Ταξινόμηση αρχιτεκτονικών λύσεων Αρχιτεκτονική Η/Υ. Σύγχρονες τάσεις στην ανάπτυξη της αρχιτεκτονικής προσωπικών υπολογιστών. Αρχιτεκτονική πολυεπεξεργαστή Η/Υ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΓΕΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑ ΣΒΕΡΝΤΛΟΦΣΚ

Κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμα

δευτεροβάθμιας επαγγελματικής εκπαίδευσης

Περιφέρεια Σβερντλόφσκ

«Κολλέγιο Nizhny Tagil

παραγωγή και υπηρεσίες μεταλλουργίας»

ΑΦΗΡΗΜΕΝΗ

στον ακαδημαϊκό κλάδο «Πληροφορική»

με θέμα:

Αρχιτεκτονική προσωπικός υπολογιστής

Ηγέτες:

καθηγητές πληροφορικής της υψηλότερης κατηγορίας

Bushukhina O. V.

Kanaeva S. M.

Ολοκληρώθηκε το:

Μαθητής της ομάδας Νο 402

Ειδικότητα 140613

Chernyavsky Ilya Igorevich

Nizhny Tagil 2010

Εισαγωγή………………………………………………………………………………………..
1. Υπολογιστής και οι τύποι τους……………………………………………………………………………
2. Εξωτερική αρχιτεκτονική Η/Υ…………………………………………………..
3. Εσωτερική αρχιτεκτονική Η/Υ………………………………………………………………..
Συμπέρασμα ……………………………………………………………………….
Κατάλογος αναφορών…………………………………………………………………
Εφαρμογή……………………………………………………………………….

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Αρχιτεκτονική υπολογιστών— λογική οργάνωση και δομή των πόρων υλικού και λογισμικού ενός συστήματος υπολογιστών. Η αρχιτεκτονική περιέχει απαιτήσεις για λειτουργικότητα και αρχές οργάνωσης των κύριων στοιχείων ενός υπολογιστή.

Επί του παρόντος, δύο τύποι αρχιτεκτονικής είναι πιο διαδεδομένοι στους υπολογιστές: το Πρίνστον (φον Νόιμαν) και το Χάρβαρντ. Και οι δύο υπογραμμίζουν 2 κύριους κόμβους υπολογιστή: τον κεντρικό επεξεργαστή και τη μνήμη του υπολογιστή. Η διαφορά έγκειται στη δομή της μνήμης: στην αρχιτεκτονική του Princeton, τα προγράμματα και τα δεδομένα αποθηκεύονται σε μια ενιαία συστοιχία μνήμης και μεταφέρονται στον επεξεργαστή μέσω ενός μόνο καναλιού, ενώ η αρχιτεκτονική του Χάρβαρντ παρέχει ξεχωριστές ροές αποθήκευσης και μετάδοσης για οδηγίες και δεδομένα.

Μια πιο λεπτομερής περιγραφή που ορίζει μια συγκεκριμένη αρχιτεκτονική περιλαμβάνει επίσης: ένα μπλοκ διάγραμμα υπολογιστή, μέσα και μεθόδους πρόσβασης στα στοιχεία αυτού του μπλοκ διαγράμματος, την οργάνωση και τη χωρητικότητα των διασυνδέσεων υπολογιστή, το σύνολο και τη διαθεσιμότητα των καταχωρητών, την οργάνωση της μνήμης και μεθόδους για την αντιμετώπισή του, το σύνολο και τη μορφή των οδηγιών της μηχανής του επεξεργαστή, τις μεθόδους παρουσίασης και τις μορφές δεδομένων, τους κανόνες για το χειρισμό των διακοπών.

Με βάση τα αναφερόμενα χαρακτηριστικά και τους συνδυασμούς τους, διακρίνονται οι ακόλουθες αρχιτεκτονικές:

Σύμφωνα με το βάθος bit των διεπαφών και των λέξεων μηχανής: 8-, 16-, 32-, 64-, 86-bit (ορισμένοι υπολογιστές έχουν άλλα βάθη bit).

Σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του συνόλου καταχωρητών, εντολών και μορφή δεδομένων: CISC, RISC, VLIW.

Με τον αριθμό των κεντρικών επεξεργαστών: uniprocessor, multiprocessor, superscalar.

1. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗΣ ΚΑΙ ΟΙ ΤΥΠΟΙ ΤΟΥΣ

Υπολογιστή (Αγγλικά υπολογιστής - "υπολογιστής"), (Εικ. 1) - ηλεκτρονικός υπολογιστής (υπολογιστής) - υπολογιστής σχεδιασμένος για μετάδοση, αποθήκευση και επεξεργασία πληροφοριών.

Ο όρος «υπολογιστής» και η συντομογραφία «EVM», που υιοθετήθηκε στην ΕΣΣΔ, είναι συνώνυμοι. Επί του παρόντος, η φράση «ηλεκτρονικός υπολογιστής» έχει εξαναγκαστεί από την καθημερινή χρήση. Η συντομογραφία "υπολογιστής" χρησιμοποιείται κυρίως ως νομικός όρος στο νόμιμα έγγραφα, και επίσης με ιστορική έννοια - να προσδιορίσει την τεχνολογία υπολογιστών της δεκαετίας του 1940-1980. Επίσης το "TsVM" είναι "ψηφιακός υπολογιστής".

Με τη βοήθεια υπολογισμών, ένας υπολογιστής είναι σε θέση να επεξεργάζεται πληροφορίες σύμφωνα με έναν συγκεκριμένο αλγόριθμο. Οποιαδήποτε εργασία για έναν υπολογιστή είναι μια ακολουθία υπολογισμών.

Προσωπικός υπολογιστής (Αγγλικά personal computer), personal computer - ένας υπολογιστής σχεδιασμένος για προσωπική χρήση, η τιμή, το μέγεθος και οι δυνατότητες του οποίου ικανοποιούν τις ανάγκες μεγάλου αριθμού ανθρώπων. Δημιουργημένος ως υπολογιστική μηχανή, ο υπολογιστής, ωστόσο, χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο ως εργαλείο πρόσβασης σε δίκτυα υπολογιστών.

Ο όρος επινοήθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1970 από την Apple Computer για αυτόν Υπολογιστής Apple II και στη συνέχεια μεταφέρθηκε σε υπολογιστές IBM PC. Για κάποιο χρονικό διάστημα, προσωπικός υπολογιστής ονομαζόταν κάθε μηχάνημα που χρησιμοποιεί επεξεργαστές Intel και τρέχει λειτουργικά συστήματα DOS, OS/2 και τις πρώτες εκδόσεις Microsoft Windows. Με την εμφάνιση άλλων επεξεργαστών που υποστηρίζουν τα προγράμματα που αναφέρονται, όπως οι AMD, Cyrix (τώρα VIA), το όνομα άρχισε να έχει μια ευρύτερη ερμηνεία. Ένα περίεργο γεγονός ήταν η αντίθεση μεταξύ των «προσωπικών υπολογιστών» και των υπολογιστών Amiga και Macintosh, οι οποίοι για μεγάλο χρονικό διάστημα χρησιμοποιούσαν εναλλακτική αρχιτεκτονική υπολογιστών.

Επί του παρόντος, υπάρχουν διάφοροι τύποι προσωπικών υπολογιστών, οι πιο συνηθισμένοι από τους οποίους είναι οι λεγόμενοι συμβατοί με IBM και οι σειρές Macintosh ή Mac. Οι υπολογιστές Mac έχουν τα δικά τους πρότυπα λογισμικού και συσκευών και επομένως δεν είναι συμβατοί με υπολογιστές IBM. Λόγω της ευρείας διανομής Υπολογιστές συμβατοί με την IBMΣυνήθως είναι αυτό που εννοούμε όταν μιλάμε για προσωπικούς υπολογιστές, ή ακόμα και για υπολογιστές. Στο βιβλίο μας θα μιλήσουμε συγκεκριμένα για συμβατά με IBM, τα οποία, όπως στην πράξη, θα ονομάζονται «υπολογιστής» ή «προσωπικός υπολογιστής». Άλλοι τύποι υπολογιστών δεν θα ληφθούν υπόψη, καθώς απαιτούν ξεχωριστή περιγραφή. Επιπλέον, οι προσωπικοί υπολογιστές χωρίζονται σε σταθερούς και φορητούς (για παράδειγμα, φορητούς υπολογιστές). Σε αντίθεση με το στατικό φορητούς υπολογιστέςέχουν ενσωματωμένη επαναφορτιζόμενη μπαταρία για λειτουργία εκτός σύνδεσης. Τώρα ας δούμε τα κύρια στοιχεία ενός προσωπικού υπολογιστή: μονάδα του συστήματος; απεικόνιση; πληκτρολόγιο; ποντίκι με μαξιλαράκι? στήλες. Επιπλέον, μπορεί να υπάρχουν άλλες, λιγότερο κοινές εξωτερικές συσκευές, όπως σαρωτής, εξωτερικό μόντεμ, εξωτερικό σκληρόδίσκοι, plotter κ.λπ.

Οι συσκευές προσωπικών υπολογιστών χωρίζονται σε εσωτερικές, που βρίσκονται μέσα στη μονάδα συστήματος και εξωτερικές, συνδεδεμένες στη μονάδα συστήματος μέσω καλωδίων πληροφοριών (ή μεταδίδονται απαραίτητα δεδομένα, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας υπέρυθρη ακτινοβολία).

ΦΟΡΗΤΟΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗΣ (αγγλικό notebook - notepad, notebook PC) - φορητός προσωπικός υπολογιστής, στην περίπτωση του οποίου συνδυάζονται τυπικά εξαρτήματαΗ/Υ που περιλαμβάνει οθόνη, πληκτρολόγιο και συσκευή κατάδειξης (συνήθως Touchpadή επιφάνεια αφής), καθώς και μπαταρίες. Οι φορητοί υπολογιστές είναι μικροί σε μέγεθος και βάρος, η διάρκεια ζωής της μπαταρίας των φορητών υπολογιστών κυμαίνεται από 1 έως 15 ώρες.

Ένας υπολογιστής που μπορεί να χειριστεί τον ήχο έχει ηχεία για αναπαραγωγή μουσικής. Κατά κανόνα, υπάρχουν δύο από αυτά για να παρέχουν στερεοφωνικό ήχο. Επιπλέον, άλλες εξωτερικές συσκευές μπορούν να συμπεριληφθούν επιπλέον στη συσκευασία ενός προσωπικού υπολογιστή - σαρωτής, plotter, joystick, εξωτερικός σκληρός δίσκος κ.λπ. Ωστόσο, αυτό το πακέτο είναι βασικό, επιτρέποντάς σας να εκτελέσετε τυπικά σύνολα προγραμμάτων που ονομάζονται πακέτα, όπως π.χ. ως Microsoft Office και επίλυση ορισμένων εφαρμοζόμενων προβλημάτων, ιδίως πολυμέσων - εργασία με ήχο και εικόνα. Η ιστορία της εμφάνισης των προσωπικών υπολογιστών. Πρωτότυπα υπολογιστών. Μπορούμε να πούμε ότι η ιστορία των υπολογιστών χρονολογείται από την εμφάνιση συνηθισμένων λογαριασμών, οι οποίοι για πολλούς αιώνες παρέμειναν σχεδόν ο μόνος τύπος τεχνολογίας υπολογιστών. Μερικές νέες ιδέες άρχισαν να εμφανίζονται τον 16ο αιώνα. Τότε ήταν που ο Ισπανός μοναχός Raymond Lullit πρότεινε την ιδέα μιας λογικής μηχανής, αλλά η συγκεκριμένη εφαρμογή των υπολογιστικών συσκευών ξεκίνησε μόνο στα μέσα του περασμένου αιώνα. Η πρώτη απλή μηχανή για την πρόσθεση και την αφαίρεση εξαψήφιων αριθμών δημιουργήθηκε από τον αστρονόμο William Schickard το 1623. Χρησιμοποιώντας ειδικούς λογαριασμούς, ήταν δυνατή η εκτέλεση εργασιών πολλαπλασιασμού και αν το αποτέλεσμα ξεπερνούσε τις δυνατότητες του μηχανήματος, τότε χτύπησε ένα ειδικό κουδούνι.

2. ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Η/Υ

Μονάδα του συστήματος (μονάδα συστήματος αργκό, θήκη), (Εικ. 2) - ένα λειτουργικό στοιχείο που προστατεύει τα εσωτερικά εξαρτήματα του υπολογιστή από εξωτερικές επιρροές και μηχανικές βλάβες, υποστηρίζοντας τα απαραίτητα καθεστώς θερμοκρασίαςμέσα στη μονάδα συστήματος, θωρακίζοντας την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που παράγεται από εσωτερικά εξαρτήματα και αποτελεί τη βάση για περαιτέρω επέκταση του συστήματος. Οι μονάδες συστήματος κατασκευάζονται συνήθως από εξαρτήματα που βασίζονται σε χάλυβα, αλουμίνιο και πλαστικά υλικά όπως ξύλο ή οργανικό γυαλί.

Η μονάδα συστήματος περιέχει:

Μητρική πλακέτα με επεξεργαστή, RAM, κάρτες επέκτασης (προσαρμογέας βίντεο, κάρτα ήχου) εγκατεστημένες σε αυτήν.

Διαμερίσματα για συσκευές αποθήκευσης—σκληροί δίσκοι, μονάδες CD-ROM κ.λπ.

Οθόνη, οθόνη (Εικ. 3) είναι μια καθολική συσκευή για οπτική απεικόνιση όλων των τύπων πληροφοριών. Υπάρχουν αλφαριθμητικές και γραφικές οθόνες, καθώς και μονόχρωμες οθόνες και έγχρωμες οθόνες εικόνας - LCD ενεργής μήτρας και παθητικής μήτρας.

Ανά δομή:

CRT - βασίζεται σε καθοδικό σωλήνα ακτίνων (CRT)

LCD - Οθόνη υγρών κρυστάλλων (LCD)

Plasma - βασίζεται σε πάνελ πλάσματος

Προβολή - βιντεοπροβολέας και οθόνη, τοποθετημένα χωριστά ή συνδυασμένα σε ένα περίβλημα (προαιρετικά - μέσω καθρέφτη ή συστήματος κατόπτρων)

Οθόνη OLED - βασισμένη στην τεχνολογία OLED (οργανική δίοδος εκπομπής φωτός - οργανική δίοδος εκπομπής φωτός).

πληκτρολόγιο υπολογιστή, (Εικ. 4) είναι μία από τις κύριες συσκευές για την εισαγωγή πληροφοριών από τον χρήστη στον υπολογιστή. Πρότυπο πληκτρολόγιο υπολογιστή, που ονομάζεται επίσης πληκτρολόγιο PC/AT ή πληκτρολόγιο AT (όπως άρχισε να διατίθεται με υπολογιστές της σειράς IBM PC/AT), έχει 101 ή 102 πλήκτρα. Τα πληκτρολόγια που συνόδευαν την προηγούμενη σειρά - το IBM PC και το IBM PC/XT - είχαν 86 πλήκτρα [η πηγή δεν καθορίζεται 155 ημέρες] Η διάταξη των πλήκτρων στο πληκτρολόγιο AT ακολουθεί ένα ενιαίο γενικά αποδεκτό σχήμα, σχεδιασμένο για το αγγλικό αλφάβητο. .

Σύμφωνα με τον σκοπό τους, τα πλήκτρα στο πληκτρολόγιο χωρίζονται σε έξι ομάδες:

λειτουργικός;

αλφαριθμητικός;

έλεγχος δρομέα?

ψηφιακό πάνελ?

ειδικευμένος;

τροποποιητές.

Δώδεκα πλήκτρα λειτουργιώνβρίσκεται στην επάνω σειρά του πληκτρολογίου. Παρακάτω είναι ένα μπλοκ αλφαριθμητικών κλειδιών. Στα δεξιά αυτού του μπλοκ βρίσκονται τα πλήκτρα του κέρσορα και στη δεξιά άκρη του πληκτρολογίου βρίσκεται το αριθμητικό πληκτρολόγιο.

Χειριστής ποντικιού (στην καθημερινή ζωή απλώς «ποντίκι» ή «ποντίκι»), (Εικ. 5) είναι μία από τις συσκευές εισόδου κατάδειξης που παρέχουν τη διεπαφή χρήστη με τον υπολογιστή.

Εκτυπωτής (Αγγλικός εκτυπωτής - εκτυπωτής), (Εικ. 6) - μια συσκευή για την εκτύπωση ψηφιακών πληροφοριών σε στερεό μέσο, ​​συνήθως χαρτί. Αναφέρεται σε τερματικές συσκευές υπολογιστή.

Η διαδικασία εκτύπωσης ονομάζεται εκτύπωση και το έγγραφο που προκύπτει είναι εκτύπωση ή έντυπη αντιγραφή.

Οι εκτυπωτές είναι inkjet, laser, matrix και sublimation, και όσον αφορά την έγχρωμη εκτύπωση - ασπρόμαυρη (μονόχρωμη) και έγχρωμη. Μερικές φορές οι εκτυπωτές LED ταξινομούνται ως ξεχωριστός τύπος από τους εκτυπωτές λέιζερ.

Οι μονόχρωμοι εκτυπωτές έχουν πολλές διαβαθμίσεις, συνήθως 2-5, για παράδειγμα: μαύρο - λευκό, μονόχρωμο (ή κόκκινο, μπλε ή πράσινο) - λευκό, πολύχρωμο (μαύρο, κόκκινο, μπλε, πράσινο) - λευκό.

Οι μονόχρωμοι εκτυπωτές έχουν τη δική τους θέση και είναι απίθανο (στο άμεσο μέλλον) να αντικατασταθούν πλήρως από έγχρωμους.

Ερευνητής (Αγγλικά scanner), (Εικ. 7) είναι μια συσκευή που αναλύοντας οποιοδήποτε αντικείμενο (συνήθως εικόνα, κείμενο), δημιουργεί ένα ψηφιακό αντίγραφο της εικόνας του αντικειμένου. Η διαδικασία απόκτησης αυτού του αντιγράφου ονομάζεται σάρωση. Οι περισσότεροι σαρωτές χρησιμοποιούν φωτοευαίσθητα στοιχεία που βασίζονται σε συσκευές συζευγμένης φόρτισης (CCD) για να μετατρέψουν τις εικόνες σε ψηφιακή μορφή.

Με βάση τη μέθοδο μετακίνησης της κεφαλής ανάγνωσης και της εικόνας μεταξύ τους, οι σαρωτές χωρίζονται σε χειρός (Handheld), roll (Sheet-Feed), Flatbed και προβολή. Ένας τύπος σαρωτών προβολής είναι σαρωτές slide σχεδιασμένοι για σάρωση φωτογραφικών φιλμ. Η εκτύπωση υψηλής ποιότητας χρησιμοποιεί σαρωτές τυμπάνου, οι οποίοι χρησιμοποιούν ένα σωλήνα φωτοπολλαπλασιαστή (PMT) ως φωτοευαίσθητο στοιχείο.

Η αρχή λειτουργίας ενός επίπεδου σαρωτή μονής διέλευσης είναι ότι ένας φορέας σάρωσης με πηγή φωτός κινείται κατά μήκος της σαρωμένης εικόνας που βρίσκεται σε ένα διαφανές σταθερό γυαλί. Αντανακλά το φως μέσα οπτικό σύστημαΟ σαρωτής (αποτελούμενος από φακό και καθρέφτες ή πρίσμα) χτυπά τρία φωτοευαίσθητα στοιχεία ημιαγωγών που βασίζονται σε CCD που βρίσκονται παράλληλα μεταξύ τους, καθένα από τα οποία λαμβάνει πληροφορίες σχετικά με τα στοιχεία της εικόνας.

Ακουστικό σύστημα , (Εικ. 8) - μια συσκευή για την αναπαραγωγή ήχου.

Ένα ακουστικό σύστημα μπορεί να είναι μονόδρομο (ένας πομπός ευρείας ζώνης, για παράδειγμα, μια δυναμική κεφαλή) ή πολλαπλών κατευθύνσεων (δύο ή περισσότερες κεφαλές, καθεμία από τις οποίες δημιουργεί ηχητική πίεση στη δική της ζώνη συχνοτήτων). Ένα ακουστικό σύστημα αποτελείται από έναν ακουστικό σχεδιασμό (για παράδειγμα, ένα "κλειστό κουτί" ή ένα "σύστημα με αντανακλαστικό μπάσων" κ.λπ.) και κεφαλές ακτινοβολίας (συνήθως δυναμικές) ενσωματωμένες σε αυτό.

Τα συστήματα μιας πλευρικής ζώνης δεν έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα λόγω των δυσκολιών δημιουργίας ενός πομπού που αναπαράγει εξίσου καλά σήματα διαφορετικών συχνοτήτων. Η υψηλή παραμόρφωση ενδοδιαμόρφωσης με σημαντική διαδρομή ενός εκπομπού προκαλείται από το φαινόμενο Doppler.

Στα συστήματα ηχείων πολλαπλών ζωνών, το φάσμα των συχνοτήτων ήχου που ακούγονται από τον άνθρωπο χωρίζεται σε πολλές επικαλυπτόμενες περιοχές χρησιμοποιώντας φίλτρα (συνδυασμός αντιστάσεων, πυκνωτών και επαγωγέων ή χρησιμοποιώντας ψηφιακό crossover). Κάθε σειρά τροφοδοτείται στη δική της δυναμική κεφαλή, η οποία έχει τα καλύτερα χαρακτηριστικά σε αυτό το εύρος. Με αυτόν τον τρόπο, επιτυγχάνεται η υψηλότερη ποιότητα αναπαραγωγής συχνοτήτων ήχου που ακούγονται από τον άνθρωπο (20-20.000 Hz).

3. ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Η/Υ

Η εσωτερική αρχιτεκτονική ενός σύγχρονου προσωπικού υπολογιστή καθορίζεται από το σχεδιασμό του chipset του, το οποίο βρίσκεται στους ιστότοπους των κατασκευαστών - Intel και AMD.

Chipset (Αγγλικό σετ τσιπ), (Εικ. 9) - ένα σύνολο μικροκυκλωμάτων που έχουν σχεδιαστεί για να συνεργάζονται για να εκτελούν ένα σύνολο λειτουργιών. Έτσι, στους υπολογιστές, το chipset παίζει το ρόλο ενός συνδετικού στοιχείου που διασφαλίζει την κοινή λειτουργία της μνήμης, της CPU, της εισόδου-εξόδου και άλλων υποσυστημάτων. Τα chipset βρίσκονται επίσης σε άλλες συσκευές, για παράδειγμα, σε μονάδες ραδιοφώνου κινητών τηλεφώνων.

Προηγουμένως, ένας υπολογιστής είχε έως και 200 ​​μάρκες στη μητρική πλακέτα. Οι σύγχρονοι υπολογιστές περιέχουν δύο βασικά μεγάλα chipset:

Διανομέας ελεγκτή μνήμης (MCH) ή βόρεια γέφυρα, που διασφαλίζει ότι ο επεξεργαστής λειτουργεί με το υποσύστημα μνήμης και βίντεο. Northbridge (ελεγκτής συστήματος), γνωστό και ως διανομέας ελεγκτή μνήμης από τα αγγλικά. Το Memory Controller Hub (MCH) είναι ένα από τα κύρια στοιχεία του chipset του υπολογιστή, υπεύθυνο για την εργασία με τον επεξεργαστή, τη μνήμη και τον προσαρμογέα βίντεο. Το Northbridge ανιχνεύει τη συχνότητα διαύλου συστήματος, πιθανός τύπος μνήμης RAM (σε συστήματα που βασίζονται σε Επεξεργαστές Intel) (SDRAM, DDR, άλλα), τον μέγιστο όγκο και την ταχύτητα ανταλλαγής πληροφοριών με τον επεξεργαστή. Επιπλέον, η παρουσία του διαύλου προσαρμογέα βίντεο, ο τύπος και η ταχύτητά του εξαρτώνται από τη βόρεια γέφυρα. Για συστήματα υπολογιστών σε χαμηλότερο επίπεδο τιμών, ένας πυρήνας γραφικών είναι συχνά ενσωματωμένος στη βόρεια γέφυρα. Σε πολλές περιπτώσεις, είναι η βόρεια γέφυρα που καθορίζει τον τύπο και την ταχύτητα του διαύλου επέκτασης συστήματος (PCI, PCI Express, κ.λπ.).

Διανομέας ελεγκτή εισόδου/εξόδου (ICH) ή νότια γέφυρα, που παρέχει λειτουργία με εξωτερικές συσκευές. Southbridge (λειτουργικός ελεγκτής), γνωστός και ως I/O controller-hub από τα αγγλικά. I/O Controller Hub (ICH). Αυτό είναι ένα τσιπ που υλοποιεί «αργές» αλληλεπιδράσεις στη μητρική πλακέτα μεταξύ του chipset της μητρικής πλακέτας και των στοιχείων του. Η νότια γέφυρα συνήθως δεν συνδέεται απευθείας με την κεντρική μονάδα επεξεργασίας (CPU), σε αντίθεση με τη βόρεια γέφυρα. Η βόρεια γέφυρα συνδέει τη νότια γέφυρα με την CPU.

Η επιλογή του τύπου chipset εξαρτάται από τον επεξεργαστή με τον οποίο συνεργάζεται και καθορίζει τις ποικιλίες εξωτερικές συσκευές(κάρτες βίντεο, σκληροί δίσκοι κ.λπ.).

Στα χαρακτηριστικά κάθε επεξεργαστή μπορείτε να μάθετε με ποια chipset μπορεί να λειτουργήσει.

Ωστόσο, όχι πολύ καιρό πριν, αναπτύχθηκαν και κυκλοφόρησαν προς πώληση νέας γενιάς chipset της σειράς Intel 3 (G31, G33, G35, P35, X35) και μητρικές πλακέτες που βασίζονται σε αυτά. Εκτός από την υποστήριξη επεξεργαστών διπλού και τετραπλού πυρήνα Intel Core 2 νέα chipset Duo και Core 2 Quad υποστηρίζουν έναν εντελώς νέο τύπο μνήμης DDR3 (μαζί με την παραδοσιακή DDR2-800), καθώς και μια νέα γενιά Διασύνδεση PCI Express 2.0 με διπλό διακίνησηγραφικά, και επίσης να εργαστείτε με νέα τεχνολογία Intel Turbo Memory για επιτάχυνση της φόρτωσης της εφαρμογής. Τα G33 και G35 έχουν ενσωματωμένα γραφικά με πλήρη υποστήριξη υλικού για το DirectX 10. Οι πρώτες από αυτήν τη σειρά που κυκλοφόρησαν ήταν μητρικές πλακέτες βασισμένες σε chipset Intel G33 Express και Intel P35.

Μητρική πλακέτα (Αγγλική μητρική πλακέτα, MB, χρησιμοποιείται επίσης το όνομα αγγλικό mainboard - κύρια πλακέτα; αργκό. mother, mother, motherboard), (Εικ. 10) είναι μια πολύπλοκη πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος πολλαπλών στρώσεων στην οποία είναι εγκατεστημένα τα κύρια εξαρτήματα ενός προσωπικού υπολογιστή (κεντρικός επεξεργαστής, ελεγκτής RAM και ίδια η RAM, ROM εκκίνησης, ελεγκτές βασικών διεπαφών εισόδου-εξόδου ). Κατά κανόνα, η μητρική πλακέτα περιέχει υποδοχές (υποδοχές) για τη σύνδεση πρόσθετων ελεγκτών, για τη σύνδεση των οποίων χρησιμοποιούνται συνήθως διαύλους USB, PCI και PCI-Express.

ΕΜΒΟΛΟ (επίσης μνήμη τυχαίας πρόσβασης, RAM), (Εικ. 11) - στην επιστήμη των υπολογιστών - μνήμη, μέρος του συστήματος μνήμης του υπολογιστή, στο οποίο μπορεί να έχει πρόσβαση ο επεξεργαστής για μία λειτουργία (άλμα, κίνηση κ.λπ.). Σχεδιασμένο για να αποθηκεύει προσωρινά δεδομένα και εντολές που είναι απαραίτητες για την εκτέλεση λειτουργιών από τον επεξεργαστή. Η RAM μεταφέρει δεδομένα στον επεξεργαστή απευθείας ή μέσω της κρυφής μνήμης. Κάθε κυψέλη RAM έχει τη δική της ξεχωριστή διεύθυνση.

Η μνήμη RAM μπορεί να κατασκευαστεί ως ξεχωριστή μονάδα ή να συμπεριληφθεί στη σχεδίαση ενός υπολογιστή με ένα τσιπ ή ενός μικροελεγκτή.

Boot ROM - αποθηκεύει λογισμικό που εκτελείται αμέσως μετά την ενεργοποίηση του ρεύματος. Συνήθως, η ROM εκκίνησης περιέχει το BIOS, αλλά μπορεί επίσης να περιέχει λογισμικό που εκτελείται εντός του πλαισίου EFI.

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ (CP; Αγγλικά) κεντρική επεξεργασίαμονάδα, CPU, κυριολεκτικά - κεντρική υπολογιστική συσκευή), (Εικ. 12) - εκτελεστής εντολών μηχανής, μέρος του υλικού του υπολογιστή ή προγραμματιζόμενος ελεγκτής λογικής, υπεύθυνος για την εκτέλεση λειτουργιών που καθορίζονται από τα προγράμματα.

Οι σύγχρονες CPU, που υλοποιούνται με τη μορφή ξεχωριστών μικροκυκλωμάτων (τσιπ) που υλοποιούν όλα τα χαρακτηριστικά που είναι εγγενή σε αυτόν τον τύπο συσκευών, ονομάζονται μικροεπεξεργαστές. Από τα μέσα της δεκαετίας του 1980, οι τελευταίοι έχουν πρακτικά αντικαταστήσει άλλους τύπους CPU, με αποτέλεσμα ο όρος να γίνεται όλο και πιο συχνά αντιληπτός ως συνηθισμένο συνώνυμο της λέξης "μικροεπεξεργαστής". Ωστόσο, αυτό δεν ισχύει: οι κεντρικές μονάδες επεξεργασίας ορισμένων υπερυπολογιστών, ακόμη και σήμερα, είναι πολύπλοκα συγκροτήματα μεγάλων (LSI) και εξαιρετικά μεγάλων υπολογιστών. ολοκληρωμένα κυκλώματα(VLSI).

Αρχικά, ο όρος Κεντρική μονάδα επεξεργασίας περιέγραφε μια εξειδικευμένη κατηγορία λογικών μηχανών σχεδιασμένων να εκτελούν σύνθετα προγράμματα υπολογιστή. Λόγω της αρκετά στενής αντιστοιχίας αυτού του σκοπού με τις λειτουργίες των επεξεργαστών υπολογιστών που υπήρχαν εκείνη την εποχή, μεταφέρθηκε φυσικά στους ίδιους τους υπολογιστές. Η χρήση του όρου και της συντομογραφίας του σε σχέση με συστήματα υπολογιστών ξεκίνησε τη δεκαετία του 1960. Ο σχεδιασμός, η αρχιτεκτονική και η υλοποίηση των επεξεργαστών έχουν αλλάξει αρκετές φορές από τότε, αλλά οι κύριες εκτελέσιμες λειτουργίες τους παραμένουν οι ίδιες με πριν.

Οι πρώτες CPU δημιουργήθηκαν ως μοναδικά στοιχεία για μοναδικά, ακόμη και μοναδικά συστήματα υπολογιστών. Αργότερα, οι κατασκευαστές υπολογιστών πέρασαν από την ακριβή μέθοδο ανάπτυξης επεξεργαστών που είχαν σχεδιαστεί για να εκτελούν ένα μεμονωμένο ή μερικά πολύ εξειδικευμένα προγράμματα στη μαζική παραγωγή τυπικών κατηγοριών συσκευών επεξεργαστή πολλαπλών χρήσεων. Τάση προς την τυποποίηση εξαρτήματα υπολογιστήξεκίνησε στην εποχή της ταχείας ανάπτυξης των στοιχείων ημιαγωγών, των κεντρικών υπολογιστών και των μικρών υπολογιστών και με την εμφάνιση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων έγινε ακόμη πιο δημοφιλής. Η δημιουργία μικροκυκλωμάτων κατέστησε δυνατή την περαιτέρω αύξηση της πολυπλοκότητας της CPU με ταυτόχρονη μείωση τους φυσικές διαστάσεις. Η τυποποίηση και η σμίκρυνση των επεξεργαστών έχουν οδηγήσει σε βαθιά διείσδυση των επεξεργαστών που βασίζονται σε αυτούς. ψηφιακές συσκευές V καθημερινή ζωήπρόσωπο. Οι σύγχρονοι επεξεργαστές μπορούν να βρεθούν όχι μόνο σε συσκευές υψηλής τεχνολογίας όπως υπολογιστές, αλλά και σε αυτοκίνητα, αριθμομηχανές, κινητά τηλέφωνα, ακόμη και σε παιδικά παιχνίδια. Τις περισσότερες φορές αντιπροσωπεύονται από μικροελεγκτές, όπου, εκτός από την υπολογιστική συσκευή, υπάρχουν επιπλέον στοιχεία στο τσιπ (μνήμη προγράμματος και δεδομένων, διεπαφές, θύρες εισόδου/εξόδου, χρονοδιακόπτες κ.λπ.). Οι σύγχρονες υπολογιστικές δυνατότητες ενός μικροελεγκτή είναι συγκρίσιμες με τους επεξεργαστές προσωπικών υπολογιστών πριν από δέκα χρόνια και τις περισσότερες φορές υπερβαίνουν ακόμη και σημαντικά την απόδοσή τους.

Κάρτα βίντεο (γνωστός και ως κάρτα γραφικών, επιταχυντής γραφικών, κάρτα γραφικών, προσαρμογέας βίντεο) (Αγγλική κάρτα βίντεο), (Εικ. 13) - μια συσκευή που μετατρέπει μια εικόνα που βρίσκεται στη μνήμη του υπολογιστή σε σήμα βίντεο για την οθόνη.

Συνήθως, μια κάρτα βίντεο είναι μια κάρτα επέκτασης και εισάγεται σε μια υποδοχή επέκτασης, γενικής χρήσης (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) ή εξειδικευμένης (AGP), αλλά μπορεί επίσης να είναι ενσωματωμένη (ενσωματωμένη) στη μητρική πλακέτα (όπως με τη μορφή ξεχωριστού τσιπ, και ως αναπόσπαστο μέρος του chipset Northbridge ή της CPU).

Σύγχρονες κάρτες γραφικώνΧωρίς να περιορίζονται στην απλή έξοδο εικόνας, διαθέτουν ενσωματωμένο μικροεπεξεργαστή γραφικών που μπορεί να εκτελέσει πρόσθετη επεξεργασία, απαλλάσσοντας τον κεντρικό επεξεργαστή του υπολογιστή από αυτές τις εργασίες. Για παράδειγμα, όλες οι σύγχρονες κάρτες γραφικών NVIDIA και AMD (ATi) υποστηρίζουν Εφαρμογές OpenGLεπί επίπεδο υλικού. Πρόσφατα, υπήρξε επίσης μια τάση να χρησιμοποιείται η υπολογιστική ισχύς της GPU για την επίλυση εργασιών που δεν αφορούν γραφικά.

Κάρτα ήχου (ονομάζεται επίσης κάρτα ήχου ή κάρτα μουσικής) (Αγγλική κάρτα ήχου), (Εικ. 14) είναι μια πλακέτα που σας επιτρέπει να εργάζεστε με ήχο σε υπολογιστή. Επί του παρόντος, οι κάρτες ήχου διατίθενται είτε ενσωματωμένες στη μητρική πλακέτα είτε ως ξεχωριστές κάρτες επέκτασης ή εξωτερικές συσκευές. Το HD Audio είναι μια εξελικτική συνέχεια της προδιαγραφής AC'97 που προτάθηκε από την Intel το 2004, παρέχοντας αναπαραγωγή περισσότερων καναλιών με περισσότερα υψηλή ποιότηταήχος από ό,τι ήταν δυνατό με ενσωματωμένους κωδικοποιητές ήχου όπως το AC"97. Το υλικό που βασίζεται σε HD Audio υποστηρίζει ποιότητα ήχου 192 kHz/24-bit σε δύο κανάλια και 96 kHz/24-bit σε λειτουργίες πολλαπλών καναλιών (έως 8 κανάλια).

Μονάδα σκληρού δίσκου ή σκληρός δίσκος (αγγλ. Σκληρό (Μαγνητικό) Σκληρός δίσκος, HDD, HMDD), σκληρός δίσκος, σκληρός δίσκος, καθομιλουμένη «βίδα», σκληρός, σκληρός δίσκος, (Εικ. 15) είναι μια συσκευή αποθήκευσης πληροφοριών που βασίζεται στην αρχή της μαγνητικής εγγραφής. Είναι η κύρια συσκευή αποθήκευσης δεδομένων στους περισσότερους υπολογιστές.

Σε αντίθεση με μια «δισκέτα» (δισκέτα), οι πληροφορίες σε μια μονάδα σκληρού δίσκου καταγράφονται σε σκληρές (αλουμίνιες ή κεραμικές) πλάκες επικαλυμμένες με ένα στρώμα σιδηρομαγνητικού υλικού, πιο συχνά διοξείδιο του χρωμίου. Οι σκληροί δίσκοι χρησιμοποιούν από μία έως πολλές πλάκες σε έναν άξονα. Στον τρόπο λειτουργίας, οι κεφαλές ανάγνωσης δεν αγγίζουν την επιφάνεια των πλακών λόγω του στρώματος εισερχόμενης ροής αέρα που σχηματίζεται κοντά στην επιφάνεια κατά τη γρήγορη περιστροφή. Η απόσταση μεταξύ της κεφαλής και του δίσκου είναι αρκετά νανόμετρα (περίπου 10 nm στους σύγχρονους δίσκους) και η απουσία μηχανικής επαφής εξασφαλίζει μεγάλη διάρκεια ζωής της συσκευής. Όταν οι δίσκοι δεν περιστρέφονται, οι κεφαλές βρίσκονται στον άξονα ή έξω από το δίσκο σε ασφαλή περιοχή, όπου αποκλείεται η ανώμαλη επαφή τους με την επιφάνεια των δίσκων.

Διεπαφή(Αγγλική διεπαφή) - ένα σύνολο γραμμών επικοινωνίας, σημάτων που αποστέλλονται κατά μήκος αυτών των γραμμών, τεχνικών μέσων που υποστηρίζουν αυτές τις γραμμές και κανόνων ανταλλαγής (πρωτόκολλο). Οι σκληροί δίσκοι που διατίθενται στο εμπόριο μπορούν να χρησιμοποιούν διασυνδέσεις ATA (γνωστός και ως IDE και PATA), SATA, SCSI, SAS, FireWire, USB, SDIO και Fiber Channel.

Χωρητικότητα(Αγγλική χωρητικότητα) - η ποσότητα των δεδομένων που μπορεί να αποθηκευτεί από τη μονάδα. Η χωρητικότητα των σύγχρονων συσκευών φτάνει τα 2000 GB (2 TB). Σε αντίθεση με το σύστημα προθεμάτων που υιοθετείται στην επιστήμη των υπολογιστών, που δηλώνει πολλαπλάσιο του 1024, όταν προσδιορίζουν τη χωρητικότητα των σκληρών δίσκων, οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν τιμές που είναι πολλαπλάσιες του 1000. Έτσι, η χωρητικότητα ενός σκληρού δίσκου με την ένδειξη "200 GB" είναι 186,2 GiB.

Φυσικό μέγεθος(form factor) (αγγλική διάσταση). Σχεδόν όλες οι σύγχρονες μονάδες (2001-2010) για προσωπικούς υπολογιστές και διακομιστές έχουν πλάτος είτε 3,5 είτε 2,5 ίντσες - το μέγεθος των τυπικών στηριγμάτων για αυτούς, αντίστοιχα. επιτραπέζιους υπολογιστέςκαι φορητούς υπολογιστές. Οι μορφές 1,8 ιντσών, 1,3 ιντσών, 1 ιντσών και 0,85 ιντσών έχουν επίσης γίνει κοινές. Η παραγωγή μονάδων δίσκου σε συντελεστές μορφής 8 και 5,25 ιντσών έχει διακοπεί.

Χρόνος τυχαίας πρόσβασης(eng. random access time) - ο χρόνος κατά τον οποίο ο σκληρός δίσκος είναι εγγυημένος ότι θα εκτελέσει μια λειτουργία ανάγνωσης ή εγγραφής σε οποιοδήποτε μέρος του μαγνητικού δίσκου. Το εύρος αυτής της παραμέτρου είναι μικρό - από 2,5 έως 16 ms. Κατά κανόνα, οι μονάδες διακομιστή έχουν τον ελάχιστο χρόνο (για παράδειγμα, Hitachi Ultrastar 15K147 - 3,7 ms), οι μεγαλύτερες από τις τρέχουσες είναι μονάδες για φορητές συσκευές (Seagate Momentus 5400.3 - 12.5).

Ταχύτητα ατράκτου(eng. speed spindle) - ο αριθμός των στροφών του άξονα ανά λεπτό. Ο χρόνος πρόσβασης και η μέση ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από αυτήν την παράμετρο. Επί του παρόντος, οι σκληροί δίσκοι παράγονται με τις ακόλουθες τυπικές ταχύτητες περιστροφής: 4200, 5400 και 7200 (φορητοί υπολογιστές), 5400, 7200 και 10.000 (προσωπικοί υπολογιστές), 10.000 και 15.000 rpm (διακομιστές και σταθμοί εργασίας υψηλής απόδοσης).

Αξιοπιστία(αγγλ. αξιοπιστία) - ορίζεται ως ο μέσος χρόνος μεταξύ αστοχιών (MTBF). Επίσης, η συντριπτική πλειοψηφία των σύγχρονων δίσκων υποστηρίζει την τεχνολογία S.M.A.R.T.

Αριθμός λειτουργιών I/O ανά δευτερόλεπτο- για σύγχρονους δίσκους αυτό είναι περίπου 50 op./s με τυχαία πρόσβαση στη μονάδα δίσκου και περίπου 100 op./sec με διαδοχική πρόσβαση.

Κατανάλωση ενέργειας — σημαντικος ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣγια φορητές συσκευές.

Επίπεδο θορύβου— ο θόρυβος που παράγεται από τη μηχανική του ηλεκτροκινητήρα κατά τη λειτουργία του. Υποδεικνύεται σε ντεσιμπέλ. Οι αθόρυβοι δίσκοι θεωρούνται συσκευές με επίπεδο θορύβου περίπου 26 dB ή χαμηλότερο. Ο θόρυβος αποτελείται από τον θόρυβο περιστροφής της ατράκτου (συμπεριλαμβανομένου του αεροδυναμικού θορύβου) και τον θόρυβο τοποθέτησης.

Αντοχή σε κρούση(eng. G-shock rating) - η αντίσταση του ηλεκτροκινητήρα σε απότομες υπερτάσεις πίεσης ή κραδασμούς, μετρημένη σε μονάδες επιτρεπόμενης υπερφόρτισης σε κατάσταση ενεργοποίησης και απενεργοποίησης.

Ρυθμός μεταφοράς δεδομένων(Αγγλικά Transfer Rate) για διαδοχική πρόσβαση:

εσωτερική περιοχή δίσκου: από 44,2 έως 74,5 MB/s.

εξωτερική ζώνη δίσκου: 60,0 έως 111,4 MB/s.

Χωρητικότητα buffer— η προσωρινή μνήμη είναι μια ενδιάμεση μνήμη που έχει σχεδιαστεί για να εξομαλύνει τις διαφορές στην ταχύτητα ανάγνωσης/εγγραφής και στην ταχύτητα μεταφοράς μέσω της διεπαφής. Στους δίσκους του 2009, συνήθως κυμαίνεται από 8 έως 64 MB.

Κάρτα δικτύου, Κάρτα LAN, προσαρμογέας δικτύου, προσαρμογέας Ethernet, NIC (eng. network interface controller), (Εικ. 16) - μια περιφερειακή συσκευή που επιτρέπει στον υπολογιστή να αλληλεπιδρά με άλλες συσκευές δικτύου.

Μοντέμ (μια συντομογραφία που αποτελείται από τις λέξεις διαμορφωτής-αποδιαμορφωτής), (Εικ. 17) είναι μια συσκευή που χρησιμοποιείται σε συστήματα επικοινωνίας και εκτελεί τη λειτουργία διαμόρφωσης και αποδιαμόρφωσης. Ο διαμορφωτής διαμορφώνει το σήμα φορέα, δηλαδή αλλάζει τα χαρακτηριστικά του σύμφωνα με τις αλλαγές στην είσοδο πληροφοριακό σήμα, εφαρμόζει ο αποδιαμορφωτής αντίστροφη διαδικασία. Μια ειδική θήκη μόντεμ είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη περιφερειακή συσκευή για έναν υπολογιστή που του επιτρέπει να επικοινωνεί με άλλον υπολογιστή εξοπλισμένο με μόντεμ μέσω τηλεφωνικού δικτύου (μόντεμ τηλεφώνου) ή καλωδιακού δικτύου (καλωδιακό μόντεμ).

Το μόντεμ χρησιμεύει ως τερματικός εξοπλισμός της γραμμής επικοινωνίας. Σε αυτή την περίπτωση, η παραγωγή δεδομένων για τη μετάδοση και την επεξεργασία των ληφθέντων δεδομένων πραγματοποιείται από τερματικό εξοπλισμό, στην απλούστερη περίπτωση - έναν προσωπικό υπολογιστή.

Τροφοδοτικό υπολογιστή, (Εικ. 18) - τροφοδοτικό σχεδιασμένο για την παροχή εξαρτημάτων υπολογιστή ηλεκτρική ενέργεια. Το καθήκον του είναι να μετατρέψει την τάση του δικτύου σε καθορισμένες τιμές, να τις σταθεροποιήσει και να τις προστατεύσει από μικρές παρεμβολές στην τάση τροφοδοσίας. Επίσης, όντας εξοπλισμένος με ανεμιστήρα, συμμετέχει στην ψύξη της μονάδας συστήματος.

Η κύρια παράμετρος ενός τροφοδοτικού υπολογιστή είναι η μέγιστη ισχύς που καταναλώνεται από το δίκτυο. Επί του παρόντος, υπάρχουν τροφοδοτικά με ισχύ που ισχυρίζεται ο κατασκευαστής που κυμαίνονται από 50 (ενσωματωμένες πλατφόρμες μικρού μεγέθους) έως 1600 W.

Ένα τροφοδοτικό υπολογιστή για τη σημερινή πλατφόρμα υπολογιστή παρέχει τάσεις εξόδου ±5 ±12 +3,3 V Volt. Στις περισσότερες περιπτώσεις, χρησιμοποιείται τροφοδοτικό μεταγωγής. Αν και η συντριπτική πλειονότητα των τσιπ δεν χρησιμοποιεί περισσότερα από 5 Volt, η εισαγωγή μιας γραμμής 12 Volt καθιστά δυνατή τη χρήση περισσότερης ισχύος (μια τροφοδοσία μεταγωγής χωρίς 12 Volt δεν μπορεί να παράγει περισσότερα από 210 Watt), η οποία απαιτείται για την τροφοδοσία σκληρών δίσκων , οπτικούς δίσκους, ανεμιστήρες και πιο πρόσφατα μητρικές πλακέτες, επεξεργαστές, προσαρμογείς βίντεο, κάρτες ήχου.

Όλα τα παραπάνω ισχύουν για τα πιο κοινά τροφοδοτικά σήμερα, το πρότυπο ATX, το οποίο άρχισε να χρησιμοποιείται στην εποχή των επεξεργαστών Intel Pentium. Προηγουμένως (από υπολογιστές IBM PC/AT έως πλατφόρμες βασισμένες σε επεξεργαστές μέχρι και το Socket 370/SECC-2), τα τυπικά τροφοδοτικά AT χρησιμοποιούνταν στην πλατφόρμα υπολογιστή. Υπήρχαν μητρικές με υποδοχές επεξεργαστή Socket 7 και Socket 370 που υποστήριζαν και τροφοδοτικά AT και ATX (οι λεγόμενες πλακέτες dual-standard).

Οδηγώ, (Εικ. 19) είναι μια ηλεκτρομηχανική συσκευή που σας επιτρέπει να διαβάζετε/εγγράψετε πληροφορίες σε ψηφιακά μέσα με τη μορφή δίσκου. Σε αυτήν την περίπτωση, το μέσο μπορεί να αφαιρείται ή να είναι ενσωματωμένο στη συσκευή. Τα αφαιρούμενα μέσα τοποθετούνται συχνά σε κασέτα, φάκελο, θήκη κ.λπ. για προστασία.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι μονάδων δίσκου:

Μονάδες σκληρού δίσκου (HDD);

Μονάδες δισκέτας.

Μονάδες δίσκου για μαγνητο-οπτικούς δίσκους.

Μονάδες δίσκου για δισκέτες ZIP.

Μονάδες CD-ROM/R/RW.

Μονάδες DVD-ROM/R/RW, DVD-RAM.

Σύστημα ψύξης υπολογιστή, (Εικ. 20) - ένα σύνολο μέσων για την αφαίρεση θερμότητας (ουσιαστικά ψύξη) σε έναν υπολογιστή.

Για την αποχέτευση χρησιμοποιείται κυρίως:

Καλοριφέρ (αλουμίνιο ή χαλκό)

Συνδυασμός καλοριφέρ + ανεμιστήρα - ψυγείο

Υγρό σύστημα ψύξης

Εγκατάσταση φρέον

Ψυκτικές μονάδες που χρησιμοποιούν υγρό άζωτο ή υγρό ήλιο ως ψυκτικό μέσο.

λεωφορείο υπολογιστή (από το αγγλικό δίαυλο υπολογιστή, αμφίδρομος γενικός διακόπτης - αμφίδρομος γενικός διακόπτης), (Εικ. 21) - στην αρχιτεκτονική του υπολογιστή, ένα υποσύστημα που μεταδίδει δεδομένα μεταξύ των λειτουργικών μπλοκ του υπολογιστή. Συνήθως το λεωφορείο ελέγχεται από οδηγό. Σε αντίθεση με την επικοινωνία από σημείο σε σημείο, πολλές συσκευές μπορούν να συνδεθούν σε ένα δίαυλο χρησιμοποιώντας ένα σύνολο αγωγών. Κάθε δίαυλος ορίζει το δικό του σύνολο υποδοχών (συνδέσεις) για φυσική σύνδεση συσκευών, καρτών και καλωδίων.

Οι πρώιμοι δίαυλοι υπολογιστών ήταν παράλληλοι ηλεκτρικοί δίαυλοι με πολλαπλές συνδέσεις, αλλά ο όρος χρησιμοποιείται τώρα για οποιονδήποτε φυσικό μηχανισμό που παρέχει την ίδια λογική λειτουργικότητα με τους παράλληλους διαύλους υπολογιστών. Τα σύγχρονα λεωφορεία υπολογιστών χρησιμοποιούν παράλληλες και σειριακές συνδέσεις και μπορούν να έχουν παράλληλες (πολλαπλών σταγονιδίων) και τοπολογίες αλυσίδας μαργαρίτας. Στην περίπτωση USB και ορισμένων άλλων λεωφορείων, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν διανομείς.

ΑΤΑ (Αγγλικά: Advanced Technology Attachment - σύνδεση με χρήση προηγμένης τεχνολογίας) - μια παράλληλη διεπαφή για τη σύνδεση συσκευών αποθήκευσης (σκληροί δίσκοι και οπτικοί δίσκοι) σε έναν υπολογιστή. Στη δεκαετία του 1990 ήταν στάνταρ στην πλατφόρμα υπολογιστών IBM. αυτή τη στιγμή αντικαθίσταται από τον διάδοχό του, SATA, και με την έλευση του έλαβε το όνομα PATA (Parallel ATA).

SATA (Αγγλικά Serial ATA) - σειριακή διεπαφή για ανταλλαγή δεδομένων με συσκευές αποθήκευσης πληροφοριών. Το SATA είναι μια ανάπτυξη της διεπαφής παράλληλης ATA (IDE), η οποία μετά την εισαγωγή της SATA μετονομάστηκε σε PATA (Parallel ATA). Το SATA χρησιμοποιεί έναν σύνδεσμο 7 ακίδων αντί για τον σύνδεσμο 40 ακίδων του PATA. Το καλώδιο SATA έχει μικρότερη περιοχή, λόγω της οποίας μειώνεται η αντίσταση στον αέρα που φυσάει μέσα από τα εξαρτήματα του υπολογιστή και η καλωδίωση μέσα στη μονάδα συστήματος απλοποιείται.

Λόγω του σχήματός του, το καλώδιο SATA είναι πιο ανθεκτικό σε πολλαπλές συνδέσεις. Το καλώδιο τροφοδοσίας SATA έχει επίσης σχεδιαστεί για να δέχεται πολλαπλές συνδέσεις. Η υποδοχή τροφοδοσίας SATA παρέχει 3 τάσεις τροφοδοσίας: +12 V, +5 V και +3,3 V; ωστόσο σύγχρονες συσκευέςμπορεί να λειτουργήσει χωρίς τάση +3,3 V, γεγονός που καθιστά δυνατή τη χρήση ενός παθητικού προσαρμογέα από μια τυπική υποδοχή τροφοδοσίας IDE σε SATA. Ορισμένες συσκευές SATA διαθέτουν δύο υποδοχές τροφοδοσίας: SATA και Molex.

Το πρότυπο SATA εγκατέλειψε την παραδοσιακή σύνδεση PATA δύο συσκευών ανά καλώδιο. σε κάθε συσκευή εκχωρείται ένα ξεχωριστό καλώδιο, το οποίο εξαλείφει το πρόβλημα της αδυναμίας ταυτόχρονης λειτουργίας συσκευών που βρίσκονται στο ίδιο καλώδιο (και τις καθυστερήσεις που προκύπτουν από αυτό), μειώνει πιθανά προβλήματα κατά τη συναρμολόγηση (δεν υπάρχει πρόβλημα σύγκρουσης μεταξύ Slave/ Κύρια συσκευές για SATA), εξαλείφει την πιθανότητα σφαλμάτων κατά τη χρήση βρόχων PATA χωρίς τερματισμό.

Το πρότυπο SATA υποστηρίζει τη λειτουργία ουράς εντολών (NCQ, ξεκινώντας με SATA Revision 2.x). Το πρότυπο SATA δεν προβλέπει συσκευές με δυνατότητα άμεσης εναλλαγής (έως και έκδοση SATA 3.x).

δέκτης τηλεόρασης (Αγγλικός δέκτης τηλεόρασης), (Εικ. 22) - ένας τύπος τηλεοπτικού δέκτη (δέκτης) που έχει σχεδιαστεί για λήψη τηλεοπτικού σήματος σε διάφορες μορφέςμετάδοση με οθόνη σε οθόνη υπολογιστή. Επιπλέον, οι περισσότεροι σύγχρονοι δέκτες τηλεόρασης δέχονται ραδιοφωνικούς σταθμούς FM και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη βίντεο.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ

Η αρχιτεκτονική υπολογιστών είναι η λογική οργάνωση και δομή των πόρων υλικού και λογισμικού ενός υπολογιστικού συστήματος. Η αρχιτεκτονική περιέχει απαιτήσεις για λειτουργικότητα και αρχές οργάνωσης των κύριων στοιχείων ενός υπολογιστή.

Η εξωτερική αρχιτεκτονική ενός σύγχρονου προσωπικού υπολογιστή είναι η σύνδεση ενός συστήματος οθόνης, πληκτρολογίου, ποντικιού και ηχείων στη μονάδα συστήματος.

Η εσωτερική αρχιτεκτονική ενός σύγχρονου προσωπικού υπολογιστή καθορίζεται από τον σχεδιασμό του chipset, ένα σύνολο τσιπ που έχουν σχεδιαστεί για να συνεργάζονται για να εκτελούν ένα σύνολο λειτουργιών. υπολογιστές Το chipset σε έναν υπολογιστή λειτουργεί ως συνδετικό στοιχείο που διασφαλίζει την κοινή λειτουργία της μνήμης, της CPU, του I/O και άλλων υποσυστημάτων. Η επιλογή του τύπου chipset εξαρτάται από τον επεξεργαστή με τον οποίο λειτουργεί και καθορίζει τους τύπους των εξωτερικών συσκευών (κάρτα βίντεο, σκληρός δίσκος κ.λπ.).

Μια σημαντική κατεύθυνση για την ανάπτυξη των υπολογιστικών εργαλείων της πέμπτης και των επόμενων γενεών είναι η νοημοσύνη των υπολογιστών, που σχετίζεται με την παροχή στοιχείων ευφυΐας, διανοητικής διεπαφής χρήστη κ.λπ. Εργαστείτε προς αυτή την κατεύθυνση, επηρεάζοντας, πρώτα απ 'όλα, το λογισμικό , θα απαιτήσει επίσης τη δημιουργία υπολογιστών συγκεκριμένης αρχιτεκτονικής που χρησιμοποιούνται σε συστήματα διαχείρισης βάσεων γνώσης, υπολογιστές βάσης γνώσης, καθώς και σε άλλες υποκατηγορίες υπολογιστών. Ταυτόχρονα, ο υπολογιστής πρέπει να έχει την ικανότητα να μαθαίνει, να εκτελεί συνειρμική επεξεργασία πληροφοριών και να διεξάγει πνευματικό διάλογο κατά την επίλυση συγκεκριμένων προβλημάτων.

Συμπερασματικά, σημειώνουμε ότι ορισμένα από αυτά τα θέματα έχουν εφαρμοστεί σε πολλά υποσχόμενους υπολογιστές πέμπτης γενιάς ή βρίσκονται στο στάδιο τεχνικής ανάπτυξης, άλλα βρίσκονται στο στάδιο της θεωρητικής έρευνας και αναζήτησης.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Baldin K.V., Utkin V.B. Πληροφορική: Εγχειρίδιο για μαθητές. πανεπιστήμια - Μ.: ΕΡΓΟ, 2003.

2. Τράπεζα περιλήψεων. Πνευματικά δικαιώματα 2005-2009. http://referat2000.bizforum.ru

3.Wikipedia, η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια. http://ru.wikipedia.org/wiki/Personal_computer_architecture.

4. Πληροφορική. Βασικό μάθημα. Για τα πανεπιστήμια, 2η έκδοση / Εκδ. S. V. Simonovich. Αγία Πετρούπολη: Peter, 2007. -640 σελ.: ill.

5. Leontyev V.P. Προσωπικός υπολογιστής. Οδηγός τσέπης. - Μ.: OLMA-PRESS, 2004.

6. Leontyev V.P. Η τελευταία εγκυκλοπαίδεια ενός προσωπικού υπολογιστή 2005. - M.: OLMA-PRESS Education, 2005. - 800 pp.: ill.

7. ARAGOR Production Association, βολική τράπεζα περιλήψεων http://www.aragor.su/info

8. Rudometov E., Rudometov V. Αρχιτεκτονική Η/Υ, εξαρτήματα, πολυμέσα. - Αγία Πετρούπολη, 2000.

9. Σκοτ ​​Μιούλερ. Αναβάθμιση και επισκευή υπολογιστών για αρχάριους = Αναβάθμιση και επισκευή υπολογιστών. — 17η έκδ. - M.: Williams, 2007.

10. Studio ArtOfWeb.BIZ, διπλώματα, μαθήματα πληροφορικής και τεχνολογίας υπολογιστών, υπολογιστές και δίκτυα. http://www.oszone.net/windows/arc.shtml

11. Εγκυκλοπαίδεια για παιδιά. Τόμος 22. Πληροφορική / Κεφ. εκδ. E. A. Khlebalina, επικεφαλής επιστημονικός εκδ. A.G. Leonov.— M.: Avanta+ 2003.—624 σελ.: ill.

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Α

Εικ.1. Υπολογιστής Εικ.2. Μονάδα του συστήματος

Εικ.3. Οθόνη Εικ.4. Πληκτρολόγιο

Εικ.5. Comp. ποντίκι Εικ.6. Εκτυπωτής

Εικ.7. Σαρωτής Εικ.8. Acoust. Σύστημα

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β

Εικ.9. Chipset

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Β

Εικ. 10. Μητρική πλακέτα Εικ.11. ΕΜΒΟΛΟ

Εικ. 12. Κεντρικός επεξεργαστής Εικ.13. Κάρτα βίντεο

Εικ. 14. Κάρτα ήχου Εικ.15. HDD

Εικ. 16. Κάρτα δικτύου Εικ.17. Μοντέμ

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Δ

Εικ. 18. Τροφοδοτικό Εικ. 19. Οδηγώ

Εικ.20. Σύστημα ψύξης Εικ.21. λεωφορείο υπολογιστή

Εικ.22. δέκτης τηλεόρασης

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΓΕΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΤΗΣ ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΣ SVERDLOVSK Κρατικό εκπαιδευτικό ίδρυμα δευτεροβάθμιας επαγγελματικής εκπαίδευσης της περιοχής Sverdlovsk "Nizhny Tagil College of Metalworking Production and

Η βασική αρχή της κατασκευής ενός υπολογιστή ονομάζεται αρχιτεκτονική φον Νόιμαν - Ο αμερικανός επιστήμονας ουγγρικής καταγωγής John von Neumann, που το πρότεινε.

Η σύγχρονη αρχιτεκτονική υπολογιστών καθορίζεται από τις ακόλουθες αρχές:

Η αρχή του ελέγχου του προγράμματος. Παρέχει αυτοματοποίηση της υπολογιστικής διαδικασίας σε έναν υπολογιστή. Σύμφωνα με αυτή την αρχή, για την επίλυση κάθε προβλήματος, καταρτίζεται ένα πρόγραμμα που καθορίζει τη σειρά των ενεργειών του υπολογιστή. Η αποτελεσματικότητα του ελέγχου προγράμματος θα είναι υψηλότερη όταν το πρόβλημα λυθεί από το ίδιο πρόγραμμα πολλές φορές (αν και με διαφορετικά αρχικά δεδομένα).

Η αρχή ενός προγράμματος που είναι αποθηκευμένο στη μνήμη. Σύμφωνα με αυτήν την αρχή, οι εντολές του προγράμματος παρέχονται, όπως τα δεδομένα, με τη μορφή αριθμών και επεξεργάζονται με τον ίδιο τρόπο όπως οι αριθμοί, και το ίδιο το πρόγραμμα φορτώνεται στη μνήμη RAM πριν από την εκτέλεσή του, γεγονός που επιταχύνει τη διαδικασία εκτέλεσής του.

Η αρχή της τυχαίας πρόσβασης στη μνήμη. Σύμφωνα με αυτήν την αρχή, στοιχεία προγραμμάτων και δεδομένων μπορούν να εγγραφούν σε μια αυθαίρετη θέση στη μνήμη RAM, η οποία σας επιτρέπει να έχετε πρόσβαση σε οποιαδήποτε δεδομένη διεύθυνση (μια συγκεκριμένη θέση μνήμης) χωρίς να προβάλετε προηγούμενες.

Με βάση αυτές τις αρχές, μπορεί να υποστηριχθεί ότι ένας σύγχρονος υπολογιστής είναι μια τεχνική συσκευή που, μετά την εισαγωγή των αρχικών δεδομένων στη μνήμη με τη μορφή ψηφιακών κωδικών και ενός προγράμματος επεξεργασίας τους, που εκφράζεται επίσης σε ψηφιακούς κωδικούς, είναι σε θέση να πραγματοποιήσει αυτόματα η υπολογιστική διαδικασία που καθορίζεται από το πρόγραμμα και η παραγωγή έτοιμων αποτελεσμάτων για την επίλυση του προβλήματος σε μορφή κατάλληλη για την ανθρώπινη αντίληψη.

Ένας προσωπικός υπολογιστής όπως το IBM PC έχει μια αρκετά παραδοσιακή αρχιτεκτονική συστήματος μικροεπεξεργαστή και περιέχει όλες τις συνήθεις λειτουργικές μονάδες: επεξεργαστή, μνήμη μόνιμης και τυχαίας πρόσβασης, συσκευές εισόδου/εξόδου, δίαυλο συστήματος, τροφοδοτικό.

Τα κύρια χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής των προσωπικών υπολογιστών καταλήγουν στις αρχές της διάταξης υλικού, καθώς και στο επιλεγμένο σύνολο υλικού συστήματος.

Τα κύρια στοιχεία του υπολογιστή είναι τα εξής:

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ - αυτός είναι ένας μικροεπεξεργαστής με όλα τα απαραίτητα βοηθητικά τσιπ, συμπεριλαμβανομένης της εξωτερικής κρυφής μνήμης και ενός ελεγκτή διαύλου συστήματος. (Η κρυφή μνήμη θα συζητηθεί με περισσότερες λεπτομέρειες στις επόμενες ενότητες.) Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο κεντρικός επεξεργαστής είναι αυτός που πραγματοποιεί την επικοινωνία στο δίαυλο συστήματος.

ΕΜΒΟΛΟ μπορεί να καταλάβει σχεδόν ολόκληρο τον διευθυνσιοδοτούμενο χώρο μνήμης του επεξεργαστή. Ωστόσο, τις περισσότερες φορές ο όγκος του είναι πολύ μικρότερος. Στους σύγχρονους προσωπικούς υπολογιστές, η τυπική ποσότητα μνήμης συστήματος είναι συνήθως από 64 έως 512 MB. Η μνήμη RAM του υπολογιστή εκτελείται σε μικροτσίπ δυναμική μνήμηκαι επομένως απαιτεί αναγέννηση.

Επίμονη μνήμη (ROM BIOS - Base Input/Output System) έχει μικρό όγκο (έως 64 KB), περιέχει ένα πρόγραμμα εκκίνησης, μια περιγραφή της διαμόρφωσης του συστήματος, καθώς και προγράμματα οδήγησης (προγράμματα χαμηλού επιπέδου) για αλληλεπίδραση με συσκευές συστήματος.

Ελεγκτής διακοπής μετατρέπει τις διακοπές υλικού διαύλου συστήματος σε διακοπές υλικού επεξεργαστή και ορίζει τις διευθύνσεις των διανυσμάτων διακοπής. Όλοι οι τρόποι λειτουργίας του ελεγκτή διακοπής ρυθμίζονται μέσω προγραμματισμού από τον επεξεργαστή πριν από την έναρξη της εργασίας.

Ελεγκτής άμεσης πρόσβασης στη μνήμη λαμβάνει ένα αίτημα για DMA από το δίαυλο συστήματος, το μεταδίδει στον επεξεργαστή και αφού ο επεξεργαστής παρέχει το δίαυλο, μεταφέρει δεδομένα μεταξύ της μνήμης και της συσκευής I/O. Όλοι οι τρόποι λειτουργίας του ελεγκτή DMA ρυθμίζονται μέσω προγραμματισμού από τον επεξεργαστή πριν από την έναρξη της εργασίας. Η χρήση ελεγκτών διακοπής και DMA ενσωματωμένων στον υπολογιστή μπορεί να απλοποιήσει σημαντικά τον εξοπλισμό των καρτών επέκτασης που χρησιμοποιούνται.

Ελεγκτής αναγέννησης πραγματοποιεί περιοδική ενημέρωση πληροφοριών στη μνήμη δυναμικής τυχαίας πρόσβασης πραγματοποιώντας ειδικούς κύκλους αναγέννησης μέσω του διαύλου. Κατά τη διάρκεια των κύκλων αναγέννησης, γίνεται ο κύριος (κύριος) του λεωφορείου.

Ανταλλαγή byte δεδομένων βοηθά στην ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ συσκευών 16-bit και 8-bit, στέλνοντας ολόκληρες λέξεις ή μεμονωμένα byte.

Ρολόι πραγματικού χρόνου και μετρητής χρονοδιακόπτη - πρόκειται για συσκευές για εσωτερικό έλεγχο ώρας και ημερομηνίας, καθώς και για προγραμματισμό χρονικών διαστημάτων, εργασία προγράμματοςσυχνότητες κ.λπ.

Συσκευές εισόδου/εξόδου συστήματος - αυτές είναι οι συσκευές που είναι απαραίτητες για τη λειτουργία και την αλληλεπίδραση του υπολογιστή με τυπικές εξωτερικές συσκευές μέσω παράλληλων και σειριακών διεπαφών. Μπορούν να κατασκευαστούν στη μητρική πλακέτα ή μπορούν να βρίσκονται σε κάρτες επέκτασης.

Κάρτες επέκτασης εγκαθίστανται σε υποδοχές (υποδοχές) του διαύλου συστήματος και μπορούν να περιέχουν RAM και συσκευές εισόδου/εξόδου. Μπορούν να ανταλλάσσουν δεδομένα με άλλες συσκευές στο λεωφορείο μέσα ανταλλαγή προγραμμάτων, σε λειτουργία διακοπής και σε λειτουργία DMA. Υπάρχει και η δυνατότητα σύλληψης λεωφορείου, δηλαδή πλήρης αποσύνδεση όλων συσκευές συστήματοςγια λίγο.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό μιας τέτοιας αρχιτεκτονικής είναι ειλικρίνεια , δηλαδή τη δυνατότητα συμπερίληψης πρόσθετων συσκευών στον υπολογιστή, τόσο συσκευών συστήματος όσο και διαφόρων καρτών επέκτασης. Το άνοιγμα συνεπάγεται επίσης τη δυνατότητα εύκολης ενσωμάτωσης προγραμμάτων χρήστη σε οποιοδήποτε επίπεδο λογισμικού υπολογιστή.

Ο πρώτος υπολογιστής της οικογένειας που χρησιμοποιήθηκε ευρέως, ο IBM PC XT, βασίστηκε στον αρχικό δίαυλο συστήματος PC XT-Bus. Αργότερα (ξεκινώντας με το IBM PC AT) αναπτύχθηκε σε ραχοκοκαλιά, που έγινε πρότυπο και ονομάστηκε ISA (Industry Standard Architecture). Μέχρι πρόσφατα, το ISA παρέμενε η ραχοκοκαλιά του υπολογιστή.

Ωστόσο, ξεκινώντας με την εμφάνιση των επεξεργαστών i486 (το 1989), δεν πληρούσε πλέον τις απαιτήσεις απόδοσης και άρχισε να αντιγράφεται από ταχύτερους διαύλους: VLB ( VESA Local Bus) και PCI (Peripheral Component Interconnect bus) ή αντικαταστήστε το με δίαυλο EISA (Enhanced ISA) συμβατό με ISA. Σταδιακά, ο δίαυλος PCI αντικατέστησε τους ανταγωνιστές του και έγινε το de facto πρότυπο, και από το 1999, συνιστάται οι νέοι υπολογιστές να εγκαταλείψουν εντελώς το δίαυλο ISA, αφήνοντας μόνο το PCI. Είναι αλήθεια ότι σε αυτήν την περίπτωση πρέπει να εγκαταλείψουμε τη χρήση καρτών επέκτασης που έχουν αναπτυχθεί ξανά πολλά χρόνιαγια σύνδεση με τον κορμό ISA.

Μια άλλη κατεύθυνση για τη βελτίωση της αρχιτεκτονικής ενός προσωπικού υπολογιστή σχετίζεται με μέγιστη επιτάχυνση της ανταλλαγής πληροφοριών με τη μνήμη του συστήματος . Ο υπολογιστής διαβάζει όλες τις εκτελέσιμες εντολές από τη μνήμη του συστήματος και αποθηκεύει δεδομένα στη μνήμη του συστήματος. Δηλαδή, ο επεξεργαστής κάνει τις περισσότερες κλήσεις στη μνήμη. Η επιτάχυνση της ανταλλαγής μνήμης οδηγεί σε σημαντική επιτάχυνση της λειτουργίας ολόκληρου του συστήματος ως συνόλου.

Αλλά όταν χρησιμοποιείτε το δίαυλο συστήματος για ανταλλαγή με μνήμη, πρέπει να λάβετε υπόψη τους περιορισμούς ταχύτητας του διαύλου. Η ραχοκοκαλιά του συστήματος πρέπει να παρέχει διεπαφή με μεγάλο αριθμό συσκευών, επομένως πρέπει να έχει αρκετά μεγάλο μήκος. Απαιτεί τη χρήση buffer εισόδου και εξόδου για να ταιριάζουν με τις γραμμές κορμού. Οι κύκλοι ανταλλαγής κατά μήκος της ραχοκοκαλιάς του συστήματος είναι περίπλοκοι και δεν μπορούν να επιταχυνθούν. Ως αποτέλεσμα, είναι αδύνατο να επιτευχθεί σημαντική επιτάχυνση στην ανταλλαγή του επεξεργαστή με τη μνήμη μέσω του διαύλου.

Οι προγραμματιστές πρότειναν την ακόλουθη προσέγγιση. Η μνήμη συστήματος δεν είναι συνδεδεμένη με το δίαυλο συστήματος, αλλά με έναν ειδικό δίαυλο υψηλής ταχύτητας που βρίσκεται «πιο κοντά» στον επεξεργαστή, ο οποίος δεν απαιτεί πολύπλοκα buffer και μεγάλες αποστάσεις. Σε αυτή την περίπτωση, η ανταλλαγή με τη μνήμη γίνεται με το μέγιστο δυνατό για αυτού του επεξεργαστήταχύτητα και ο αυτοκινητόδρομος του συστήματος δεν το επιβραδύνει. Αυτό γίνεται ιδιαίτερα σημαντικό με την αύξηση της ταχύτητας του επεξεργαστή (τώρα οι συχνότητες ρολογιού των επεξεργαστών προσωπικών υπολογιστών φτάνουν τα 1 - 3 GHz).

Έτσι, γίνεται η δομή ενός προσωπικού υπολογιστή από έναν μόνο διαύλου, που χρησιμοποιείται μόνο στους πρώτους υπολογιστές τρία λεωφορεία.

Ο σκοπός των ελαστικών είναι ο εξής:

Ο κεντρικός επεξεργαστής και η προσωρινή μνήμη (γρήγορη προσωρινή μνήμη) είναι συνδεδεμένα στον τοπικό δίαυλο.

Η μνήμη RAM και η μόνιμη μνήμη του υπολογιστή, καθώς και ο ελεγκτής διαύλου συστήματος, είναι συνδεδεμένες με το δίαυλο μνήμης.

Όλες οι άλλες συσκευές υπολογιστή είναι συνδεδεμένες στο δίαυλο συστήματος (ραχοκοκαλιά).

Και τα τρία ελαστικά έχουν Γραμμές διευθύνσεων, γραμμές δεδομένων και σήματα ελέγχου. Αλλά η σύνθεση και ο σκοπός των γραμμών αυτών των λεωφορείων δεν συμπίπτουν μεταξύ τους, αν και εκτελούν τις ίδιες λειτουργίες. Από την πλευρά του επεξεργαστή, υπάρχει μόνο ένας δίαυλος συστήματος (ραχοκοκαλιά) στο σύστημα, μέσω του οποίου λαμβάνει δεδομένα και εντολές και μεταδίδει δεδομένα τόσο στη μνήμη όσο και στις συσκευές εισόδου/εξόδου.

Οι χρονικές καθυστερήσεις μεταξύ της μνήμης του συστήματος και του επεξεργαστή σε αυτήν την περίπτωση είναι ελάχιστες, καθώς ο τοπικός δίαυλος και ο δίαυλος μνήμης συνδέονται μόνο με τους απλούστερους buffer υψηλής ταχύτητας. Υπάρχει ακόμη μικρότερη καθυστέρηση μεταξύ του επεξεργαστή και της κρυφής μνήμης, η οποία συνδέεται απευθείας με τον τοπικό δίαυλο επεξεργαστή και χρησιμεύει στην επιτάχυνση της ανταλλαγής του επεξεργαστή με τη μνήμη συστήματος.

Εάν ένας υπολογιστής χρησιμοποιεί δύο διαύλους συστήματος, για παράδειγμα, ISA και PCI, τότε ο καθένας από αυτούς έχει τον δικό του ελεγκτή διαύλου και λειτουργεί παράλληλα χωρίς να επηρεάζει ο ένας τον άλλον. Στη συνέχεια, έχετε μια δομή τεσσάρων λεωφορείων και μερικές φορές μια δομή πέντε λεωφορείων.

	Παράδειγμα δομής πολλαπλών λεωφορείων

Οι πιο συνηθισμένοι επιτραπέζιοι υπολογιστές της κατηγορίας Desktop χρησιμοποιούν ένα σύστημα ή μητρική πλακέτα ως δομική βάση, στην οποία βρίσκονται όλα τα κύρια στοιχεία συστήματος του υπολογιστή, καθώς και αρκετές υποδοχές (υποδοχές) του διαύλου συστήματος για τη σύνδεση θυγατρικών καρτών - επέκταση κάρτες (μονάδες διεπαφής, ελεγκτές) , προσαρμογείς). Κατά κανόνα, οι σύγχρονες μητρικές σάς επιτρέπουν να αντικαταστήσετε τον επεξεργαστή, να επιλέξετε τη συχνότητα ρολογιού του, να αντικαταστήσετε και να επεκτείνετε τη μνήμη RAM και να επιλέξετε τρόπους λειτουργίας για άλλα εξαρτήματα.

Το σιδερένιο εξάρτημα ενός σύγχρονου υπολογιστή είναι ένα πολύπλοκο ηλεκτρονικό κύκλωμα που αποτελείται από πολλά τρανζίστορ, πυκνωτές, αντιστάσεις και άλλα ραδιοστοιχεία. Ένα τσιπ Επεξεργαστής PentiumΤο 4 αποτελείται από 42 εκατομμύρια τρανζίστορ και η γραμμή μνήμης μπορεί να έχει 4 δισεκατομμύρια τρανζίστορ και περίπου 8 δισεκατομμύρια πυκνωτές. Όλα όσα συμβαίνουν μέσα σε αυτά τα ραδιοκυκλώματα καταλήγουν σε συνηθισμένες ηλεκτρικές διεργασίες, γνωστές σε όλους από ένα σχολικό μάθημα φυσικής.

Ευτυχώς, οι υπολογιστές χρησιμοποιούν την αρχή του σχεδιασμού μπλοκ. Κάθε συσκευή (ή μπλοκ) είναι μια εντελώς πλήρης και ανεξάρτητη μονάδα. Όλες οι συνδέσεις μεταξύ μπλοκ φέρονται σε ορισμένα πρότυπα. Ως αποτέλεσμα, για να περιγράψετε τη λειτουργία ενός υπολογιστή, χρειάζεται μόνο να περιγράψετε την αλληλεπίδραση αυτών των κόμβων μεταξύ τους, χωρίς να υπεισέλθετε σε λεπτομέρειες της λειτουργίας μεμονωμένων τρανζίστορ.
Πριν εξετάσουμε την αρχιτεκτονική των υπολογιστών, ας διευκρινίσουμε ορισμένους βασικούς όρους.
Ένας δίαυλος είναι μια ομάδα αγωγών που έχουν σχεδιαστεί για να συνδέουν διάφορα εξαρτήματα του υπολογιστή. Τα εσωτερικά λεωφορεία συνδέουν συσκευές μέσα σε μια ενιαία πλακέτα ή ακόμα και μέσα σε ένα τσιπ.

Θύρα - υποδοχή για σύνδεση οποιασδήποτε περιφερειακής συσκευής.

Επεξεργαστής - ένα τσιπ που επεξεργάζεται ψηφιακά σήματα. Η σειρά με την οποία γίνεται η επεξεργασία των δεδομένων εξαρτάται από τις εισερχόμενες εντολές.

Ένας ελεγκτής είναι μια συσκευή που ελέγχει μια άλλη συσκευή. Με απλά λόγια, συνδέει διαφορετικές συσκευές.

Η διασύνδεση είναι ένας καθολικός όρος που υποδηλώνει τον τρόπο που κάτι αλληλεπιδρά με κάτι άλλο. Ως διεπαφή υλικού νοείται ο σκοπός των επαφών ή των αγωγών που συνδέουν συσκευές και τα χαρακτηριστικά των σημάτων που μεταδίδονται μέσω αυτών. Διεπαφή λογισμικού- ένα πρότυπο που περιγράφει τον τρόπο ανταλλαγής δεδομένων μεταξύ τους διάφορα προγράμματα. Διεπαφή χρήστη- ένας τρόπος επικοινωνίας των χρηστών με εφαρμογές. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη είναι η γραφική διεπαφή.

Μητρική πλακέτα- μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος στην οποία βρίσκεται ένας αριθμός συσκευών. Ουσιαστικά, είναι ο συνδετικός κρίκος μεταξύ όλων των συσκευών. Η μητρική πλακέτα είναι χτισμένη σε ένα chipset (chipset). Ένα από τα τσιπ ονομάζεται βόρεια γέφυρα. Το καθήκον αυτού του κόμβου είναι να εξασφαλίσει την αλληλεπίδραση μεταξύ του κεντρικού επεξεργαστή, της μνήμης RAM, της κάρτας βίντεο και του δεύτερου τσιπ του chipset - της νότιας γέφυρας. Το δεύτερο τσιπ περιέχει ελεγκτές εισόδου/εξόδου. Το South Bridge χρησιμοποιείται για τη σύνδεση όλων των καρτών επέκτασης, των μονάδων CD και των θυρών περιφερειακών συσκευών.
Ο δίαυλος PCI συνδέει τις περισσότερες περιφερειακές συσκευές. Κάρτες ήχου, μόντεμ, προσαρμογείς δικτύου, δέκτες, ελεγκτές θύρας USB. Η μητρική πλακέτα μπορεί να έχει ενσωματωμένο ελεγκτή ήχου και κάρτα δικτύου. Στην πραγματικότητα, αυτές οι συσκευές συνδέονται στον ίδιο δίαυλο PCI. Ελεγκτές λεωφορείο SATAκαι το IDE, στο οποίο είναι συνδεδεμένοι οι σκληροί δίσκοι και οι μονάδες CD, συνδέονται επίσης με το δίαυλο PCI.
Ένα υποχρεωτικό στοιχείο της μητρικής πλακέτας είναι το τσιπ BIOS, σχεδιασμένο για την εκκίνηση του υπολογιστή. Το BIOS αντιπροσωπεύει τη μνήμη τύπος φλας, στο οποίο είναι αποθηκευμένο το υλικολογισμικό. Η μητρική πλακέτα περιλαμβάνει επίσης μια συσκευή μνήμης CMOS (αποθηκεύει βασικές ρυθμίσεις BIOS) και ένα ρολόι πραγματικού χρόνου. Όλα αυτά τα εξαρτήματα λαμβάνουν χωριστή ισχύ από μια μπαταρία.

ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ- το κύριο συστατικό του πίνακα. Εδώ γίνονται οι κύριοι υπολογισμοί. Ο επεξεργαστής καταναλώνει ισχύ της τάξης πολλών δεκάδων watt, με αποτέλεσμα να πρέπει να περιέχει ένα σύστημα ψύξης.
Η μνήμη RAM χρησιμοποιείται για την προσωρινή αποθήκευση δεδομένων που χρησιμοποιούνται κατά τη λειτουργία του υπολογιστή. Οι πληροφορίες συγκεντρώνονται στη μνήμη RAM και από εκεί διανέμονται σε άλλες συσκευές και στον επεξεργαστή.

Ο προσαρμογέας βίντεο έχει σχεδιαστεί για να εξάγει πληροφορίες από τον κεντρικό επεξεργαστή στην οθόνη. Οι σύγχρονες κάρτες γραφικών είναι συγκρίσιμες σε πολυπλοκότητα με έναν ολόκληρο υπολογιστή - υπάρχει επεξεργαστής και μνήμη RAM. Τα οικονομικά συστήματα μπορούν να χρησιμοποιούν ενσωματωμένα συστήματα βίντεο - ένα τσιπ στη βόρεια γέφυρα είναι υπεύθυνο για την έξοδο βίντεο.
Η κάρτα ήχου έχει σχεδιαστεί για έξοδο ήχου. Η αντίστροφη διαδικασία ψηφιοποίησης αναλογικού είναι επίσης δυνατή. ηχητικό σήμα. Τις περισσότερες φορές, η κάρτα ήχου κατασκευάζεται με τη μορφή ξεχωριστού κρυστάλλου απευθείας στη μητρική πλακέτα. Για πιο «προηγμένες» λύσεις, χρησιμοποιούνται ξεχωριστές κάρτες PCI.
Οι μονάδες δίσκου έχουν σχεδιαστεί για να αναπαράγουν και να καταγράφουν πληροφορίες. Σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται η αρχή της οπτικής εγγραφής (σε αντίθεση με τους σκληρούς δίσκους, που χρησιμοποιούν τις μαγνητικές ιδιότητες της επιφάνειας).
Το τροφοδοτικό χρησιμοποιείται για τη μετατροπή της εναλλασσόμενης τάσης σε μειωμένη άμεση τάση.

Στείλτε την καλή σας δουλειά στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Δημοσιεύτηκε στο http://www.allbest.ru/

Εκπαιδευτικό ίδρυμα κρατικού προϋπολογισμού

Δευτεροβάθμια επαγγελματική εκπαίδευση

Περιφέρεια Ροστόφ

"Rostov Construction College"

με θέμα: «Αρχιτεκτονική Η/Υ»

Οι εργασίες ολοκληρώθηκαν:

Μαθητής της ομάδας Α-21

Pavlova N.V.

Rostov-on-Don 2014

Εισαγωγή

1. Η έννοια του προσωπικού υπολογιστή

2. Η έννοια της αρχιτεκτονικής προσωπικών υπολογιστών

3. Εσωτερικές συσκευές προσωπικού υπολογιστή

4. Εξωτερικές συσκευές προσωπικού υπολογιστή

Εισαγωγή στη λογική μικροεπεξεργαστή υπολογιστών

Γρήγορη ανάπτυξη Τεχνολογίες πληροφορικήςκαι η κύρια τεχνική τους βάση - οι υπολογιστές, οδηγεί σε μεγαλύτερο κορεσμό μαζί τους σε όλους σχεδόν τους τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας. Σε αυτές τις συνθήκες, ένας μαθητής πρέπει να γνωρίζει τα βασικά του υλικού υπολογιστή, τα βασικά τεχνικά χαρακτηριστικά του και λειτουργικότητα. Αυτή η γνώση καθιστά δυνατή την πιο συνειδητή λήψη επιλογών, την οργάνωση συντήρησης, τον εκσυγχρονισμό των προσωπικών υπολογιστών, τον σχεδιασμό της ανάπτυξης ενός υπολογιστή τόσο για προσωπική όσο και για επαγγελματική χρήση, που είναι το πιο σχετικό.

Ο υπολογιστής είναι μια προγραμματιζόμενη ηλεκτρονική συσκευή ικανή να επεξεργάζεται δεδομένα και να εκτελεί υπολογισμούς και άλλες εργασίες χειρισμού συμβόλων.

Ο υπολογιστής είναι μια πολυλειτουργική ηλεκτρονική συσκευή για την αποθήκευση, την επεξεργασία και τη μετάδοση πληροφοριών

Η αρχιτεκτονική ενός προσωπικού υπολογιστή είναι η διάταξη των κύριων τμημάτων του, όπως ο επεξεργαστής, η μνήμη RAM, το υποσύστημα βίντεο, το σύστημα δίσκου, οι περιφερειακές συσκευές και οι συσκευές εισόδου/εξόδου.

Η αρχιτεκτονική του υπολογιστή καθορίζει την αρχή λειτουργίας, τις συνδέσεις πληροφοριών και τη διασύνδεση των κύριων λογικών κόμβων του υπολογιστή:

Κεντρικός επεξεργαστής;

Κύρια μνήμη;

Εξωτερική μνήμη;

Περιφερειακές συσκευές.

1. Εσωτερικά υπολογιστών

v Το πιο σημαντικό στοιχείο σε έναν υπολογιστή, ο «εγκέφαλος» του, είναι ο μικροεπεξεργαστής. Ο μικροεπεξεργαστής είναι ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα που εκτελεί όλες τις λειτουργίες επεξεργασίας πληροφοριών και ελέγχει όλα τα μπλοκ υπολογιστών. Δομικά, είναι ένας κρύσταλλος 4-6 cm2.

Ο μικροεπεξεργαστής περιλαμβάνει τα ακόλουθα μπλοκ:

1. Μια Αριθμητική Λογική Μονάδα (ALU) είναι μια συσκευή που εκτελεί λογικές και αριθμητικές πράξεις στο δυαδικό σύστημα αριθμών.

2. Η μνήμη μικροεπεξεργαστή είναι μια μνήμη καταχωρητών στους οποίους αποθηκεύονται δεδομένα και οι διευθύνσεις τους

3. Προσωρινή μνήμη - η γρήγορη μνήμη βελτιώνει την απόδοση του μικροεπεξεργαστή με την προσωρινή αποθήκευση των εντολών που χρησιμοποιούνται συχνά

4. Συσκευή ελέγχου (CU) - αυτή η συσκευή παρέχει μια λειτουργία πολλαπλών εργασιών, η οποία διευκολύνει την οργάνωση της λειτουργίας του υπολογιστή, στην οποία η μνήμη του περιέχει ταυτόχρονα προγράμματα και δεδομένα για την επίλυση πολλών προβλημάτων. Το multitasking πραγματοποιείται λόγω του συστήματος διακοπών και της προστασίας μνήμης

5. Σκέλος μικροεπεξεργαστή - έχει σχεδιαστεί για την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ μπλοκ μικροεπεξεργαστή.

Σύστημα διεπαφής μικροεπεξεργαστή - υλοποιεί σύζευξη και επικοινωνία με άλλες συσκευές Η/Υ. περιλαμβάνει μια εσωτερική διεπαφή MP, καταχωρητές αποθήκευσης buffer και κυκλώματα ελέγχου για τις θύρες εισόδου/εξόδου (I/O) και το δίαυλο συστήματος.

v Η αποθήκευση παίζει επίσης σημαντικό ρόλο σε έναν υπολογιστή.

Μια συσκευή αποθήκευσης είναι ένα μπλοκ υπολογιστή σχεδιασμένο για προσωρινή (μνήμη τυχαίας πρόσβασης) και μακροπρόθεσμη (μνήμη μόνο για ανάγνωση) αποθήκευση προγραμμάτων, δεδομένων εισόδου και εξόδου, καθώς και ενδιάμεσων αποτελεσμάτων.

Τύποι ZPU:

1. Η RAM (μνήμη τυχαίας πρόσβασης) είναι μια συσκευή αποθήκευσης ταχείας δράσης σχετικά μικρού όγκου στην οποία αποθηκεύονται το τρέχον πρόγραμμα και τα δεδομένα του.

2. Η προσωρινή μνήμη είναι μια εξαιρετικά γρήγορη μνήμη που έχει σχεδιαστεί για την αποθήκευση ενδιάμεσων αποτελεσμάτων.

3. ROM (μνήμη μόνο για ανάγνωση) - αυτή η μνήμη έχει σχεδιαστεί για την αποθήκευση συστημάτων και βοηθητικών προγραμμάτων (Bios), είναι μη πτητική, αλλά η ταχύτητα ανταλλαγής δεδομένων στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων είναι πολύ χαμηλότερη.

v Ελαστικό - μητρική πλακέτα, παρέχοντας πληροφορίες εισόδου-εξόδου. Το χαρακτηριστικό του λεωφορείου είναι η ταχύτητα ανταλλαγής. Κύριοι τύποι διαύλου (τακτοποιημένοι με σειρά βελτίωσης απόδοσης): ISA, EISA, VESA, PCI, AGP. Οι σύνδεσμοι-«υποδοχές» του προτύπου PCI γεννήθηκαν πριν από περίπου 10 χρόνια και σήμερα αποτελούν το κύριο πρότυπο για τις υποδοχές για τη σύνδεση πρόσθετων συσκευών.

Ο δίαυλος συστήματος περιλαμβάνει:

Δίαυλος δεδομένων κώδικα (CDB), που περιέχει καλώδια και κυκλώματα διεπαφής για παράλληλη μετάδοση όλων των δυαδικών ψηφίων του αριθμητικού κώδικα (μηχανική λέξη) του τελεστή.

Δίαυλος κωδικού διεύθυνσης (ACBA), ο οποίος περιλαμβάνει καλώδια και κυκλώματα διασύνδεσης για παράλληλη μετάδοση όλων των bits του κωδικού διεύθυνσης μιας κύριας κυψέλης μνήμης ή μιας θύρας εισόδου/εξόδου μιας εξωτερικής συσκευής.

Δίαυλος εντολών κώδικα (IBC), που περιέχει καλώδια και κυκλώματα διασύνδεσης για τη μετάδοση εντολών (σήματα ελέγχου, παλμοί) σε όλα τα μπλοκ του μηχανήματος.

ένας δίαυλος ισχύος που έχει καλώδια και κυκλώματα διασύνδεσης για τη σύνδεση μονάδων Η/Υ στο σύστημα τροφοδοσίας.

Ο δίαυλος συστήματος παρέχει τρεις κατευθύνσεις μεταφοράς πληροφοριών:

Μεταξύ του μικροεπεξεργαστή και της κύριας μνήμης.

Μεταξύ του μικροεπεξεργαστή και των θυρών εισόδου/εξόδου εξωτερικών συσκευών.

Ανάμεσα στις θύρες εισόδου/εξόδου της κύριας μνήμης και της εξωτερικής συσκευής (σε λειτουργία DMA)

v Σκληρός δίσκος (σκληρός δίσκος, σκληρός δίσκος) - σχεδιασμένος για μόνιμη αποθήκευση πληροφοριών που χρησιμοποιούνται κατά τη λειτουργία υπολογιστή: λειτουργικό σύστημα, έγγραφα, παιχνίδια κ.λπ. Κύριος χαρακτηριστικά του σκληρούδίσκος είναι η χωρητικότητά του, μετρημένη σε gigabyte (GB), η ταχύτητα ανάγνωσης δεδομένων, ο μέσος χρόνος πρόσβασης, το μέγεθος της μνήμης cache. Οι πληροφορίες αποθηκεύονται σε μία ή περισσότερες στρογγυλές πλάκες με μαγνητικό στρώμα, πάνω από το οποίο πετούν μαγνητικές κεφαλές εγγραφής. Οι σκληροί δίσκοι συνδέονται στη μητρική πλακέτα χρησιμοποιώντας ειδικά καλώδια, καθένα από τα οποία είναι σχεδιασμένο για δύο συσκευές.

v Μια συσκευή ανάγνωσης συμπαγών δίσκων (CD-ROM) έχει σχεδιαστεί για την ανάγνωση εγγραφών σε δίσκους συμπαγούς δίσκου. Τα πλεονεκτήματα της συσκευής είναι η μεγάλη χωρητικότητα δίσκου, η γρήγορη πρόσβαση, η αξιοπιστία, η ευελιξία, το χαμηλό κόστος. Η κύρια ιδέα που χαρακτηρίζει τη λειτουργία αυτής της συσκευής είναι η ταχύτητα. Τα πρώτα CD-ROM ήταν 1 ταχύτητας. Τώρα υπάρχουν CD-ROM 52 ταχυτήτων. Τι σημαίνει κίνηση 52 ταχυτήτων; Αυτό σημαίνει ότι διαβάζει δεδομένα 52 φορές πιο γρήγορα από το πρώτο CD-ROM 1 ταχύτητας (150 Kb/s). Επομένως, πολλαπλασιάζουμε το 52 επί 150... 7800 kilobyte ανά δευτερόλεπτο! Κύριο μειονέκτημαΟι τυπικές μονάδες CD-ROM δεν επιτρέπουν την εγγραφή πληροφοριών.

Αυτό απαιτεί άλλες συσκευές:

Μονάδα CD-R με δυνατότητα γράψτε μια φοράπληροφορίες σε ειδικό δίσκο, στη Ρωσία ονομάζονται "κενά". Η εγγραφή σε αυτούς τους δίσκους πραγματοποιείται λόγω της παρουσίας ενός ειδικού φωτοευαίσθητου στρώματος πάνω τους, το οποίο καίγεται υπό την επίδραση μιας δέσμης λέιζερ υψηλής θερμοκρασίας.

Το CD-RW είναι μια μονάδα δίσκου με δυνατότητα εγγραφής πληροφοριών πολλές φορές. Αυτή η συσκευή λειτουργεί με εντελώς διαφορετική αρχή και με εντελώς διαφορετικούς δίσκους από τα CD-R.

Πρόσφατα, το DVD-ROM, μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για την ανάγνωση δίσκων μορφής DVD, έχει γίνει ολοένα και πιο διαδεδομένο.

v BIOS (Basic Input - Output System) - βασικό σύστημα εισόδου/εξόδου - ένα τσιπ εγκατεστημένο στη μητρική πλακέτα. Εδώ αποθηκεύονται οι βασικές ρυθμίσεις υπολογιστή. ΜΕ χρησιμοποιώντας το BIOSΜπορείτε να αλλάξετε την ταχύτητα του επεξεργαστή, τις παραμέτρους λειτουργίας για άλλες εσωτερικές και ορισμένες εξωτερικές συσκευές του υπολογιστή. Το BIOS είναι η πρώτη και πιο σημαντική από τις γέφυρες που συνδέει το υλικό και το λογισμικό του υπολογιστή. Επομένως για σύγχρονο BIOSπολύ σημαντικά χαρακτηριστικάείναι η δυνατότητα ενημέρωσης του, η εργασία με το πρότυπο Plag&Play, η δυνατότητα εκκίνησης υπολογιστή από CD-ROM, δίκτυο και μονάδες ZIP.

v Τροφοδοσία ρεύματος. Αυτό είναι ένα μπλοκ που περιέχει αυτόνομα και δικτυακά συστήματα τροφοδοσίας για υπολογιστή.

v Χρονοδιακόπτης. Αυτό είναι ένα ηλεκτρονικό ρολόι στο μηχάνημα που παρέχει, εάν είναι απαραίτητο, αυτόματη καταγραφή της τρέχουσας χρονικής στιγμής (έτος, μήνας, ώρες, λεπτά, δευτερόλεπτα και κλάσματα δευτερολέπτων). Ο χρονοδιακόπτης συνδέεται με μια αυτόνομη πηγή ενέργειας - μια μπαταρία και συνεχίζει να λειτουργεί όταν το μηχάνημα αποσυνδεθεί από το δίκτυο.

2. Εξωτερικές συσκευές υπολογιστών

v Πληκτρολόγιο - μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για την εισαγωγή πληροφοριών από τον χρήστη σε έναν υπολογιστή. Ένα σύγχρονο πληκτρολόγιο αποτελείται από 104 πλήκτρα τοποθετημένα σε ένα ενιαίο περίβλημα.

v Ποντίκι - ένας χειριστής για την εισαγωγή πληροφοριών σε έναν υπολογιστή. Είναι απαραίτητο για εργασία με πακέτα γραφικών, σχέδια, κατά την ανάπτυξη διαγραμμάτων και κατά την εργασία σε νέα λειτουργικά συστήματα.

v Joystick - ένας χειριστής με τη μορφή λαβής τοποθετημένος σε μεντεσέ με κουμπιά, που χρησιμοποιείται σε παιχνίδια υπολογιστή.

v Οθόνη (οθόνη) - μια συσκευή σχεδιασμένη να εμφανίζει πληροφορίες κειμένου και γραφικών στην οθόνη.

v Ο εκτυπωτής είναι μια συσκευή που έχει σχεδιαστεί για την έξοδο κειμένου και γραφικών πληροφοριών σε χαρτί. Υπάρχουν εκτυπωτές matrix, inkjet και laser (διατεταγμένοι κατά σειρά βελτίωσης στην ποιότητα και την ταχύτητα εκτύπωσης). Οι εκτυπωτές διατίθενται σε έγχρωμους (inkjet και laser) και ασπρόμαυρους (matrix και laser).

v Σαρωτής - μια συσκευή για την εισαγωγή πληροφοριών κειμένου και γραφικών σε έναν υπολογιστή. Οι σαρωτές μπορούν να είναι φορητοί, επιτραπέζιοι ή ακόμα και να τοποθετηθούν στο δάπεδο.

v Το Plotter είναι μια συσκευή που σας επιτρέπει να εμφανίζετε γραφικές πληροφορίες σε χαρτί ή άλλα μέσα. Τυπικές εργασίες για σχεδιογράφους είναι η εκτέλεση διαφόρων σχεδίων, διαγραμμάτων, σχεδίων, γραφημάτων, χαρτών κ.λπ.

v Μόντεμ (διαμορφωτής-αποδιαμορφωτής) είναι μια συσκευή που επιτρέπει σε έναν υπολογιστή να επικοινωνεί με άλλον υπολογιστή μέσω τηλεφωνικών γραμμών. Ανάλογα με την εμφάνιση και τη θέση εγκατάστασής τους, τα μόντεμ χωρίζονται σε εσωτερικά και εξωτερικά. Τα εσωτερικά μόντεμ είναι μια ηλεκτρονική πλακέτα εγκατεστημένη απευθείας στον υπολογιστή, ενώ τα εξωτερικά μόντεμ είναι αυτόνομη συσκευή, συνδεδεμένο σε μία από τις θύρες. Ένα εξωτερικό μόντεμ κοστίζει περισσότερο από ένα εσωτερικό μόντεμ του ίδιου τύπου λόγω της οπτικής του γοητείας και της ευκολότερης εγκατάστασης. Η κύρια παράμετρος στη λειτουργία του μόντεμ είναι η ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων.

συμπέρασμα

Η ανάπτυξη της βιομηχανίας ηλεκτρονικών και της μηχανικής υπολογιστών γίνεται με τόσο γρήγορο ρυθμό που κυριολεκτικά σε 1-2 χρόνια, το σημερινό «θαύμα της τεχνολογίας» γίνεται ηθικά παρωχημένο. Ωστόσο, οι αρχές ενός υπολογιστή παρέμειναν αμετάβλητες από τότε που ο διάσημος μαθηματικός John von Neumann το 1945 ετοίμασε μια έκθεση σχετικά με το σχεδιασμό και τη λειτουργία των καθολικών υπολογιστικών συσκευών, δηλ. Υπολογιστές.

1. https://ru.wikipedia.org/wiki

2. http://imcs.dvfu.ru/lib/eastprog/architecture.html

3. http://rechkate.ru/informatika/arhitektura-pk

4. http://www.lessons-tva.info/edu/e-inf1/e-inf1-2-2.html

5. http://wiki.kem-edu.ru/index.php

Δημοσιεύτηκε στο Allbest.ru

...

Παρόμοια έγγραφα

Κλασική αρχιτεκτονικήυπολογιστή. Η έννοια ενός πλέγματος bit. Συσκευή εισόδου/εξόδου. Αριθμητική-λογική συσκευή, η δομή των καταχωρητών ALU όπου τοποθετούνται η πηγή και τα δεδομένα που προκύπτουν, καθώς και το μέγεθος των καταχωρητών (ο αριθμός των δυαδικών ψηφίων t).

παρουσίαση, προστέθηκε 29/11/2013


Αρχιτεκτονική ενός σύγχρονου προσωπικού υπολογιστή. Τύποι και χαρακτηριστικά κεντρικών και εξωτερικών συσκευών υπολογιστών. Δομικά και λειτουργικά διαγράμματα ενός προσωπικού υπολογιστή. Συσκευές για την εισαγωγή πληροφοριών στη μονάδα συστήματος και για την εμφάνιση πληροφοριών.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 18/01/2012


Ιστορία της δημιουργίας της τεχνολογίας υπολογιστών. Οργάνωση μιας υπολογιστικής συσκευής («αρχιτεκτονική von Neumann»). Συσκευές για εισαγωγή, επεξεργασία, αποθήκευση και έξοδο πληροφοριών. Οθόνες γενικής και επαγγελματικής χρήσης, τα συγκριτικά τους χαρακτηριστικά.

περίληψη, προστέθηκε 25/11/2009


Βασική-αρθρωτή αρχή κατασκευής υπολογιστή. Αρχή κορμού (διαύλου) ανταλλαγής πληροφοριών μεταξύ συσκευών. Η εσωτερική δομή ενός προσωπικού υπολογιστή: σύνθεση και σκοπός των κύριων μπλοκ. Συσκευές εισαγωγής και εξόδου πληροφοριών.

περίληψη, προστέθηκε 19/11/2009


Συντελεστής ελέγχου λογισμικού υπολογιστή. Αρχή ραχοκοκαλιάς-αρθρωτής κατασκευής. Το Joystick είναι μια συσκευή χειρισμού για την εισαγωγή πληροφοριών σχετικά με τις κινήσεις των χεριών. Σύνθεση της μονάδας συστήματος. Συσκευές για την έξοδο πληροφοριών από τη μνήμη του υπολογιστή στον χρήστη.

παρουσίαση, προστέθηκε 23/02/2015


Τομείς εφαρμογής προσωπικού υπολογιστή (Η/Υ). Βασικά μπλοκ ενός Η/Υ, μέθοδοι υπολογιστικής επεξεργασίας πληροφοριών. Συσκευές εισόδου και εξόδου, αποθήκευση πληροφοριών: μονάδα συστήματος, πληκτρολόγιο, οθόνη, ποντίκι, σαρωτής, ψηφιοποιητής, εκτυπωτής, μονάδα δίσκου.

παρουσίαση, προστέθηκε 25/02/2011


Τα κύρια μέρη ενός προσωπικού υπολογιστή: μονάδα συστήματος, συσκευές εισόδου και εξόδου. Τα κύρια στοιχεία της μονάδας συστήματος: μητρική πλακέτα, επεξεργαστής, RAM, προσωρινή μνήμη, μονάδες δίσκου. λειτουργικό σύστημα, Αντικείμενα των Windows, παράθυρο.

περίληψη, προστέθηκε 21/09/2009


Περιγραφή, χαρακτηριστικά και αρχές λειτουργίας των κύριων εξαρτημάτων ενός σύγχρονου προσωπικού υπολογιστή. Αρχές στόχευσης, ομοιογένεια μνήμης και αρχή ελέγχου προγράμματος. Περιφερειακές συσκευές εισόδου. Κεντρικά στοιχεία.

περίληψη, προστέθηκε 11/07/2008


Δομή προσωπικού υπολογιστή: μονάδα συστήματος, σύστημα ψύξης, μητρική πλακέτα, επεξεργαστής, κάρτα βίντεο, κάρτα ήχου. Μνήμη, συσκευή αποθήκευσης πληροφοριών. Συσκευή φορητού υπολογιστή Asus N53SM: πληκτρολόγιο και touchpad, τεχνικές προδιαγραφές.

περίληψη, προστέθηκε 12/05/2012


Η ουσία ενός υπολογιστή ως ένα είδος αριθμομηχανής. Χαρακτηριστικά ενός μικροεπεξεργαστή - το κύριο στοιχείο ενός υπολογιστή, το ηλεκτρονικό του κύκλωμα που εκτελεί όλους τους υπολογισμούς και την επεξεργασία πληροφοριών. Ιστορία της τεχνολογίας των υπολογιστών. Λειτουργία κάρτας ήχου και πληκτρολογίου.

Αρχιτεκτονική προσωπικού υπολογιστή(PC) περιλαμβάνει μια δομή που αντικατοπτρίζει τη σύνθεση του υπολογιστή και του λογισμικού.

- αυτό είναι ένα σύνολο λειτουργικά στοιχεία(από βασικούς λογικούς κόμβους μέχρι τα πιο απλά κυκλώματα) και συνδέσεις μεταξύ τους.

Η αρχιτεκτονική καθορίζει τις αρχές λειτουργίας, τις συνδέσεις πληροφοριών και τη διασύνδεση των κύριων λογικών κόμβων ενός Η/Υ, που περιλαμβάνουν τον επεξεργαστή, τη μνήμη τυχαίας πρόσβασης, τις εξωτερικές συσκευές αποθήκευσης και τις περιφερειακές συσκευές.

Η βασική αρχή κατασκευής όλων των σύγχρονων Η/Υείναι έλεγχος λογισμικού.

Κλασική αρχιτεκτονική von Neumann

Το 1946, Αμερικανοί μαθηματικοί Τζον φον Νόιμαν, Χέρμαν ΓκόλντσταϊνΚαι Άρθουρ Μπερκςσε κοινό άρθρο τους σκιαγράφησαν νέες αρχές για την κατασκευή και λειτουργία υπολογιστών. Με βάση αυτές τις αρχές, παρήχθησαν οι γενιές υπολογιστών $1$ και $2$. Υπήρξαν κάποιες αλλαγές στις επόμενες γενιές, αλλά οι αρχές του von Neumann (όπως ονομάζονταν) παρέμειναν.

Βασικές αρχές του Von Neumann:

1. Χρήση δυαδικό σύστημασημειογραφία στον υπολογιστή , στο οποίο είναι πολύ πιο εύκολο για τις συσκευές να εκτελούν αριθμητικές-λογικές πράξεις παρά με δεκαδικό.
2. Έλεγχος λογισμικού υπολογιστή . Η λειτουργία ενός Η/Υ ελέγχεται από ένα πρόγραμμα, το οποίο αποτελείται από ένα σύνολο εντολών που εκτελούνται διαδοχικά η μία μετά την άλλη. Η δημιουργία ενός μηχανήματος με αποθηκευμένο πρόγραμμα σήμανε την αρχή του προγραμματισμού.
3. Τα δεδομένα και τα προγράμματα αποθηκεύονται στη μνήμη του υπολογιστή . Οι εντολές και τα δεδομένα κωδικοποιούνται πανομοιότυπα στο δυαδικό σύστημα.
4. Τα κελιά μνήμης υπολογιστή έχουν διευθύνσεις με διαδοχική αρίθμηση. Η δυνατότητα πρόσβασης σε οποιοδήποτε κελί μνήμης μέσω της διεύθυνσής του κατέστησε δυνατή τη χρήση μεταβλητών στον προγραμματισμό.
5. Δυνατότητα άλματος υπό όρους κατά την εκτέλεση του προγράμματος. Οι εντολές σε έναν υπολογιστή εκτελούνται διαδοχικά, αλλά εάν είναι απαραίτητο, μπορείτε να μεταβείτε σε οποιοδήποτε μέρος του κώδικα.

Η βασική αρχή ήταν ότι το πρόγραμμα δεν ήταν πλέον μόνιμο μέρος του μηχανήματος, αλλά μεταβλητό, σε αντίθεση με το υλικό, το οποίο παραμένει αμετάβλητο και πολύ απλό.

Ο Von Neumann πρότεινε επίσης τη δομή του PC (Εικ. 1).

Εικόνα 1. Δομή Η/Υ

Η μηχανή von Neumann περιελάμβανε:

• συσκευή αποθήκευσης (συσκευή αποθήκευσης).
• μια αριθμητική λογική μονάδα (ALU), η οποία εκτελούσε όλες τις αριθμητικές και λογικές πράξεις.
• μια συσκευή ελέγχου (CU), η οποία συντονίζει τις ενέργειες όλων των εξαρτημάτων του μηχανήματος σύμφωνα με το πρόγραμμα.
• συσκευές εισόδου/εξόδου.

Τα προγράμματα και τα δεδομένα εισήχθησαν στη μνήμη από τη συσκευή εισόδου μέσω της ALU. Όλες οι εντολές του προγράμματος γράφτηκαν σε κελιά μνήμης διαδοχικά και τα δεδομένα για επεξεργασία γράφτηκαν σε τυχαία κελιά.

Η εντολή συνίστατο στον καθορισμό της λειτουργίας που έπρεπε να εκτελεστεί και των διευθύνσεων των κελιών μνήμης στα οποία είναι αποθηκευμένα τα δεδομένα και στα οποία πρέπει να εκτελεστεί η επιθυμητή λειτουργία, καθώς και της διεύθυνσης του κελιού στο οποίο πρέπει να γραφεί το αποτέλεσμα (π. αποθήκευση στη μνήμη).

Από το ALU, τα αποτελέσματα εξάγονται στη μνήμη ή στη συσκευή εξόδου. Ουσιαστικά, αυτές οι συσκευές διαφέρουν στο ότι τα δεδομένα αποθηκεύονται στη μνήμη με μια μορφή κατάλληλη για επεξεργασία σε υπολογιστή και σε συσκευές εξόδου (οθόνη, εκτυπωτής κ.λπ.) σε μια μορφή κατάλληλη για τον άνθρωπο.

Τα σήματα με εντολές αποστέλλονται από τη μονάδα ελέγχου σε άλλες συσκευές και από άλλες συσκευές η μονάδα ελέγχου λαμβάνει πληροφορίες σχετικά με το αποτέλεσμα της εκτέλεσής τους.

Το CU περιέχει ένα ειδικό μητρώο (κελί) - μετρητής προγράμματος, στο οποίο αναγράφεται η διεύθυνση της πρώτης εντολής του προγράμματος. Η μονάδα ελέγχου διαβάζει τα περιεχόμενα της αντίστοιχης κυψέλης μνήμης από τη μνήμη και την τοποθετεί σε μια ειδική συσκευή - καταχωρητής εντολών. Η μονάδα ελέγχου καθορίζει τη λειτουργία της εντολής, «σημαδεύει» στη μνήμη τα δεδομένα των οποίων οι διευθύνσεις καθορίζονται στην εντολή και ελέγχει την εκτέλεση της εντολής. Η λειτουργία εκτελείται από την ALU ή το υλικό του υπολογιστή.

Αφού εκτελεστεί η εντολή, ο μετρητής προγράμματος αυξάνεται κατά $1$ και δείχνει στην επόμενη εντολή του προγράμματος. Εάν πρέπει να εκτελέσετε μια εντολή που δεν ακολουθεί την τρέχουσα με τη σειρά, ειδική ομάδαΜετάβαση περιέχει τη διεύθυνση του κελιού στο οποίο πρέπει να μεταφερθεί ο έλεγχος.

Αρχιτεκτονική των σύγχρονων Η/Υ

Η αρχιτεκτονική των σύγχρονων Η/Υ βασίζεται σε ραχοκοκαλιά-αρθρωτή αρχή. Ένας υπολογιστής αποτελείται από ξεχωριστά μέρη - μονάδες, οι οποίες είναι σχετικά ανεξάρτητες συσκευές υπολογιστή (για παράδειγμα, επεξεργαστής, RAM, ελεγκτής, οθόνη, εκτυπωτής, σαρωτής κ.λπ.).

Αρθρωτή αρχή επιτρέπει στον χρήστη να ολοκληρώσει ανεξάρτητα τις απαραίτητες ρυθμίσεις παραμέτρων υπολογιστή και να τον ενημερώσει εάν είναι απαραίτητο. Η αρθρωτή οργάνωση του συστήματος βασίζεται στην κύρια αρχή της ανταλλαγής πληροφοριών. Για να λειτουργήσει ο υπολογιστής ως ενιαίος μηχανισμός, είναι απαραίτητο να ανταλλάσσονται δεδομένα μεταξύ τους διάφορες συσκευέςγια τι ευθύνεται σύστημα (ραχοκοκαλιά) λεωφορείο, το οποίο είναι κατασκευασμένο με τη μορφή τυπωμένης γέφυρας στη μητρική πλακέτα.

Τα κύρια χαρακτηριστικά της αρχιτεκτονικής του υπολογιστή αφορούν τις αρχές της διάταξης υλικού, καθώς και το επιλεγμένο σύνολο υλικού συστήματος.

Αυτή η αρχιτεκτονική χαρακτηρίζεται από την ειλικρίνεια– δυνατότητα συμπερίληψης πρόσθετων συσκευών (συστήματος και περιφερειακών) στον Η/Υ, καθώς και δυνατότητα εύκολης ενσωμάτωσης προγραμμάτων χρήστη σε οποιοδήποτε επίπεδο λογισμικού υπολογιστή.

Σημείωση 1

Επίσης, η βελτίωση της αρχιτεκτονικής των Η/Υ συνδέεται με μέγιστη επιτάχυνση της ανταλλαγής πληροφοριών με τη μνήμη του συστήματος.Από τη μνήμη συστήματος, στην οποία αποθηκεύονται τα δεδομένα, ο υπολογιστής διαβάζει όλες τις εκτελέσιμες εντολές. Έτσι, ο κεντρικός επεξεργαστής κάνει τις περισσότερες κλήσεις στη μνήμη και η επιτάχυνση της ανταλλαγής με τη μνήμη θα οδηγήσει σε σημαντική επιτάχυνση της λειτουργίας ολόκληρου του συστήματος στο σύνολό του.

Επειδή Όταν χρησιμοποιείτε τη βάση του συστήματος για να ανταλλάξετε τον επεξεργαστή με τη μνήμη, πρέπει να λάβετε υπόψη τους περιορισμούς ταχύτητας του ίδιου του κορμού, οπότε είναι αδύνατο να επιτευχθεί σημαντική επιτάχυνση της ανταλλαγής δεδομένων χρησιμοποιώντας τον κορμό.

Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, προτάθηκε η ακόλουθη προσέγγιση. Η μνήμη συστήματος, αντί για το δίαυλο συστήματος, συνδέεται με έναν ειδικό δίαυλο υψηλής ταχύτητας, ο οποίος βρίσκεται απομακρυσμένα πιο κοντά στον επεξεργαστή και δεν απαιτεί πολύπλοκα buffer και μεγάλες αποστάσεις. Σε αυτήν την περίπτωση, η ανταλλαγή με τη μνήμη πραγματοποιείται με τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα για τον επεξεργαστή και ο δίαυλος συστήματος δεν την επιβραδύνει. Αυτή η λύση έχει γίνει ιδιαίτερα σημαντική με την αύξηση της ταχύτητας του επεξεργαστή.

Έτσι, η δομή του Η/Υ από έναν μόνο δίαυλο, που χρησιμοποιήθηκε μόνο στους πρώτους υπολογιστές, γίνεται τρία λεωφορεία.

Εικόνα 2. Δομή υπολογιστή τριών διαύλων

Η ALU και η μονάδα ελέγχου στους σύγχρονους υπολογιστές αποτελούν τον επεξεργαστή. Ένας επεξεργαστής που αποτελείται από ένα ή περισσότερα μεγάλα ολοκληρωμένα κυκλώματα ονομάζεται μικροεπεξεργαστής ή στοίβα μικροεπεξεργαστή.

Αρχιτεκτονική πολυεπεξεργαστή Η/Υ

Το να έχεις πολλούς επεξεργαστές σε έναν υπολογιστή σημαίνει αυτό πολλές ροές δεδομένων και εντολών μπορούν να οργανωθούν παράλληλα, δηλ. Πολλά τμήματα μιας εργασίας μπορούν να εκτελεστούν ταυτόχρονα.

Εικόνα 3. Αρχιτεκτονική πολυεπεξεργαστή Η/Υ

Υπολογιστικό σύστημα πολλαπλών μηχανών

Σε μια αρχιτεκτονική υπολογιστικού συστήματος πολλαπλών μηχανών, κάθε επεξεργαστής έχει τη δική του μνήμη RAM.Η χρήση ενός υπολογιστικού συστήματος πολλαπλών μηχανών είναι αποτελεσματική κατά την επίλυση προβλημάτων που έχουν μια πολύ ειδική δομή, η οποία θα πρέπει να αποτελείται από τόσους υπολογιστές όσο και ο αριθμός των χαλαρά σχετικών υποεργασιών στις οποίες χωρίζεται το σύστημα.

Τα υπολογιστικά συστήματα πολλαπλών επεξεργαστών και πολυμηχανημάτων έχουν ένα πλεονέκτημα σε σχέση με τα συστήματα ενός επεξεργαστή ως προς την απόδοση.

Αρχιτεκτονική Παράλληλου Επεξεργαστή

Σε αυτήν την αρχιτεκτονική, πολλές ALU λειτουργούν υπό τον έλεγχο μιας μονάδας ελέγχου. Αυτό σημαίνει ότι πολλά δεδομένα μπορούν να υποβληθούν σε επεξεργασία από ένα πρόγραμμα, δηλαδή από μια ροή εντολών. Η υψηλή απόδοση μιας τέτοιας αρχιτεκτονικής μπορεί να επιτευχθεί μόνο σε εργασίες στις οποίες οι ίδιες υπολογιστικές λειτουργίες εκτελούνται ταυτόχρονα σε διαφορετικά σύνολα δεδομένων του ίδιου τύπου.

Εικόνα 4. Αρχιτεκτονική παράλληλου επεξεργαστή

Τα σύγχρονα αυτοκίνητα συχνά περιέχουν στοιχεία διάφοροι τύποιαρχιτεκτονικές λύσεις. Υπάρχουν και άλλες αρχιτεκτονικές λύσεις που διαφέρουν από αυτές που συζητήθηκαν παραπάνω.