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?
-
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