Устройство компьютера. Блок-схема

Персональный компьютер (PC - Personal Computer) есть программно управляемое электронное устройство обработки информации для решнения задач поставленных ползователем.

Компьютер имеет модульную структуру, что означает, что различные функциональные блоки и модули могут быть объединены по-разному в зависимости от предполагаемого использования компьютера, изменяя при этом его функциональные возможности и/или параметры характеризующие его производительность. Например, офисный компьютер обычно не нуждается в мощном процессоре, большой оперативной памяти и особо мощной компьютерной графике. В то же время всё перечисленное имеет важное значение для компьютеров предназначенных для работы в области графического дизайна. Однако, сами по себе аппаратные компоненты не могут выполнить поставленные перед компьютером задачи без соответствующих программ.

Программы - это упорядочные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы - управление аппаратными средствами c целью выполнения некоторого задания. Команды понятные процессору представляют из себя последовательности всего двух символов: 0 и 1. Эти символы называются двоичными цифрами, по-английски - binary digit, или сокращённо, bit (бит). Отдельный элемент такой последовательности представляет собой нименьшее количество информации.

Последовательности битов образуют двоичные или бинарные коды. Двоичное кодирование лежит в основе теории вычислительной техники и знание и относится к элементарной грамотности ИТ специалиста. При кодировании текстовой информации удобно использовать понятие байта, который в свою очередь состоит из восьми бит. Байт позволяет закодировать десятичные целые числа в промежутке от 0 до 256. При этом в зависимости от позиции в коде, каждый бит имеет свой «вес» - степень двойки, как и показано на нижеприведённом рисунке:

Рисунок 1‑1. Степени числа 2 соответствующие позициям битов

Если в некоторой позиции значение бита равно 1, то соответсющая этой позиции степень двойки прибавляется к строимому числу в десятичном коде. Например, для байта 10000001 получим десятичное число 1×27+0×26+0×25+0×24+0×23+0×22+0×21+1×20=129

Аппаратное обеспечение компьютерной системы из функциональных блоков, каждый из которых выполняет свою специфическую задачу.Процессор (CPU - Central Processing Unit) - основной компонент любого компьютера. Работа процессора состоит в выборе из памяти в определенной последовательности команд и данных и их выполнении. Основной цикл, который процессор исполняет, состоит из следующих этапов:

  • Вызов следующей команды из памяти (Instruction Fetch)
  • Декодирование команды (Instruction Decode)
  • Выполнение команды (Execute)
  • Запоминание результатов (Store).

Оперативная память, ОЗУ - (RAM - Random Access Memory) - это основная системная память компьютера, предназначенная для хранения текущих данных, выполняемых программ, а также копий отдельных модулей операционной системы. Большинство программ в процессе выполнения занимают часть ОЗУ для хранения своих данных. От объема и быстродействия установленной оперативной памяти зависит производительность компьютера.

Постоянное запоминающее устройство, ПЗУ (ROM - Read Only Memory) способно длительно хранить информацию даже тогда, когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» (firmware) - их записывают туда на этапе изготовления микросхемы. После включения компьютера процессор обращается по выставленному адресу ПЗУ за своей первой командой и далее начинает работать по программам. Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода BIOS (Basic Input Output System).

Основное назначение этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить посредством драйверов взаимодействие с клавиатурой, монитором, жёстким диском и другим аппаратным обеспечением. Программы, записанные в BIOS, считывают данные о конфигурации оборудования компьютера, и использует пользовательский интерфейс (BIOS SETUP) для изменений и восстановления.

При включении процессор выполняет счтанные из BIOS тестовые команды (POST - Power On Self Test) и обрщается по адресу оперативной памяти для загрузки операционной системы. Этот термин включает в себя программную среду, через которую осуществляется управление общими ресурсам системы, доступ пользователей к различным компонентам оборудования, а также для запуска различных программ и приложений, которые необходимы при выполнения задач, поставленных перед компьютером пользователем.

 

Устройство вычислительной системы

Обмен данными между основными компонентами вычислительной системы осуществляется несколькими группами проводников, называемыхшинами  (Bus). Основных шин три: шина данных, адресная шина и шина команд. По шине данных двигаются (копируются) данные, информация на адресной шине показывает куда данные двигаются и на шине команд определяется в каком направлении и между какими устройствами происходит обмен данными.

 

Рисунок 1‑2. Блок-схема компьютера

Материнская плата - основная част персонального компьютера. Связь между всеми собственными и подключаемыми устройсвами материнской платы, а также для осуществления обмена данными с периферийными устройствами выполняют её шины и логические устройсва, размещённые в микросхемах микропроцессорного комплекта чипсета.  На материнской плате, помимо прочего, размещаются разъёмы для подключения процессора, памяти, дополнительных устройств, включая порты входа/выхода. На материнской плате распределяется рабочее напряжение питания, для чего на ней имеются соответствующие разъёмы и регуляторы напряжения. Чтобы вычислительная система могла функционировать, имеются специальные адаптеры питания.

Системный блок (корпус) представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты вычислительной системы. Корпус компьютера защищает компоненты от механических повреждений, включает систему охлаждения, а также делает компьютер безопасным и удобным для пользователя. Корпус защищает компоненты компьютера от внешнего электромагнитного излучения. Кроме того, надо иметь в виду, что основные компоненты работают на очень высокой частоте, что является, в свою очередь, источником электромагнитного излучения (EMI - Electromagnetic Interference), которое может мешать работе других электронных устройств.

Следующей важной причиной размещения основных компонентов компьютера в корпусе является электрическая безопасность, поскольку в нём размещается блок питания и электрические кабели, соприкосновение с которыми опасно для человека. Оссновным регулирующим документом по упомянутой ранее проблеме электромагнитного излучения является директива EMC (Electormagnetic Compatibility). Соответствие требованиям электробезопасности регулирует директива LVD ( Low Voltage Directive).  Каждый компьютер должен удовлетворять требованиям директив  EMC и LVD, о чём свидетельствует маркировка на корпусе - CE.  Важным назначением корпуса является размещения системы охлаждение и организация воздушных потоков для поддержания необходимой температуры.

http://www.e-uni.ee/e-kursused/eucip/haldus_vk/111____.html

Категории: 

Метки: