Устройство и принцип действия персонального компьютера

 

Содержание

1.Устройство и принцип действия ПК…………………………………………..3

1.1. Базовая аппаратная конфигурация……………………….…………………2

1.1.1.Системный  блок……………………………………………….……..…….2

1.1.2.Монитор……………………………………………..………………………3

1.1.3. Клавиатура…………………………………………….………………..….4

1.1.4.Мышь……………………………………………………………………….10

1.2.Внутреннее  устройство блока………………………………………………11

1.2.1.Материнская  плата……………………………………………….………..12

1.2.2.Жесткий  диск (винчестер)…………………………………………..…….13

1.2.3.Дисковод  гибких дисков……………………………………………….…14

1.2.4.Дисковод компакт-дисков CD-ROM……………………………………..15

1.2.5.Видеокарта (видеоадаптер)……………………………………………….16

1.2.6.Звуковая  карта……………………………………….…………………….19

1.3.Системы,  расположенные на материнской  плате…………………………20

1.3.1.Оперативная  память (ОЗУ)……….……………………………………….20

1.3.2.Процессор………………………………………………………………….22

1.4. Ноутбук…………………………………..………………………………….37

1.5. Нетбук……………………………………..…………………………………45

1.6. Карманный персональный компьютер…………………………………….49

2.Компьютерное моделирование………………………..…..…………………59

2.1.Построение компьютерной модели. Моделирование……………………..61

Список  литературы………………………………………………………………65 
 
 
 
 
 

1. Устройство  и принцип действия ПК

1.1.Базовая аппаратная конфигурация

Персональный  компьютер — универсальная техническая  система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. Понятие базовой конфигурации может меняться. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства (Рисунок1):

• системный блок;
• монитор;
• клавиатуру;
• мышь.

Рисунок 1. Базовая конфигурация ПК

1.1.1.Системный блок

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними. Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и длительного хранения данных, также называют периферийными.

По внешнему виду системные блоки различаются  формой корпуса. Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. Корпуса, имеющие вертикальное исполнение, различают по габаритам: полноразмерный (big tower), среднеразмерный (midi tower) и малоразмерный (mini tower). Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором. От него зависят  требования к размещаемым устройствам. В настоящее время в основном используются корпуса двух форм-факторов: АТ и АТХ. Форм-фактор корпуса должен быть обязательно согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера, так называемой материнской платы.

Корпуса персональных компьютеров поставляются вместе с блоком питания и, таким  образом, мощность блока питания  также является одним из параметров корпуса. Для массовых моделей достаточной  является мощность блока питания 200-250Вт.

1.1.2.Монитор

Монитор — устройство визуального представления данных. Это не единственно возможное, но главное устройство вывода. Его основными потребительскими параметрами являются: размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты.

Размер  монитора измеряется между противоположными углами трубки кинескопа по диагонали. Единица измерения — дюймы. Стандартные размеры: 14"; 15"; 17"; 19"; 20"; 21". В настоящее время наиболее универсальными являются мониторы размером 15 и 17 дюймов, а для операций с графикой желательны мониторы размером 19-21 дюйм.

Изображение на экране монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия остронаправленным пучком электронов, разогнанных в вакуумной колбе. Для получения цветного изображения  люминофорное покрытие имеет точки или полоски трех типов, светящиеся красным, зеленым и синим цветом. Чтобы на экране все три луча сходились строго в одну точку и изображение было четким, перед люминофором ставят маску — панель с регулярно расположенными отверстиями или щелями. Часть мониторов оснащена маской из вертикальных проволочек, что усиливает яркость и насыщенность изображения. Чем меньше шаг между отверстиями или щелями (шаг маски), тем четче и точнее полученное изображение. Шаг маски измеряют в долях миллиметра. В настоящее время наиболее распространены мониторы с шагом маски 0,25-0,27мм. Устаревшие мониторы могут иметь шаг до 0,43мм, что негативно сказывается на органах зрения при работе с компьютером. Модели повышенной стоимости могут иметь значение менее 0,25мм.

Частота регенерации (обновления) изображения  показывает, сколько раз в течение  секунды монитор может полностью  сменить изображение (поэтому ее также называют частотой кадров). Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера, хотя предельные возможности определяет все-таки монитор.

Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем  четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем  больше времени можно работать с  компьютером непрерывно. При частоте регенерации порядка 60Гц мелкое мерцание изображения заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Минимальным считают значение 75Гц, нормативным — 85Гц и комфортным — 100Гц и более.

Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности. В настоящее время общепризнанными считаются следующие международные стандарты: MPR-II, ТСО-92, ТСО-95, ТСО-99 (приведены в хронологическом порядке). Стандарт МРR-II ограничил уровни электромагнитного излучения пределами, безопасными для человека. В стандарте ТСО-92 эти нормы были сохранены, а в стандартах ТСО-95 и ТСО-99 ужесточены. Эргономические и экологические нормы впервые появились в стандарте ТСО-95, а стандарт ТСО-99 установил самые жесткие нормы по параметрам, определяющим качество изображения (яркость, контрастность, мерцание, антибликовые свойства покрытия).

Большинством  параметров изображения, полученного  на экране монитора, можно управлять  программно. Программные средства, предназначенные для этой цели, обычно входят в системный комплект программного обеспечения.

1.1.3. Клавиатура

Клавиатура  — клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для  ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления. Комбинация монитора и клавиатуры обеспечивает простейший интерфейс пользователя. С помощью клавиатуры управляют компьютерной системой, а с помощью монитора получают от нее отклик.

Принцип действия

Клавиатура  относится к стандартным средствам персонального компьютера. Ее основные функции не нуждаются в поддержке специальными системными программами (драйверами). Необходимое программное обеспечение для начала работы с компьютером уже имеется в микросхеме ПЗУ в составе базовой системы ввода-вывода (BIOS), и потому компьютер реагирует на нажатия клавиш сразу после включения.

Принцип действия клавиатуры заключается в  следующем.

1. При  нажатии на клавишу (или комбинацию  клавиш) специальная микросхема, встроенная  в клавиатуру, выдает так называемый скан-код.

2. Скан-код  поступает в микросхему, выполняющую  функции порта клавиатуры. (Порты  — специальные аппаратно-логические  устройства, отвечающие за связь  процессора с другими устройствами). Данная микросхема находится  на основной плате компьютера внутри системного блока.

3. Порт  клавиатуры выдает процессору  прерывание с фиксированным номером.  Для клавиатуры номер прерывания  — 9 (Interrupt 9, Int9).

4. Получив  прерывание, процессор откладывает  текущую работу и по номеру  прерывания обращается в специальную область оперативной памяти, в которой находится так называемый вектор прерываний. Вектор прерываний — это список адресных данных с фиксированной длиной записи. Каждая запись содержит адрес программы, которая должна обслужить прерывание с номером, совпадающим с номером записи.

5. Определив  адрес начала программы, обрабатывающей  возникшее прерывание, процессор  переходит к ее исполнению. Простейшая  программа обработки клавиатурного  прерывания «зашита» в микросхему  ПЗУ, но программисты могут «подставить» вместо нее свою программу, если изменят данные в векторе прерываний.

6. Программа-обработчик  прерывания направляет процессор  к порту клавиатуры, где он  находит скан-код, загружает его  в свои регистры, потом под  управлением обработчика определяет, какой код символа соответствует данному скан-коду.

7. Далее  обработчик прерываний отправляет  полученный код символа в небольшую  область памяти, известную как  буфер клавиатуры, и прекращает  свою работу, известив об этом  процессор.

8. Процессор  прекращает обработку прерывания и возвращается к отложенной задаче.

9. Введенный  символ хранится в буфере клавиатуры  до тех пор, пока его не  заберет оттуда та программа,  для которой он и предназначался, например текстовый редактор  или текстовый процессор. Если  символы поступают в буфер чаще, чем забираются оттуда, наступает эффект переполнения буфера. В этом случае ввод новых символов на некоторое время прекращается. На практике в этот момент при нажатии на клавишу мы слышим предупреждающий звуковой сигнал и не наблюдаем ввода данных.

Состав  клавиатуры

Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально  распределенных по нескольким группам.

Группа  алфавитно-цифровых клавиш предназначена  для ввода знаковой информации и  команд, набираемых по буквам. Каждая клавиша может работать в нескольких режимах (регистрах) и, соответственно, может использоваться для ввода нескольких символов. Переключение между нижним регистром (для ввода строчных символов) и верхним регистром (для ввода прописных символов) выполняют удержанием клавиши SHIFT (нефиксированное переключение). При необходимости жестко переключить регистр используют клавишу CAPS LOCK (фиксированное переключение). Если клавиатура используется для ввода данных, абзац закрывают нажатием клавиши ENTER. При этом автоматически начинается ввод текста с новой строки. Если клавиатуру используют для ввода команд, клавишей ENTER завершают ввод команды и начинают ее исполнение.

Для разных языков существуют различные схемы  закрепления символов национальных алфавитов за конкретными алфавитно-цифровыми клавишами. Такие схемы называются раскладками клавиатуры. Переключения между различными раскладками выполняются программным образом — это одна из функций операционной системы. Соответственно, способ переключения зависит от того, в какой операционной системе работает компьютер. Например, в системе Windows98 для этой цели могут использоваться следующие комбинации: левая клавиша ALT+SHIFT или CTRL+SHIFT. При работе с другой операционной системой способ переключения можно установить по справочной системе той программы, которая выполняет переключение.

Общепринятые  раскладки клавиатуры имеют свои корни в раскладках клавиатур  пишущих машинок. Для персональных компьютеров IBM PC типовыми считаются  раскладки QWERTY (английская) и ЙЦУКЕНГ (русская). Раскладки принято именовать по символам, закрепленным за первыми клавишами верхней строки алфавитной группы.

Группа  функциональных клавиш включает двенадцать клавиш (от F1 до F12), размещенных в  верхней части клавиатуры. Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы. Общепринятым для большинства программ является соглашение о том, что клавиша F1 вызывает справочную систему, в которой можно найти справку о действии прочих клавиш.

Служебные клавиши располагаются рядом  с клавишами алфавитно-цифровой группы. В связи с тем, что ими  приходится пользоваться особенно часто, они имеют увеличенный размер. К ним относятся рассмотренные  выше клавиши SHIFT и ENTER; реестровые клавиши ALT и CTRL – их используют в комбинации с другими клавишами для формирования команд; клавиша TAB – для ввода позиций табуляции при наборе текста; клавиша ESC – для отказа от исполнения последней введенной команды и клавиша BACKSPACE – для удаления только что введенных знаков (она находится над клавишей ENTER и часто маркируется стрелкой, направленной влево).