
процессор с системой охлаждения;
модуль оперативной памяти;
жесткий диск;
дисковод лазерных дисков;
видеоадаптер;
корпус с блоком питания;
монитор;
клавиатура;
мышь
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
9
Системная плата (Motherboard, MB) служит, стапелем для конфигурирования компьютера.
Ее возможности практически на сто процентов определяют, какие интерфейсы будут
доступны для подсоединения остальных компонентов, и во многом влияют на
эффективность компьютерной системы в целом. Сердцем материнской платы является
набор микросхем системной логики, обычно называемый чипсетом. Чипсет состоит из двух
микросхем (иногда одной), поддерживающих различные интерфейсы: процессора, памяти,
видеокарты, жестких и других дисков, шин расширения и прочие. Важнейшим элементом
материнской платы является базовая система ввода-вывода (BIOS), организующая
тестирование компонентов и начальную загрузку минимально необходимых программ из
постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) при включении компьютера. Основные
параметры системной платы: форм-фактор, используемый чипсет, тип процессорного
разъема, тип поддерживаемой оперативной памяти, функциональность (тип и количество
поддерживаемых интерфейсов), число слотов расширения.
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
10
1 — Разъём
под центральный
процессор;
2 — Разъемы накопителей на
жёстких магнитных дисках
(IDE 1, 2);
3 — Разъемы накопителей на
гибких магнитных дисках;
4 — Разъёмы под
оперативную память, 3
планки;
5 — Перезаписываемая BIOS
(Flash-память);
6 —Разъёмы 16-битной шины
(ISA);
7 — Разъёмы 32-битной шины
(PCI);
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
11
Монитор
Оперативная
память
Системная шина
Процессор
AGP
Северный
мост
Звуковая плата
Сетевая плата
Внутренний модем
SCSI-контроллер
PCI
Жесткие диски
CD-ROM
DVD-RW
Мышь
Внешний модем
UDMA
COM
Южный
мост
PS/2
USB
Сканер
Плоттер
Web-камера
LPT
Принтер
Клавиатура
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
12
Процессор (CPU) выполняет вычислительные операции,
исполняя код программ. Процессор состоит из ядра,
объединяющего арифметико-логические устройства и
буферную двухуровневую память (кэш-память первого и
второго уровня), а также блоков ввода-вывода. Системной
шиной процессор соединен с чипсетом материнской
платы. Процессоры классифицируют по архитектуре ядра,
рабочей частоте, тактовой частоте системной шины,
объему кэш-памяти первого и второго уровней. Эти
параметры определяют производительность
(вычислительную мощность) процессора.
Система охлаждения (вентилятор, Cooler) служит неотъемлемым
элементом современного процессора. Высокие рабочие частоты
обусловливают высокую тепловую мощность, которую призвана
рассеивать система охлаждения. Как правило, в настольных
компьютерах используют воздушные системы охлаждения,
состоящие из радиатора, устанавливаемого на корпусе процессора, и
вентилятора для прокачки воздуха. Параметрами системы
охлаждения являются тепловое сопротивление радиатора,
производительность и шумность вентилятора.
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
13
Модули оперативной памяти (память, ОЗУ, SIMM/DIMM)
предназначены для временного (на период работы компьютера)
хранения команд и данных. Оперативную память классифицируют по
типу организации ячеек, устройству микросхем, техническому
исполнению модулей (поддерживаемому интерфейсу), объему и
скорости работы. Модули памяти соединены с чипсетом материнской
платы шиной памяти.
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
14
Жесткий диск (винчестер, HDD) является основным устройством
для долговременного хранения программ и данных. Загрузка
полноценной версии операционной системы, сконфигурированной
пользователем, происходит с жесткого диска. Главными параметрами
жесткого диска служат объем и скорость передачи данных. Жесткий
диск соединен с чипсетом специальной шиной (IDE, Serial ATA, SCSI).
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
15
Дисковод лазерных дисков (CD-ROM) предназначен для считывания
информации с лазерных компакт-дисков, как правило, форм-фактора 5,25
дюйма. Дисковод соединен с чипсетом материнской платы такой же шиной, что
и жест кий диск. Современные BIOS системной платы поддерживают загрузку
операционной системы (в минимальной конфигурации) с дисководов CD-ROM.
Основными параметрами CD-ROM ныне считаются скорость передачи данных и
шумность.
Записывающий накопитель CD-R (Compact Disk Recordable) способен, наряду
с прочтением обычных компакт-дисков, записывать информацию на
специальные оптические диски емкостью 650 Мбайт.
Накопитель на магнитооптических компакт-дисках СD-MO (Compact Disk —
Magneto Optical) можно многократно использовать для записи. Ёмкость от 128
Мбайт до 2,6 Гбайт.
Накопитель WARM (Write And Read Many times), позволяет производить
многократную запись и считывание.
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
16
Видеокарта (видеокарта,Video Card, SVGA) выполняет обработку
графических данных и передает результат на монитор через буфер
кадра. Современные видеокарты имеют собственный графический
процессор и локальную видеопамять для временного хранения
обрабатываемых данных. Видеокарта соединена с чипсетом
системной платы специализированной шиной AGP. Основные
параметры видеокарты: используемый чипсет, объем и тип локальной
видеопамяти, интерфейс, поддерживаемые шины вывода.
Видеокарты применяются для:
1) Игр (AGP, PCI-X)
2) Вывода информации (INT, AGP, PCI-X, PCI, ISA)
3) Профессиональной работы с графикой (2d и 3d)
(AGP, PCI-X)
4) В качестве второй видеокарты (PCI, PCI-X, AGP)
5) Работы с видео (PCI, AGP)
6) Ремонтных работ (ISA)
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
17
Корпус (Case) служит для монтажа компонентов компьютерной
системы, их питания, обеспечения условий охлаждения, снижения
уровня электромагнитных излучений.
Неотъемлемой частью корпуса считается блок питания. Основные
параметры корпуса: мощность блока питания, форм-фактор, размер.
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
18
Монитор (Monitor) служит устройством отображения визуальной
информации. Пользователь получает представление о текущем
состоянии компьютерной системы именно через монитор. Параметры
монитора (размер по диагонали, разрешение, поддерживаемые цвета)
решающим образом влияют на удобство и эффективность работы с
компьютером.
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
19
Содержит стандартный набор клавиш печатной
машинки и некоторые дополнительные клавиши —
управляющие и функциональные клавиши, клавиши
управления курсором и малую цифровую клавиатуру.
Наиболее распространена сегодня клавиатура c
раскладкой клавиш QWERTY (читается "кверти"),
названная так по клавишам, расположенным в верхнем
левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры
Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш,
расположенных вдоль верхнего края. Например, во
многих программах для получения помощи (подсказки)
задействована клавиша F1, а для выхода из программы
— клавиша F10.
Клавиатура (Keyboard, KB)
предназначена для ввода символов,
управления курсором и выполнения
некоторых служебных операций.
Параметры клавиатуры: интерфейс
связи с системной платой, раскладка и
тип механизма клавиш.
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
20
Мышь (Mouse) является устройством управления активными
элементами графического интерфейса пользователя, присущего
современным операционным системам. Параметрами мыши являются:
тип механизма, интерфейс связи с компьютером, точность
позиционирования, количество элементов управления (кнопок,
колесиков, трекболов).
Имеет вид небольшой коробки, полностью умещающейся на ладони.
Мышь связана с компьютером кабелем через специальный блок —
адаптер, и её движения преобразуются в соответствующие
перемещения курсора по экрану дисплея. В верхней части устройства
расположены управляющие кнопки (обычно их три), позволяющие
задавать начало и конец движения, осуществлять выбор меню и т.п.
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
21
Джойстик
Сканер
Принтер
Флеш- память
Звуковые
колонки
Веб- камера
Модем
Дигитайзер
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
22
• Что понимается под архитектурой
ЭВМ?
• Каково назначение системной платы?
• Каким образом устройства ЭВМ
соединены между собой?
• Для чего служит блок питания?
• Что такое «базовая конфигурация
ПК»?
• Каково назначение устройств
хранения информации в компьютере?
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
23
• Выполнить тест
• Рассмотреть следующие слайды и
выполнить задание:
– Определить, какие устройства
изображены на фотографиях, описать
их назначение, а затем проверить
правильность работы у соседа по
парте с оцениваем
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
24
1
2
3
4
7
8
6
5
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
25
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
26
Устройство компьютера
Компьютер- это универсальное программно- управляемое автоматическое
устройство для обработки информации различных видов
Архитектура персонального
компьютера
Шинная: устройства
взаимодействуют
через общую
магистраль-шину
Открытая:
изменяемый
состав устройств
Архитектура фон Неймана
Централизованная:
устройства
взаимодействуют
через центральный
процессор
Фиксированная:
неизменяемый
набор устройств
Современные технические устройства и решения
Контроллерспециализиров
анный
процессор,
управляющий
работой
внешнего
устройства
Общая шина:
служит для
передачи
данных и
сигналов
управления
между
устройствами
Кэш-память«быстрая»
память для
хранения
оперативных
данных
ПЗУэнергонезависи
мая память для
программы
первоначально
й загрузки
компьютера
Видеопамять:
служит для
формирования
изображения,
выводимого на
экран монитора
Звуковая
плата:
устройство для
оцифровывания
звука
Мультимедиа- синтез
различных способов вывода
информации
Дополнительные устройства: принтер, сканер, плоттер, модем, маршрутизатор, микрофон,колонки и пр.
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
27
– Что было наиболее
трудным?
– Что удалось лучше всего?
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
28
29
• Уровень знания: знать, что такое
архитектура компьютера
• Уровень понимания: выбрать
оптимальную конфигурацию
компьютерной системы ( по
запросу пользователя)
• Материал учебника для
повторения и закрепления
знаний:стр.18-37 [1]
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
30
1. Н.Д.Угринович:Информатика и
информационные технологии;
М.:БИНОМ, 2007 ( стр.18-37)
2. И.Г.Семакин, Е.К.Хеннер:
Информатика и ИКТ; М.:БИНОМ 2008
(стр.91-97)
Архитектура ЭВМ. Основные узлы и связь между ними. @Паросова И.А
.
31