Аппаратное обеспечение компьютера

Информатика. Весь курс для подготовки к ЕГЭ

Аппаратное обеспечение компьютера

Требования к уровню подготовки выпускников школ

Знать/Понимать

Принцип программного управления компьютером;
Принцип организации внешней и внутренней памяти компьютера;
Основные устройства компьютера, их назначение, функции и взаимосвязь;
Основные виды и характеристики устройств ввода-вывода компьютера;
Основные виды и характеристики памяти компьютера;
Основные характеристики процессора;
Магистрально-модульный принцип построения компьютера;
Принцип организации и функционирования компьютерных сетей.

Уметь

Схематично представлять функциональную структуру компьютера;
Схематично представлять магистрально-модульную структуру компьютера;
Объяснить принцип организации компьютера и компьютерных сетей;
Приводить примеры устройств ввода-вывода, информационных носителей компьютера;
Работать с внешними носителями и периферийными устройствами компьютера;
оценивать числовые параметры компьютера и информационных процессов;
обеспечивать нужное функционирование средств ИКТ.

Компьютер – многофункциональное,ьпрограммно-управляемое устройство, предназначенное для автоматической работы с различными видами информации.

Аппаратное обеспечение компьютера – группа взаимосвязанных устройств, предназначенных для приема , передачи , преобразования, хранения и выдачи информации.

Смана поколений вычислительной техники связанна с переходом на новую элементную базу, что приводит к изменению основных характеристик вычислительной техники.

Поколения вычислительной техники – период развития вычислительной техники, отмеченный относительной стабильностью архитектуры и технических решений.

поколение	годы	элементная база	быстродействие (операций/секунду)	способ общения	программное обеспечение	применение	примеры
1	1946-1959	электронные лампы	10-20 тыс.	машинный код	машинные языки	расчетные задачи	ЭНИАК(США), МЭСМ(СССР)
2	1960-1969	полупроводники (транзистор)	100-500 тыс.	машинный код + язык программирования	алгоритмические языки программирования	инженерные, научные, экономические задачи	IBM 701 (США),БЭСМ-6,УРАЛ,МИНСК32 (СССР)
3	1970-1979	интегральные микросхемы	порядка 1 млн.	машинный код + язык программирования+язык управления заданиями	+операционные системы, прикладные программы	научно-технические задачи, автоматизированное управление	IBM 360 (США), УС 1030, 1060 СМ (СССР)
4	1980-…	большие интегральные схемы(микропроцессоры)	до млрд.	машинный код + язык программирования+ пользовательский интерфейс	+базыи бланки, сетевые ПО, мультимедиа	обработка текста, графики, звука, видео	ПК: IBM РС, Mackintosh.Серверы.СуперЭВМ

Персональный компьютер (ПК) состоит из взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняетопределенную функцию.Состав и характеристики устройств определяет конфигурацию ПК.

Взаимосвязь функциональных возможностей человека и компьютера

человек		компьютер
органы чувств	прием (ввод) информации	устройства ввода
мозг человека	хранение информации	устройства памяти
мозг человека	мышление (обработка информации)	процессор
речь, жесты	передача (вывод) информации	устройства вывода

Типы компьютеров по функциональному назначению

компьютеры

малые

большие

решают сложные технологические задачи в промышленности, транспорте

позволяют работать пользователю без посредничества профессионалов-специалистов

используется многопроцессорный принцип обработки информации, параллельные вычисления задачи

корманный (handheld)

портативный (notebook)

настольный (desktop)

персональные

производственные

серверы

суперкомпьютеры

используются в сетях для обслуживания других ЭВМ и выхода в другие сети

Основные характеристики ПК: объем внутренней памяти, тактовая частота, разрядность процессора.

Функциональная схема устройства компьютера третьего ичетвертого поколения
Процессор
(управляет вычислительным процессом, выполняет логико-аарифметические операции)

Устройства ввода
(переводят сигнал, понятный человеку, в сигнал, понятный ПК)

Устройства вывода
(переводят сигнал, понятный ПК, в сигнал, понятный человеку)

Внутренняя память
(хранит исполняемую программу и обрабатывает данные)

Внешняя память
(для долговременного хранения информации)

движение информации

передача управляющих сигналов
Архитектура компьютера – описание общих принциповпостроения и организации работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста, без технических подробностей.

Принцип программного управления заключается в том, что компьютер управляется программой, которая состоит из последовательности команд, выполняемых автоматически.

Принцип однородности памяти заключается в том, что обрабатываемые данные и исполняемая программа хранятся в одной и той же памяти.

Принцип адресности заключается в том, что основная память состоит из пронумерованных ячеек, которые доступны процессору в любой момент времени.

Магистрально-модульный принцип положен в основу построения архитектуры компьютера четвертого поколения и заключается в том, что информационная связь между устройствами осуществляется через общую магистраль (системную магистраль). Магистрально-модульный принцип позволяет производить необходимую модернизацию компьютера, замену блоков с минимальными затратами труда и времени.

Системная магистраль является основным узлом компьютера связывающим микропроцессор и оперативную память с периферийными устройствами в единое целое.

В состав системной магистрали входят:

набор электронных проводов, связывающих центральный процессор и внутреннюю память с перефирийными устройствами для передачи данных (шина данных), служебных сигналов (шина управления), и адресов памяти (шина адреса);
регистры, в которых запоминается передаваемая информация;
микросхемы северного моста (мост памяти) и южного моста (мост ввода-вывода).

Набор электронных проводников делится на шины данных, адреса и управления.

Шина – это физическая совокупность проводов, предназначенная джля передачи различных сигналов.

По ширине адреса передаются адрес ячейки оперативной памяти, где хранятся данные или команды.

По шине данных передаются непосредственно двоичный сигнал, участвующий в процессе обработки.

центральный процессор

основная память

устройства ввода (клавиатура, мышь)

устройства вывода (монитор, принтер)

устройства ввода- вывода (дисковод, модем)

внешняя память (накопители)

контроллер

шина данных

шина адреса

шина управления

системная магистраль

По шине управления передается сигнал, синхронизирующий работу центрального процессора и перефирийных устройств.

Процессор – это функциональный блок компьютера, предназначенный для автоматического считывания команд программы, их обработки и выполнения.

Ценральный процессор – это основной компанент компьютера, который вуполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислитеным процессом и коордирует работу периферийных устройств компьютера через контроллеры.

Ценральный процессор содержит:

АЛУ – арифметико-логическое устройство, которое выполняет арифметические и логические операции над двоичными кодами;

УУ – устройство управления, которое с помощью управляющих сигналов обеспечивает взаимодействие всех компонентов компьютера;

ПП – процессорная память, реализованную с помощью регистров и предназначенную для временного запоминания двоичных кодов.
Микропроцессор – микросхема (сверхбольшая интегральная схема, содержащая несколько миллионов компонентов), реализующая функции центральног процессора.

Северный мост (мост памяти)– микросхема системной магистрали,Ю предназначенная для обмена информацией микропроцессора с быстродействущими устройствами (оперативной памятью, видеоадаптером).

Этапы обработки команд процессором:

выборка команды из ОП;
декодирование – расшифровка;
выполнение;
запись результата в ОП.

Характеристики ЦП:

Тактовая частота – количество тактов в секунду. Такт – интервал времени между двумя последовательными импульсами электрического тока, в течении которого выполняется элементарная оперция, например пересылка двоичного кода из ЦП в ОП.

измеряется в герцах (1 ГГерц=! млрд тактов в секунду)

Производительность – количество операций в секунду, которая определяется: скоростью работы процессора, пропускной способностью шины данных и скоростью обмена с внешними устройствами.

Разрядгость процессора – число одновременно обрабатываемых бит.Процессоры могут быть8-,16-,32-,64-,128-разрядные.

Интерфейс с истемной шиной определяет совпадение разрядности ЦП и внешней шины.

Объем физически адресуемой основной памяти определяется разрядностью адресной шины.

периферийные устройства
Интерфейс с системной шиной определяет совпадение разрядности ЦП и внешней шины.
системная магистраль

центральный процессор

АЛУ Процессорная УУ
память

оперативная постоянная

память (ОЗУ ) память(ПЗУ)

северный мост (мост памяти)

видеоадаптер

контроллер

монитор устройства вывода

устройства ввода

устройства ввода-вывода

южный мост (ввод-вывод)

шина адреса
шина данных

шина управления

Южный мост (мост ввода – вывода)– микросхема системной магистрали, предназначенная для обмена информацией микропроцессора с медленными устройствами (периферийными устройствами, постоянной памятью компьютера).

Слот – разъем на системной плате компьютера, в которой устанавливаются платы контроллеров устройств (например, видеоадаптер) и дополнительных устройств (например, модем).

Контроллеры – устанавливаются в слоты расширения системной платы и управляют работой внешних устройств.

Видеоадаптер (видеокарта) – электронная плата, которая обрабатывает видеоданные и управляет выводом изображения на экран монитора.

Порт – специальный разъем, расположенный на тыльной стороне системного блока для подключения внешних устройств и имеющий собственное адресное пространство.

Параллельный порт – используется для подсоединения внешних устройств, которым необходимо передавать большой объем информации на близкое расстояние (принтер, сканер, LPT1, LPT2, LPT3).

Последовательный порт – используется для подключения к системному блоку манипуляторов, модемов, и др. устройств, которым необходимо передавать информацию на большие расстояния.

Порт USB (универсальная последовательная шина), который обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру периферийных устройств (сканеры, цифровые камеры).

Устройства ввода информации

с прямым вводом (непосредственный ввод информации устройствами)						с клавиатурным вводом
манипуляторы		сенсоры	распознавание изображения	распознавание звука		клавиатура
координатные устройства предназначенные для ввода графической информации			преобразование в цифровую форму для дальнейшей обработки			ввод текстовой и числовой информации
мышь – оперативное перемещение, выбор, ввод графической информации (механические, оптико-механические, оптические…)подключается к COM, USB-порту	тачпад – панель, чувствительная к нажатию пальцев		сканер ( ручной, барабанный, планшетный) подключается или к параллельному порту, или USB-порту		микрофон подключается к звуковой карте (SoundBlaster)	клавиатура подключается к специальному разъему на системном блоке. клавишная мембранная сенсорная виртуальная MIDI- клавиатура
трекбол – шаровой манипулятор в портативных ПК	световое перо – светочувствительный элемент для соприкосновения с экраном монитора		цифровая камера формирует видеоизображение и фотоснимки непосредственно в цифровом формате. Подключается к USB-порту

джойстик используется для управления ходом компьютерных игр	дигитайзер (графический планшет) – специальным пером создается изображение на специальной поверхности
	перчатки виртуальной реальности

Устройства вывода информации: монитор, принтер, плоттер, акустические колонки и наушники.

Монитор является устройством для отображения символьной или графической информации и подключается в слот расширения в системной плате.

Мониторы изготавливаются на основе:

электронно-лучевой трубки (ЭЛТ);
жидких кристаллов (ЖК).

Основные характеристики монитора:

разрешающая способность экрана – число точек по горизонтали и вертикали (dpi);
расстояние между точками на экране определяет четкость изображения (н-р, 0,28 мм);
величина диагонали экрана зависит от сферы использования 9-41 дюйм; 1 дюйм =2,54 см);
размер видеопамяти, которая размещается на видеокарте (н-р, 128 Мбайт).

Акустические системы: акустические, вибрационные колонки и наушники.

Принтер предназначен для вывода на бумагу числовой, текстовой и графической информации.

Классификация принтеров.

по способу			по количеству цветов
формирования изображения	печати	получения изображения	по количеству цветов
последовательные (по символам)	ударные безударные	матричные (иглы) струйные (чернила) лазерные (порошок) термические (термобумага) литерные (отдельные знаки)	черно-белые цветные

Устройства ввода-вывода обеспечивают как ввод информации, так и ее вывод:

дисковод для ввода и вывода информации на внешние носители (магнитный диск);
средства телекоммуникации;
сенсорный экран позволяет выбрать команду прикосновением к экрану;
многофункциональное устройство совмещает в себе принтер, сканер, ксерокс, факс;
стример для ввода и вывода информации на внешние носители (магнитную ленту).

Память – это функциональное устройство компьютера, предназначенное для хранения программ и данных.

Виды памяти компьютера

Страница из