Het principe van open computerarchitectuur en moderne ontwikkelingstrends. Architectuur, samenstelling en doel van de belangrijkste elementen van een personal computer

MINISTERIE VAN ALGEMEEN EN PROFESSIONEEL ONDERWIJS

REGIO SVERDLOVSK

Staatsonderwijsinstelling

middelbaar beroepsonderwijs

regio Sverdlovsk

"Nizhny Tagil technische school

metaalbewerking productie en service "

ESSAY

over de academische discipline "Informatica"

over het onderwerp:

Personal computer architectuur

leiders:

leraren informatica van de hoogste categorie

Bushukhina O.V.

SM Kanaeva

Voltooid:

Student van groep nr. 402

Specialiteit 140613

Chernyavsky Ilya Igorevich

Nizjni Tagil 2010

INVOERING

Computer architectuur- logische organisatie en structuur van hardware- en softwarebronnen van het computersysteem. De architectuur bevat de eisen voor functionaliteit en organisatieprincipes van de hoofdcomputereenheden.

Momenteel zijn 2 soorten architectuur de meest voorkomende in computers: Princeton (von Neumann) en Harvard. Beiden onderscheiden 2 hoofdcomputereenheden: de centrale processor en het computergeheugen. Het verschil zit in de structuur van het geheugen: in de Princeton-architectuur worden programma's en gegevens opgeslagen in een enkele geheugenreeks en via één kanaal naar de processor verzonden, terwijl de Harvard-architectuur voorziet in afzonderlijke opslag- en overdrachtsstromen voor opdrachten en gegevens .

Een meer gedetailleerde beschrijving, die een specifieke architectuur definieert, omvat ook: een blokschema van een computer, middelen en methoden voor toegang tot de elementen van dit blokschema, de organisatie en bitbreedte van computerinterfaces, de set en beschikbaarheid van registers, de organisatie van het geheugen en de methoden van adressering, de set en het formaat van machine-instructies van de processor, presentatiemethoden en gegevensformaten, interruptafhandelingsregels.

Volgens de vermelde kenmerken en hun combinaties worden de volgende architecturen onderscheiden:

Door de bitheid van interfaces en machinewoorden: 8-, 16-, 32-, 64-, 86-bit (een aantal computers heeft andere bitgroottes);

Door de eigenaardigheden van de reeks registers, het formaat van opdrachten en gegevens: CISC, RISC, VLIW;

Door het aantal centrale processors: uniprocessor, multiprocessor, superscalar.

1. COMPUTER EN HUN SOORTEN

Een computer ( Engels computer - "rekenmachine"), (Fig. 1) - een elektronische computer (ECM) - een computer die is ontworpen voor het verzenden, opslaan en verwerken van informatie.

De term "computer" en de afkorting "computer" die in de USSR is aangenomen, zijn synoniemen. Op dit moment is de uitdrukking "elektronische computermachine" verdrongen uit het dagelijks gebruik. De afkorting "COMPUTER" wordt voornamelijk gebruikt als juridische term in juridische documenten, maar ook in historische zin - om te verwijzen naar computertechnologie uit de jaren 1940 en 1980. Ook "TsVM" - "digitale computer".

Met behulp van berekeningen kan een computer informatie verwerken volgens een bepaald algoritme. Elke taak voor een computer is een opeenvolging van berekeningen.

Persoonlijke computer (Engelse personal computer), personal computer - een computer bedoeld voor persoonlijk gebruik, waarvan de prijs, grootte en mogelijkheden voldoen aan de behoeften van een groot aantal mensen. Gemaakt als een computer, wordt de computer echter steeds vaker gebruikt als een hulpmiddel om toegang te krijgen tot computernetwerken.

De term werd eind jaren zeventig bedacht door Apple Computer voor zijn Apple II-computer en vervolgens overgezet naar de IBM-pc. Een tijdlang werd een personal computer elke machine genoemd die Intel-processors gebruikte en de besturingssystemen DOS, OS / 2 en de eerste versies van Microsoft Windows draaide. Met de komst van andere processors die het werk van de genoemde programma's ondersteunen, zoals AMD, Cyrix (nu VIA), begon de naam een ​​bredere interpretatie te krijgen. Een merkwaardig feit was de oppositie tegen 'personal computers' van computers Amiga en Macintosh, die lange tijd een alternatieve computerarchitectuur gebruikten.

Momenteel zijn er verschillende soorten personal computers, de meest voorkomende zijn de zogenaamde IBM-compatibele en de Macintosh-serie, of Mae. Mae-computers hebben hun eigen software- en apparaatstandaarden en zijn daarom niet compatibel met IBM-computers. Vanwege de brede verspreiding van IBM-compatibele computers, bedoelen ze deze meestal als het over personal computers gaat, of zelfs alleen maar computers. In ons boek zullen we ons specifiek richten op de IBM-compatibele, die, zoals in de praktijk, een "computer" of "personal computer" zal worden genoemd. Andere typen computers worden niet in aanmerking genomen, omdat deze een aparte beschrijving vereisen. Bovendien zijn personal computers onderverdeeld in stationair en draagbaar (bijvoorbeeld laptops). In tegenstelling tot vaste computers hebben laptops een ingebouwde oplaadbare batterij voor stand-alone gebruik. Laten we nu eens kijken naar de belangrijkste componenten van een personal computer: systeemeenheid; Scherm; toetsenbord; muis met een kleed; kolommen. Daarnaast kunnen er andere, minder gebruikelijke externe apparaten zijn zoals een scanner, extern modem, externe harde schijven, plotter, etc.

Apparaten van een personal computer zijn onderverdeeld in intern, gelegen in de systeemeenheid, en extern, verbonden met de systeemeenheid via datakabels (of verzonden noodzakelijke gegevens, bijvoorbeeld met behulp van infraroodstraling).

Notitieboekje (Engelse notebook - notebook, notebook-pc) - een draagbare personal computer, waarbij typische pc-componenten worden gecombineerd, waaronder een beeldscherm, een toetsenbord en een aanwijsapparaat (meestal een aanraakpaneel of touchpad), evenals oplaadbare batterijen . Laptops zijn klein van formaat en gewicht, de batterijduur van laptops varieert van 1 tot 15 uur.

Een computer die geluid aankan, heeft luidsprekers om muziek af te spelen. In de regel zijn er twee om stereogeluid te garanderen. Bovendien kunnen andere externe apparaten, zoals een scanner, een plotter, een joystick, een externe harde schijf, enz., bij een personal computer worden geleverd, enkele toegepaste problemen oplossen, met name multimedia - werken met geluid en beeld. De geschiedenis van de opkomst van personal computers. Computerprototypes. We kunnen zeggen dat de geschiedenis van computers teruggaat tot de dag van het verschijnen van gewone rekeningen, die eeuwenlang bijna het enige type computertechnologie bleven. Sommige nieuwe ideeën begonnen te verschijnen in de 16e eeuw. Het was toen dat de Spaanse monnik Raimund Lullit het idee van een logische machine naar voren bracht, maar de concrete implementatie van computerapparatuur begon pas in het midden van de vorige eeuw. De eerste eenvoudige machine voor het optellen en aftrekken van zescijferige getallen werd in 1623 gemaakt door astronoom William Schickard. Met behulp van speciale accounts was het mogelijk om vermenigvuldigingsbewerkingen uit te voeren, en als het resultaat de mogelijkheden van de machine overschreed, ging er een speciale bel.

2. EXTERN ARCHITECTUUR PC

Systeemonderdeel (slang. systeemeenheid, behuizing), (Fig. 2) - een functioneel element dat de interne componenten van de pc beschermt tegen externe invloeden en mechanische schade, het vereiste temperatuurregime in de systeemeenheid handhaaft, de elektromagnetische straling afschermt die wordt gegenereerd door de interne componenten en vormt de basis voor verdere uitbreiding van het systeem. Systeemunits worden meestal gemaakt van onderdelen op basis van staal, aluminium en kunststof, en soms worden materialen zoals hout of organisch glas gebruikt.

De systeemeenheid bevat:

Een moederbord met daarop een processor, RAM, uitbreidingskaarten (videoadapter, geluidskaart).

Bays voor stations - harde schijven, cd-rom-stations, enz.

Bewaken, weergeven (Fig. 3) is een universeel apparaat voor visuele weergave van alle soorten informatie. Maak onderscheid tussen alfanumerieke en grafische monitoren, evenals monochrome monitoren en kleurenmonitoren - actieve matrix en passieve matrix LCD.

Door structuur:

CRT - gebaseerd op een kathodestraalbuis (CRT)

LCD - liquid crystal displays (eng. Liquid crystal display, LCD)

Plasma - gebaseerd op een plasmapaneel

Projectie - videoprojector en scherm, afzonderlijk geplaatst of gecombineerd in één lichaam (naar keuze - via een spiegel of een systeem van spiegels)

OLED-monitor - gebaseerd op OLED-technologie (organic light-emitting diode - organic light-emitting diode).

Toetsenbord, (Fig. 4) is een van de belangrijkste apparaten voor het invoeren van informatie van een gebruiker naar een computer. Een standaard computertoetsenbord, ook wel een PC / AT-toetsenbord of AT-toetsenbord genoemd (sinds het werd geleverd met IBM PC / AT-serie computers), heeft 101 of 102 toetsen. De toetsenborden die bij de vorige serie werden geleverd - de IBM PC en IBM PC / XT - hadden 86 toetsen. het Engelse alfabet.

Afhankelijk van hun doel zijn de toetsen op het toetsenbord verdeeld in zes groepen:

functioneel;

alfanumeriek;

cursorbesturing;

digitaal paneel;

gespecialiseerd;

modificatoren.

De twaalf functietoetsen bevinden zich op de bovenste rij van het toetsenbord. Hieronder ziet u een blok met alfanumerieke toetsen. Rechts van dit blok bevinden zich de cursortoetsen en rechts van het toetsenbord bevindt zich het numerieke toetsenbord.

Manipulator "muis" (in het dagelijks leven gewoon een "muis" of "muis"), (Fig. 5) - een van de aanwijsinvoerapparaten die een gebruikersinterface met een computer bieden.

een printer (Engelse printer), (Fig. 6) - een apparaat voor het afdrukken van digitale informatie op een vast medium, meestal papier. Verwijst naar computerterminals.

Het afdrukproces wordt afdrukken genoemd en het resulterende document is een afdruk of hardcopy.

Printers zijn inkjet, laser, matrix en sublimatie, en qua printkleur - zwart-wit (monochroom) en kleur. Soms worden van laserprinters LED-printers als een apart type onderscheiden.

Monochrome printers hebben verschillende gradaties, meestal 2-5, bijvoorbeeld: zwart - wit, eenkleurig (of rood, of blauw of groen) - wit, veelkleurig (zwart, rood, blauw, groen) - wit.

Monochrome printers hebben hun eigen niche en zullen (binnen afzienbare tijd) waarschijnlijk niet volledig worden vervangen door kleur.

Scanner (Engelse scanner), (Fig. 7) - een apparaat dat, door een object (meestal een afbeelding, tekst) te analyseren, een digitale kopie van de afbeelding van het object maakt. Het proces van het maken van deze kopie wordt scannen genoemd. De meeste scanners gebruiken Charge-Coupled Device (CCD) lichtgevoelige elementen om de afbeelding te digitaliseren.

Afhankelijk van de manier waarop de leeskop en de afbeeldingen ten opzichte van elkaar worden verplaatst, worden scanners onderverdeeld in handheld-, sheetfeed-, flatbed- en projectiescanners. Een verscheidenheid aan projectiescanners zijn diascanners die zijn ontworpen voor het scannen van fotografische films. Bij hoogwaardig printen wordt gebruik gemaakt van drumscanners, waarbij een photomultiplier tube (PMT) als lichtgevoelig element wordt gebruikt.

Het werkingsprincipe van een single-pass flatbed scanner is dat een scanwagen met een lichtbron langs het gescande beeld beweegt dat zich op een transparant vast glas bevindt. Het gereflecteerde licht door het optische systeem van de scanner (bestaande uit een lens en spiegels of een prisma) raakt drie parallelle CCD lichtgevoelige halfgeleiderelementen, die elk informatie over de beeldcomponenten ontvangen.

Akoestisch systeem , (Fig. 8) - een apparaat voor het afspelen van geluid.

Het luidsprekersysteem kan eenrichtingsverkeer zijn (één breedbandzender, bijvoorbeeld een dynamische kop) en multiband (twee of meer koppen, die elk geluidsdruk creëren in hun eigen frequentieband). Een akoestisch systeem bestaat uit een akoestisch ontwerp (bijvoorbeeld een "gesloten doos" of "een systeem met een basreflexpoort", enz.) en daarin ingebouwde emitterende koppen (meestal dynamisch).

Enkelzijbandsystemen zijn niet wijdverbreid geworden vanwege de moeilijkheden om een ​​straler te creëren die signalen van verschillende frequenties even goed reproduceert. Hoge intermodulatievervorming met een significante verplaatsing van één zender wordt veroorzaakt door het Doppler-effect.

In multiband akoestische systemen wordt het spectrum van voor mensen hoorbare audiofrequenties verdeeld in verschillende overlappende bereiken door middel van filters (een combinatie van weerstanden, condensatoren en inductoren, of met behulp van een digitale crossover). Elk bereik wordt naar zijn eigen dynamische kop gevoerd, die de beste prestaties in dit bereik heeft. Zo wordt de hoogste kwaliteit reproductie van voor mensen hoorbare audiofrequenties (20-20.000 Hz) bereikt.

3. INTERNE PC-ARCHITECTUUR

De interne architectuur van een moderne personal computer wordt bepaald door het schema van de chipset, die te vinden is op de websites van fabrikanten - Intel en AMD.

chipset (eng. chipset), (Fig. 9) - een set microschakelingen die zijn ontworpen om samen te werken om een ​​reeks functies uit te voeren. Dus in computers speelt de chipset de rol van een verbindende component die zorgt voor de gezamenlijke werking van geheugensubsystemen, CPU, I / O en andere. Chipsets zijn ook te vinden in andere apparaten, bijvoorbeeld in radio-eenheden van mobiele telefoons.

Voorheen had een computer tot tweehonderd microschakelingen op het moederbord. Moderne computers bevatten twee grote chipset-chips:

geheugencontrollerhub (MCH) of North Bridge, die de processor voorziet van geheugen en videosubsysteem. Northbridge (systeemcontroller), ook bekend als geheugencontroller-hub van eng. Memory Controller Hub (MCH) is een van de belangrijkste elementen van de computerchipset, die verantwoordelijk is voor het werken met de processor, het geheugen en de videoadapter. De noordbrug bepaalt de frequentie van de systeembus, het mogelijke type RAM (in systemen op basis van Intel-processors) (SDRAM, DDR, andere), de maximale grootte en de snelheid van informatie-uitwisseling met de processor. Bovendien zijn de beschikbaarheid van de videoadapterbus, het type en de prestaties afhankelijk van de noordbrug. Voor computersystemen van het lagere prijsniveau is de grafische kern vaak ingebouwd in de noordbrug. In veel gevallen is het de noordbrug die het type en de snelheid van de systeemuitbreidingsbus (PCI, PCI Express, enz.) bepaalt;

I / O-controller-hub (ICH) of South Bridge, die zorgt voor werk met externe apparaten. Southbridge (functionele controller), ook bekend als I/O controller hub van eng. I/O-controllerhub (ICH). Het is een microschakeling die "trage" communicatie op het moederbord implementeert tussen de moederbordchipset en zijn componenten. De southbridge is meestal niet direct aangesloten op de centrale verwerkingseenheid (CPU), in tegenstelling tot de northbridge. De North Bridge verbindt de South Bridge met de CPU.

De keuze van het type chipset hangt af van de processor waarmee het werkt, en bepaalt de soorten externe apparaten (videokaart, harde schijf, enz.).

Bij de kenmerken van elke processor vind je met welke chipsets hij kan werken.

Nog niet zo lang geleden werden echter nieuwe generatie Intel 3-serie chipsets (G31, G33, G35, P35, X35) en daarop gebaseerde moederborden ontwikkeld en in de uitverkoop verschenen. Naast ondersteuning voor dual- en quad-core Intel Core 2 Duo- en Core 2 Quad-processors, ondersteunen de nieuwe chipsets een volledig nieuw type DDR3-geheugen (samen met de traditionele DDR2-800), evenals een nieuwe generatie PCI Express 2.0-interface met dubbele grafische bandbreedte en werkt ook met nieuwe Intel Turbo Memory-technologie om het laden van applicaties te versnellen. G33 en G35 hebben geïntegreerde graphics met volledige hardware-ondersteuning voor DirectX 10. De eerste van deze serie die op de markt verscheen waren moederborden op basis van Intel G33 Express en Intel P35-chipsets.

Moederbord (Engels moederbord, MB, de naam van het Engelse moederbord wordt ook gebruikt - het moederbord; jargon. moeder, moeder, moederbord), (Fig. 10) is een complexe meerlagige printplaat waarop de belangrijkste componenten van een personal computer (centrale processor, controller RAM en RAM zelf, boot ROM, controllers van basis input-output interfaces). In de regel bevat het moederbord connectoren (slots) voor het aansluiten van extra controllers, waarvoor meestal de USB-, PCI- en PCI-Express-bussen worden gebruikt.

RAM (ook Random Access Memory, RAM), (Fig. 11) - in de informatica - geheugen, een onderdeel van het computergeheugensysteem, waarop de processor één bewerking kan toepassen (springen, verplaatsen, etc.). Ontworpen voor tijdelijke opslag van gegevens en instructies die de processor nodig heeft om bewerkingen uit te voeren. Random Access Memory draagt ​​gegevens rechtstreeks of via het cachegeheugen over aan de processor. Elke geheugencel heeft zijn eigen individuele adres.

RAM kan worden vervaardigd als een afzonderlijke eenheid of worden opgenomen in het ontwerp van een computer of microcontroller met één chip.

boot ROM - slaat software op die direct na het opstarten wordt uitgevoerd. Meestal bevat het opstart-ROM het BIOS, maar het kan ook software bevatten die onder de EFI draait.

processor (CPU; Engelse centrale verwerkingseenheid, CPU, letterlijk - centraal computerapparaat), (Fig. 12) - de uitvoerder van machine-instructies, onderdeel van de hardware van een computer of programmeerbare logische controller, verantwoordelijk voor het uitvoeren van bewerkingen gespecificeerd door programma's.

Moderne CPU's, uitgevoerd in de vorm van afzonderlijke microschakelingen (chips) die alle functies implementeren die inherent zijn aan dit soort apparaten, worden microprocessors genoemd. Sinds het midden van de jaren tachtig hebben laatstgenoemde andere typen CPU's praktisch verdrongen, waardoor de term steeds vaker wordt gezien als een gewoon synoniem voor het woord "microprocessor". Dit is echter niet het geval: de centrale verwerkingseenheden van sommige supercomputers, zelfs vandaag de dag, zijn complexe complexen van grootschalige geïntegreerde schakelingen (LSI) en zeer grote geïntegreerde schakelingen (VLSI).

Oorspronkelijk beschreef de term Central Processing Unit (CPU) een gespecialiseerde klasse van logische machines die waren ontworpen om complexe computerprogramma's uit te voeren. Vanwege de vrij exacte overeenkomst van deze aanduiding met de functies van de computerprocessors die toen bestonden, werd deze natuurlijk overgebracht naar de computers zelf. Het begin van het gebruik van de term en de afkorting ervan met betrekking tot computersystemen werd in de jaren zestig gelegd. Het apparaat, de architectuur en de implementatie van processors zijn sindsdien verschillende keren veranderd, maar hun belangrijkste uitvoerbare functies zijn hetzelfde gebleven als voorheen.

Vroege CPU's werden ontworpen als unieke bouwstenen voor unieke, zo niet unieke, computersystemen. Later stapten computerfabrikanten over van de dure methode om processors te ontwikkelen die ontworpen waren om één of meerdere zeer gespecialiseerde programma's uit te voeren naar massaproductie van typische klassen van multifunctionele processorapparaten. De trend naar standaardisatie van computercomponenten is ontstaan ​​in het tijdperk van explosieve ontwikkeling van halfgeleiderelementen, mainframes en minicomputers, en met de komst van geïntegreerde schakelingen werd het nog populairder. De ontwikkeling van microschakelingen maakte het mogelijk om de complexiteit van de CPU verder te vergroten en tegelijkertijd hun fysieke omvang te verkleinen. De standaardisatie en miniaturisering van processors heeft geleid tot een diepe penetratie van op hen gebaseerde digitale apparaten in het dagelijks leven. Moderne processors zijn niet alleen te vinden in hightech apparaten zoals computers, maar ook in auto's, rekenmachines, mobiele telefoons en zelfs in kinderspeelgoed. Meestal worden ze weergegeven door microcontrollers, waarbij zich naast een computerapparaat ook extra componenten op een chip bevinden (programma- en gegevensgeheugen, interfaces, invoer- / uitvoerpoorten, timers, enz.). De moderne computercapaciteiten van een microcontroller zijn vergelijkbaar met die van een personal computer tien jaar geleden, en overtreffen vaker zelfs aanzienlijk hun prestaties.

Videokaart (ook bekend als grafische kaart, grafische versneller, grafische kaart, videoadapter) (Engelse videokaart), (Fig. 13) - een apparaat dat een afbeelding in het computergeheugen omzet in een videosignaal voor een monitor.

Gewoonlijk is een videokaart een uitbreidingskaart en wordt in een uitbreidingsslot gestoken, universeel (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) of gespecialiseerd (AGP), maar het kan ook ingebouwd (geïntegreerd) worden in het moederbord (als aparte chip en als onderdeel van de noordbrug van de chipset of CPU).

Moderne videokaarten zijn niet beperkt tot eenvoudige beeldweergave, ze hebben een ingebouwde grafische microprocessor die extra verwerking kan uitvoeren, waardoor de centrale processor van de computer van deze taken wordt ontlast. Alle moderne grafische kaarten van NVIDIA en AMD (ATi) ondersteunen bijvoorbeeld OpenGL-toepassingen in hardware. De laatste tijd is er ook een trend om de rekenkracht van de GPU te gebruiken voor niet-grafische taken.

Geluidskaart (ook wel geluidskaart of muziekkaart genoemd) (Engelse geluidskaart), (Fig. 14) is een kaart waarmee je op een computer met geluid kunt werken. Tegenwoordig worden geluidskaarten ofwel ingebouwd in het moederbord, ofwel als aparte uitbreidingskaarten of externe apparaten. HD Audio is een evolutionaire voortzetting van de AC'97-specificatie, voorgesteld door Intel in 2004, en biedt weergave van meer kanalen met een hogere geluidskwaliteit dan werd geleverd door geïntegreerde audiocodecs zoals AC "97. Op HD Audio gebaseerde hardware ondersteunt 192 kHz / 24-bit 2-kanaals en 96 kHz / 24-bit meerkanaals (tot 8 kanalen).

Harde schijf of HDD (Engelse harde (magnetische) schijf, HDD, HMDD), harde schijf, harde schijf, in het gewone spraakgebruik "schroef", harde harde schijf, (Fig. 15) - informatieopslagapparaat gebaseerd op het principe van magnetische opname. Het is het belangrijkste apparaat voor gegevensopslag op de meeste computers.

In tegenstelling tot een "floppy" disk (diskette), wordt informatie op een harde schijf vastgelegd op harde (aluminium of keramische) platen bedekt met een laag ferrimagnetisch materiaal, meestal chroomdioxide. De HDD gebruikt één tot meerdere platen op één as. De leeskoppen in de bedrijfsmodus raken het oppervlak van de platen niet vanwege de tussenlaag van de inkomende luchtstroom die tijdens snelle rotatie aan het oppervlak wordt gevormd. De afstand tussen de kop en de schijf is enkele nanometers (in moderne schijven ongeveer 10 nm), en de afwezigheid van mechanisch contact zorgt voor een lange levensduur van het apparaat. Bij afwezigheid van rotatie van de schijven, bevinden de koppen zich bij de spil of buiten de schijf in een veilige zone, waar hun abnormaal contact met het oppervlak van de schijven is uitgesloten.

Koppel(Engelse interface) - een reeks communicatielijnen, signalen die langs deze lijnen worden verzonden, technische middelen die deze lijnen ondersteunen en uitwisselingsregels (protocol). In de handel verkrijgbare harde schijven kunnen ATA (ook bekend als IDE en PATA), SATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, SDIO en Fibre Channel-interfaces gebruiken.

Capaciteit(eng. capaciteit) - de hoeveelheid gegevens die door de schijf kan worden opgeslagen. De capaciteit van moderne apparaten bereikt 2000 GB (2 TB). In tegenstelling tot het systeem van consoles dat in de informatica wordt gebruikt, dat een veelvoud van 1024 aanduidt, gebruiken fabrikanten veelvouden van 1000 bij het aanduiden van de capaciteit van harde schijven. De capaciteit van een harde schijf met het label "200 GB" is dus 186,2 GiB.

Fysieke afmetingen(vormfactor) (eng. dimensie). Bijna alle moderne (2001-2010) schijven voor personal computers en servers zijn 3,5 of 2,5 inch breed - om te passen in de standaard mounts voor hen, respectievelijk in desktops en laptops. Ook wijdverbreid zijn de formaten 1.8 ", 1.3", 1 "en 0.85". De productie van schijven in de vormfactoren 8 en 5,25 inch is stopgezet.

Willekeurige toegangstijd(Engelse willekeurige toegangstijd) - de tijd gedurende welke de harde schijf gegarandeerd een lees- of schrijfbewerking uitvoert op enig deel van de magnetische schijf. Het bereik van deze parameter is klein - van 2,5 tot 16 ms. In de regel hebben serverschijven de kortste tijd (bijvoorbeeld Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 ms), de grootste van de werkelijke - schijven voor draagbare apparaten (Seagate Momentus 5400,3 - 12,5).

Spindel snelheid:(Engels spiltoerental) - het aantal spilomwentelingen per minuut. Toegangstijd en gemiddelde gegevensoverdrachtsnelheid zijn grotendeels afhankelijk van deze parameter. Momenteel worden harde schijven geproduceerd met de volgende standaard rotatiesnelheden: 4200, 5400 en 7200 (laptops), 5400, 7200 en 10.000 (personal computers), 10.000 en 15.000 rpm (servers en high-performance werkstations).

Betrouwbaarheid(Engelse betrouwbaarheid) - wordt gedefinieerd als de gemiddelde tijd tussen storingen (MTBF). Ook ondersteunt de overgrote meerderheid van moderne schijven S.M.A.R.T.

IO-bewerkingen per seconde- voor moderne schijven is het ongeveer 50 op./sec voor willekeurige toegang tot de schijf en ongeveer 100 op./sec voor sequentiële toegang.

Energieverbruik Is een belangrijke factor voor mobiele apparaten.

Geluidsniveau- geluid geproduceerd door het aandrijfmechanisme tijdens zijn werking. Aangegeven in decibel. Stille schijven zijn apparaten met een geluidsniveau van ongeveer 26 dB of minder. Geluid bestaat uit spindelrotatiegeluid (inclusief aerodynamisch geluid) en positioneringsgeluid.

Impact weerstand(eng. G-shock rating) - weerstand van de omvormer tegen plotselinge drukstoten of schokken, gemeten in eenheden van toegestane overbelasting in de aan- en uit-stand.

baudrate(Engelse overdrachtssnelheid) voor sequentiële toegang:

intern schijfgebied: van 44,2 tot 74,5 Mb / s;

buitenste schijfgebied: 60,0 tot 111,4 Mb / s.

Buffer grootte- een buffer is een tussengeheugen dat is ontworpen om de verschillen in lees-/schrijf- en overdrachtssnelheden over de interface weg te werken. In 2009-schijven varieert het meestal van 8 tot 64 MB.

NIC, NIC, NIC, Ethernet-adapter, NIC (Engelse netwerkinterfacecontroller), (Fig. 16) - een randapparaat waarmee een computer kan communiceren met andere netwerkapparaten.

Modem (een afkorting die bestaat uit de woorden modulator-demodulator), (Fig. 17) - een apparaat dat wordt gebruikt in communicatiesystemen en dat de functie van modulatie en demodulatie vervult. De modulator moduleert het draaggolfsignaal, dat wil zeggen, verandert zijn karakteristieken in overeenstemming met veranderingen in het ingangsinformatiesignaal, de demodulator voert het omgekeerde proces uit. Een speciaal geval van een modem is een veelgebruikt computerrandapparaat waarmee het via het telefoonnetwerk (telefoonmodem) of kabelnetwerk (kabelmodem) kan communiceren met een andere computer die is uitgerust met een modem.

De modem vervult de functie van de eindapparatuur van de communicatielijn. In dit geval wordt de vorming van gegevens voor verzending en verwerking van de ontvangen gegevens uitgevoerd door eindapparatuur, in het eenvoudigste geval - door een personal computer.

Computervoeding, (Fig. 18) - een voedingseenheid die is ontworpen om computereenheden van elektrische energie te voorzien. Zijn taak is om de netspanning om te zetten naar de gespecificeerde waarden, deze te stabiliseren en te beschermen tegen kleine storingen in de voedingsspanning. Omdat het is uitgerust met een ventilator, neemt het ook deel aan het koelen van de systeemeenheid.

De belangrijkste parameter van een computervoeding is het maximale stroomverbruik van het netwerk. Momenteel zijn er voedingen met een door de fabrikant opgegeven vermogen van 50 (embedded small form factor platforms) tot 1600 watt.

De computervoeding voor het huidige pc-platform levert uitgangsspanningen van ± 5 ± 12 + 3,3 V volt. In de meeste gevallen wordt een schakelende voeding gebruikt. Hoewel de overgrote meerderheid van de chips niet meer dan 5 Volt gebruikt, maakt de introductie van een 12 Volt lijn het mogelijk om meer stroom te gebruiken (een schakelende voeding zonder 12 Volt kan niet meer dan 210 W leveren), die nodig is om harde schijven van stroom te voorzien , optische stations, ventilatoren en meer recentelijk moederborden, processors, videoadapters, geluidskaarten.

Al het bovenstaande is van toepassing op de meest voorkomende ATX-voedingen van tegenwoordig, die in de tijd van Intel Pentium-processors werden gebruikt. Voorheen (van IBM PC/AT computers tot platformen gebaseerd op processors tot en met Socket 370/SECC-2) werden AT standaard voedingen gebruikt op het PC platform. Er waren moederborden met Socket 7 en Socket 370 processorsockets, die zowel AT- als ATX-voedingen ondersteunden (de zogenaamde dual-standard moederborden).

Rit, (Fig. 19) - een elektromechanisch apparaat waarmee informatie op digitale media in de vorm van een schijf kan worden gelezen / geschreven. In dit geval kunnen de media verwijderbaar zijn of in het apparaat worden ingebouwd. Verwisselbare media worden vaak ter bescherming in een cartridge, envelop, etui, enz. geplaatst.

Er zijn verschillende soorten schijfstations:

Harde schijven (HDD);

Diskettestations;

Schijfstations voor magneto-optische schijven;

Diskdrives voor ZIP-floppy disks;

CD-ROM / R / RW-stations;

DVD-ROM / R / RW, DVD-RAM-stations.

Computer koelsysteem, (Fig. 20) - een set hulpmiddelen voor het verwijderen van warmte (in wezen koeling) in een computer.

Voor afleiding wordt het voornamelijk gebruikt:

Radiator (aluminium of koper)

Bundel "radiator + ventilator" - koeler

Vloeibaar koelsysteem

Freon installatie

Koelunits waar vloeibare stikstof of vloeibaar helium als koelmiddel wordt gebruikt.

computerbus (van de Engelse computerbus, bidirectionele universele schakelaar - bidirectionele universele schakelaar), (Fig. 21) - in de architectuur van een computer, een subsysteem dat gegevens overdraagt ​​tussen functionele blokken van een computer. Meestal wordt de bus bestuurd door een chauffeur. In tegenstelling tot point-to-point-communicatie, kunnen meerdere apparaten op een bus worden aangesloten met behulp van een enkele set geleiders. Elke bus definieert zijn eigen set connectoren (aansluitingen) voor de fysieke aansluiting van apparaten, kaarten en kabels.

Vroege computerbussen waren parallelle elektrische bussen met meerdere verbindingen, maar de term wordt nu gebruikt voor elk fysiek mechanisme dat dezelfde logische functionaliteit biedt als parallelle computerbussen. Moderne computerbussen gebruiken zowel parallelle als seriële verbindingen en kunnen multidrop- en daisy chain-topologieën hebben. In het geval van USB en sommige andere bussen kunnen ook hubs worden gebruikt.

ATA (English Advanced Technology Attachment - verbinding door geavanceerde technologie) - een parallelle interface voor het aansluiten van opslagapparaten (harde schijven en optische stations) op een computer. In de jaren negentig was het een standaard op het IBM PC-platform; op dit moment wordt het verdrongen door zijn opvolger - SATA en met zijn uiterlijk werd het PATA (Parallel ATA) genoemd.

SATA (English Serial ATA) is een seriële interface voor gegevensuitwisseling met apparaten voor informatieopslag. SATA is een ontwikkeling van de parallelle ATA (IDE) interface, die na het verschijnen van SATA werd omgedoopt tot PATA (Parallel ATA). SATA gebruikt een 7-pins connector in plaats van PATA's 40-pins connector. De SATA-kabel heeft een kleiner oppervlak, waardoor de weerstand tegen het blazen van lucht over de computercomponenten wordt verminderd en de bedrading in de systeemeenheid wordt vereenvoudigd.

SATA-kabel is door zijn vorm beter bestand tegen meerdere verbindingen. Het SATA-netsnoer is ook ontworpen met het oog op meerdere aansluitingen. De SATA-voedingsconnector levert 3 voedingsspanningen: +12 V, +5 V en +3,3 V; moderne apparaten kunnen echter werken zonder een spanning van +3,3 V, wat het mogelijk maakt om een ​​passieve adapter van een standaard IDE naar SATA-voedingsconnector te gebruiken. Een aantal SATA-apparaten wordt geleverd met twee stroomaansluitingen: SATA en Molex.

De SATA-standaard heeft de traditionele PATA-verbinding van twee apparaten per kabel verlaten; elk apparaat vertrouwt op een afzonderlijke kabel, waardoor het probleem van de onmogelijkheid van gelijktijdige werking van apparaten op dezelfde kabel (en de resulterende vertragingen) wordt geëlimineerd, mogelijke montageproblemen worden verminderd (er is geen probleem van een conflict tussen Slave / Master-apparaten voor SATA) , elimineert de mogelijkheid van fouten bij het gebruik van niet-deterministische PATA-loops.

De SATA-standaard ondersteunt de opdrachtwachtrijfunctie (NCQ sinds SATA Revision 2.x). De SATA-standaard is niet hot-swappable (tot SATA Revisie 3.x).

afstandsbediening (Engelse tv-tuner), (Fig. 22) - een soort televisie-ontvanger (tuner) ontworpen om een ​​televisiesignaal in verschillende uitzendformaten te ontvangen met weergave op een computermonitor. Bovendien accepteren de meeste moderne tv-tuners FM-radiostations en kunnen ze worden gebruikt om video op te nemen.

CONCLUSIE

Computerarchitectuur is de logische organisatie en structuur van de hardware- en softwarebronnen van een computersysteem. De architectuur bevat de eisen voor functionaliteit en organisatieprincipes van de hoofdcomputereenheden.

De externe architectuur van een moderne personal computer is de aansluiting van een monitor, toetsenbord, muis en luidsprekersysteem op de systeemeenheid.

De interne architectuur van een moderne personal computer wordt bepaald door de schakelingen van de chipset, een reeks microschakelingen die zijn ontworpen om samen te werken om een ​​reeks functies uit te voeren. computers Een chipset in een computer fungeert als verbindend onderdeel dat zorgt voor het gezamenlijk functioneren van geheugensubsystemen, CPU, I/O en andere. De keuze van het type chipset hangt af van de processor waarmee het werkt, en bepaalt de soorten externe apparaten (videokaart, harde schijf, enz.).

Een belangrijke richting in de ontwikkeling van computerfaciliteiten van de vijfde en volgende generaties is de intellectualisering van een computer, geassocieerd met het voorzien van intelligentie-elementen, de intellectualisering van de interface met de gebruiker, enz. kennisbankbeheersystemen, - kennisbank computers, evenals andere computersubklassen. Tegelijkertijd moet de computer het vermogen hebben om te leren, associatieve informatieverwerking te produceren en een intellectuele dialoog te voeren bij het oplossen van specifieke problemen.

Concluderend merken we op dat een aantal van deze problemen zijn geïmplementeerd in veelbelovende computers van de vijfde generatie of zich in het stadium van technische studie bevinden, andere in het stadium van theoretisch onderzoek en zoekopdrachten.

BIBLIOGRAFIE

1. Baldin K.V., Utkin V.B. Informatica: Leerboek voor studenten. universiteiten. - M.: PROJECT, 2003.

2. Bank van samenvattingen. Auteursrecht 2005-2009. http://referat2000.bizforum.ru

3. Wikipedia, de gratis encyclopedie. http://ru.wikipedia.org/wiki/Personal_computer_architecture.

4. Informatica. Basiscursus. Voor universiteiten 2e editie / Ed. S.V. Simonovich. SPb .: Peter, 2007. -640p .: afb.

5. Leontiev V.P. Persoonlijke computer. Zakgids. - M.: OLMA-PRESS, 2004.

6. Leontiev V.P. De nieuwste encyclopedie van een personal computer 2005. - M .: OLMA-PRESS Education, 2005. - 800s .: ill.

7. Production Association ARAGOR, een handige verzameling samenvattingen.http: //www.aragor.su/info

8. Rudometov E., Rudometov V. PC-architectuur, accessoires, multimedia. - SPb, 2000.

9. Scott Mueller. Upgraden en repareren van pc's voor beginners = pc's upgraden en repareren. - 17e druk. - M.: Williams, 2007.

10. Studio ArtOfWeb.BIZ, diploma's, cursussen in informatica en computertechnologieën, computers en netwerken. http://www.oszone.net/windows/arc.shtml

11. Encyclopedie voor kinderen. Deel 22. Informatica / Hfdst. red. E.A. Khlebalina, geleid. wetenschappelijk. red. A.G. Leonov. — M.: Avanta + 2003. — 624s.: Ill.

BIJLAGE A

Figuur 1. Computer Afb. 2. Systeemonderdeel

Afb. 3. Monitor Afb. 4. Toetsenbord

Afb. 5. Samenstelling muis Afb. 6. een printer

Afb. 7. Scanner Afb. 8. Akoestisch. systeem

BIJLAGE B

Afb. 9. chipset

BIJLAGE B

Afb. 10. Moederbord Afb. 11. RAM

Afb. 12. Centrale processor Afb. 13. Videokaart

Afb. 14. Geluidskaart Afb. 15. HDD

Afb. 16. Netwerkkaart Afb. 17. Modem

BIJLAGE D

Afb. 18. Stroomvoorziening Afb. 19. Rit

Afb. 20. Koelsysteem Afb. 21. computerbus

Afb. 22. afstandsbediening

Ondanks het feit dat moderne computermodellen op de markt worden vertegenwoordigd door een breed scala aan merken, worden ze geassembleerd binnen een klein aantal architecturen. Wat is hiervan de reden? Wat is de specifieke architectuur van moderne pc's? Welke software- en hardwarecomponenten vormen het?

Architectuur definiëren

Wat is pc-architectuur? Onder deze nogal brede term is het gebruikelijk om een ​​reeks logische principes voor het samenstellen van een computersysteem te begrijpen, evenals de onderscheidende kenmerken van technologische oplossingen die erin worden geïntroduceerd. PC-architectuur kan een standaardisatietool zijn. Dat wil zeggen, computers erin kunnen worden geassembleerd volgens gevestigde schema's en technologische benaderingen. Het combineren van bepaalde concepten in één architectuur vergemakkelijkt de promotie van een pc-model op de markt, stelt u in staat programma's te maken die door verschillende merken zijn ontwikkeld, maar er gegarandeerd geschikt voor zijn. Een uniforme pc-architectuur stelt computerfabrikanten ook in staat om actief samen te werken om bepaalde technologische componenten van een pc te verbeteren.

De term in kwestie kan worden opgevat als een reeks benaderingen voor de assemblage van computers of de afzonderlijke componenten ervan, aangenomen op het niveau van een bepaald merk. In die zin kan de architectuur, die door de fabrikant is ontwikkeld, zijn intellectuele eigendom is en alleen door hem wordt gebruikt, fungeren als een concurrerend instrument in de markt. Maar toch kunnen oplossingen van verschillende merken soms worden ingedeeld onder een algemeen concept dat de belangrijkste criteria combineert die kenmerkend zijn voor computers van verschillende modellen.

De term "PC-architectuur" informatica als een tak van kennis kan op verschillende manieren worden opgevat. De eerste versie van de interpretatie betreft de interpretatie van het beschouwde begrip als normatief criterium. Volgens een andere interpretatie is architectuur eerder een categorie waarin het ene maakmerk kan concurreren met anderen.

Het meest interessante aspect is hoe de geschiedenis en architectuur van de pc met elkaar in verband staan. Dit is in het bijzonder de opkomst van het klassieke logische schema voor het ontwerpen van computers. Laten we de kenmerken ervan bekijken.

Klassieke computerarchitectuur

De belangrijkste principes volgens welke het ontwerp van pc's een bepaald logisch schema moest volgen, werden voorgesteld door John von Neumann, een uitstekende wiskundige. Zijn ideeën werden geïmplementeerd door pc-makers die teruggaan tot de eerste twee generaties. Het concept, ontwikkeld door John von Neumann, is de klassieke pc-architectuur. Wat zijn de kenmerken? Een computer bestaat naar verwachting uit de volgende hoofdcomponenten:

Rekenkundige en logische eenheid;

Besturingsapparatuur;

Extern geheugenblok;

RAM-blok;

Apparaten ontworpen voor invoer en uitvoer van informatie.

In het kader van dit schema moet de interactie van technologische componenten in een specifieke volgorde worden geïmplementeerd. Dus ten eerste komen gegevens van een computerprogramma in het pc-geheugen, dat kan worden ingevoerd met een extern apparaat. Vervolgens leest het besturingsapparaat informatie uit het computergeheugen en verzendt deze vervolgens voor uitvoering. Bij dit proces worden, indien nodig, de rest van de pc-componenten betrokken.

De architectuur van moderne computers

Laten we eens kijken wat de belangrijkste kenmerken zijn van de architectuur van moderne pc's. Het wijkt enigszins af van het concept dat we hierboven hebben bestudeerd, maar zet het in veel opzichten voort. Het belangrijkste kenmerk van de nieuwste generatie pc's is de rekenkundige, logische eenheid en ook het feit dat de besturingsapparaten zijn gecombineerd tot één enkel technologisch onderdeel - de processor. In veel opzichten werd dit mogelijk door het verschijnen van microschakelingen en hun verdere verbetering, waardoor het mogelijk werd een breed scala aan functies in een relatief klein deel van een computer in te passen.

De architectuur van een moderne pc wordt ook gekenmerkt door de aanwezigheid van controllers. Ze verschenen als resultaat van een herziening van het concept, waarbinnen de processor de functie moest vervullen van gegevensuitwisseling met externe apparaten. Vanwege de mogelijkheden van de opkomende geïntegreerde schakelingen, hebben pc-fabrikanten besloten om de bijbehorende functionele component van de processor te scheiden. Dit is hoe verschillende uitwisselingskanalen verschenen, evenals perifere microschakelingen, die toen controllers werden genoemd. De bijbehorende hardwarecomponenten op moderne pc's kunnen bijvoorbeeld de werking van schijven regelen.

Het apparaat en de architectuur van moderne pc's omvat het gebruik van een bus. Het belangrijkste doel is om communicatie te bieden tussen verschillende hardware-elementen van een computer. De structuur ervan kan de aanwezigheid impliceren van gespecialiseerde modules die verantwoordelijk zijn voor een bepaalde functie.

IBM-architectuur

IBM heeft een pc-architectuur ontwikkeld die vrijwel een van de wereldstandaarden is geworden. Het onderscheidende kenmerk is openheid. Dat wil zeggen, de computer in het kader ervan is niet langer een afgewerkt product van het merk. IBM is geen monopolie van de markt, hoewel een van zijn pioniers in de ontwikkeling van de bijbehorende architectuur.

De gebruiker of het bedrijf dat een pc assembleert op basis van het IBM-platform kan zelfstandig bepalen welke componenten in de structuur van de computer worden opgenomen. Het is ook mogelijk om een ​​of ander elektronisch onderdeel te vervangen door een geavanceerder exemplaar. De snelle ontwikkeling van de computertechnologie heeft het mogelijk gemaakt om het principe van een open pc-architectuur te implementeren.

Kenmerken van software voor computerarchitectuur IBM

Een belangrijk criterium voor het classificeren van een pc als een IBM-platform is de compatibiliteit met verschillende besturingssystemen. En dit toont ook de openheid van het type architectuur in kwestie. Computers gerelateerd aan het IBM-platform kunnen worden bestuurd door het Windows-besturingssysteem, Linux in een groot aantal aanpassingen, evenals andere besturingssystemen die compatibel zijn met de hardwarecomponenten van de betreffende pc-architectuur. Naast software van grote merken is het mogelijk om verschillende propriëtaire softwareproducten op het IBM-platform te installeren, waarvan de release en installatie meestal geen goedkeuring van de fabrikanten van hardware-elementen vereist.

Een van de softwarecomponenten die in bijna elke computer op het IBM-platform worden aangetroffen, is het basisinvoer- en uitvoersysteem, ook wel BIOS genoemd. Het is ontworpen om de implementatie van de basishardwarefuncties van de pc te garanderen, ongeacht het type besturingssysteem dat erop is geïnstalleerd. En dit is in feite nog een teken van de openheid van de betreffende architectuur: BIOS-fabrikanten zijn tolerant ten opzichte van OS en andere softwarefabrikanten. Eigenlijk is het feit dat BIOS door verschillende merken kan worden geproduceerd ook een criterium voor openheid. Functioneel zijn BIOS-systemen van verschillende ontwikkelaars dichtbij.

Als het BIOS niet op de computer is geïnstalleerd, is zijn werk bijna onmogelijk. Het maakt niet uit of het besturingssysteem op de pc is geïnstalleerd - het is noodzakelijk om te zorgen voor interactie tussen de hardwarecomponenten van de computer en dit kan alleen worden geïmplementeerd met behulp van het BIOS. Het opnieuw installeren van het BIOS op een computer vereist speciale hardware- en softwaretools, in tegenstelling tot het installeren van een besturingssysteem of ander type software dat erop wordt uitgevoerd. Deze functie van het BIOS wordt vooraf bepaald door het feit dat het moet worden beschermd tegen computervirussen.

Met behulp van het BIOS kan de gebruiker de hardwarecomponenten van de pc bedienen door bepaalde instellingen in te stellen. En dat is ook een van de aspecten van de openheid van het platform. In sommige gevallen zorgt het werken met de juiste instellingen voor een merkbare versnelling van de pc en een stabielere werking van de afzonderlijke hardwarecomponenten.

Het BIOS-systeem in veel pc's wordt aangevuld met de UEFI-shell, zoals veel IT-specialisten denken, dit is een redelijk bruikbare en functionele softwareoplossing. Maar het basisdoel van UEFI verschilt niet fundamenteel van wat typisch is voor BIOS. Eigenlijk is dit hetzelfde systeem, maar de interface daarin ligt iets dichter bij wat kenmerkend is voor het pc-besturingssysteem.

Het belangrijkste type software voor computers is een stuurprogramma. De hardwarecomponent die in de computer is geïnstalleerd, moet correct werken. Stuurprogramma's worden meestal geleverd door fabrikanten van computerapparatuur. Tegelijkertijd is het bijbehorende type software, compatibel met het ene besturingssysteem, bijvoorbeeld Windows, meestal niet geschikt voor andere besturingssystemen. Daarom moet de gebruiker vaak stuurprogramma's selecteren die compatibel zijn met specifieke typen computersoftware. In die zin is het IBM-platform onvoldoende gestandaardiseerd. Het kan voorkomen dat een apparaat dat perfect werkt onder Windows OS niet onder Linux kan draaien omdat de gebruiker de benodigde driver niet kan vinden, of omdat de fabrikant van de hardwarecomponent simpelweg geen tijd had om de benodigde driver vrij te geven. soort software.

Het is belangrijk dat de oplossing die in de structuur van de computer moet worden opgenomen, niet alleen compatibel is met een specifieke architectuur, maar ook met andere technologische elementen van de pc. Welke componenten kunnen worden gewijzigd in moderne pc's? Een van de belangrijkste: moederbord, processor, RAM, videokaart, harde schijven. Laten we de details van elk van de componenten in meer detail bekijken, bepalen wat hun compatibiliteit met andere hardware-elementen bepaalt, en ook ontdekken hoe het principe van een open pc-architectuur in de praktijk het meest correct kan worden geïmplementeerd.

Moederbord

Een van de belangrijkste componenten van een moderne computer is het moederbord of het moederbord. Het bevat controllers, bussen, bridges en andere elementen waarmee je verschillende hardwarecomponenten met elkaar kunt combineren. Dankzij dit wordt de moderne pc-architectuur daadwerkelijk geïmplementeerd. Met het moederbord kunt u de functies van uw computer efficiënt verdelen over verschillende apparaten. Dit onderdeel herbergt het grootste deel van de rest, namelijk de processor, videokaart, RAM, harde schijven, enz. BIOS, het belangrijkste softwareonderdeel van een pc, is in de meeste gevallen geschreven in een van de microcircuits van het moederbord. Het is belangrijk dat de betreffende elementen niet worden beschadigd.

Wanneer u een moederbord vervangt of het juiste model kiest tijdens het pc-assemblageproces, moet u ervoor zorgen dat het nieuwe model compatibel is met andere hardwarecomponenten. Er zijn dus boards die Intel-processors ondersteunen, en er zijn boards waarop alleen AMD-chips kunnen worden geïnstalleerd. Het is erg belangrijk om ervoor te zorgen dat het nieuwe bord de bestaande geheugenmodules ondersteunt. Wat de videokaart en harde schijven betreft, ontstaan ​​er meestal geen problemen vanwege de voldoende hoge standaardisatie in de respectieve markten. Maar het is onwenselijk dat het nieuwe moederbord en de gespecificeerde componenten te veel verschillen in maakbaarheid. Anders zal een minder efficiënt element het hele systeem vertragen.

processor

De belangrijkste microschakeling van een moderne computer is de processor. De open architectuur van de pc maakt het naar eigen goeddunken van de gebruiker mogelijk om een ​​krachtigere, productievere, hightech-processor op de computer te installeren. Deze mogelijkheid kan echter een aantal beperkingen met zich meebrengen. Dus het vervangen van een Intel-processor door een AMD zonder een ander onderdeel - het moederbord - te vervangen, is over het algemeen onmogelijk. Het is ook problematisch om één microschakeling te installeren in plaats van een andere van hetzelfde merk, maar die tot een ander type technologische lijn behoort.

Wanneer u een krachtigere processor op een pc installeert, moet u ervoor zorgen dat het RAM-geheugen, de harde schijven en de videokaart technologisch niet ver achterblijven. Anders, zoals we hierboven hebben opgemerkt, kan het vervangen van de microschakeling niet het verwachte resultaat opleveren - de computer zal niet sneller werken. De belangrijkste indicatoren van processorprestaties zijn klokfrequentie, aantal kernen, grootte van cachegeheugen. Hoe groter ze zijn, hoe sneller de microschakeling werkt.

RAM

Dit onderdeel heeft ook direct invloed op de prestaties van de pc. De basisfuncties van RAM zijn over het algemeen dezelfde als kenmerkend waren voor computers van de eerste generaties. In die zin is RAM een klassieke hardwarecomponent. Dit benadrukt echter het belang ervan: tot nu toe hebben pc-fabrikanten er geen waardig alternatief voor bedacht.

Het belangrijkste criterium voor geheugenprestaties is de grootte. Hoe groter het is, hoe sneller de computer werkt. Ook hebben pc-modules een klokfrequentie, zoals een processor. Hoe hoger het is, hoe efficiënter de computer is. Het vervangen van het RAM-geheugen moet worden gedaan nadat u heeft gecontroleerd of de nieuwe modules compatibel zijn met het moederbord.

Videokaart

De architectuurprincipes van de eerste serie pc's impliceerden niet de toewijzing van een videokaart aan een afzonderlijk onderdeel. Dat wil zeggen, deze hardware-oplossing is ook een van de criteria om een ​​computer toe te kennen aan moderne generaties. De videokaart is verantwoordelijk voor het verwerken van computergraphics - een van de meest complexe gegevenstypen die hoge prestaties van microschakelingen vereisen.

Deze hardwarecomponent moet worden vervangen, waarbij de belangrijkste kenmerken worden gecorreleerd met het vermogen en het technologische niveau van de processor, het geheugen en het moederbord. De regelmaat is hier dezelfde als we hierboven opmerkten: het is onwenselijk dat de bijbehorende onderdelen van de pc qua prestaties sterk van elkaar verschillen. Voor een videokaart zijn de belangrijkste criteria de hoeveelheid ingebouwd geheugen, evenals de klokfrequentie van de belangrijkste microschakeling.

Het komt voor dat de module die verantwoordelijk is voor het verwerken van computergraphics in de processor is ingebouwd. En dit kan niet worden beschouwd als een teken dat de computer verouderd is, integendeel, op veel moderne pc's wordt een soortgelijk schema waargenomen. Dit concept wint steeds meer aan populariteit onder laptopfabrikanten. Logisch: merken moeten dit type computer compact houden. Een videokaart is een vrij volumineus hardware-onderdeel; het formaat is vaak merkbaar groter dan een processor of geheugenmodule.

Harde schijven

Een harde schijf is ook een klassiek onderdeel van een computer. Behoort tot de categorie van apparaten voor permanente opslag. Typisch voor moderne pc-architectuur. Harde schijven bevatten vaak het grootste deel van de bestanden. Opgemerkt kan worden dat dit onderdeel een van de minst veeleisende is wat betreft de specificaties van het moederbord, de processor, het RAM-geheugen en de videokaart. Maar nogmaals, als de harde schijf wordt gekenmerkt door lage prestaties, bestaat de mogelijkheid dat de computer traag zal zijn, zelfs als er andere hardwarecomponenten op zijn geïnstalleerd die verband houden met de meest technologisch geavanceerde.

Het belangrijkste criterium voor schijfprestaties is de rotatiesnelheid. Volume is ook belangrijk, maar de betekenis van deze parameter hangt af van de behoeften van de gebruiker. Als de computer een harde schijf met een kleine capaciteit en een zeer hoge snelheid heeft, zal de pc sneller werken dan met een hoge capaciteit en een lage rotatiesnelheid van de overeenkomstige elementen van het apparaat.

Het moederbord, de processor, het RAM-geheugen en de videokaart zijn de interne componenten van de pc. Een harde schijf kan intern of extern zijn, in welk geval deze meestal verwijderbaar is. De belangrijkste analogen van een harde schijf zijn flashdrives, geheugenkaarten. In sommige gevallen kunnen ze deze volledig vervangen, maar indien mogelijk is het toch aan te raden om de pc uit te rusten met minstens één harde schijf.

Open pc-architectuur is natuurlijk niet beperkt tot vervanging en selectie van deze vijf componenten. Er zijn veel andere apparaten die deel uitmaken van een computer. Dit zijn dvd- en blue-ray-drives, geluidskaarten, printers, scanners, modems, netwerkkaarten, ventilatoren. De set van corresponderende componenten kan vooraf een specifieke merk-pc-architectuur bepalen. Het moederbord, de processor, het RAM-geheugen, de videokaart en de harde schijf zijn elementen zonder welke een moderne pc niet kan werken of het functioneren ervan extreem moeilijk zal zijn. Ze bepalen ook vooral de snelheid van werken. En daarom, door ervoor te zorgen dat technologische en moderne componenten van het juiste type op een computer worden geïnstalleerd, kan de gebruiker een krachtige en krachtige pc samenstellen.

Apple-computers

Welke andere soorten pc-architecturen zijn er? Er zijn er maar weinig die rechtstreeks concurreren met de IBM-architectuur. Dit zijn bijvoorbeeld de Macintosh-computers van Apple. Natuurlijk lijken ze in veel opzichten op de architectuur van IBM - ze hebben ook een processor, geheugen, videokaart, moederbord en harde schijven.

Apple-computers worden echter gekenmerkt door het feit dat hun platform gesloten is. De gebruiker is zeer beperkt in het naar eigen inzicht installeren van componenten op de pc. Apple is het enige merk dat legaal computers kan maken met de juiste architectuur. Evenzo is Apple de enige aanbieder van functionele besturingssystemen die op zijn eigen platform zijn gebouwd. Zo kunnen bepaalde typen pc-architectuur niet zozeer verschillen in de hardwarecomponenten van de computer, als wel in de benaderingen van fabrikanten om geschikte oplossingen uit te brengen. Afhankelijk van de eigen ontwikkelstrategie kan het bedrijf focussen op de openheid of geslotenheid van het platform.

Dus de belangrijkste kenmerken van de architectuur van moderne pc's naar het voorbeeld van het IBM-platform: de afwezigheid van een monopolie merkfabrikant van computers, openheid. Bovendien zowel in software- als hardware-aspecten. Wat betreft de belangrijkste concurrent van het IBM-platform, Apple, zijn de belangrijkste kenmerken van een pc met de bijbehorende architectuur geslotenheid, evenals de release van computers door een enkel merk.

Invoering

De basisrangschikking van delen van een computer en de relatie daartussen heet architectuur... Bij het beschrijven van de architectuur van een computer worden de samenstelling van de componenten, de principes van hun interactie, evenals hun functies en kenmerken bepaald.

Een moderne computer kan niet zonder software, want het is deze software die de mogelijkheden van een computer bepaalt om bepaalde problemen op te lossen. Het maken van softwareproducten vereist vaak niet minder kosten dan de productie van de computer zelf, dus de meeste programma's zijn commerciële producten en worden op dezelfde manier verkocht als een computer.

Wereldwijd satellietnavigatiesysteem (GLONAMSS) - Sovjet/Russisch satellietnavigatiesysteem, ontwikkeld in opdracht van het Ministerie van Defensie van de USSR. Een van de twee momenteel functionerende wereldwijde satellietnavigatiesystemen (het Chinese Beidou-satellietnavigatiesysteem functioneert momenteel als een regionaal).

Rijst. 1

Bijna alle mainframes weerspiegelen de klassieke Neumann-architectuur, weergegeven in het diagram. Dit schema is in veel opzichten kenmerkend voor zowel microcomputers als minicomputers en computers voor algemeen gebruik.

Laten we de apparaten in meer detail bekijken.

Het hoofdgedeelte van het moederbord is: microprocessor (MP) of CPU (Central Processing Unit), het bestuurt de werking van alle pc-knooppunten en het programma dat het algoritme beschrijft van het probleem dat wordt opgelost. MP heeft een complexe structuur in de vorm van elektronische logische circuits. De componenten zijn onder meer:

EEN). ALU - rekenkundig logisch apparaat ontworpen om rekenkundige en logische bewerkingen uit te voeren op gegevens- en geheugenadressen;

B). Registers of microprocessorgeheugen - superoperatief geheugen dat werkt op de snelheid van de processor, ALU werkt ermee samen;

B). UU - besturingsapparaat - controle van de werking van alle MP-knooppunten door het genereren en verzenden van stuurpulsen naar de andere componenten die afkomstig zijn van een kwartsklokgenerator, die, wanneer de pc wordt ingeschakeld, begint te trillen met een constante frequentie (100 MHz, 200-400MHz). Deze schommelingen bepalen het tempo voor het hele moederbord;

• G). SPr - interruptsysteem - een speciaal register dat de status van de MP beschrijft, waarmee u de werking van de MP op elk moment kunt onderbreken voor onmiddellijke verwerking van een binnenkomend verzoek of om het in een wachtrij te plaatsen; na verwerking van het verzoek zorgt de SPR voor herstel van het onderbroken proces;
• NS). Gemeenschappelijk busbesturingsapparaat - interfacesysteem.

Om de mogelijkheden van de pc uit te breiden en de functionele eigenschappen van de microprocessor te verbeteren, kan een extra wiskundige coprocessor worden geleverd, die dient om de set MP-commando's uit te breiden. De wiskundige coprocessor van IBM-compatibele pc's breidt bijvoorbeeld de mogelijkheden van de MT uit voor floating point computing; een coprocessor in lokale netwerken (LAN-processor) breidt de functies van de MT in lokale netwerken uit.

Processorspecificaties:

uitvoering(prestaties, kloksnelheid) - het aantal bewerkingen dat per seconde wordt uitgevoerd.

beetje diepte - het maximale aantal bits van een binair getal waarop een machinebewerking tegelijkertijd kan worden uitgevoerd.

De eerste processor was 4-bit, dat wil zeggen, hij werkte met getallen die worden weergegeven door 4 binaire cijfers - 2 "* = 16 getallen, 16 adressen.

Een 16-bit processor kan gelijktijdig werken met 2 16 = b5536 nummers en adressen. 32-bit - 2 32 = 4 294 967 296.getallen

Bij een klokfrequentie van 33 MHz worden 7 miljoen korte machinebewerkingen uitgevoerd (+, *, informatieoverdracht); bij een frequentie van 100 MHz -20 miljoen analoge operaties.

Het interfacesysteem is:

• -besturingsbus (ШУ) - ontworpen om stuurpulsen te verzenden en signalen naar alle pc-apparaten te synchroniseren;
• -adresbus (ША) - ontworpen om de code van het geheugenceladres of de invoer-/uitvoerpoort van een extern apparaat te verzenden;
• -databus (SD) - ontworpen voor parallelle verzending van alle bits van de numerieke code;
• -power bus - voor het aansluiten van alle pc's op het voedingssysteem.

Het interfacesysteem biedt drie richtingen voor informatieoverdracht:

• - tussen MP en RAM;
• - tussen MP en poorten van input / output van externe apparaten;
• - tussen RAM en invoer-/uitvoerpoorten van externe apparaten. Informatie-uitwisseling tussen apparaten en de systeembus vindt plaats met behulp van ASCII-codes.

Geheugen- een apparaat voor het opslaan van informatie in de vorm van gegevens en programma's. Geheugen is voornamelijk verdeeld in intern (op het moederbord) en extern (op verschillende externe opslagmedia).

Innerlijk geheugen is op zijn beurt onderverdeeld in:

• - rom(alleen-lezen geheugen) of ROM (alleen-lezen geheugen), dat permanente informatie bevat die zelfs is opgeslagen als de stroom is uitgeschakeld, dat wordt gebruikt om het geheugen en de hardware van de computer te testen, start de pc op bij het opstarten. De opname op een speciale ROM-cassette vindt plaats in de fabriek van de pc-fabrikant en draagt ​​de kenmerken van zijn eigenheid. Volume ROM is relatief klein - van 64 tot 256 KB.
• - RAM(Random Access Memory) of RAM (Random Access Memory), wordt gebruikt voor online opslag van programma's en gegevens die alleen zijn opgeslagen voor de periode dat de pc werkt. Het is vluchtig, informatie gaat verloren wanneer de stroom wordt uitgeschakeld. De OP onderscheidt zich door zijn speciale functies en toegangsspecificaties:
  • 1) het OP slaat niet alleen gegevens op, maar ook het uitvoerbare programma;
  • 2) MP heeft de mogelijkheid om rechtstreeks toegang te krijgen tot het OP, waarbij het invoer- / uitvoersysteem wordt omzeild.

De logische organisatie van het geheugen is adressering, de locatie van gegevens wordt bepaald door de software die op de pc is geïnstalleerd, namelijk het besturingssysteem.

Volume OP varieert van 64 KB tot 64 MB en meer, OP heeft in de regel een modulaire structuur en kan worden uitgebreid door nieuwe microschakelingen toe te voegen.

Cachegeheugen- heeft een korte toegangstijd, dient voor tijdelijke opslag van tussenresultaten en de inhoud van de meest gebruikte cellen van het OP en registers van de MP.

Volume cachegeheugen is afhankelijk van het pc-model en is meestal 256 KB.

Extern geheugen. Externe geheugenapparaten zijn zeer divers. De voorgestelde classificatie houdt rekening met het type vervoerder, d.w.z. een materieel object dat informatie kan opslaan.

• 1) Tapedrives historisch eerder verschenen dan magnetische schijfstations. Spoelaandrijvingen worden gebruikt in supercomputers en mainframes. Tapedrives worden tapedrives genoemd en zijn ontworpen voor het maken van back-ups van waardevolle programma's en documenten. Opnemen kan op een gewone videoband of op een speciale cassette. Capaciteit zo'n cassette tot 1700 MB, bandlengte 120 m, breedte 3,81 mm (2 - 4 sporen). Leessnelheid tot 100Kb/sec.
• 2)schijven verwijzen naar opslagmedia met directe toegang, d.w.z. De pc kan verwijzen naar de track waarop het gedeelte met de benodigde informatie begint of waar nieuwe informatie direct moet worden opgenomen.

Magnetische schijven (MD) - Als opslagmedium worden magnetische materialen met bijzondere eigenschappen gebruikt, die het mogelijk maken om twee magnetisatierichtingen vast te leggen. Aan elk van deze toestanden worden binaire cijfers toegewezen - 0 en 1. Informatie op de MD wordt geschreven en gelezen door magnetische koppen langs concentrische cirkels - sporen. Elke track is onderverdeeld in: sectoren(1 sector = 512 b). Uitwisseling tussen schijven en RAM vindt plaats als een geheel aantal sectoren. TROS- de minimale eenheid voor het plaatsen van informatie op de schijf, deze kan een of meer aangrenzende sectoren van het spoor bevatten. Bij het schrijven en lezen draait de MD om zijn as en het besturingsmechanisme van de magneetkop brengt hem naar het geselecteerde spoor voor schrijven of lezen.

Gegevens op schijven worden opgeslagen in bestanden- benoemde gebieden van extern geheugen die zijn toegewezen voor het opslaan van een reeks gegevens. De clusters die aan een bestand zijn toegewezen, kunnen zich in elke vrije schijfruimte bevinden en zijn niet noodzakelijk aaneengesloten. Alle informatie over waar de stukken van het bestand precies zijn geschreven, wordt opgeslagen in bestandstoewijzingstabel FAT (bestandstoewijzingstabel). Voor MD-pakketten (dit zijn schijven die op één as zijn gemonteerd) en voor dubbelzijdige schijven wordt het concept geïntroduceerd cilinder- een set MD-tracks die zich op dezelfde afstand van het centrum bevinden.

Op de HMD wordt de magnetische laag aangebracht op een flexibele basis. Diameter YMD: 5,25 "en 3,5". Capaciteit GMD van 180 KB tot 2,88 MB. Aantal nummers op één oppervlak - 80. Rotatiesnelheid van 3000 tot 7200 tpm. Het gemiddelde toegangstijd 65 - 100 ms.

Elke nieuwe floppydisk moet geformatteerd, die. er is een structuur gecreëerd voor het opnemen van informatie op het oppervlak: markering van sporen, sectoren, records van markeringen, FAT-tabellen. Diskettes moeten zorgvuldig worden bewaard, beschermd tegen stof, mechanische schade, blootstelling aan magnetische velden, oplosmiddelen. Dit is het grootste nadeel van dit type opslag.

HDD of "harde schijven" zijn gemaakt van aluminiumlegeringen of keramiek en gecoat met ferrolac, samen met een blok magneetkoppen worden in een hermetisch afgesloten behuizing geplaatst. Capaciteit schijven als gevolg van extreem dichte opname enkele gigabytes bereiken, zijn de prestaties ook hoger dan die van verwisselbare schijven (vanwege een toename van de rotatiesnelheid, omdat de schijf stevig op de rotatie-as is bevestigd). Het eerste model verscheen in 1973 bij IBM. Het had een capaciteit van 16 KB en 30 sporen / 30 sectoren, wat toevallig samenviel met het kaliber van de populaire 30 "730" Winchester shotgun.

Diameter WDM: 3,5 "(er zijn 1.8" en 5.25 "). Rotatiesnelheid 7200 tpm, toegangstijd - 6 ms.

Elke MKZ ondergaat de procedure opmaak op laag niveau- service-informatie wordt vastgelegd op het medium, dat de indeling van de schijfcilinders in sectoren bepaalt en ze nummert, de defecte sectoren worden gemarkeerd om ze uit te sluiten van het schijfexploitatieproces. De pc heeft een of twee schijven. Een harde schijf kan met een speciaal programma worden opgesplitst in verschillende logische schijven en ermee werken zoals met verschillende harde schijven.

Schijf-arrays RAID- ze worden gebruikt in databaseservermachines en in supercomputers, ze zijn een matrix met redundante onafhankelijke schijven, verschillende harde schijven worden gecombineerd tot één logische schijf. Maximaal 48 fysieke schijfeenheden van elke capaciteit kunnen worden gecombineerd tot 120 logische schijfeenheden (RAID7). Capaciteit dergelijke schijven zijn maximaal 5T6 (terabyte = 10 12).

Gcd(optische schijven) zijn onderverdeeld in:

niet herschrijfbaar optische laserschijven of compact discs (cd-rom). Geleverd door de fabrikant met informatie die er al op is geschreven. Opnemen daarop is mogelijk onder laboratoriumomstandigheden met een krachtige laserstraal. In de optische drive van een pc wordt dit nummer gelezen door een laserstraal met een lager vermogen. Door de extreem dichte opname hebben CD-ROM's een capaciteit tot 1,5 GB, toegangstijd van 30 tot 300 ms, data leessnelheid van 150 tot 1500 Kb/s;

herschrijfbaar CD-schijven hebben de mogelijkheid om informatie rechtstreeks van een pc op te nemen, maar hiervoor is een speciaal apparaat nodig.

Magneto-optische schijven(ZIP) - schrijven naar een dergelijke schijf wordt uitgevoerd onder hoge temperatuur door de actieve laag te magnetiseren en lezen - door een laserstraal. Deze schijven zijn handig voor het opslaan van informatie, maar de hardware is duur. Capaciteit zo'n schijf tot 20,8 MB, toegangstijd van 15 tot 150 ms, lees snelheid informatie tot 2000 Kb/sec.

Controllers dienen om directe communicatie met het OP te bieden, waarbij de MP wordt omzeild, ze worden gebruikt voor apparaten voor snelle gegevensuitwisseling met OP - diskettestation, HDD, display, enz., om te zorgen voor werk in een groeps- of netwerkmodus. Het toetsenbord, het beeldscherm en de muis zijn trage apparaten, dus ze zijn door controllers met het moederbord verbonden en hebben hun eigen geheugengebieden in het geheugen.

Poorten zijn invoer en uitvoer, universeel (invoer - uitvoer), ze dienen om de uitwisseling van informatie tussen de pc en externe, niet erg snelle apparaten te verzekeren. Informatie die via de poort binnenkomt, wordt naar het MT en vervolgens naar het OP gestuurd. Er zijn twee soorten poorten:

consequent- zorgt voor bit-voor-bit informatie-uitwisseling, meestal wordt op deze poort een modem aangesloten;

parallel- zorgt voor een byte-by-byte uitwisseling van informatie, op deze poort wordt een printer aangesloten. Moderne pc's zijn meestal uitgerust met 1 parallelle en 2 seriële poorten.

Videomonitoren- apparaten die zijn ontworpen om informatie van een pc aan de gebruiker weer te geven. Monitoren zijn: monochroom(groene of oranje afbeelding, hoge resolutie) en gekleurd. RGB-monitoren van de hoogste kwaliteit, hebben een hoge resolutie voor afbeeldingen en kleur. Het maakt gebruik van hetzelfde principe van een kathodestraalbuis als een televisie. Laptop-pc's gebruiken elektroluminescerend of vloeibaar kristal panelen. Monitoren kunnen in tekst- en grafische modus werken. In de tekstmodus bestaat het beeld uit vertrouwdheid - speciale tekens die zijn opgeslagen in het videogeheugen van het scherm, en in grafisch het beeld bestaat uit stippen met een bepaalde helderheid en kleur. De belangrijkste kenmerken van videomonitoren zijn de resolutie (van 600x350 tot 1024x768 pixels), het aantal kleuren (voor kleur) - van 16 tot 256, de framesnelheid is vastgesteld op 60 Hz.

printers- dit zijn apparaten voor het uitvoeren van gegevens van een computer, het omzetten van informatie ASCII-codes in de bijbehorende grafische symbolen en het vastzetten van deze symbolen op papier. Printers zijn de meest ontwikkelde groep van externe apparaten, er zijn meer dan 1000 modificaties.

Printers zijn zwart-wit of kleur volgens de afdrukmethode, ze zijn onderverdeeld in:

Matrix- bij deze printers wordt het beeld op een impactvolle manier gevormd uit stippen, beweegt de naaldprintkop in horizontale richting, wordt elke naald aangestuurd door een elektromagneet en raakt het papier door het inktlint. Het aantal naalden bepaalt de afdrukkwaliteit (van 9 tot 24), afdruksnelheid 100-300 karakters/sec, resolutie 5 punten per mm;

inkjet- in de printkop, in plaats van naalden, zijn er dunne buizen - spuitmondjes waardoor de kleinste inktdruppels op het papier worden gegooid (12 - 64 spuitmondjes), afdruksnelheid tot 500 tekens / sec, oplossing- 20 punten per mm;

thermografisch - dot-matrixprinters uitgerust met een thermische matrixkop in plaats van een naaldprintkop; voor het printen wordt speciaal thermisch papier gebruikt;

laser- er wordt een elektrografische beeldvormingsmethode gebruikt, de laser wordt gebruikt om een ​​ultradunne lichtstraal te creëren die de contouren van een onzichtbaar punt elektronisch beeld op het oppervlak van de lichtgevoelige trommel volgt. Nadat het beeld is ontwikkeld met een kleurstof (toner) poeder dat aan de ontladen gebieden hecht, wordt er geprint - de toner wordt op het papier overgebracht en het beeld wordt met een hoge temperatuur op het papier gefixeerd. Toestemming deze printers hebben tot 50 dots/mm, afdruksnelheid- 1000 tekens / sec.

Scanners- apparaten om informatie rechtstreeks vanuit een papieren document in een computer in te voeren. U kunt teksten, diagrammen, afbeeldingen, grafieken, foto's en andere informatie invoeren. Het bestand dat door de scanner in het computergeheugen wordt aangemaakt, wordt een bitmap genoemd. Er zijn twee formaten om grafische informatie op een computer weer te geven:

raster - de afbeelding wordt onthouden als een mozaïekset van vele punten op het beeldscherm, u kunt dergelijke afbeeldingen niet bewerken met teksteditors, deze afbeeldingen worden bewerkt in Corel Draw, Adobe PhotoShop;

tekstueel - informatie wordt geïdentificeerd door de kenmerken van lettertypen, tekencodes, alinea's; standaard tekstverwerkers zijn ontworpen om met zo'n presentatie van informatie te werken.

Een bitmap vereist veel geheugen, daarom worden de bitmaps na het scannen ingepakt met speciale programma's (PCX, GIF). De scanner wordt aangesloten op de parallelle poort. Scanners zijn:

zwart-wit en kleur (aantal verzonden kleuren van 256 tot 65536);

handmatig handmatig over het beeld bewegen, een kleine hoeveelheid informatie wordt in één keer ingevoerd (tot 105 mm), leessnelheid - 5-50 mm/sec;

tablet- de scankop beweegt automatisch ten opzichte van het origineel, scansnelheid-2-10 seconden per pagina;

rol- het origineel wordt automatisch verplaatst ten opzichte van de scankop;

projectie- lijkt op een fotografische vergroter, hieronder is een gescand document, hierboven is een scankop;

staafscanners- apparaten voor het lezen van barcodes op goederen in winkels.

Oplossing scanners van 75 tot 1600 dpi.

Manipulatoren- computerapparatuur die door de bediener wordt bediend:

muis- een apparaat voor het bepalen van de relatieve coördinaten (verplaatsing ten opzichte van de vorige positie of richting) van de handbeweging van de operator. Relatieve coördinaten worden naar de computer gestuurd en kunnen met een speciaal programma ervoor zorgen dat de cursor op het scherm beweegt. Er worden verschillende soorten sensoren gebruikt om de beweging van de muis te volgen. De meest voorkomende is mechanisch (een bal die door meerdere rollen wordt aangeraakt), er is ook een optische sensor die zorgt voor een hogere nauwkeurigheid van het lezen van coördinaten;

joystick - hendelaanwijzer - een apparaat om de bewegingsrichting van de hand van de operator in te voeren, ze worden vaker gebruikt voor games op een computer;

digitizer of digitaliserende tablet- een apparaat voor nauwkeurige invoer van grafische informatie (tekeningen, grafieken, kaarten) in een computer. Het bestaat uit een flatpanel (tablet) en een bijbehorend handapparaat - een pen. De operator trekt een pen langs de grafiek, terwijl de absolute coördinaten naar de computer worden gestuurd.

Toetsenbord- een apparaat om informatie in het geheugen van de computer in te voeren. Er zit een microschakeling in, het toetsenbord is verbonden met het moederbord, het indrukken van een willekeurige toets produceert een signaal (de tekencode in het ASCII-systeem is een hexadecimaal serienummer van het teken in de tabel), in het computergeheugen, een speciaal programma door code herstelt het uiterlijk van het ingedrukte teken en brengt de afbeelding over naar de monitor ...

Een specifieke set componenten die in deze computer is opgenomen, wordt het genoemd configuratie. Minimale pc-configuratie vereist voor de werking ervan omvat een systeemeenheid (er zijn MP, OP, ROM, HDD, HDD), toetsenbord (als invoerapparaat) en een monitor (als apparaat voor het uitvoeren van informatie).

Invoering

Een personal computer (pc) is een must-have geworden in elk modern kantoor. Dit is de belangrijkste technische basis van informatietechnologie. Een professionele econoom van de 21e eeuw moet beschikken over uitgebreide kennis op het gebied van informatica, praktische vaardigheden hebben in het gebruik van moderne computertechnologie, communicatie- en informatietransmissiesystemen, kantoorapparatuur, de basis en vooruitzichten kennen voor de ontwikkeling van nieuwe informatietechnologieën, in staat zijn om informatiebronnen te evalueren voor het nemen van optimale managementbeslissingen.

Tegelijkertijd moet in gedachten worden gehouden dat een integraal onderdeel van de professionele activiteit van een moderne managementspecialist zijn interactie met specialisten op het gebied van computertechnologie is. In dit opzicht is een belangrijke factor voor de effectiviteit van hun interactie de kennis van managementspecialisten in de basisterminologie van het computerwerkgebied, een begrip van de reële mogelijkheden en kenmerken van het gebruik van computertechnologieën, het vermogen om duidelijk te formuleren hun eisen als gebruikers van dergelijke computersystemen.

De mogelijkheden van een pc worden bepaald door de kenmerken van zijn functionele blokken. Het vervangen van sommige apparaten door andere is momenteel geen probleem en indien nodig kunt u uw pc snel upgraden. De moderne computermarkt is echter zo divers dat het niet eenvoudig is om de benodigde eenheid te kiezen, om de pc-configuratie met de vereiste kenmerken te bepalen. Het is praktisch onmogelijk om te doen zonder speciale kennis.

Doelwit deze cursus - de studie van de architectuur van een moderne personal computer, overweging van de belangrijkste componenten van de architectuur van een moderne pc, hun doel, functioneren in het hele systeem, hun onderlinge verbinding en interactie, zorgen voor een effectieve werking van de pc.

Voor dit doel moet u de volgende taken oplossen:

1. Overweeg de architectuur van een moderne pc

2. Onderzoek de hoofdblokken van de pc. Samenstelling en hun doel

3. Verken de belangrijkste externe apparaten van de pc

1. Theoretisch deel:

1. 1 Moderne pc-architectuur

De architectuur van een computer wordt meestal bepaald door een reeks eigenschappen die essentieel zijn voor de gebruiker. De belangrijkste focus ligt op de structuur en functionaliteit van de machine, die kan worden onderverdeeld in basis en aanvullend.

Hoofdfuncties het doel van de computer bepalen: verwerking en opslag van informatie, uitwisseling van informatie met externe objecten.

Extra functies verhoog de efficiëntie van de hoofdfuncties: zorg voor effectieve werkingsmodi, dialoog met de gebruiker, hoge betrouwbaarheid, enz. De genoemde computerfuncties worden geïmplementeerd met behulp van de componenten: hardware en software.

De structuur van een computer is een bepaald model dat de samenstelling, volgorde en principes van interactie van zijn componenten vastlegt.

Een computer is, net als een persoon, een systeem waarin 'lichaam' en 'ziel' naast elkaar bestaan.

De "body" van een computer is de "hardware" hardware. De hardware van moderne pc's is een verzameling elektronische, elektromagnetische en elektro-optische apparaten. Elk apparaat kan een specifieke reeks acties (functies) uitvoeren. Welke actie uit de reeks mogelijke acties op dit moment wordt uitgevoerd, wordt bepaald door de combinatie van elektrische ingangsbesturingssignalen. Deze combinatie wordt een commando genoemd.

"Ziel" wordt toegepast en systeemprogramma's (software) die deze "stapel ijzer" nieuw leven inblazen.

De voordelen van een pc zijn: lage kosten, binnen het bereik van een individuele koper; autonomie van werking zonder speciale vereisten voor omgevingsomstandigheden; flexibiliteit van architectuur, waardoor het aanpasbaar is aan een verscheidenheid aan toepassingen op het gebied van management, wetenschap, onderwijs, in het dagelijks leven; "Vriendelijkheid" van het besturingssysteem en andere software, waardoor de gebruiker ermee kan werken zonder speciale professionele training; hoge betrouwbaarheid van het werk.

Vanuit technisch oogpunt kan een pc worden gedefinieerd als een enkel systeem, dat bestaat uit een set vervangbare componenten die onderling zijn verbonden door standaardinterfaces. Een component is hier een apart knooppunt (apparaat) dat een specifieke functie vervult als onderdeel van het systeem. Een interface is een standaard voor het aansluiten van componenten op een systeem. Dit zijn connectoren, chipsets die standaardsignalen genereren, standaard programmacode.

In de computerindustrie is er een set componenten van hetzelfde type met verschillende functionele mogelijkheden (en dienovereenkomstig met verschillende kosten), die via een enkele interface in het systeem zijn opgenomen. Een volledige beschrijving van de set en kenmerken van de apparaten waaruit deze computer bestaat, heet PC-configuratie .

Er is een "minimale" pc-configuratie, d.w.z. de minimale set apparaten, zonder welke het werk van een pc zinloos wordt. Dit is een systeemeenheid, monitor, toetsenbord, muis. Gewoonlijk wordt onder een reeks componenten, verenigd door het concept van "typische personal computer", het volgende verstaan: een behuizing met een voedingseenheid; systeem (moeder)bord; PROCESSOR; RAM; video-controller; toezicht houden op; harde schijf; toetsenbord; muis; CD ROM drive; diskettestation; geluidskaart..

1.2 De belangrijkste blokken van de pc. Samenstelling en hun doel

De belangrijkste componenten van elke pc, die de belangrijkste kenmerken bepalen, zijn: microprocessor, systeem (moeder) bord, interface.

Microprocessor (MP, CentralProcessingUnit-CPU) is een functioneel compleet softwaregestuurd informatieverwerkingsapparaat dat is gemaakt in de vorm van een of meer grote (LSI) of zeer grote (VLSI) geïntegreerde schakelingen en dat zich in de systeemeenheid bevindt en op het moederbord is geïnstalleerd. MP is de centrale eenheid van de pc, ontworpen om de werking van alle eenheden van de machine te besturen en om rekenkundige en logische bewerkingen op informatie uit te voeren.

De microprocessor omvat:

besturingseenheid (CU) - genereert en levert bepaalde besturingssignalen (besturingsimpulsen) op het juiste moment aan alle blokken van de machine, vanwege de specifieke kenmerken van de uitgevoerde bewerking en de resultaten van eerdere bewerkingen; genereert de adressen van geheugencellen die worden gebruikt door de bewerking die wordt uitgevoerd, en brengt deze adressen over naar de overeenkomstige computerblokken; de besturingsinrichting ontvangt de referentiereeks van pulsen van de klokpulsgenerator;

rekenkundige - logische eenheid (ALU) - ontworpen om alle rekenkundige en logische bewerkingen op numerieke en symbolische informatie uit te voeren (in sommige pc-modellen is een extra wiskundige coprocessor aangesloten op de ALU om de uitvoering van bewerkingen te versnellen);

microprocessorgeheugen (MPP) - dient voor een kortetermijnkarakter, het opnemen en uitgeven van informatie die direct wordt gebruikt in berekeningen in de volgende klokcycli van de machine. MPP is gebouwd op registers en wordt gebruikt om een ​​hoge snelheid van de machine te garanderen, omdat: hoofdgeheugen (RAM) biedt niet altijd de snelheid van schrijven, zoeken en lezen van informatie, die nodig is voor de efficiënte werking van een snelle microprocessor;

microprocessor-interfacesysteem - implementeert interfacing en communicatie met andere pc-apparaten; omvat een interne interface MP, bufferopslagregisters en besturingscircuits voor input-output-poorten (IO) en de systeembus. Interface (interface) - een reeks middelen voor interface en communicatie van computerapparaten, waardoor hun effectieve interactie wordt gegarandeerd. Input-output-poort (I / O - Input / Output-poort) - interface-apparatuur waarmee u een ander pc-apparaat op de microprocessor kunt aansluiten. ...

De belangrijkste kenmerken van de MP zijn:

Snelheid (het aantal uitgevoerde bewerkingen in 1 sec.; gemeten in bits / sec);

Klokfrequentie (dat wil zeggen, het aantal klokcycli per seconde. Klok is het tijdsinterval tussen het begin van de levering van twee opeenvolgende pulsen door een speciale microcircuit-klokgenerator die de werking van de pc-knooppunten synchroniseert. de processor voert meer bewerkingen uit per seconde De kloksnelheid wordt gemeten in megahertz (MHz) en gigahertz (GHz)).

Bitdiepte (bepaald door het aantal binaire bits dat de MP in één klokcyclus verwerkt).

Systeem (moeder)bord . Het belangrijkste element van de pc, waarop alles is aangesloten waaruit de computer zelf bestaat. Het dient om de interactie van andere componenten te verenigen en te organiseren. Kortom, het kiezen van een pc-configuratie begint met het kiezen van een moederbord. Het moederbord bevat:

Verwerker – de hoofdchip die de meeste wiskundige en logische bewerkingen uitvoert;

Banden – sets van geleiders waardoor het signaal wordt uitgewisseld

mi tussen de interne apparaten van de computer;

RAM (willekeurig toegankelijk geheugen, RAM) – een set microschakelingen ontworpen voor tijdelijke opslag van gegevens wanneer de computer is ingeschakeld;

ROM (alleen-lezen geheugen) – een microschakeling die is ontworpen voor langdurige gegevensopslag, ook wanneer de computer is uitgeschakeld;

Microprocessorkit (chipset) – een set microschakelingen die de werking van de interne apparaten van de computer regelen en de basisfunctionaliteit van het moederbord bepalen;

· Connectoren voor het aansluiten van extra apparaten (slots).

Bij het kiezen van een moederbord moet rekening worden gehouden met de volgende kenmerken: mogelijke soorten MP's die worden gebruikt, rekening houdend met hun werkfrequenties; aantal en type systeembusconnectoren; basis bordmaat;

de mogelijkheid om RAM en cachegeheugen op te bouwen; de mogelijkheid om het basisinvoer / uitvoersysteem (BIOS) te updaten. ...

A-priorij, architectuur is een beschrijving van een complex systeem dat uit vele elementen als geheel bestaat.

De architectuur van een moderne personal computer is een veralgemening van de principes van het bouwen van een computer, voorgesteld door een groep wetenschappers onder leiding van John von Neumann. In de klassieke architectuur van de computer van Neumann kunnen 5 hoofdblokken worden onderscheiden, getoond in Fig. 2.1. Met behulp van invoerapparaten (UVV) komen gegevens en programma's die in binaire vorm worden gepresenteerd in het random access memory (RAM) of geheugen van de machine. Om de instructies die het programma vormen te implementeren, wordt een rekenkundig-logisch apparaat (ALU) gebruikt, dat rekenkundige bewerkingen, vergelijkingsbewerkingen, logische algebra, enz. uitvoert. De interactie van RAM en ALU wordt uitgevoerd door een besturingseenheid (CU). Met zijn hulp wordt het programma van het RAM overgebracht naar de ALU, de benodigde gegevens worden gevonden, de berekeningen worden uitgevoerd, het geheugen wordt geschreven en de uitvoer van het resultaat wordt georganiseerd via het uitvoerapparaat (UVv).

De echte structuur van een moderne computer is veel complexer, vanwege de wens om de prestaties en functionaliteit te verbeteren

Zo verscheen een cachegeheugen in de structuur van een personal computer, kanalen voor directe toegang tot RAM werden geïntroduceerd, die werden gebruikt om gegevens uit te wisselen met invoer- / uitvoerapparaten, waarbij de microprocessor werd omzeild.

Randapparatuur is verbonden met de computerhardware via speciale controllers (K) of adapters (A) - besturingsapparaten, waardoor de processor wordt bevrijd van directe controle over deze apparatuur.

In de architectuur van de personal computer verscheen coprocessor- een apparaat dat parallel aan de hoofdprocessor werkt en specifieke bewerkingen uitvoert: een wiskundige coprocessor is bijvoorbeeld bedoeld voor complexe wiskundige berekeningen.

De systeemeenheid is het centrale deel van de pc. V de behuizing van de systeemeenheid bevat de interne apparaten van de pc. De systeemeenheid omvat de volgende apparaten:

Systeem (moeder)kaart met een microprocessor;

RAM;

Hard disk Drive;

Controllers of adapters voor het aansluiten en besturen van externe pc-apparaten (monitor, luidsprekers, enz.);

Poorten voor het aansluiten van externe apparaten (printer,

muis, enz.);

Externe opslagapparaten (ODS) voor diskettes en laserdisks zoals cd-rom en dvd-rom.

Moederbord is een integrerende (verenigend) pc-node. Het moederbord bepaalt grotendeels de configuratie van de pc, aangezien het type microprocessor dat wordt gebruikt, de maximale hoeveelheid RAM, het aantal en de methoden voor het aansluiten van externe pc-apparaten en andere kenmerken afhankelijk zijn van de parameters.

Microprocessor(of PROCESSOR)- dit is de belangrijkste microschakeling van de computer. Het voert de programmacode in het geheugen uit en bestuurt alle apparaten op de computer, rechtstreeks of via geschikte controllers.

Het hart van elke microprocessor is een kern, die bestaat uit miljoenen transistors die zich op een siliciumchip bevinden. De microprocessor heeft speciale cellen genaamd algemene registers(RON) De taak van de processor is om opdrachten en gegevens uit het geheugen in een bepaalde volgorde te selecteren en uit te voeren. Om de prestaties van de pc te verbeteren, is de microprocessor uitgerust met een intern cachegeheugen.

Intel-processors die worden gebruikt in IBM-compatibele pc's hebben meer dan duizend instructies en zijn geclassificeerd als Complex Instruction Set Computing-processors (CISC).

De uitwisseling van gegevens en opdrachten tussen de interne apparaten van de pc vindt plaats langs de geleiders van een meeraderige kabel - systeem bus. De hoofdtaak van de systeembus is het overbrengen van gegevens tussen de processor en de rest van de elektronische componenten van de computer. Er zijn drie soorten banden:

Databus;

Adres bus;

Bus van commando's.

Databus. Deze bus wordt gebruikt om gegevens over te brengen van het RAM naar de RON van de processor en vice versa. In een pc op basis van Intel Pentium-processors is de databus 64-bit, dat wil zeggen dat 8 bytes aan gegevens tegelijk worden ontvangen gedurende één cyclus.

Adres bus. Deze bus verzendt de adressen van de RAM-cellen waar de opdrachten staan ​​die door de processor moeten worden uitgevoerd. Bovendien worden via deze bus data verzonden, waarmee commando's worden bediend. In moderne processors is de adresbus 32-bit, dat wil zeggen, deze bestaat uit 32 parallelle draden.

Bus van commando's. Deze bus ontvangt opdrachten van het RAM, die door de processor worden uitgevoerd. Commando's worden weergegeven als bytes. Eenvoudige commando's nemen één byte in beslag, terwijl complexere commando's twee, drie of meer bytes in beslag nemen. De meeste moderne processors hebben een 32-bits opdrachtbus, hoewel er 64-bits processors zijn met een 64-bits opdrachtbus.

Laten we eens kijken naar de belangrijkste businterfaces van moederborden, maar laten we dieper ingaan op de bus. USB.

USB(Universal Serial Bus). Universal Serial Bus USB is een onmisbaar onderdeel van de moderne pc, het vervangt de verouderde parallelle en seriële poorten. Band USB is een interface voor seriële gegevensoverdracht voor randapparatuur met gemiddelde en lage snelheid. Hiermee kunt u tot 256 verschillende seriële apparaten aansluiten. Band USB ondersteunt automatische detectie (Plug and play) van nieuwe apparaten, evenals de zogenaamde "hot" plugging, dat wil zeggen verbinding maken met een draaiende computer zonder deze opnieuw op te starten. Overdrachtssnelheid USB bedraagt ​​1,5 Mbps. Hier zijn andere soorten ^ in zonder uitleg: IS EEN(Industrie Standaard Architectuur), PCI(Perifere Component Interconnect), FSB(Voorkant bus), AGP(Geavanceerde grafische poort).

Allerlei opslagapparaten die zich op het moederbord bevinden intern geheugen pc, inclusief:

RAM;

Cachegeheugen;

Permanent geheugen.

RAM-geheugen(Random Access Memory) wordt gebruikt om de programma's die momenteel worden uitgevoerd en de daarvoor benodigde gegevens op te slaan. Via het willekeurig toegankelijke geheugen worden opdrachten en gegevens uitgewisseld tussen de microprocessor, het externe geheugen en randapparatuur. Hoge prestaties bepalen de naam (operationeel) van dit type geheugen. Het belangrijkste kenmerk van RAM is de vluchtigheid, d.w.z. er worden alleen gegevens in opgeslagen als de computer is ingeschakeld.

Door het fysieke principe van actie wordt dynamisch geheugen onderscheiden DRAM en statisch geheugen SRAM.

Dynamisch geheugen ondanks al zijn eenvoud en lage kosten heeft het een belangrijk nadeel in de noodzaak van periodieke regeneratie (bijwerking) van de geheugeninhoud.

Dynamische geheugenmicroschakelingen worden gebruikt als hoofdgeheugen voor willekeurige toegang (RAM) en microschakelingen statisch- voor cachegeheugen.

Cachegeheugen(Cachegeheugen) wordt gebruikt om de pc-prestaties te verbeteren. Het principe van "caching" is om snel geheugen te gebruiken om de meest gebruikte gegevens of instructies op te slaan, terwijl het aantal oproepen naar langzamer RAM wordt verminderd.

Permanente ROM(Read Only Memory) is ontworpen om onveranderlijke informatie op te slaan en bevindt zich in een read only memory (ROM)-chip. De ROM-microschakeling is in staat om informatie lang vast te houden, zelfs wanneer de computer is uitgeschakeld, daarom wordt alleen-lezen geheugen ook niet-vluchtig geheugen genoemd.

De set programma's in ROM vormt het basis I / O-systeem BIOS(Basic Input / Output met tem). bios bevat programma's voor het besturen van het toetsenbord, de videokaart, schijven, poorten en andere apparaten. Het belangrijkste doel van deze programma's is om de samenstelling en werking van het systeem te controleren en om de interactie van de hoofdcomponenten van de pc te verzekeren voordat een besturingssysteem wordt geladen. Daarnaast bevat het BIOS een testprogramma dat wordt uitgevoerd wanneer de computer wordt aangezet.