Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Магистрально модульный принцип построения компьютера. Файлы и файловая система. Работу выполнила учитель информатики МБОУ «СОШ с.Шумейка » Лукашова Валентина Николаевна
Функциональная схема ПК. Ранее отмечалось, что ПК способен обмениваться информацией, хранить её и обрабатывать. Устройства ПК можно разделить на устройства для обмена информацией, устройства для хранения информации и устройства для её обработки. Кроме этого необходимо организовать передачу данных внутри компьютерной системы и согласование работы устройств друг с другом. Рассмотрим функциональную схему ПК:
Центральный процессор Основным устройством обработки информации в ПК является центральный процессор (кроме него в состав ПК могут входить различные сопроцессоры, а сам ЦП может быть многоядерным, т.е. может состоять из нескольких процессоров, объединенных в одном корпусе). Современные процессоры представляют собой большие интегральные схемы (БИС). БИС является «большой» не по размеру, а по количеству элементов (десятки миллионов). На рисунках ниже процессор (вид сверху и вид снизу) примерно в натуральную величину.
Внутренняя память Для хранения информации в компьютере служит память. Память можно разделить на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память современных ПК – БИС. Часть внутренней памяти хранит информацию постоянно. Для этого служат микросхемы ПЗУ (Постоянное Запоминающее Устройство) . В ПЗУ хранится информация, необходимая для загрузки компьютера. Если есть необходимость изменять эти данные, то используются микросхемы ППЗУ (Перепрограммируемое Постоянное Запоминающее Устройство). Часто пользователь ПК даже не знает о существовании этих видов внутренней памяти; никогда не зажимал клавишу Del перед загрузкой операционной системы и не заходил в настройки BIOS (Basic Input Output System - Базовой системы ввода-вывода). Следующая часть внутренней памяти – микросхемы ОЗУ (Оперативное Запоминающее Устройство) . ОЗУ устроено так, что может хранить информацию, только когда компьютер включен. После выключения всё содержимое ОЗУ стирается. Именно с этой частью внутренней памяти пользователи знакомы лучше всего, так как в неё при каждом сеансе работы с ПК помещаются обрабатываемые данные и обрабатывающие их программы.
В ПК обычно есть несколько видов ОЗУ: ОЗУ общего назначения (для временного хранения программ и данных); Видео ОЗУ (используется для хранения данных о изображении, которое пользователь видит на экране дисплея); КЭШ – память (быстродействующее ОЗУ; размещается обычно в самом процессоре. Служит для ускорения работы системы).
Внешняя память. Внешняя память ПК – различные носители информации (магнитные, оптические диски и др.). Для использования в ПК, информация с носителя должна быть перенесена в оперативную память (ОЗУ), а для долговременного хранения информация из ОЗУ записывается на носитель. Для чтения и записи дисков используют специальные устройства – дисководы.
Параметры дисководов Дисковод Носитель Принцип хранения информации Типичная ёмкость носителя Сменяемость носителя Скорость чтения данных Запись данных на носитель Средний срок надёжного хранения данных FDD Дискета Магнитный 1,44 Мб сменяемый 50 Кб/с многократная 1 год HDD Жёсткий диск Магнитный 40 - 200 Гб несменяемый до 133 Мб/с многократная 5-10 лет CD - ROM CD, CD-R, CD-RW Оптический 650 - 700Мб сменяемый до 7,8 Мб/с невозможна десятки лет DVD - ROM DVD, DVD-R, DVD-RW Оптический 4,7 Гб сменяемый до 21 Мб/с невозможна десятки лет CD - RW CD, CD-R, CD-RW Оптический 650 - 700Мб сменяемый до 7,8 Мб/с невозможна на CD, один раз на болванку CD-R, многократно на CD-RW десятки лет DVD - RW DVD, DVD-R, DVD-RW Оптический 4,7 Гб сменяемый до 21 Мб/с невозможна на DVD, один раз на болванку DVD-R,многократно наDVD-RW десятки лет
В последнее время всё больше распространяется так называемая флэш-память. Она представляет собой микросхемы ППЗУ. Модуль флэш-памяти подключается к компьютеру с помощью разъёмного соединения. Во флэш-памяти нет движущихся механических частей, поэтому они обеспечивают высокую надёжность хранения данных при использовании в мобильных устройствах (портативных компьютерах, цифровых видеокамерах и фотоаппаратах и т.п.).
Устройства ввода и вывода информации. Для обмена информацией с пользователями, компьютерными сетями или техническими системами служат устройства ввода и вывода информации (УВВ) . Ниже приведен список наиболее типичных УВВ. Наименование Категория Назначение Внешний вид Клавиатура Устройство ввода информации Ввод текстовой информации Мышь, трекбол Устройство ввода информации Ввод графической информации и работа с графическим интерфейсом программ Сканер Устройство ввода информации Преобразование графической информации в компьютерную форму представления Цифровые фотоаппараты и видеокамеры Устройство ввода информации Ввод графической информации Микрофон Устройство ввода информации Ввод звуковой информации Дисплей (монитор) Устройство вывода информации Отображение текстовой и графической информации на экране Принтер Устройство вывода информации Вывод на бумагу текстовой и графической информации Плоттер Устройство вывода информации Вывод на бумагу широкоформатных изображений Акустические колонки Устройство вывода информации Вывод звуковой информации
Системная шина. Для обмена данными внутри компьютерной системы используют системную магистраль (шину) . Она представляет собой набор металлических проводников (данные передаются электрическими импульсами) и комплект микросхем. Компьютерная ши́на (от англ. computer bus , bidirectional universal switch - двунаправленный универсальный коммутатор) - в архитектуре компьютера подсистема, которая передаёт данные между функциональными блоками компьютера. Обычно шина управляется драйвером. В отличие от связи точка-точка, к шине можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор коннекторов (соединений) для физического подключения устройств, карт и кабелей. Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16). Ниже - обычный 32-битный разъем шины PCI.
Контроллеры (адаптеры) внешних устройств. Для согласования работы различных устройств системы используются контроллеры. Все устройства ПК, кроме процессора и внутренней памяти, подключаются к системной магистрали с их помощью (поэтому их называют внешними или периферийнымиустройствами). Для подключения периферийных устройств могут использоваться как специальные модули так и встроенные в материнскую плату порты ввода - вывода. На рисунке изображена видеокарта - модуль через который обычно осуществляется подключение монитора.
Чипсеты современных компьютеров Чаще всего чипсет материнских плат современных компьютеров состоит из двух основных микросхем (иногда объединяемых в один чип, т. н. системный контроллер-концентратор (англ. System Controller Hub , SCH): 1. контроллер-концентратор памяти (англ. Memory Controller Hub , MCH ) или северный мост (англ. northbridge) - обеспечивает взаимодействие ЦП с памятью. Соединяется с ЦП высокоскоростной шиной (FSB , HyperTransport или QPI). В современных ЦП (например Opteron , Itanium , Nehalem , UltraSPARC T1) контроллер памяти может быть интегрирован непосредственно в ЦП. В MCH некоторых чипсетов может интегрироваться графический процессор ; 2. контроллер-концентратор ввода-вывода (англ. I/O Controller Hub , ICH ) или южный мост (англ. southbridge) - обеспечивает взаимодействие между ЦП и жестким диском, картами PCI , низкоскоростными интерфейсами PCI Express , интерфейсами IDE , SATA , USB и пр.
Новый « топовый » чипсет Intel X78 поступит первым заказчикам в ноябре текущего года по цене $73 за микрочип. Его приход привнесет с собой определенные изменения в модельном ряду системной логики компании Intel . Если производитель продолжить поставки на рынок чипсета Z68 по цене $48, то вот бывшая флагманом модель X58 постепенно станет историей. Предыдущая « топовая » модель слишком долго задержалась на мировом рынке – многие ожидали появления замены ему гораздо раньше ноября 2011 года. Наблюдатели, исходя из этого факта, делают вывод, что задержится также смена центральным процессорам Sandy Bridge E, которые не появятся до четвертого квартала 2012 года. Ценник в $73 для чипсета, поддерживающего работу лишь с портами USB 2.0, кажется немаленьким. Но не стоит забывать, что его функциональность все же очень и очень неплоха: поддержка десяти портов SATA с пропускной способностью 6 Гбит/с, поддержка шины PCIe 2.0 для подключения графического адаптера и PCIe 3.0 специально для подключения привода. Помимо этого стоит отметить гигабитный Ethernet -контроллер и контроллер SCSI-интерфейса. Более глубокое изучение функциональсности чипсета Intel X78 дает нам основания утверждать, что эта модель может считаться логикой для рабочих станций, а в купе с « топовым » центральным процессором - базой для «экстремального» персонального компьютера, в том числе с прицелом на оверклокинг. Даже с четырехъядерным процессором Core i7 3820, работающим на частоте 3,6 ГГц, можно получить прибавку в скорости до 3,9 ГГц в турбо-режиме. « Топовый » шестиядерный процессор Core i7 Extreme 3960X с частотой 3,3 ГГц позволяет легко увеличить тактовую частоту до 3,9 ГГц, что означает очень и очень серьезную производительность.
Магистрально-модульный принцип построения компьютера. В основу большинства настольных ПК положен магистрально-модульный принцип построения. Основу такого компьютера составляет системная (материнская) плата:
На ней размещаются системная магистраль и имеются разъёмные соединения для установки процессора, внутренней памяти и контроллеров внешних устройств (слоты) . Это дает пользователю возможность самому комплектовать компьютер, при необходимости модернизировать или ремонтировать путём замены модулей. На рисунке ниже показан фрагмент материнской платы с установленными модулями оперативной памяти. Системная плата вместе с подключенными к ней модулями размещается в системном блоке. В нём же находятся дисководы и блок питания. С тыльной стороны системного блока находятся разъёмные соединения для подключения электрического питания и внешних устройств.
Характеристики ПК. 1. Важнейшей характеристикой ПК является быстродействие процессора, так как от него зависит скорость обработки данныхкомпьютером. Быстродействие процессора зависит от трёх параметров. Тактовая частота (количество тактов в секунду): такт – импульс, задающий темп работы процессора; на выполнение процессором каждой базовой операции (например, сложения двух двоичных чисел) отводится определённое количество тактов, чем выше тактовая частота, тем больше операций в секунду выполнит процессор. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц – миллион тактов в секунду) или гигагерцах (ГГц – миллиард тактов в секунду). Разрядность шины данных - количество двоичных разрядов, которые процессор может обработать за одну операцию. Разрядность процессора измеряют в битах. Иногда уточняют и разрядность шины адреса. Она показывает, сколько ячеек (адресов) внутренней памяти может быть использовано данным процессором (так называемое адресное пространство процессора). Система команд и особенности архитектуры процессора (наличие КЭШ-памяти и др.). Быстродействие процессора определяется путём тестирования с помощью специальных компьютерных программ. 2. Не менее важна для работы компьютера оперативная память (ОЗУ) . Модули памяти характеризуются быстродействием (максимальной скоростью записи или считывания информации) и информационной ёмкостью. В один компьютер можно установить несколько модулей ОЗУ. 3. Необходимым компонентом компьютерной системы является внешняя память. Носители информации могут быть различны по принципу записи и считывания данных и информационной ёмкости. Наличие устройств для записи и считывания различных носителей является важной характеристикой компьютера. 4. Наличие клавиатуры и дисплея необходимы для работы пользователя с ПК, но во многих случаях не обойтись без дополнительных внешних устройств. Их наличие или возможность их подключения – ещё одна важная характеристика компьютерной системы. 5. Всё, что сказано выше о характеристиках компьютера имеет отношение к аппаратной части компьютерной системы, но не менее важным показателем качества компьютера является его программное обеспечение.
Файловая система Программы и данные, которые пользователь помещает в свой компьютер, хранятся на внешних носителях информации в виде файлов. Файл – информация, имеющая собственное имя и хранящаяся во внешней памяти. Практически во всех операционных системах имя файла состоит из двух частей, разделённых точкой. Первую часть (собственно имя) дает файлу пользователь, а вторую часть (расширение) задает программа при его создании (или пользователь выбирает возможные варианты расширений - форматов). Расширение файла указывает на тип (формат) файла. Под форматом файла понимается способ представления информации внутри файла. Одно и тоже изображение можно сохранить в разных форматах. В результате полученные файлы будут разного размера и при открытии будут воспроизводить изображения разного качества. На одном компьютере может быть несколько дисководов. Каждому из них присваивается имя из одной латинской буквы: А, В, С и т.д. Часто, винчестер «разбивают» на разделы – логические диски. Логические диски обозначаются разными буквами, и они работают как отдельные дисководы, хотя физически винчестер один. На каждом носителе информации может храниться большое количество файлов. Каждый диск разбивается на две области: область хранения файлов и таблицу размещения файлов. Это происходит во время форматирования диска. Если провести аналогию диска с книгой, то таблица размещения – это оглавление, а область хранения – это содержание. Таблицы размещения файлов нас более интересовать не будут, так как используются они только компьютером. Для пользователя же имеет значение только организация его доступа к файлам хранящимся на диске. Одноуровневая файловая система – простая последовательность файлов. Для отыскания файла в такой структуре достаточно знать имя диска и имя файла. Например, если файл Проба. doc находится на диске в дисководе «А», то его «полный адрес» выглядит так: А:\Проба. doc
Многоуровневая (иерархическая) файловая система – древовидный способ организации файлов на диске. Кроме самих файлов в такой структуре присутствуют папки (каталоги) . Каждая папка (каталог) может содержать файлы и вложенные папки. В результате образуется структура, напоминающая перевёрнутое дерево: Такая структура подразумевает использование нескольких параметров, определяющих местоположение файла. Первая координата - имя носителя. Второй координатой, определяющей адрес файла, является последовательность имен папок (каталогов), начиная с самого верхнего уровня (верхний уровень называют корневым каталогом диска) и заканчивая той папкой (каталогом), в которой непосредственно находится файл. Третья «координата» - имя файла. Последовательно записанные имя диска, последовательность имен папок и имя файла называют путем к файлу. Например: D: \ Documents \ Юмор \ Анекдот.doc
Файловая система Windows . В Windows принята многоуровневая (иерархическая) система хранения файлов. Вершиной иерархии является Рабочий стол. Далее располагаются системные папки Мой компьютер, Сетевое окружение, Корзина (в Windows XP и Windows Vista все эти объекты кроме Корзины находятся в Пуске). Пользователь может частично изменять иерархию системы и помещать наиболее часто используемые объекты (или их ярлыки) на рабочий стол. Для удобства пользователя каждому типу файлов поставлена в соответствие пиктограмма по внешнему виду которой можно догадаться о содержимом файла и понять с помощью какой программы его можно открыть. Например: С файлами и папками с помощью графического интерфейса и контекстных меню пользователь может легко выполнять операции копирования, перемещения, удаления и переименования файлов. Файлы и папки легко создаются с помощью контекстного меню. Для поиска файлов или папок в кнопке Пуск предусмотрен специальный режим. Открыть файл можно как из приложения, так и непосредственно из ОС (в последнем случае, нужное приложение стартует автоматически или, если файл нестандартного формата, то система предлагает перечень программ, с помощью которых можно попытаться открыть данный файл). Для удобства пользователя каждому типу файлов поставлена в соответствие пиктограмма по внешнему виду которой можно догадаться о содержимом файла и понять с помощью какой программы его можно открыть. Например:
Домашнее задание. Тема исследовательской работы: Интерфейсы в вычислительной технике. 1.Компьютер представляет собой аппаратно-программную систему. Что это означает? 2.Какое устройство является основным устройством обработки информации в ПК? Что вы можете рассказать об этом устройстве? 3.Для чего служат микросхемы ПЗУ, ОЗУ? 4.Приведите примеры известных вам ППЗУ. 5.Какие из характеристик ПК являются важнейшими? Что они определяют? Контрольные вопросы.
Принимайте участие!
Некоторые уроки могут показаться детям скучными. И тогда на занятиях начинает страдать дисциплина, школьники быстро устают и не желают принимать участие в обсуждении.
Кейс-уроки были созданы, чтобы соединить учебные школьные знания с остро необходимыми компетенциями, такими как креативность, системное и критическое мышление, целеустремленность и другие.
Благодаря кейсам вы сможете помочь школьнику получать пользу и удовольствие от учебы, справиться с его личными проблемами!
Одаренные дети — кто они? Что такое способности, что такое одаренность? И чем отличаются способные дети от одаренных? Как распознать одаренного ребенка? У всех ли детей одаренность проявляется одинаково?Какие советы дать родителям даровитого ребенка при его воспитании? Об этом — в нашем вебинаре.
Читайте новые статьи
Современным ученикам не подходят традиционные методы преподавания. Им сложно не отвлекаясь сидеть над учебниками, а долгие объяснения вгоняют в скуку. В результате - отторжение от учёбы. Между тем приоритет визуальности в подаче информации - главная тенденция в современном образовании. Вместо того чтобы критиковать тягу ребят к «картинкам из Интернета», используйте эту особенность в положительном ключе и начните включать в план урока просмотр тематических видео. Зачем это нужно и как самим подготовить ролик - читайте в этой статье.
Цели:
Оборудование: доска, компьютер, компьютерная презентация.
В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.
Магистраль (системная шина) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления , которые представляют собой многопроводные линии. К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).
Шина данных . По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.
Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, то есть количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессоров постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.
Шина адреса . Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении - от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).
Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти (адресное пространство), то есть количество однобайтовых ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:
N = 2 I , где I - разрядность шины адреса.
Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию - считывание или запись информации из памяти - нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.
Важнейшим аппаратным компонентом компьютера является системна плата. На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора, слоты для установки оперативной памяти, а так же контроллеров внешних устройств.
Материнская плата (Motherboard) - основной элемент системного блока, позволяющий объединить все основные компоненты и устройства компьютера, и обеспечить передачу данных между ними.
Еще 10-15 лет назад системные платы (и подавляющее большинство других узлов) персональных компьютеров строились на основе цифровых микросхем малой и средней степени интеграции (вентилей, триггеров, регистров и т.п.). И если бы вам пришлось иметь дело с компьютерами ХТ/АТ, тогда вы бы увидели системную плату с полутора-двумя сотнями корпусов интегральных схем (ИС).
Пропускная способность . Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты тактового генератора (обычно меряется в мегагерцах - МГц) и разрядность, т.е количество битов данных, которые устройство может обрабатывать или передавать одновременно (измеряется в битах). Дополнительно в устройствах используется внутреннее умножение частоты с разными коэффициентами.
Соответственно, скорость передачи данных (пропускная способность шины данных измеряется в бит/с) равна произведению разрядности шины (измеряется в битах) и частоты шины (измеряется в Гц = 1/с):
Пропускная способность шины = Разрядность шины × Частота шины.
Северный и южный мосты . Для согласования тактовой частоты и разрядности устройств на системной плате устанавливают специальные микросхемы, включающие в себя контроллер оперативной памяти и видеопамяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост).
Северный мост - это системный контроллер, являющийся одним из элементов чипсета материнской платы, отвечающий за работу с оперативной памятью (RAM), видеоадаптером и процессором (CPU). Северный мост отвечает за частоту системной шины, тип оперативной памяти и ее максимально возможный объем. Одной из основных функций северного моста является обеспечение взаимодействия системной платы и процессора, а также определение скорости работы. Частью северного моста во многих современных материнских платах является встроенный видеоадаптер. Таким образом, функциональная особенность северного моста являет собой еще и управление шиной видеоадаптера и ее быстродействием. Также северный мост обеспечивает связь всех вышеперечисленных устройств с южным мостом.
Северный мост получил свое название благодаря "географическому" расположению на материнской плате. Внешне это квадратной формы микрочип, расположенный под процессором, но в верхней части системной платы. Как правило, северный мост использует дополнительное охлаждение. Обычно это пассивный радиатор, реже - радиатор с активным охлаждением в виде небольшого кулера. Связано это с тем, что температура северного моста примерно на 30 градусов Цельсия всегда выше температуры "южного собрата".
Завышенная температура вполне обоснована. Во-первых, северный мост находится в непосредственной близости от центрального процессора, во-вторых, он находится выше видеокарты, жестких дисков и южного моста. Это означает, что часть тепла от вышеупомянутых устройств доходит до северного моста. Ну и в-третьих, самое главное - северный мост отвечает за обработку команд самых сильных компонентов системы - процессор, память и графику. Поэтому будем считать, что увеличенный номинал температуры является нормой для северного моста любой материнской платы.
Южный мост - это функциональный контроллер, известен как контроллер ввода-вывода или ICH (In/Out Controller Hub). Отвечает за так называемые "медленные" операции, к которым относится отработка взаимодействия между интерфейсами IDE, SATA, USB, LAN, Embeded Audio и северным мостом системы, который, в свою очередь, напрямую связан с процессором и другими важными компонентами, такими как оперативная память или видеоподсистема. Также южный мост отвечает за обработку данных на шинах PCI, PCIe и ISA (в старых моделях системных плат).
Список обслуживаемых систем материнской платы южным мостом довольно велик. Помимо вышеприведенных IDE, SATA, USB, LAN и прочего, южный мост отвечает еще и за SM шину (используется для управления вентиляторами на плате), DMA-контроллер, IRQ-контроллер, системные часы, BIOS, системы энергообеспечения APM и ACPI, шину LPC Bridge.
Как правило, выход из строя южного моста ставит точку в жизни системной платы. Именно южный мост является порой первым щитом, принявшим "удар на себя". Ввиду технологических особенностей это так. Причин "гибели" южного моста на порядок больше, чем северного, ведь он работает напрямую с "внешними" устройствами. Так, частой причиной выхода из строя ЮМ является банальный перегрев, вызванный коротким замыканием, например, USB-разъема. Либо неисправности питания жесткого диска. Т.к. в большинстве случаев южный мост не оборудован системой дополнительного охлаждения, он перегревается и сгорает. Реже причиной поломки южного моста является заводской брак. Деформация (излишние изгибы) системной платы также приводит к повышению нагрева южного моста с последующим выходом его из строя.
Частота процессора. Северный мост обеспечивает обмен данными с процессором, оперативной памятью и видеопамятью. Частота процессора в несколько раз больше, чем базовая частота магистрали.
Частота процессора - это количество синхронизирующих импульсов в секунду.
Количество тактов в секунду, не совпадает с фактическим количеством операций в секунду, выполняемых компьютером. Для процессора значение частоты измеряют в гигагерцах (ГГц). Именно частота процессора влияет на производительность и быстроту вашего компьютера. Но производительность не зависит только от частоты процессора!
Например, в наиболее быстрых компьютерах частота шины составляет 266МГц, коэффициент умножения частоты 14, следовательно, частота процессора
266 МГц × 14 ≈ 3,7 ГГц.
Системная шина . Между северным мостом и процессором данные передаются по системной шине с частотой, которая в четыре раза больше частоты FSB. Таким образом, процессор может получать и передавать данные с частотой 266 МГц × 14 = 1064 МГц. Так как разрядность системной шины равна разрядности процессора и составляет 64 бита, то пропускная способность системной шины равна:
64 бит × 1064 МГц = 68096 Мбит/с ≈ 66 Гбит/с ≈ 8 Гбайт/с
Шины AGP и PCI Express. По мере усложнения графики приложений требования к быстродействию шины, связывающей видеопамять с процессором и оперативной памятью, возрастают. Для подключения видеоплаты к северному мосту может использоваться 32-битовая шинаAGP. Эта шина первоначально передавала данные с частотой 66 МГц, в настоящее время возможно использование шины AGP×8, частота которой 66 МГц × 8 = 528 МГц. В этом случае пропускная способность шины видеоданных составляет:
32 бит × 528 МГц = 16896 Мбит/с = 16,5 Гбит/с ≈ 2Гбайт/с
В настоящее время для подключения видеоплаты к северному мосту все большее распространение получает шина PCI Express (ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств). Пропускная способность этой шины значительно выше пропускной способности AGPи PCI.
Шина PCI. К северному мосту подключается по специальной шине южный мост, к которому, в свою очередь, подключаются периферийные устройства. Шина PCI (шина взаимодействия периферийных устройств) обеспечивает обмен информацией с контролерами периферийных устройств, которые устанавливаются в слоты расширения системной платы.
Наиболее часто эта шина используется для установки устройств доступа по локальной сети, глобальной сети Интернет (встроенный модем) и беспроводной сети (Wi-Fi).
Разрядность шины PCI может составлять 32 бита или 64 бита, а частота - 33 МГц или 66 МГц. Таким образом, максимальная пропускная способность шины PCI составляет:
64 бит × 66 МГц = 4224 Мбит/с = 528 Мбайт/с
Шина IEEE 1394 (Fire Wire, i-Link) . Последовательная высокоскоростная шина, предназначенная для обмена цифровой информацией между компьютером и цифровыми устройствами без потери качества изображения и звука. Скорость передачи данных по этой шине может достигать 200 Мбайт/с и более.
Шина АТА . Устройства внешней памяти подключается к южному мосту по шине АТА. Ранее использовалась параллельная шина РАТА, скорость передачи данных по которой может достигать 133 Мбайт/с. В настоящее время широкое распространение получила последовательная шина SATA, скорость передачи данных по которой может достигать 300 Мбайт/с.
Шина USB . Для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и других периферийных устройств обычно используется шина USB(универсальная последовательная шина). Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с и обеспечивает подключение к компьютеру одновременно нескольких периферийных устройств (принтер, сканер, цифровая камера, модем и т.д.).
Клавиатура и мышь. Клавиатура и мышь подключается с помощью порта PS/2 или шины USB.
Звук. К южному мосту может подключаться интегрированная в системную плату микросхема, которая обеспечивает обработку цифрового звука. С помощью аудиоразъемов к системной плате могут подключаться микрофон, колонки или наушники.
Закрепление материала.
А сейчас давайте проверим, как вы закрепили новый материал и ответим на вопросы:
Слайд 1
Магистрально-модульный принцип построения компьютера Магистраль (системная шина) – это набор электронных линий, связывающих воедино процессор, память и периферийные устройства. Магистраль состоит их трех шин: Шина данных (по ней будет передана необходимая информация); Шина адреса (на ней устанавливается адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет происходить обмен информацией. Шина управления (регулирует весь процесс передачи данных).
Слайд 2
Процессор Оперативная память Магистраль Устройства ввода Долговременная память Устройства вывода
Слайд 3
Аппаратное обеспечение компьютера Это система взаимосвязанных технических устройств, предназначенных для ввода, обработки, хранения и вывода информации
Слайд 4
Процессор Процессор (от англ. процесс, делать) – это центральное устройство компьютера, обеспечивающее преобразование информации и управление другими устройствами. Аппаратно реализуется на БИС (компоненты интегральной схемы формируются на кристалле кремния с добавлением примесей фосфора или бора). В 1971 году инженеры фирмы Intel построили схему процессора на одном кремниевом кристалле, который содержал 2250 транзисторов.
Слайд 5
Наиболее популярные процессоры сегодня производят фирмы Intel и AMD. Единственное устройство, о существовании которого процессор «знает от рождения» – оперативная память – с нею он работает совместно. Данные копируются в ячейки процессора (регистры), а затем преобразуются в соответствии с командами (программой).
Слайд 6
Слайд 7
Характеристики процессора Производительность – количество операций, выполненных в секунду. Процессор выполняет арифметические и логические операции. Производительность зависит от тактовой частоты и разрядности. Тактовая частота – количество тактов в секунду. Такт – интервал времени между началами соседних тактовых импульсов. Тактовая частота измеряется в Гц. Разрядность – размер минимальной порции информации, обрабатываемой процессором за такт. Измеряется в битах.
Слайд 8
Внутренними считаются устройства, располагающиеся в системном блоке. Доступ к некоторым из них имеется на лицевой панели, что удобно для быстрой смены информационных носителей. Разъемы некоторых устройств выведены на заднюю стенку – они служат для подключения периферийного оборудования. К некоторым устройствам системного блока доступ не предусмотрен – для обычной работы он не требуется. Внутренние устройства
Слайд 9
Материнская плата – самая большая плата ПК. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, - так называемые шины. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем – так называемый чипсет. Название происходит от английского motherboard, иногда используется сокращение MB или слово mainboard - главная плата. На материнской плате кроме чипсета располагаются разъёмы для подключения центрального процессора, графической платы, звуковой платы, жёстких дисков, оперативной памяти и другие разъемы. Материнская плата
Слайд 10
Чипсет – это набор микросхем материнской платы для обеспечения работы процессора с памятью и внешними устройствами. Раньше компьютер имел до 2-х сотен микросхем на материнской плате. Современные компьютеры содержат две основные большие микросхемы чипсета: контроллер-концентратор памяти или Северный мост (North Bridge), который обеспечивает работу процессора с памятью и с видеоподсистемой; контроллер-концентратор ввода-вывода или Южный мост (South Bridge), обеспечивающий работу с внешними устройствами. Обычно северный и южный мост расположены на отдельных микросхемах. Именно северный и южный мосты определяют, в значительной степени, особенности материнской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней. Чипсет
Слайд 11
Оперативная память(ОЗУ), предназначена для хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся данные и команды в то время, когда компьютер включен. Процессор может обратится к любой ячейки памяти. Важнейшей характеристикой модулей памяти является быстродействие. Модули памяти могут различаться между собой по размеру и количеству контактов, быстродействию, информационной емкостью и т.д. При выключении компьютера вся информация из оперативной памяти стирается. Доступ к оперативной памяти у процессора в сотни тысяч раз больше, чем к дисковой Память
Слайд 12
Для длительного хранения данных и программ широко применяются жесткие диски (винчестеры). Выключение питания компьютера не приводит к очистке внешней памяти. Жесткий диск – это чаще не один диск, а пакет (набор) дисков с магнитным покрытием, вращающихся на общей оси. Основным параметром является емкость, измеряемая в гигабайтах. Средний размер современного жесткого диска составляет 120 - 250 Гбайт, причем этот параметр неуклонно растет. Винчестером он сначала в шутку был назван в 1973 году, так как некоторые его технические характеристики по названию походили на марку знаменитой винтовки «винчестер». С тех пор название прижилось. Является основным накопителем данных практически во всех современных компьютерах. Жёсткий диск состоит из следующих основных узлов: корпус из прочного сплава, собственно жесткие диски (пластины) с магнитным покрытием, блок головок с устройством позиционирования, электропривод шпинделя и блок электроники. Принцип работы жестких дисков похож на работу магнитофонов. Жесткий диск
Слайд 13
Интерфейс - способ, использующийся для передачи данных (IDE или ATA, Serial ATA, SCSI ...). Ёмкость (англ. capacity) - количество данных, которые могут храниться накопителем. Ёмкость современных устройств достигает 1000 Гб. Физический размер (форм-фактор) - почти все современные накопители для персональных компьютеров и серверов имеют размер либо 3,5, либо 2,5 дюйма. Последние чаще применяются в ноутбуках. Время произвольного доступа. Скорость вращения шпинделя. Надёжность. Уровень шума... и др. Характеристики жесткого диска
Слайд 14
Видеоадаптер (графическая карта, видеокарта) – внутренне устройство, устанавливается в один из разъемов материнской платы, и служит для обработки информации, поступающей от процессора или из ОЗУ на монитор, а также для выработки управляющих сигналов. В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Современные видеоадаптеры имеют собственный вычислительный процессор (видеопроцессор). В некоторых моделях материнских плат функции видеоадаптера выполняют микросхемы чипсета - в этом случае говорят, что видеоадаптер интегрирован с материнской платой. Если же видеоадаптер выполнен в виде отдельного устройства, его называют видеокартой. Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор. Видеокарта
Слайд 15
Звуковой адаптер (также называемая как звуковая карта, музыкальная плата). Звуковая плата позволяет работать со звуком на компьютере. Для компьютеров IBM PC работа со звуком изначально не была предусмотрена. Первые десять лет существования компьютеры этой платформы считались офисной техникой и обходились без звуковых устройств. Единственный звук, который издавал компьютер - был звук встроенного динамика, сообщавший о неисправностях. В настоящее время средства для работы со звуком считаются стандартными. Для этого на материнской плате устанавливается звуковой адаптер. Он может быть интегрирован в чипсете материнской платы или выполнен как отдельная подключаемая плата, которая называется звуковой картой. Разъемы звуковой карты выведены на заднюю стенку компьютера. Для воспроизведения звука к ним подключают звуковые колонки или наушники. Отдельный разъем предназначен для подключения микрофона. При наличии специальной программы это позволяет записывать звук. Имеется также разъем (линейный выход) для подключения к внешней звукозаписывающей или звуковоспроизводящей аппаратуре (магнитофонам, усилителям и т.п.). Звуковая карта
Слайд 16
Сетевая карта(или карта связи по локальной сети, сетевой адаптер) служит для связи компьютеров в пределах одного предприятия, отдела или помещения находящихся на расстоянии не более 150 метров друг от друга. При наличии специальных дополнительных устройств можно организовать связь компьютеров и на большие расстояния. Основным параметром сетевой карты является скорость передачи информации и измеряется она в мегабайтах в секунду. Типовая норма от 10 до 100 мегабайт в секунду. Сетевая карта
Слайд 17
Для транспортировки данных используют дискеты и оптические диски(CD-ROM, DVD-ROM, BD-ROM).
Слайд 18
Стандартный гибкий диск (дискета) имеет сравнительно небольшую емкость (одной дискеты – 1.44 Мбайт). По современным меркам этого совершенно недостаточно для большинства задач хранения и транспортировки данных. Этот вид носителя был особенно распространён в 1970-х - начале 1990-х годов. Для записи и чтения данных, размещенных на гибких дисках, служит специальное устройство – дисковод. Дисковод - устройство, позволяющее сохранить информацию на дискеты. Гибкие диски не являются надежными носителями информации. Данные могут быть утрачены вследствие механических повреждений магнитной поверхности, воздействия внешних электромагнитных полей из-за дефектов и др. вероятность утраты данных для дискет среднего качества достаточно большая величина (3-5%).
Слайд 19
Для транспортировки бо́льших объемов данных удобно использовать компакт-диски CD-ROM. Аббревиатура «CD-ROM» означает «Compact Disk Read Only Memory» и обозначает компакт-диск как носитель информации широкого применения. Емкость одного диска составляет порядка 650-700 Мбайт. Принцип хранения данных на компакт-дисках не магнитный, как у гибких дисков, а оптический. Данные с диска читаются при помощи лазерного луча. Для чтения компакт-дисков служат дисководы CD-ROM. Основной параметр дисковода CD-ROM - скорость чтения. Она измеряется в кратных единицах. За единицу принята скорость чтения, утвержденная в середине 80-х гг. для музыкальных компакт-дисков (аудиодисков). Современные дисководы CD-ROM обеспечивают скорость чтения 40х - 52х. Обычные компакт-диски штампуются на заводах и они не могут быть записаны в домашних условиях. Существуют и диски, предназначенные для записи в домашних условиях: CD-R (Compact Disk Recordable) для однократной записи и CD-RW (Compact Disk ReWritable) для многократной.
Слайд 20
DVD (англ. Digital Versatile Disc - цифровой многоцелевой диск или Digital Video Disk - цифровой видеодиск) - носитель информации в виде диска, внешне схожий с компакт-диском, однако имеющий возможность хранить бо́льший объём информации за счёт использования лазера с меньшей длиной волны, чем для обычных компакт дисков. Однослойный односторонний DVD имеет емкость 4,7 Гбайт. Физически DVD может иметь одну или две рабочие стороны и один или два рабочих слоя на каждой стороне. Первые диски и проигрыватели DVD появились в ноябре 1996 в Японии и в марте 1997 в США. Единица скорости (1x) чтения/записи DVD составляет 1 385 000 байт/с (т.е. около 1352 Кбайт/с = 1,32 Мбайт/с), что примерно соответствует 9-й скорости (9x) чтения/записи CD.
Слайд 21
ТВ-тю́нер (англ. TV tuner) - устройство, предназначенный для приёма телевизионного сигнала в различных форматах вещания с показом на компьютере или просто на отдельном мониторе. Такие тюнеры могут представлять собой как отдельное устройство с радиовходом и аудиовидеовыходами, так и встраиваемую плату. По конструктивному исполнению ТВ-тюнеры бывают внешние (подключаются к компьютеру либо через USB, либо между компьютером и дисплеем через видеокабель) и внутренние (вставляются в PCI или PCI-Express). Кроме того, большинство современных ТВ-тюнеров принимают FM-радиостанции и могут использоваться для захвата видео.
Слайд 22
Коммуникационные порты. Для связи с другими устройствами, например принтером, сканером, клавиатурой, мышью и т. п., компьютер оснащается так называемыми портами. Порт - это не просто разъем для подключения внешнего оборудования, хотя порт и заканчивается разъемом. Порт - более сложное устройство, чем просто разъем, имеющее свои микросхемы и управляемое программно. Примеры портов: COM (последовательный порт) LTP (параллельный порт) USB (последовательный с высокой производительностью) PS/2 (универсальный для подключения мыши и клавиатуры)
Посмотреть все слайды
Знакомство с компьютером
Магистрально-модульный принцип построения компьютера
Данные и программы
Информация, представленная в цифровой форме и обрабатываемая на компьютере, называется данными .
Последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных, называется программой .
Обработка данных на компьютере
Магистрально-модульное устройство компьютера
Процессор Обработка данных
Оперативная память Хранение данных и программ
Шина данных
Магистраль
Шина адреса
Шина управления
Сетевые устройства
Долговременная память Хранение данных и программ
Устройства ввода Ввод данных
Устройства вывода Вывод данных
Магистраль
Магистраль (системная шина) включает в себя:
Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (токопроводящих) линий на системной плате.
Шина данных
По этой шине передаются данные между различными устройствами. Например, считанные из ОЗУ данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем могут быть отправлены обратно для хранения.
Разрядность шины данных определяется процессором, т.е. количеством двоичных разрядов, которые могут обрабатываться процессором одновременно.
Шина адреса
Выбор устройства или ячейки памяти, куда посылаются данные или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине от процессора к памяти или устройствам.
Разрядность шины адресе определяет объем адресуемой памяти.
Шина управления
По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы показывают, какую операцию – считывание или запись информации нужно производить, синхронизируют обмен данными и т.д.
Модульный принцип
Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию.
Модульная организация опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами.
