шпоргалка по АО ПК

Архитектура персонального компьютера есть компоновка его основных частей, таких как процессор, внутренняя память (ОЗУ), видеосистема, внешняя память (дисковая система), устройства ввода-вывода и другие периферийные устройства (Корпус сам по себе не входит в архитектуру ПК).

Среди архитектур персональных компьютеров выделяют:- по разрядности интерфейсов и машинных слов: 8-, 16-, 32-, 64-разрядные (ряд ЭВМ имеет и иные разрядности);- по особенностям набора регистров, формата команд и данных: CISC, RISC, VLIW;- по количеству центральных процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные, суперскалярные.

Классические принципы построения архитектуры ЭВМ были предложены в 40-х годах ХХ века Дж. фон Нейманом. К этим принципам относятся:   1) использование двоичной системы представления данных;   2) принцип программного управления;   3) принцип однородности памяти;   4) принцип хранимой программы;   5) принцип адресности.

Идею механической машины с идеей программного управления соединил в XIX веке Чарльз Беббидж.

Аппаратный состав ПК:

1. Системный блок:

- материнская плата и устройства, расположенные на МП

- жесткий диск

- дисководы чтения/записи магнитных/оптических дисков

- блок питания

- звуковая карта

- видеоадаптер

2. Устройства ввода данных

- манипуляторы: мышь, джойстик; сенсорный экран/панель(команды)

- клавиатура (текст)

- сканер / графический планшет(изображение)

- микрофон (звук)

3. Устройства вывода данных

- монитор

- принтер

- проектор

- плоттер

4. Устройства передачи данных

- модем

5. Устройства хранения данных

- магнитные диски

- оптические диски

- flash-накопители.

Блок питания:

Различаются дл я АТ и АТХ корпусов. Основные характеристики: Мощность (400-500 W)

Материнская плата: так же – системная плата. МП

Устройства, на ней расположенные:

- Процессор.

Обязательные компоненты: арифметико-логическое устройство, блок управления, регистр команд.

Основные характеристики: рабочая тактовая частота (сегодня 266 Мгц); коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты (для компенсации разницы частот с материнской платой Равен 5-10), размер кэш-памяти (сегодня до 8 Мб), рабочее напряжение процессора (обеспечивается МП, поэтому процессор должен быть совместим с МП. Сейчас меньше 3 В).

Разрядность центрального процессора определяется разрядностью двоичного числа, которое может быть обработано за один такт работы процессора. В общем случае производительность процессора тем выше, чем больше его разрядность.

Для увеличения скорости выполнения математических операций (операций с плавающей запятой) в ПК используется специальное устройство – математический сопроцессор, работающий во взаимодействии с центральным процессором.

Микропроцессорная память является самой быстрой.

- Системная шина

- Адресная шина. По ней передается N-разрядный адрес (32 на Intel Pentium) ячеек ПЗУ или ОЗУ.

Шина данных По ней происходит копирование данных в регистры процессора и обратно(64 на Intel Pentium) предназначенна для передачи обрабатываемой информации.

Шина управления. Передача служебных сигналов и команд управления

Шина питания.

- Локальные шины. Связь процессора со внешними устройствами.

- Внутренняя память:

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство (ROM). Программы записывают («вшивают») на этапе изготовления МП. Комплект программ, находящихся там образует базовую систему ввода/вывода – BIOS. ПЗУ служит для хранения программ первоначальной загрузки компьютера и тестирования его основных узлов.

ОЗУ – оперативная память (RAM).

Все данные и программы, хранящиеся во внешней памяти при работе компьютера по запросу (запуске) передаются в ОЗУ. (сегодня 8 Гб в среднем)

энерго-независимая память CMOS

Эта память не доступна процессору непосредственно. Доступ через ОЗУ. Необходима для хранения информации об оборудовании, установленном на конкретной машине. С одной сторону не стирается при выключении питания (отличие от ОЗУ), с другой стороны – ее содержимое может быть изменено пользователем (отличие от ПЗУ).

Быстродействие накопителя информации характеризуется средним временем доступа и скоростью передачи данных.

Основными параметрами, характеризующими запоминающие устройства компьютера, являются информационная емкость, время доступа

Жесткий диск HDD Винчестер. Устройство с несъемным носителем информации. Работает на принципе магнитной записи. Состоит из нескольких металлических пластин и считывающих головок.

Характеристики: интерфейс (совместимость по линиям связи и сигналам с МП — ATA (он же IDE и PATA), SATA, eSATA, SCSI, SAS, FireWire, SDIO и Fibre Channel), емкость (сейчас до 5Тб), время произвольного доступа (доступа считывающей головки к любому сектору диска – до 3,7 мс), скорость вращения шпинделя (/оси сегодня до 15000 об/мин), скорость передачи данных (для внутренней зоны до 75Мб/с, для внешней до 120 Мб/с)

В аппаратном подключении периферийных устройств участвуют контроллер и общая шина.

Звуковая карта Представляет собой карту расширения, вставляемую в МП. Используется для обработки звука. Имеет собственный процессор, так же все универсальные ЗК имеют встроенный синтезатор. Входит в состав мультимедиа-компьютера.

Основные характеристики: Амплитудно-частотная характеристика (в идеале – одинаково передавать все частоты в диапазоне 20-20000Гц), динамический диапазон (98 дБ – разница между min и max сигналом), суммарные нелинейные искажения (меньше 0,1%), отношение Сигнал/шум (до 120 дБ); интерфейс (совместимость с МП).

Видеоадаптер Представляет собой карту расширения, вставляемую в МП. Используется для передачи информации на монитор. Имеет собственный процессор и видеопамять (оперативная память).

Основные характеристики: тактовая частота видеочипа (сейчас 512-1200МГц), скорость заполнения (филрейт) — с какой скорость видеочип отрисовывает пиксели (пиксельный 10400Мпикселей/сек, текстурный 15600 Мпикс/сек), количество блоков пиквельных, вершинных и универсальных процессоров, объем видеопамяти (до 1,7Гб), тип видеопамяти(DDR2, GDDR3,4,5), частота видеопамяти (до 2000МГц).

Сканер устройство, позволяющее вводить в ПК образы изображений.

По способу перемещения считывающей головки сканеры бывают: ручные (например те, что используют в магазинах для считывания штрихкодов), рулонные (сканирование происходит путем протягивания через устройство), планшетные (линейка фотоэлементов перемещается с помощью шагового двигателя), проекционные (перемещается сканирующее устройство. Позволяет сканировать трехмерные объекты).

Основные характеристики: оптическое разрешение (плотность размещения чувствительных элементов – современнее – 1200 dpi – точек на дюйм), скорость сканирования/производительность (количество листов в минуту – зависит от разрешения и размера листа), глубина/разрядность цвета (количество бит, выделенное для хранения информации о цвете каждой точки. Сейчас 24-48 бит); угол обзора.

ПЗС-матрицы используются в устройствах ввода информации в графическом формате – сканерах и цифровых фотокамерах.





Графический планшет/дигитайзер

Устройство, позволяющее вводить в компьютер «рисуемое» изображение в виде растрового образа. Контроллер в планшете получает сигнал от указателя с датчиком (перо) и преобразует в координаты, передаваемые в компьютер.

Основные характеристики: погрешность определения координат курсора/точность (от 0,13 мм), разрешение (1040-5080dpi), размер сенсорного поля (А6-А4).

Монитор

По типу экрана различают: ЭЛТ-мониторы на основе технологий электронно-лучевой трубки, жидкокристаллические мониторы и мониторы на основе плазменной панели.

Основные параметры: размер (длина диагонали в дюймах), разрешение (число точек по горизонтали и вертикали – точек на дюйм/dpi), частотой обновления экрана (Гц), глубина цвета (количество бит на кодирование одного цвета), угол обзора.

Принтер

По способу печати различают принтеры ударного действия (матричные) и безударного действия (струйные и лазерные).

В матричных принтерах печатающая головка с 1 или 2 рядами игл пробивает красящую ленту, перемещаясь вдоль строки. Бывает по 9, 18,24 игл. Низкая скорость печати, низкие затраты на печать. Практически не используется.

Струйные принтеры работают по пузырьковой технологии (печать за счет выстреливания чернил из-за давления пузырьков воздух, образующихся при нагревании чернил), или используя пьезоэффект (под воздействием эл.тока пьезопластины изгибаются и «выстреливают» чернила). Высокое качество и скорость печати. Чаще всего используется при цветной печати. Высокая стоимость эксплуатации.

Лазерные принтеры используют электрографическую технологию (изображение формируется с помощью лазера на барабан, затем заряженные области барабана притягивают краситель, происходит оттиск на бумаге и запекание). Высокое качество изображения, Высокая скорость печати, стоимость эксплуатации низкая.

Сублимационные (термопринтеры) – используют явление сублимации (перехода вещества из твердого в газообразное состояние минуя жидкое). Цветная печать. Высокое качество и долговечность печати. Высокая стоимость эксплуатации и низкая скорость печати, чувствительность чернил к ультрафиолету.

Основные характеристики: скорость сканирования/производительность (количество листов в минуту), разрешение (количество точек, размещенных в 1 дюйме dpi)

Проектор

Устройство, предназначенное для создания образа изображения на экране. По способу работы различают аналоговые (CRT проектор – на основе элестронно-лучевых трубок – работают только с аналоговым сигналом), характеризующиеся малой мощностью достижимого светового потока; жидкокристаллические проекторы (просветные ЖК-матрицы), DLP-проекторы (на основе зеркальных матриц) LCOS – проекторы (отражающие ЖК-матрицы).

Плоттер/графопостроитель

Устройство для автоматического вычерчивания с большой точностью рисунков, схем, сложных чертежей, карт и другой графической информации на бумаге размером до A0.

По способу формирования изображения делятся на растровые (струнные плоттеры – наносят на бумагу точки красителя) и векторные (рисуют изображения с помощью пера (пишущего блока) перемещающегося вдоль одной из координат).

Модем

устройство, применяющееся для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения, где он не может существовать без адаптации. Состоит из модулятора (изменяет характеристики несущего сигнала при передаче данных в соответствии с изменениями входного информационного сигнала) и демодулятора (осуществляет обратный процесс при приёме данных из канала связи).

Модемы бывают внешними, внутренними (дополнительно устанавливаются внутрь сист блока), встроенные (являются частью устройства куда встроены).

Виды:

- модемы для телефонных линий:

модемы для коммутируемых телефонных линий (сейчас не используются);

ISDN — модемы для цифровых коммутируемых телефонных линий

DSL — используются для организации выделенных (некоммутируемых) линий средствами обычной телефонной сети.

- Кабельные модемы — используются для обмена данными по специализированным кабелям (например через кабель коллективного телевидения по протоколу DOCSIS).

- Радиомодемы:

Беспроводные модемы — работают по протоколам сотовой связи (GPRS, EDGE, 3G, LTE) или Wi-Fi. Часто имеют исполнения в виде USB-брелка.

Спутниковые модемы — Принимают и обрабатывают сигнал, полученный со спутника.

- PowerLine-модемы (стандарт HomePlug) — используют технологию передачи данных по проводам бытовой электрической сети.

Магнитные диски

1. Гибкие магнитные диски (дискета 3,5дюйма. Объем до 1,4Mбайт) Для чтения необходим дисковод FDD (floppy disk drive). В настоящее время в типовом компьютере не установлен.

2. Жесткий магнитный диск/винчестер (HDD – hard disk drive)- устройство, сочетающее в себе и устройство для чтения/записи (дисковод) и носитель информации. Более подробно тут.

Ранее использовали такие виды магнитных носителей как магнитные ленты и магнитные барабаны.

Форм-фактор – характеристика МД – означает диаметр диска в дюймах

Оптические диски

1. CD – compact disk. Необходимы приводы соответствующие приводы чтения/записи дисков. Объем 650-900 Мб. Виды:

- CD-ROM (read only memory) – изготавливается на заводах методом штамповки. Ничего кроме чтения невозможно. Поликарбонат, покрытый с 1 стороны отражающим слоем(Al, Au), с другой – защитным лаком. Запись – углубления в металлическом слое.

- СD-R (recordable) – предназначены для однократной записи. На основу из поликарбоната наносится активный регистрирующий слой (цианин/фотоцианин -после нагревания лазером участки не пропускают свет), затем отражающий и защитный слои.

- CD-RW(rewritable) – допускается множество операций записи. От СD-R отличается устройством регистрирующего слоя. Промежуточный слой из органич. Материала позволяет контролировать прозрачность регистрирующего слоя и изменять ее.

2. DVD – digital versatile disk

По аналогии с CD бывают ROM, R, RW. Необходимы специальные проигрыватели. Объем 4,7 для RW до 9,4 для ROM-

flash-накопители

Обчно съемные (USB – разъем) и перезаписываемые. Состоят из контроллера, NAND – сипа для хранения информации и осциллятора (необходим для вывода данных). Объем до 2 Тб.