Архитектура современного ПК

ВСЕРОССИЙСКИЙ ЗАОЧНЫЙ ФИНАНСОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ

КАФЕДРА МАТЕМАТИКИ И ИНФОРМАТИКИ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине “Информатика”

на тему “ Архитектура современного ПК ” 
 
 
 
 
 

Исполнитель:

Григорьева  Ирина Вадимовна

Специальность:ФНО

№ личного дела: 10ФФД41212

Руководитель: Сахабетдинов Минзакир Абдулович 
 
 
 
 
 
 
 
 

Уфа 2011

Оглавление

     Введение 3

1.Теоретическая часть 4

     1.1 Структура современного ПК 4

     1.2 Характеристики основных компонентов современного ПК 7

2.Практическая часть 16

     2.1 Общая характеристика задачи 16

     2.2 Описание алгоритма решения задачи 18

Заключение 24

Список  использованной литературы 25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

    Темой моей курсовой работы является «Архитектура современного ПК». Персональный компьютер (ПК) – это настольная или переносная ЭВМ, удовлетворяющая требованиям общедоступности и универсальности применения. ПК стал обязательным атрибутом в любом современном офисе. Это основная техническая база информационной технологии. Профессионалы, работающие вне компьютерной сферы, считают непременной составляющей своей компетентности знание аппаратной части персонального компьютера, хотя бы его основных технических характеристик. Особенно велик интерес к компьютерам среди молодежи, широко использующей их для своих целей.

    Актуальность выбранной темы связана с тем, что современный рынок компьютерной техники столь разнообразен, что довольно не просто определить конфигурацию ПК с требуемыми характеристиками. Без специальных знаний здесь практически не обойтись.

    Цель  данной курсовой работы – дать основное представление о структуре и функциях аппаратной части персонального компьютера. Другими словами определить архитектуру современного ПК, которая будет описана в теоретической части данной курсовой работы.

         Практическая часть  предполагает закрепление знаний и навыков, полученных в процессе обучения, и состоит из решения задачи по расчету средней цены 1 литра топлива, для решения которой будет использован ППП MS Excel 2003 и его инструмент – сводная гистограмма.

    Для выполнения курсовой работы, использованы технические средства:      однопроцессорный компьютер (процессор AMD Sempron 3000+, 1809 МГц), ОЗУ 1,50 ГБ .

     Программные средства: операционная система Windows XP, пакет прикладных программ – MS Office 2003 (текстовый процессор MS Word 2003 табличный процессор MS Excel 2003). 

1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    1.1 Структура современного ПК

    Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок  и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов (рис.1).

    Рис. 1.  Структурная схема ПК

    Рассмотрим  принципы взаимодействия основных устройств  ПК.

    Материнская (системная) плата – важнейший элемент ПК, к которому подключено всё то, что составляет сам компьютер (рис. 2). В нее устанавливается процессор, оперативная память, микропроцессорный комплект (чипсет), с ней связаны жесткий диск и CD-ROM, к ней подключаются различные дополнительные устройства.

    

    Рис. 2. Системная плата MSI X48 Platinum

    Таким образом, материнская плата, центральный  процессор, оперативная память составляют основу ПК, от их производительности зависит производительность компьютера в целом. На материнской плате находятся специальные перемычки – джамперы, позволяющие подстроить ее под тип процессора и других устройств, устанавливаемых на ней. На материнской плате устанавливаются разъемы для установки дополнительных устройств – слоты расширения. Все дополнительные устройства взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных – шину. Виды слотов расширения различаются по типу шины.

    Аппаратно-логические устройства, отвечающие за совместное функционирование различных компонентов, называют интерфейсами. (рис.3).

    

    Рис.3.  Интерфейс Parallel ATA

    Современный компьютер заполнен разными интерфейсами, обеспечивающими всеобщее взаимодействие. В основе построения интерфейсов лежат унификация и стандартизация (использование единых способов кодирования данных, форматов данных, стандартизация соединительных элементов – разъемов и т.д.). Именно совокупность интерфейсов, реализованных в компьютере, образует архитектуру компьютера.

    Центральной частью компьютера является системный  блок с присоединенными к нему клавиатурой, монитором и мышью (рис. 4, а)). Системный блок и монитор независимо друг от друга подключаются к источнику питания – сети переменного тока.  В современных компьютерах дисплей и системный блок иногда монтируются в едином корпусе (Рис. 4, б)).

    

                   а)                                                          б)

    Рис4. а) системный блок DEPO Ego 8311MN WV_HB, монитор, клавиатура и мышь; б) монитор Albatron со встроенным системным блоком

    В системном блоке располагаются  все основные устройства компьютера: микропроцессор, оперативная память, контроллеры, накопители, дисководы  для компакт-дисков, блок питания, счетчик  времени и другие устройства.

    Все компоненты ПК по их функциональному  отношению к работе с информацией  можно условно разделить на:

• устройства обработки информации (центральный процессор, специализированные процессоры);
• устройства хранения информации (жесткий диск, CD-ROM, оперативная память и др.)
• устройства ввода информации (клавиатура, мышь, микрофон, сканер и т.д.)
• устройства вывода информации (монитор, принтер, акустическая система и т.д.).

 
 
 

    1.2 Характеристики основных компонентов современного ПК

    Устройства  обработки

    Микропроцессор  (центральный микропроцессор, CPU) – программно управляемое устройство, предназначенное для обработки информации под управлением программы, находящейся сейчас в оперативной памяти.    

      Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему – тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных сантиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора (рис. 5). Микропроцессор установлен на материнской плате и связан с ней интерфейсом процессорного разъема (Socket). Следующие два года AMD готовят нам встречу с тремя новыми процессорными разъёмами: Socket AM2+, Socket AM3 и Socket F+. С ними будут выпускаться чипы, основанные на архитектуре, условно названной K8L.[7]

    

    Рис. 5. Процессоры Pentium 4 (слева) и Pentium D (справа) 

     В состав микропроцессора входят АЛУ, устройство управления, внутренние регистры. УУ вырабатывает управляющие сигналы  для выполнения команд, АЛУ –  арифметические и логические операции над данными. Оно может состоять из нескольких блоков, например блока обработки целых чисел и блока обработки чисел с плавающей запятой.

     Директор  по технологиям Intel Патрик Гелсингер, отметил, что процессоры Intel следующего поколения будут поддерживать новый набор векторных инструкций AVX (Advanced Vector Extensions), которые позволят ускорить выполнение операций с плавающей запятой.[11]

     В современных микропроцессорах в  основу работы каждого блока положен  принцип конвейера. Если в микропроцессоре  имеется несколько блоков обработки, в основу работы которых положен принцип конвейера, то его архитектуру называют суперскалярной. Серия процессоров NVIDIA GeForce 6 имеет новую суперскалярную шейдерную архитектуру, которая удваивает количество операций на такт по сравнению с традиционными архитектурами. В результате производительность становится значительно выше одношейдерного нескалярного проектирования. Также, новая архитектура обеспечивает полноценную 32-битную точность операций с плавающей запятой, сохраняя при этом 16-битный режим сохранения в памяти.[6]

     Основными характеристиками процессора являются: быстродействие, тактовая чистота и  разрядность. По результатам тестирования, проведенного журналом «Железо», неплохие характеристики имеет  четырехъядерный  процессор Intel Core 2 Extreme QX6700 (частота процессора 2,66 ГГц, кэш второго уровня L2 8192 Кб, частота шины 1066 Мгц). [4]

     Важным  этапом в развитии аппаратных платформ Intel, по словам П. Гелсингера, станет появление  новой архитектуры Nehalem. В Intel отмечают, что переход на архитектуру Nehalem позволит добиться значительного повышения производительности при одновременном снижении энергопотребления. Платформа Nehalem будет использовать новую системную архитектуру QuickPath Interconnect, включающую встроенный контроллер памяти и усовершенствованные каналы связи между компонентами. Процессоры на основе Nehalem получат от двух до восьми ядер и благодаря технологии Simultaneous Multi-threading смогут одновременно обрабатывать от четырех до шестнадцати потоков инструкций. Объем кэш-памяти третьего уровня сможет достигать 12 Мб. Процессоры Nehalem получат новый набор инструкций SSE4 и поддержку технологии Smart Cache для работы нескольких ядер с общим кэшем. [11]

     Гелсингер также заметил, что позднее Intel планирует  показать чип, разрабатывающийся в рамках проекта Larrabee. Larrabee будет предназначен, прежде всего, для ускорения различных расчетов, а также повышения производительности вычислительных систем, обрабатывающих данные научного, финансового характера и пр. Инициатива Larrabee предполагает создание многоядерного процессора, построенного на основе усовершенствованной архитектуры х86. Первые версии чипа, предположительно, будут насчитывать от 16 до 24 ядер и работать на тактовой частоте около 2 ГГц. Производительность процессора теоретически будет достигать одного терафлопса (триллиона операций с плавающей запятой в секунду). Ожидать появления продуктов на основе Larrabee следует ближе к концу 2009 года или в 2010 году. [10]

     Связь между устройствами ПК осуществляется с помощью сопряжений, которые в вычислительной технике называются интерфейсами.

     В персональном компьютере, как правило, используется структура с одним  общим интерфейсом, называемым также  системной шиной. При такой структуре все устройства компьютера обмениваются информацией и управляющими сигналами через системную шину. Физически она представляет собой систему функционально объединенных проводов, по которым передаются три потока данных: непосредственно информация, управляющие сигналы и адреса (рис. 6).

     Несомненными достоинствами ПК с шинной структурой являются ее простота, а, следовательно, и невысокая стоимость; гибкость, так как унификация связи между устройствами позволяет достаточно легко включать в состав ПК новые модули, т.е. менять конфигурацию компьютера. К недостаткам следует отнести снижение производительности системы из-за задержек, связанных со временем ожидания устройствами возможности занять шину, пока осуществляется передача информации между устройствами с более высоким приоритетом. Для преодоления этого недостатка в персональных суперкомпьютерах используется архитектура с несколькими шинами.  

     

     Рис.6.  Шинная структура ПК

      (ЦП - центральный процессор, ОП  – оперативная память, ПП –  постоянная память, К – контроллер, ПУ – периферийное устройство).  

     Максимальное  количество одновременно передаваемой информации называется разрядностью шины. Чем больше разрядность шины, тем больше информации она может передать в единицу времени.