3 Як влаштований комп’ютер - СтудІзба

Як влаштований комп'ютер

Основні блоки.Зазвичай ПК складаються з трьох частин:

Системний блок.
Клавіатури, що дозволяє вводити символи на комп'ютер.
Монітора (дисплея) – для зображення текстів та графічної інформації.

Комп'ютери випускаються і портативному варіанті – зазвичай у блокнотному виконанні (ноутбук). Тут системний блок, монітор та клавіатура, поміщені в один корпус: системний блок захований під клавіатурою, а монітор зроблений як кришка до клавіатури.

Системний блок.Хоча з цих частин комп'ютера системний блок виглядає найменш ефектно, саме він є в комп'ютері "головним". У ньому розташовуються всі основні вузли комп'ютера:

Електронні схеми, що управляють роботою комп'ютера (мікропроцесор, оперативна пам'ять, контролери пристроїв і т.д.)
Блок живлення, який перетворює електроживлення мережі на постійний струм низької напруги, що подається на електронні схеми комп'ютера.
Накопичувачі(дисководи)для гнучких магнітних дисків, що використовуються для читання та запису на гнучкі магнітні диски.
Накопичувач на жорсткому магнітному диску, призначений для читання та запису на незнімний жорсткий магнітний диск (вінчестер).

До системного блоку комп'ютера можна підключити різні пристрої введення-виведення інформації, розширюючи цим його функціональні можливості.

Зовнішні пристрої.Багато пристроїв знаходяться поза системним блоком комп'ютера і приєднуються до нього через спеціальні гнізда (роз'єми), які зазвичай знаходяться на задній стінці системного блоку. Такі пристрої зазвичай називають зовнішніми. Крім монітора та клавіатури такими пристроями є.

Принтер – для друку графічної та текстової інформації.
Миша – пристрій, що полегшує введення інформації в комп'ютер.
Джойстик – маніпулятор як укріпленої на шарнірі ручки з кнопкою, використовується переважно для комп'ютерних ігор;
Також інші пристрої.

Внутрішні пристрої.Деякі пристрої можуть вставлятися всередину системного блоку, тому вони називаються внутрішніми, наприклад:

Дисковод для компакт-дисків, він забезпечує можливість читання даних з комп'ютерних компакт-дисків та програвання аудіо компакт-дисків
Стрімер – для зберігання даних на магнітній стрічці
Звукова карта – для відтворення та запису звуків (музики, голоси тощо)

Втім, модеми, факс-модеми, стримери та інші пристрої можуть випускатися і у зовнішньому виконанні. Як правило, пристрої у внутрішньому виконанні коштують дешевше – для них не треба виготовляти корпус та їх не треба постачати своїм блоком живлення.

Контролери та пристрої.Для управління роботою пристроїв у комп'ютері використовуються електронні схеми - контролери. Різні пристрої використовують різні способи підключення до контролерів:

1.Дисковод для дискет, клавіатура і т.д. підключається до стандартних контролерів, що є у складі комп'ютера;

2.Звукові карти, багато факс-модемів і т.д. виконано як електронні плати, тобто. змонтовані на одній платі зі своїм контролером;

3.Інші пристрої використовують наступний спосіб підключення: в системний блок комп'ютера вставляється електронна плата (контролер), що керує роботою пристрою, а сам пристрій приєднується до цієї плати кабелем.

Мікропроцесор та співпроцесор.

Мікропроцесор.Основним елементом у комп'ютері, його “мозком”, є мікропроцесор – невелика (у кілька сантиметрів) електронна схема, виконує всі обчислення та обробку інформації. Мікропроцесор вміє виконувати сотні різних операцій і робить це зі швидкістю кілька десятків або навіть сотень мільйонів операцій в секунду. Мікропроцесори в порядку зростання продуктивності та ціни: Intel -8088, 80286, 80386 (модифікації SX та DX), 80486 (модифікації SX, SX 2, DX, DX 2 та DX 4), Pentium, Pentium Pro (3,4).

Тактова частота.Тактова частота показує швидкість виконання елементарних операцій усередині мікропроцесора. Різні модеми мікропроцесорів виконують одні й самі команди ( наприклад додавання чи множення) за різне число тактів. Чим сучасніша модель мікропроцесора, тим як правило, менше тактів потрібно мікропроцесору для виконання команд.

Сопроцесор.У тих випадках коли на комп'ютері доводиться виконувати багато математичних обчислень (наприклад, в інженерних розрахунках, обробці тривимірних зображень і т.д.), бажано, щоб математичні операції над речовими числами підтримувалися апаратно, тобто . самим мікропроцесором. Але мікропроцесори не забезпечують таку підтримку, тому до них для цього потрібно додати математичний співпроцесор, який допомагає основному мікропроцесор виконувати математичні операції над речовими числами. Нові мікропроцесори (Pentium) самі вміють виконувати операції над речовими числами, тому їм співпроцесори не потрібні.

Оперативна пам'ять. Дуже важливим елементом комп'ютера є оперативна пам'ять. Саме з неї процесор бере програми та вихідні дані для обробки, у неї він записує отримані результати. Назва"оперативна" ця пам'ять отримала тому, що вона працює дуже швидко, тому процесору практично не доводиться чекати при читанні даних з пам'яті або запису в пам'ять. Однак дані, що містяться в ній, зберігаються тільки поки комп'ютер увімкнено. При вимкненні комп'ютера вміст оперативної пам'яті стирається (за деякими винятками). Часто для оперативної пам'яті використовують позначення RAM (random access memory, тобто пам'ять з довільним доступом). Від кількості встановленої в комп'ютері оперативної пам'яті залежить, з якими програмами ви зможете на ньому працювати. При недостатній кількості оперативної пам'яті багато програм або зовсім не працюватимуть, або працюватимуть вкрай повільно.

Кеш-пам'ять.Для прискорення доступу до оперативної пам'яті на швидкодіючих комп'ютерах використовується спеціальна надшвидкодіюча кеш-пам'ять, яка розташовується як би між мікропроцесором і оперативною пам'яттю і зберігає копії часто використовуваних ділянок оперативної пам'яті. При зверненні мікропроцесора до пам'яті спочатку проводиться пошук потрібних даних у кеш-пам'яті. Оскільки час доступу до кеш-пам'яті в кілька разів менше, ніж до звичайної пам'яті, а в більшості випадків необхідні мікропроцесору дані вже містяться в кеш-пам'яті, середній час доступу до пам'яті зменшується.

CMOS(напівпостійна пам'ять).Крім звичайної оперативної пам'яті та постійної пам'яті в комп'ютері є також невелика ділянка пам'яті для зберігання параметрів та конфігурацій комп'ютера. Його часто називають CMOS-пам'яттю, оскільки ця пам'ять виконується за технологією CMOS (complementary metal-oxide semiconductor), що володіє низьким енергоспоживанням. Вміст CMOS-пам'яті не змінюється при вимкненні живлення комп'ютера, оскількидля живлення використовується спеціальний акумулятор.

Електронні плати, контролери та шини

Електронні платы.Електронна начинка ПК, зазвичай, виконується з кількох модулів – електронних плат. Кожна плата є плоским шматком пластику, на якому укріплені електронні компоненти (мікросхеми, конденсатори і т.д.) і різні роз'єми. Усередині електронної плати прокладено провідники для з'єднання змонтованих на платі компонентів між собою.

Материнська плата.Найбільшою електронною платою в комп'ютері є системна, або материнська, плата. На ній зазвичай розташовуються основний мікропроцесор, оперативна пам'ять, кеш-пам'ять, шини та BIOS. Крім того, там знаходяться електронні схеми (контролери), які керують деякими пристроями комп'ютера. Так, контролер клавіатури завжди знаходиться на материнській платі. Часто там знаходяться і контролери для інших пристроїв (жорстких дисків, дисководів для дискет і т.д.).

Контролери.Електронні схеми, що керують різними пристроями комп'ютера, називаються контролерами. У всіх комп'ютерах є контролери для керування клавіатурою, монітором, дисководом, жорстким диском і т.д.

Плати контролерів.Різним користувачам у комп'ютері потрібен різний набір контролерів. Тому всі контролери комп'ютера вбудовуються в материнську плату лише у деяких спеціальних комп'ютерах. Більшість комп'ютерів деякі контролери розташовуються на окремих електронних платах – платах контролерів. Ці плати вставляються в спеціальні роз'єми (слоти) на материнській платі комп'ютера.

За допомогою додавання та заміни плат контролерів користувач може модифікувати комп'ютер, розширюючи його можливості та налаштовуючи його засвоїм потребам. Наприклад, користувач може додати факс-модем, звукову карту, плату прийому телепередач і т.д.

Шини.При вставці в роз'єм материнської плати контролер підключається до шини - магістралі передачі між оперативною пам'яттю і контролерами. У сучасних комп'ютерах зазвичай є дві шини:

У старіших комп'ютерах може бути інші шини – EISA , VESA ( VLB ) та інших. Втім, задля забезпечення сумісності навіть сучасні сервери локальних мереж зазвичай оснащуються шиною EISA .

Рознімання шин.Кожен контролер може бути підключений лише до тієї шини, на яку він розрахований. Тому рознімання різних шин зроблено різними, щоб їх не можна було переплутати. При покупці контролерів слід знати, роз'єми яких шин є у вашому комп'ютері, тому що інакше куплений контролер виявиться марним.

Контролери портів вводу-виводу.Одним з контролерів, які присутні майже в кожному комп'ютері, є контролер портів введення-виводу. Часто цей контролер інтегровано до складу материнської плати. Контролер портів вводу-виводу з'єднується кабелями з роз'ємами на задній стінці комп'ютера, через які до комп'ютера підключаються принтер, миша та інші пристрої. Порти введення-виводу бувають таких типів:

Паралельні(що позначаються LPT 1 – LPT 4). До відповідних роз'ємів на задній стінці комп'ютера (що мають 25 гнізд) зазвичай підключаються принтери.
Послідовні(позначаються COM 1 – COM 3). До відповідних роз'ємів на задній стінці комп'ютера (що мають 9 або 25 штирьків) зазвичай приєднуються миша, модем та ін.
Ігровий порт.До його роз'єму (що має 15 гнізд) підключається джойстик. Ігровий порт є не ввсіх комп'ютерів.

Як правило, контролер портів комп'ютера підтримує один паралельний і два послідовні порти.

Роз'єми шиниUSB.У комп'ютерах є роз'єми універсальної послідовної шини USB . Незабаром будуть випущені моделі клавіатур, мишей, принтерів, модемів, дисководів, сканерів і т.д., що підключаються до шини USB. При цьому до кожного пристрою, підключеного до шини USB, можна підключати інші пристрої USB (всього може бути підключено до 127 пристроїв). USB-пристрій можна підключати та від'єднувати при працюючому комп'ютері. Можливо, в недалекому майбутньому в комп'ютерах замість роз'ємів клавіатури, портів і джойстика будуть лише два-три маленькі роз'єми USB.