Устройство компьютера и его основные блоки

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