Реферат: Устройство персонального компьютера

<img src="/cache/referats/14610/image001.gif" v:shapes="_x0000_s1033"><span Courier New";mso-bidi-font-family: «Times New Roman»;letter-spacing:2.0pt">ДНЕПРОПЕТРОВСКАЯ СРЕДНЯЯ ШКОЛА № 138

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">КУРСОВАЯ РАБОТА

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">по информатике

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">на тему:

<span Bookman Old Style",«serif»">«Устройствоперсонального компьютера»

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Выполнил:

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"> <span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">ученик 11-В класса

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Тимофеев Александр

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Принял:

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»"> <span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">учитель информатики

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">Ревенко Лариса Михайловна

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<img src="/cache/referats/14610/image002.gif" v:shapes="_x0000_s1034"><span Courier New";mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">

<span Courier New"; mso-bidi-font-family:«Times New Roman»">г.Днепропетровск 2002/2003 год.

<span Times New Roman",«serif»;mso-fareast-font-family:«Times New Roman»; letter-spacing:1.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU;mso-bidi-language: AR-SA">

Введение.

Компьютер (англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.

Существует дваосновных класса компьютеров:

-  цифровые компьютеры, обрабатывающие данные ввиде числовых двоичных кодов;

-  аналоговые компьютеры, обрабатывающиенепрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время ит.д.), которые являются аналогами вычисляемых величин.

Поскольку внастоящее время подавляющее большинство компьютеров являются цифровыми, далеебудем рассматривать только этот класс компьютеров и слово «компьютер»употреблять в значении «цифровой компьютер».

Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.

Любаякомпьютерная программа представляет собой последовательность отдельных команд.

Команда — это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат.

Например, укоманды «сложить два числа» операндами являются слагаемые, а результатом— их сумма. А у команды «стоп» операндов нет, а результатом являетсяпрекращение работы программы.

Результаткоманды вырабатывается по точно определенным для данной команды правилам,заложенным в конструкцию компьютера.

Совокупность команд, выполняемых данным компьютером, называется системой команд этого компьютера.

Компьютерыработают с очень высокой скоростью, составляющей миллионы — сотни миллионов операцийв секунду.

Персональныекомпьютеры, более чем какой-либо другой вид ЭВМ, способствуют переходу к новымкомпьютерным информационным технологиям, которым свойственны:

-  дружественный информационный, программный и технический интерфейс с пользователем;

-  выполнение информационных процессов в режиме диалога с пользователем;

-  сквозная информационная поддержка всех процессов на основе интегрированных баз данных;

-  так называемая «безбумажная технология».

 Компьютер- это многофункциональное электронное устройство для накопления, обработки ипередачи информации.

Подархитектурой компьютера понимается его логическая  организация, структура и ресурсы, т.е.средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработкиданных на определенный интервал времени.

В основупостроения большинства ЭВМ положены принципы, сформулированные в 1945 г. Джономфон Нейманом:

1. Принциппрограммного управления (программа состоит из набора команд, которыевыполняются процессором автоматически друг за другом в определённойпоследовательности).

2. Принциподнородности памяти (программы и данные хранятся в одной и той же памяти; над командамиможно выполнять такие же действия, как и над данными).

3. Принципадресности (основная память структурно состоит из нумерованных  ячеек).

ЭВМ,построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру (архитектуру фонНеймана).

 АрхитектураПК определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основныхлогических узлов компьютера:

-  центрального процессора;

-  основной памяти;

-  внешней памяти;

-  периферийных устройств.

Основные электронные компоненты, определяющие архитектурупроцессора, размещаются на основной плате компьютера, которая называется системной или материнской (MotherBoard).А контроллеры и адаптеры дополнительных устройств, либо сами эти устройства,выполняются в виде плат расширения (DаughterBoard — дочерняя плата) иподключаются к шине с помощью разъёмоврасширения, называемых также слотамирасширения (англ. slot — щель,паз).

I.  Функционально-структурная организация.

Основные блоки ПК и ихзначение

Архитектуракомпьютера обычно определяется совокупностью ее свойств, существенныхдля пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре ифункциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные идополнительные.

Основныефункции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информациейс внешними объектами. Дополнительные функции повышают эффективностьвыполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалогс пользователем, высокую надежность и др. Названные функции ЭВМ реализуются спомощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.

Структуракомпьютера — это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок ипринципы взаимодействия входящих в нее компонентов.

Персональныйкомпьютер-это настольная или переносная ЭВМ, удовлетворяющая требованиямобщедоступности и универсальности применения.

ДостоинствамиПК являются:

-  малая стоимость, находящаяся в пределахдоступности для индивидуального покупателя;

-  автономность эксплуатации без специальныхтребований к условиям окружающей среды;

-  гибкость архитектуры, обеспечивающая ееадаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки,образования, в быту;

-  «дружественность» операционнойсистемы и прочего программного обеспечения, обусловливающая возможность работыс ней пользователя без специальной профессиональной подготовки;

-  высокая надежность работы (более 5 тыс. чнаработки на отказ).

Структураперсонального компьютера

Рассмотримсостав и назначение основных блоков ПК.

Примечание.Здесь и далее организация ПК рассматривается применительно к самым распространеннымв настоящее время IBM PC-подобным компьютерам.

Структурнаясхема ПК на рис. 1.

Рис.1

<img src="/cache/referats/14610/image004.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">

Микропроцессор(МП). Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работойвсех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

В составмикропроцессора входят:

устройствоуправления (УУ) — формирует и подает во все блоки машины в нужные моментывремени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленныеспецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формируетадреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адресав соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов устройствоуправления получает от генератора тактовых импульсов;

арифметико- логическое устройство (АЛУ) -предназначено для выполнения всехарифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (внекоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключаетсядополнительный математический сопроцессор);

микропроцессорнаяпамять (МПП) -служит для кратковременного характера, записи и выдачи информации,непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины, ибоосновная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска исчитывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессор.Регистры — быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличиеот ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие);

интерфейснаясистема микропроцессора — реализует сопряжение и связь с другими устройствамиПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры исхемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной. Интерфейс(interface)- совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера,обеспечивающая их эффективное взаимодействие.Порт ввода-вывода (I/O — Input/Output port) — аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессорудругое устройство ПК.

Генератортактовых импульсов. Он генерирует последовательность электрическихимпульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.

Промежутоквремени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машиныили просто такт работы машины.

Частотагенератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персональногокомпьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция вмашине выполняется за определенное количество тактов.

Системнаяшина. Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающаясопряжение и связь всех его устройств между собой.

Системная шинавключает в себя:

кодовуюшину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельнойпередачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;

кодовуюшину адреса (КША), включающую провода и схемы сопряжения для параллельнойпередачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или портаввода-вывода внешнего устройства;

кодовуюшину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для передачиинструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;

шинупитания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК ксистеме энергопитания.

Системная шинаобеспечивает три направления передачи информации:

-  между микропроцессором и основной памятью;

-  между микропроцессором и портами ввода-выводавнешних устройств;

-  между основной памятью и портами ввода-выводавнешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).

Не блоки, аточнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки)подключаются к шине единообразно: Непосредственно или через контроллеры(адаптеры). Управление системной шины осуществляется микропроцессором либонепосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему- контроллершины, формирующий основные сигналы управления.

Основнаяпамять (ОП). Она предназначена для хранения и оперативного обмена информациейс прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянноезапоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

ПЗУслужит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации,позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информациюв ПЗУ нельзя).

ОЗУ предназначенодля оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных),непосредственно участвующей в информационно — вычислительном -процессе,выполняемом ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативнойпамяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждойячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве недостаткаОЗУ следует отменить невозможность сохранения информации в ней после выключенияпитания машины ( энергозависимость).

Внешняяпамять.Она относится к внешним устройствам ПК ииспользуется для долговременного хранения любой информации, которая можеткогда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памятихранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразныевиды запоминающих устройств, но наиболее распространенными, имеющимися практическина любом компьютере, являются накопители на жестких (HDD) и гибких (HD) магнитных дисках.

Назначениеэтих накопителей — хранение больших объемов информации, запись и выдачахранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. В качествеустройств внешней памяти используются также запоминающие устройства на  магнитной дискете, накопители на оптическихдисках (CD-ROM-Compact Disk Read Only, DVD, Memory-компакт-диск с памятью, только читаемой) и др.

Источникпитания. Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитанияПК.

Таймер.Это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматическийсъем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и долисекунд). Таймер подключается к автономному источнику питания — аккумулятору ипри отключение машины от сети продолжает работать.

Внешниеустройства (ВУ). Это важнейшая составная часть любого вычислительногокомплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50-80%всего ПК. ОТ состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность иэффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве вцелом.

ВУ ПКобеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой пользователями,объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут бытьклассифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующиевиды ВУ:

-  внешние запоминающие устройства (ВЗУ) иливнешняя память ПК;

-  диалоговые средства пользователя;

-  устройства ввода информации;

-  устройства вывода информации;

-  средства связи и телекоммуникации.

Диалоговыесредства пользователя включают в свой состав видеомониторы (дисплеи), режепультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой) и устройства речевоговвода-вывода информации.

Видеомонитор(дисплей) — устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК информации.

Устройстваречевого ввода-вывода относятся к средствам мультимедиа. Устройства речевоговвода — это различные микрофонные акустические системы, «звуковые мыши»,например, со сложным программным обеспечением, позволяющим распознаватьпроизносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и закодировать.

Устройстваречевого вывода — это различные синтезаторы звука, выполняющие преобразованияцифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через динамики или звуковые колонки,подсоединенные к компьютеру.

К устройствамввода информации относятся:

клавиатура- устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информациив ПК;

графическиепланшеты (диджитайзеры) -для ручного ввода графической информации,изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера ); приперемещении пера автоматически выполняются считывание координат егоместоположения и ввод этих координат в ПК;

сканеры — для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописныхтекстов, графиков, рисунков, чертежей; в устройстве кодирования сканера в текстовомрежиме считанные символы после сравнения с эталонными контурами специальнымипрограммами преобразуются в коды ASCII, а в графическом режиме считанныеграфики и чертежи преобразуются в последовательности двухмерных координат;

манипуляторы(устройства указания): джойстик- рычаг, мышь, трекбол-шар в оправе, световоеперо и др. — для ввода графической информации на экран дисплея путем управлениядвижением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора ивводом их в ПК;

сенсорныеэкраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд сполиэкрана дисплея в ПК.

К устройствамвывода информации относятся:

Принтеры — печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель;

графопостроители(плоттеры) — для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков)из ПК на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные с вычерчиваниемизображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатические,струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные ибарабанные. Основные характеристики всех плоттеров примерно одинаковые: скоростьвычерчивания-100-1000 мм/с, у лучших моделей возможны цветное изображение ипередача полутонов; наибольшая разрешающая способность и четкость изображения улазерных плоттеров, но они самые дорогие.

Устройства связии телекоммуникации для связи с приборами и другими средствами автоматизации(согласователи интерфейсов, адаптеры, цифроаналоговые и аналого-цифровыепреобразователи и т.п.) и для подключения ПК к каналам связи, к другим ЭВМ ивычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, «стыки», мультиплексорыпередачи данных, модемы).

В частности сетевойадаптер является внешним интерфейсом ПК и служит для подключения его кканалу связи для обмена информацией с другими ЭВМ, для работы в составевычислительной сети. В глобальных сетях функции сетевого адаптера выполняетмодулятор- демодулятор.

Многие изназванных выше устройств относятся к условно выделенной группе — средстваммультимедиа.

Средствамультимедиа (multimedia- многосредовость) — это комплекс аппаратных ипрограммных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используясамые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты,анимацию и др.

К средстваммультимедиа относятся устройства речевого ввода и вывода информации; широко распространенныеуже сейчас сканеры (поскольку они позволяют автоматически вводить в компьютерпечатные тексты и рисунки); высококачественные видео- (video-) и звуковые(sound-) платы, платы видеозахвата (videograbber), снимающие изображение свидеомагнитофона или видеокамеры и вводящие его в ПК; высококачественныеакустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми колонками,большими видеоэкранами. Но, пожалуй, еще с большим основанием к средстваммультимедиа относят внешние запоминающие устройства большой емкости на оптическихдисках, часто используемые для записи звуковой и видеоинформации.

Стоимостькомпактных дисков (CD) при их массовом тиражировании невысока, а учитывая ихбольшую емкость (650 – 700 Мбайт, а новых типов 8 Гбайт и выше), высокие надежностьи долговечность, стоимость хранения информации на CD для пользователяоказывается несравнимо меньшей, нежели на магнитных дисках. На компакт-дискахорганизуются обширные базы данных, целые библиотеки; на CD представленысловари, справочники, энциклопедии; обучающие и развивающие программы пообщеобразовательным и общим предметам.

CD широкоиспользуется, например, при изучении иностранных языков, правил дорожногодвижения, бухгалтерского учета, законодательства вообще и налоговогозаконодательства в частности. И все это сопровождается текстами и рисунками,речевой информацией и мультипликацией, музыкой и видео. В чисто бытовом аспектеCD можно использовать для хранения аудио- и видеозаписей, т. е. использоватьвместо плейерных аудиокассет и видеокассет. Следует упомянуть, конечно, и обольшом количестве программ компьютерных игр, хранимых на CD.

Таким образом,CD-ROM открывает доступ к огромным объемам разнообразной и по функциональномуназначению, и по среде воспроизведения информации, записанной на компакт-дисках.

Прерывание — временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнениядругой, а в данный момент более важной (приоритетной) программы.

Прерываниявозникают при работе компьютеры постоянно. Достаточно сказать, что всепроцедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям, напримерпрерывания от таймера возникают и обслуживаются контроллером прерываний 18 разв секунду (естественно, пользователь их не замечает).

Контроллерпрерываний обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерываниеот внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдаетсигнал прерывания в МП. МП, получив этот сигнал, приостанавливает выполнениетекущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживаниятого прерывания, которое запросило внешнее устройство. После завершенияпрограммы обслуживания восстанавливается выполнение прерванной программы.Контроллер прерывания.

Внутримашинный системныйинтерфейс.

Внутримашинныйсистемный интерфейс — система связи и сопряжения узлов и блоков ЭВМ междусобой -представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов),схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи ипреобразования сигналов.

Существует дваварианта организации внутримашинного интерфейса.

1. Многосвязныйинтерфейс: каждый блок ПК связан с прочими блоками своими локальными проводами;интерфейс применяется, как правило, только в простейших бытовых.

2.Односвязныйинтерфейс: все блоки ПК связаны друг с другом через общую или системнуюшину.

В подавляющембольшинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используется системнаяшина. Структура и состав системной шины были рассмотрены ранее.Важнейшими функциональными характеристиками системной шины являются:количество обслуживаемых ею устройств и ее пропускная способность, т.е.максимально возможная скорость передачи информации. Пропускная способностьшины зависит от ее разрядности ( есть шины 8-,16-,32- и 64- разрядные) итактовой частоты, на которой шина работает.

В качествесистемной шины в разных ПК использовались и могут использоваться:

шинырасширений — шины общего назначения, позволяющие подключать большое числосамых разнообразных устройств;

локальныешины, специализирующиеся на обслуживании небольшого количества устройствопределенного класса.

Шинырасширений

ШинаMultibus 1 имеет две модификации: PC/XT bus (personal Computer eXtendedTechnology )- ПК с расширенной техлогией ) и PC/AT bus (PC Advachnology — ПК сусовершенствованной технологией ).

Шина PC/XTbus — 8-раазрядная шина данных и 20-разрядная шина адреса, рассчитанная натактовую частоту 4,77 МГц; имеет 3 линии для адаптерных прерываний и 3 каналадля прямого доступа в память ( каналы DMA — Direkt Memory Access). Шина адресаограничивала адресное пространство микропроцессора величиной 1 Мбайт.Используется с МП 8086,8088.

Шина PC/Atbus — 16 разрядная шина данных и 24-разрядная шина адреса, рабочая тактоваячастота до 8 МГц, но может использоваться и МП с тактовой частотой 16 МГц, таккак контроллер шины может делить частоту пополам; имеет 7 линий для адаптерныхпрерываний и 4 канала DMA. Используется с МП 80286

Шина ISA( Industry Standard Architecture — архитектура промышленного стандарта ) — 16-разрядная шина данных и 24-разрядная шина адреса, рабочая тактовая частота16 МГц, но может использоваться и МП с тактовой частотой 50 МГц (коэффициентделения увеличен ); по сравнению с шинами PC/XT и PC /AT увеличено количестволиний аппаратных прерываний с 7 до 15 и каналов прямого доступа к памяти DMA с7 до 11. Благодаря 24-разрядной шине адреса адресное пространство увеличилось с1 до 16 Мбайт. Теоретическая пропускная способность шины данных равна 16 Мбайт/с, но реально она ниже, около 3-5 Мбайт/с, ввиду ряда особенностей ееиспользования. С появлением 32-разрядных высокоскоростных МП шина ISA сталасущественным препятствием увеличения быстродействия ПК.

Шина EISA( Extended ISA ) — 32-разрядная шина данных и 32-разрядная шина адреса, созданав 1989 г. Адресное пространство шины 4 Гбайта, пропускная способность 33 Мбайт/с, причем скорость обмена по каналу МП- КЭШ -ОП определяется параметрамимикросхем памяти, увеличено число разъемов расширений, ( теоретически можетподключаться до 15 устройств, практически до- 10 ). Улучшена система прерываний, шина EISA обеспечивает автоматическое конфигурирование системы и управлениеDMA; полностью совместима с шина ISA( есть разъемы для подключения ISA ), шинаподдерживает многопроцессорную архитектуру вычислительных систем. Шина EISAвесьма дорогая и применяется в скоростных ПК, сетевых серверах и рабочихстанциях.

Шина MCA (Micro Channel Architecture) — 32-разрядная шина, созданная фирмой IBM в 1987 г.для машин PC /2, пропускная способность 76 Мбайт/с, рабочая частота 10-20 Мгц.По своим прочим характеристикам близка к шине EISA, но не совместима ни сISA, ни с EISA. Поскольку ЭВМ PS/2 не получили широкого распространения, впервую очередь ввиду отсутствия наработанного обилия прикладных программ, шинаMCA также используется не очень широко.

Локальныешины

Современныевычислительные системы характеризуются:

стремительнымростом быстродействия микропроцессоров ( например, МП Pentium может выдаватьданные со скоростью 528 Мбайт /с по 64-разрядной шине данных ) и некоторыхвнешних устройств ( так, для отображения цифрового полноэкранного видео свысоким качеством необходима пропускная способность 22 Мбайт/с );

появлениемпрограмм, требующих выполнения большого количества интерфейсных операций (например,программы обработки графики в Windows, работа в среде Multimedia).

В этихусловиях пропускной способности шин расширения, обслуживающих одновременнонесколько устройств, оказалось недостаточно для комфортной работыпользователей, ибо компьютеры стали подолгу «задумываться ».

Разработчикиинтерфейсов пошли по пути создания локальных шин, подключаемых непосредственнок шине МП, работающих на тактовой частоте МП, (но не на внутренней рабочей егочастоте) и обеспечивающих связь с некоторыми скоростными внешними по отношениюк МП, устройствами: основной и внешней памятью, видеосистемами и др.

Сейчассуществуют два основных стандарта универсальных локальных шин: VLB и PCI.

Шина VLB(VЕSA Local Bus- локальная шина VESA) -разработана в 1992 г. Ассоциациейстандартов видеооборудования (VESA — Video Electronics Standards Association),поэтому часто ее называют шиной VESA.

Шина VLB, по существу, является расширением внутренней шины МП для связи с видеоадаптероми реже с винчестером, на подходе 64-разрядный вариант шины. Реальная скоростьпередачи данных по VLB -80 Мбайт /с (теоретически достижимая — 132 Мбайт /с).

Недостаткишины:

рассчитана наработу МП 80386 ,80486, не адаптирована для процессоров Pentium, Pentium Pro,Power PC;

жесткаязависимость от тактовой частоты МП (каждая шина VLB рассчитана только на конкретнуючастоту);

малоеколичество подключаемых устройств — к шине VLB могут подключаться только четыреустройства;

отсутствуетарбитраж шины — могут быть конфликты между подключаемыми устройствами.
Шина PCI (Peripheral Component Interconnect — соединение внешних устройств)-разработана в 1993 г. фирмой Intel.

Шина PCIявляется на много более универсальной, чем VLB. Имеет свой адаптер, позволяющийей настраиваться на работу с любым МП: 80486, Pentium, Pentium Pro, Power PCи др.; она позволяет подключать 10 устройств самой разной конфигурации свозможностью автоконфигурирования, имеет свой «арбитраж», средствауправления передачей данных. Шина PCI пока еще весьма дорогая.

РазрядностьPCI -32 бита с возможностью расширения до 64 бит, теоретическая пропускнаяспособность 132 Мбайта/с (реальная вдвое ниже).

Шина PCI хотяи является локальной, выполняет и многие функции шины расширения, в частности,шины расширения ISA, EISA, MCA (а она совместима сними) при наличии шины PCIподключаются не посредственно к МП (как это имеет место при использовании шиныVLB ) а к самой шине PCI (через интерфейс расширения).

Вариантыконфигурации систем с шинами VLB и PCI показаны соответствено на рис. 4.3 и4.4. Следует иметь ввиду, что использование в ПК шин VLB и PCI возможно толькопри наличии соответствующей VLB — или PCI-материнской платы. Выпускаютсяматеринские платы с мультишинной структурой, позволяющей использовать ISA/EISA, VLB и PCI, так называемые материнские платы с шиной VIP (по начальным буквамVLB, ISA и PCI ).

Но в настоящеевремя платы с шинами VLBне производится и отмирает шина ISA,появились новые шины, такие как AGP,предназначенные для видеоадаптеров с высокой пропускной способностью или такназываемые 3Dускорители.

Функциональныеустройства ПК

Основнымихарактеристиками ПК являются:

1.Быстродействие,производительность, тактовая частота.

Единицамиизмерения быстродействия служат:

МИПС (MIPC-Vega Instruction Per Second)- миллион операций над числами с фиксированнойзапятой (точкой):

МФЛОПС(MFLOPS- Mega Floating Operations Second)- миллион операций над числами с плавающейзапятой (точкой);

КОПС (KOPS-Kilo Operations Per Second)-для низкопроизводительных ЭВМ — тысяча неких усредненныхопераций над числами;

ГФЛОПС (GFLOPS- Gigа Floating Operations Per Second) -миллиард операций в секунду над числамис плавающей запятой (точкой).

Оценкапроизводительности ЭВМ всегда приблизительная, ибо при этом ориентируются нанекоторые усредненные или, наоборот, на конкретные виды операций. Реально прирешении различных задач используются и различные наборы операций. Поэтому дляхарактеристики ПК вместо производительности обычно указывают тактовую частоту,более объективно определяющую быстродействие машины. И так как каждая операциятребует для своего выполнения вполне определенного количество тактов. Знаятактовую частоту, можно достаточно точно определить время выполнения любоймашинной операции.

2. Разрядностьмашины и кодовых шин интерфейса.

Разрядность-этомаксимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременноможет выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации;чем больше разрядность, тем, при прочих равных условиях, будет больше и производительностьПК.

3. Типысистемного и локальных интерфейсов.

Разные типыинтерфейсов обеспечивают разные сроки передачи информации между узлами машины,позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды.

4. Емкостьоперативной памяти.

Емкостьоперативной памяти измеряется чаще всего в мегабайтах (Мбайт). Напоминаем: 1Мбайт = 1024 Кбайта = 1024 байт.

Многиесовременные прикладные программы при оперативной памяти емкостью меньше 32Мбайл просто не работают, либо работают, но очень медленно.

Следует иметьв виду, что увеличение емкости основной памяти в два раза, помимо всегопрочего, дает повышение эффективной производительности ЭВМ при решении сложныхзадач примерно в 1,7 раза.

5. Емкостьнакопителя на жестких магнитных дисках. (винчестера).

Емкостьвинчестера измеряется обычно в мегабайтах или гигабайтах (1 Гбайт = 1024Мбайта).

6. Тип иемкость накопителей на гибких магнитных дисках и лазерных компакт дисков.

Сейчасприменяются накопители на гибких магнитных дисках, использующие дискеты размером3,5 и 5,25 дюйма (практически уже не применяются) (1 дюйм = 25,4 мм). Первыеимеют стандартную емкость 1,44 Мбайта, вторые 1,2 Мбайта. Также применяютсянакопители на компакт дисках в связи с их низкой стоимостью и большой емкостью,размером 650 и 700 Мb,применяются лазерные перезаписываемые диски CD-RWемкостью 650 – 700 Mb.Применяются и такой тип накопителя как DVD. Высокие технологии и высокая стоимость, но и большая емкостьдо 24 Gb.

7. Виды иемкость КЭШ-памяти.

КЭШ-память — это буферная, недоступная для пользователей быстродействующая память, автоматическииспользуемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся вболее медленно действующих запоминающих устройствах. Например, для ускоренияопераций с основной памятью организуется регистровая КЭШ-память внутри микропроцессора(КЭШ-память первого уровня) или вне микропроцессора на материнской плате(КЭШ-память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятьюорганизуется КЭШ-память на ячейка электронной памяти.

Следует иметьв виду, что наличие КЭШ-памяти емкостью 256 Кбайт увеличивает производительностьПК примерно на 20%. Встречается емкость КЭШ-памяти и 512 Кбайт.

8. Типвидеомонитора (дисплея) и видеоадаптера.

9.Типпринтера.

10. Наличиематематического сопроцессора.

Математическийсопроцессор позволяет в десятки раз ускорить выполнение операций над двоичнымичислами с плавающей запятой и над двоично-кодированными десятичными числами.

11. Имеющеесяпрограммное обеспечение и вид операционной системы.

12.Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ.

Аппаратная ипрограммная совместимость с другими типами ЭВМ означает возможность использованияна компьютере соответственно тех же технических элементов и программногообеспечения, что и на других типах машин.

13. Возможностьработы в вычислительной сети.

14. Взможностьработы в многозадачном режиме.

Многозадачныйрежим позволяет выполнять вычисления одновременно по нескольким программам(многопрограммный режим) или для нескольких пользователей (многопользовательскийрежим). Совмещение во времени работы нескольких устройств машины, возможное в такомрежиме, позволяет значительно увеличить эффективное быстродействие ЭВМ.

15. Надежность.

Надежность — это способность системы выполнять полностью и правильно все заданные ейфункции. Надежность ПК измеряется обычно средним временем наработки на отказ.

16.Сто

еще рефераты
Еще работы по компьютерам и переферийным устройствам