Архитектура ПК

Оглавление

 

Введение……………………………………………………………………..3

Теоретическая часть…………………………………………………………4

1. Введение……………………………………………………………4
2. Понятие архитектуры ПК…………………………………………5
3. Структура компьютера, организованная на принципе модульно-шинного построения………………………………………………7

     4. Архитектура ПК в будущем………………………………………12

Практическая  часть……………………………………………………….....17

Список  использованной литературы…………………………………….....27

                          

   Введение

     Прогресс  компьютерных технологий идет семимильными шагами. Каждый год появляются новые процессоры, платы, накопители и прочие периферийные устройства. Рост потенциальных возможностей ПК и появление более новых производительных компонентов неизбежно вызывает желание модернизировать свой компьютер. Актуальность данной темы заключается в том, что, не зная общего устройства и основных принципов работы компьютера, невозможно провести его подключение и модернизацию.

    В данной курсовой работе будут рассмотрены  следующие вопросы:

     1. Понятие архитектуры компьютера;

     2. Классификация устройств;

     3. Основные составные части компьютера.

    В практической части работы будет  решена задача под вариантом № 9 с использованием табличного процессора MS Excel 2007.

    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 2007 (текстовый процессор MS Word 2007 табличный процессор MS Excel 2007).

     Цель данной курсовой – изучение архитектуры современного ПК и ее функции. Основными задачами является рассмотрение основных компонентов архитектуры современного ПК, их предназначение, функционирования во всей системе, их взаимосвязи и взаимодействия, обеспечивающих эффективную работу ПК. 
 
 
 
 
 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Введение

    Архитектор, проектируя здание, обязан не только позаботиться о его красоте и форме, но и  представить подробный план здания (структуры), предусмотреть надежность, безопасность, удобство его эксплуатации и использование эффективных технологий. Таким образом он решает вопросы взаимодействия проектируемого здания с окружающей средой, с людьми, для которых здание строится.

    Подобное  можно сказать и об архитектуре  компьютера, которая связана с  набором качеств, влияющих на ее взаимодействие с пользователем. Под архитектурой компьютера понимается его логическая  организация, структура, совокупность его свойств и характеристик, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные. Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами. Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные функции ЭВМ реализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.

    Одним из существенных достоинств современного ПК является гибкость архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к разнообразным применениям в сфере управления, науки, образования и в быту. 
 
 
 
 

2. Понятие «архитектура современного ПК»

    Под архитектурой компьютера понимается совокупность:

    1. Общих принципов организации аппаратно-програмных устройств.

    2. Характеристик аппаратно-програмных  средств, которые определяют функциональные  возможности ЭВМ при решении  соответствующих задач определённого  класса.

    При рассмотрении архитектуры, особое внимание уделяется правилам взаимодействия составных частей. При этом рассматриваются наиболее важные связи, которые должны быть известны пользователю для грамотного эффективного способа использования компьютера. Таким образом можно сказать, что архитектура ЭВМ это пользовательский уровень рассмотрения компьютера.

2.1. Принцип построения современного компьютера.

    Архитектура современных ПК основана на магистрально-модульном принципе.

    Модульный принцип позволяет потребителю самому подобрать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости его модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информации. Магистраль или системная шина - это набор электронных линий для передачи трёх потоков данных:

    1. Передача непосредственно обработанной информации.

    2. Передача управляющих сигналов.

    3. Передача адресов.

    Поскольку шина является общей для всех устройств, то в каждый момент времени шина занята каким либо одним устройством. Каждому устройству приписан определённый приоритет. Каждый момент времени шина выделяется устройству с наивысшим приоритетом.

    Обмен информацией между отдельными устройствами ЭВМ производится по трем многоразрядным шинам, соединяющим все модули, - шине данных, шине адресов и шине управления. Подключение отдельных модулей компьютера к магистрали на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров, а на программном обеспечивается драйверами. Контроллер принимает сигнал от процессора и дешифрует его, чтобы соответствующее устройство смогло принять этот сигнал и отреагировать на него. За реакцию устройства процессор не отвечает – это функция контроллера. Поэтому внешние устройства ЭВМ заменяемы, и набор таких модулей произволен.

    Разрядность шины данных задается разрядностью процессора, т. е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. Данные по шине данных могут передаваться как от процессора к какому-либо устройству, так и в обратную сторону, т. е. шина данных является двунаправленной. К основным режимам работы процессора с использованием шины передачи данных можно отнести следующие: запись/чтение данных из оперативной памяти и из внешних запоминающих устройств, чтение данных с устройств ввода, пересылка данных на устройства вывода.

    Выбор абонента по обмену данными производит процессор, который формирует код адреса данного устройства, а для ОЗУ - код адреса ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине, причем сигналы передаются в одном направлении, от процессора к устройствам, т. е. эта шина является однонаправленной.

    По  шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией, и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией.

    2.2. Системное ПО, обеспечивающее интерфейс с пользователем.

    Внешние устройства к шинам подключаются посредством интерфейса. Под интерфейсом понимают совокупность различных характеристик какого-либо периферийного устройства ПК, определяющих организацию обмена информацией между ним и центральным процессором. В случае несовместимости интерфейсов (например, интерфейс системной шины и интерфейс винчестера) используют контроллеры. Для облегчения диалога пользователя с машиной в данное время используется в основном ОС Windows.

    3. Структура компьютера, организованная на принципе модульно-шинного построения.

В состав ЭВМ входят следующие компоненты:

• Центральный процессор
• Оперативная память
• Устройства хранения информации
• Устройства ввода
• Устройства вывода
• Устройства связи

    Во  всех вычислительных машинах до середины 50-х годов устройства обработки и управления представляли собой отдельные блоки, и только с появлением компьютеров, построенных на транзисторах, удалось объединить их в один блок, названный процессором.

    Процессор - это мозг ЭВМ. Он контролирует действия всех остальных устройств компьютера и координирует выполнение программ. Процессор имеет свою внутреннюю память, называемую регистрами, управляющее и арифметико-логическое устройства.

    Процесс общения процессора с внешним  миром через устройства ввода-вывода по сравнению с информационными процессами внутри него протекает в сотни и тысячи раз медленнее. Это связано с тем, что устройства ввода и вывода информации часто имеют механический принцип действия (принтеры, клавиатура, мышь) и работают медленно. Чтобы освободить процессор от простоя при ожидании окончания работы таких устройств, в компьютер вставляются специализированные микропроцессоры-контроллеры (от англ. controller - управляющий). Получив от центрального процессора компьютера команду на вывод информации, контроллер самостоятельно управляет работой внешнего устройства. Окончив вывод информации, контроллер сообщает процессору о завершении выполнения команды и готовности к получению следующей. Число таких контроллеров соответствует числу подключенных к процессору устройств ввода и вывода.

    Таким образом, использование специальных  контроллеров для управления устройствами ввода-вывода, усложняя устройство компьютера, одновременно разгружает его центральный  процессор от непроизводительных трат времени и повышает общую производительность компьютера.

    Существует  два типа оперативной памяти - память с произвольным доступом (RAM или random access memory) и память, доступная только на чтение (ROM или read only memory). Процессор ЭВМ может обмениваться данными с оперативной памятью с очень высокой скоростью, на несколько порядков превышающей скорость доступа к другим носителям информации, например дискам.

    Оперативная память с произвольным доступом (RAM) служит для размещения программ, данных и промежуточных результатов вычислений в процессе работы компьютера. Данные могут выбираться из памяти в произвольном порядке, а не строго последовательно, как это имеет место, например, при работе с магнитной лентой. Память, доступная только на чтение (ROM) используется для постоянного размещения определенных программ (например, программы начальной загрузки ЭВМ). В процессе работы компьютера содержимое этой памяти не может быть изменено.

    Оперативная память - временная, т. е. данные в ней хранятся только до выключения ПК. Для долговременного хранения информации служат дискеты, винчестеры, компакт-диски и т. п. Конструктивно элементы памяти выполнены в виде модулей, так что при желании можно сравнительно просто заменить их или установить дополнительные и тем самым изменить объем общей оперативной памяти компьютера. Основными характеристиками элементов (микросхем) памяти являются: тип, емкость, разрядность и быстродействие.

    Устройства  хранения информации используются для хранения информации в электронной форме. Любая информация - будь это текст, звук или графическое изображение, - представляется в виде последовательности нулей и единиц. Ниже перечислены наиболее распространенные устройства хранения информации.

Винчестеры (hard discs)

Жесткие диски - наиболее быстрые из внешних устройств хранения информации. Кроме того, информация, хранящаяся на винчестере, может быть считана с него в произвольном порядке. Емкость диска современного персонального компьютера составляет десятки гигабайт. В одной ЭВМ может быть установлено несколько винчестеров.

Оптические диски (cdroms)