Апаратні засоби ПК

Реферат на тему:

Апаратні засоби ПК

Студента СПБГУТД

Група № 1-ЕД-2 «В»

Меркоева Дмитра

Санкт-Петербург

2004

Зміст:

Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .3

Конфігурація персонального комп'ютера ....................... 3

Материнська плата ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 5

BIOS ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .6

IBM PC і принцип відкритої архітектури ... ... ... ... ... ... .8

Введення

У наш час важко уявити собі, що комп'ютерів можна обійтися. Але ж не так давно, до початку 70-х років обчислювальні машини були доступні досить обмеженому колу фахівців, а їх застосування, як правило, залишалося огорнутим завісою секретності і не дуже відомий широкій публіці. Однак в1971 р. відбулася подія, що докорінно змінило ситуацію і з фантастичною швидкістю перетворило комп'ютер в повсякденний робочий інструмент десятків мільйонів людей. У тому поза всяким сумнівом знаменному року ще майже нікому не відома фірма Intel з невеликого американського містечка з гарною назвою Санта-Клара (шт. Каліфорнія), випустила перший мікропроцесор. Саме йому ми зобов'язані появою нового класу обчислювальних систем - персональних комп'ютерів, якими тепер користуються, по суті, всі, від учнів початкових класів та бухгалтерів до провідних учених і інженерів. Цим машинам, не займає й половини поверхні звичайного письмового столу, підкоряються все нові і нові класи задач, які раніше були доступні (а з економічних міркувань часто й недоступні - занадто дороге тоді коштувало машинний час мейнфреймів і міні-ЕОМ) лише системам, що займає не одну сотню квадратних метрів. Напевно, ніколи раніше людина не мала в своїх руках інструменту, який володіє настільки колосальною потужністю при настільки мікроскопічних розмірах.

У персонального комп'ютера є два важливі переваги в порівнянні з усіма іншими видами комп'ютерів: він має відносно просте управління і може вирішувати досить широкий клас задач.

Якщо раніше на ЕОМ могли в основному працювати тільки професійні програмісти (практично для будь-якої задачі доводилося створювати свою програму), то тепер ситуація докорінно змінилася. В даний час розроблені десятки тисяч програм з усіх галузей знань. З ними працюють десятки мільйонів кваліфікованих користувачів.

Згідно зі статистичними даними, найбільш поширеними програмами є операційні системи і текстові редактори.

Знання характеристик комп'ютерних пристроїв допоможе кваліфікованому користувачеві вибрати оптимальну конфігурацію персонального комп'ютера для вирішення поставленої практичної задачі.

Конфігурація персонального комп'ютера

Персональними називаються комп'ютери, на яких може одночасно працювати лише один користувач. Персональні комп'ютери мають тільки одне робоче місце.

Під терміном «конфігурація» комп'ютера розуміють список пристроїв, що входять до його складу.

У відповідність до принципу відкритої архітектури апаратне забезпечення комп'ютерів (Hardware) може бути дуже різним. Але будь-який персональний комп'ютер має обов'язковий і додатковий набір пристроїв.

Обов'язковий набір пристроїв:

• Монітор - пристрій виведення текстової та графічної інформації.

• Клавіатура - пристрій для введення текстової інформації.

• Системний блок - об'єднання великої кількості різних комп'ютерних пристроїв.

У системному блоці знаходиться вся електронна начинка комп'ютера. Основними деталями системного блоку є:

• Процесор - головне комп'ютерний пристрій управління та проведення обчислень.

• Материнська плата - пристрій для кріплення на ній інших внутрішніх комп'ютерних пристроїв.

• Оперативна пам'ять (ОЗУ) - пристрій для зберігання програми і даних під час її роботи в комп'ютері.

• Постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП) - пристрій для постійного зберігання деяких спеціальних програм і даних.

• Кеш пам'ять - надшвидка пам'ять для зберігання важливої ​​інформації.

• Співпроцесор - пристрій для виконання операцій з плаваючою комою.

• Відеокарта - пристрій, що забезпечує виведення інформації на монітор.

• Флоппі дисковід - пристрій для зберігання і перенесення інформації між ПК.

• Вінчестер - основний пристрій для зберігання інформації на комп'ютері.

• Блок живлення - пристрій для розподілу електричної енергії між іншими комп'ютерними пристроями.

• Контролери та шина - призначені для передачі інформації між внутрішніми пристроями ПК.

• Послідовні і паралельні порти - призначені для підключення зовнішніх додаткових пристроїв до комп'ютера.

• Корпус - призначений для захисту материнської плати і внутрішніх пристроїв комп'ютера від пошкоджень.

Додаткові пристрої, які можна підключати до комп'ютера:

• Принтер - призначений для виводу текстової та графічної інформації на папір.

• Дисковод для компакт дисків (CD ROM) - для роботи з компакт дисками.

• Дисководи DVD - сучасні пристрої для роботи з носіями даних об'ємом до 17 Гбайт.

• Звукова карта - пристрій для роботи із звуковою інформацією.

• Миша - маніпулятор для введення інформації в комп'ютер.

• Джойстик - маніпулятор для передачі інформації про рух в комп'ютер.

• Планшет - пристрій для роботи з комп'ютерною графікою.

• TV тюнер є пристроєм, що дозволяє ПК приймати і показувати програми телебачення.

• Колонки - зовнішні пристрої для відтворення звуків.

• Факс-модем - пристрій для зв'язку між комп'ютерами через телефонну лінію.

• Плоттер - пристрій для виведення креслення на папір.

• Сканер - для введення графічних зображень в комп'ютер.

• Стрічкові накопичувачі - пристрої для проведення резервного копіювання даних на магнітну стрічку.

• Джерело безперебійного живлення - пристрій захисту комп'ютера від перебоїв в електропостачанні.

• Накопичувачі на знімних дисках - пристрої, в майбутньому замінять флоппі дисководи.

• Графічний акселератор - пристрій для прискорення обробки і виведення тривимірної графіки.

та багато іншого ...

Для позначення конфігурації конкретного персонального комп'ютера застосовують запису стандартного типу. Розберемо її на прикладі:

Pentium II - 333 / 64 Sdram / 3.1Gb / ATI 3D Char 4 Mb / Mini / CD ROM 24X + SB 16 ESS68

Отже, що це за комп'ютер? Спочатку пишеться тип процесора - Pentium II з тактовою частотою 333 Мгц. Далі позначений об'єм і тип оперативної пам'яті - 64 Мбайта. У ПК вбудований вінчестер об'ємом 3.1 Гбайт. Використовується відеокарта ATI 3D Char c 4 Мбайтами відеопам'яті, відеокарта оптимізована для роботи з тривимірною графікою 3D. Корпус MiniTower. Також до складу ПК входить 24-швидкісний дисковод для компакт дисків і проста звукова карта Sound Blaster. У стандартну конфігурацію комп'ютера завжди входить 3.5 дюймовий флоппі-дисковод, тому він у запису не вказується. Миша також входить в стандартну конфігурацію. Але монітор спільно з даними комплектом не продається. Його необхідно купувати окремо. Загальний підсумок - даний комп'ютер має мінімальну стандартну конфігурацію для використання в офісі і вдома навесні 1999 р.

Материнська плата

Материнська плата (Mother board) є основною платою комп'ютера, тому що саме на неї кріпляться всі комп'ютерні пристрої, наприклад, процесор, звукова карта і т.д.

Материнські плати збираються на основі спеціального набору мікросхем, званого Chipset.В залежності від типу встановлюваного процесора, необхідно використовувати різні chipsetи, і отримувати, таким чином материнські плати різних типів.

Так, для 486 процесорів існував спеціальний тип 486 материнських плат. Для процесорів Pentium використовувалися два види плат: перший для процесорів з тактовою частотою 60 і 66 МГц, а другий - для всіх інших. Для наступних типів процесорів також необхідно використовувати відповідні системні плати. Так, наприклад, для процесора Celeron використовується плата на наборі мікросхем 443EX.

Самим популярним виробником материнських плат у Росії вважається фірма Asustek. Хоча на практиці можна використовувати комп'ютери з материнською платою різних виробників. Наприклад, A-Bit, A-Trend, Giga - Byte та інші.

Останньою розробкою в області системних плат для настільних ПК стала технологія NLX, і, можливо, саме вона виявиться провідною технологією найближчого майбутнього. Плати цього стандарту, на перший погляд, нагадують плати LPX, але насправді вони значно вдосконалені. Якщо на плати LPX не можна встановити самі нові процесори з-за їх більш великих розмірів і підвищеного тепловиділення, то в розробці NLX ці проблеми чудово дозволені. Ось які основні переваги цього нового стандарту, перед іншими.

• Підтримка сучасних процесорних технологій. Це особливо важливо для систем із процесором Pentium II, оскільки розмір його корпус Single Edge Contact (тобто корпусу, з єдиним поруч розташованих по периметру контактів) практично не дозволяє встановлювати цей процесор на платах Baby-AT і LPX. І хоча деякі виробники системних плат все-таки пропонують АТХ-системи на основі Pentium II, на їх платах залишається місце лише для двох 72-контактних роз'ємів модулів SIMM!

• Гнучкість по відношенню до швидко змінюваних процесорним технологіям. Ідея гнучких систем з об'єднавчою платою знайшла нове втілення в конструкції плат NLX, встановити які можна швидко і легко, не розбираючи при цьому всю систему на частини. Але на відміну від традиційних систем з об'єднавчими платами, у нового стандарту NLX є підтримка таких лідерів комп'ютерної індустрії, як AST, Digital, Gateway, Hewlett-Packard, IBM, Micron, NEC та інші.

• Підтримка інших нових технологій. Мова тут йде про такі високо продуктивні рішення, як AGP (Accelerated Graphics Port - прискорений графічний порт), USB (Universal Serial Bus - універсальна послідовна шина), технології великих модулів пам'яті і DIMM. А у відповідь на дедалі зростаючу роль мультимедіа-додатків розробники вмонтували в нову системну плату ще і підтримку таких можливостей, як програвання тому відеоролика, розширені графіка та звук. І якщо в минулому використання мультимедіа-технологій означало додаткові витрати на різні дочірні плати, то тепер необхідність у них відпала.

Системна плата NLX і плати вводу-виводу (розташовані, як і в конструкції LPX, паралельно системної) тепер легко вставляються і виймаються, при цьому інші плати, в тому числі і розташовані вертикально, залишаються недоторканими. Легше добратися і до самого процесора, що охолоджується тепер набагато краще, ніж у системах з тісно розташованими компонентами. Підтримка плат розширення різного розміру дозволяє випускати системи різних модифікацій.

Стандарт NLX забезпечує максимальну гнучкість систем і найоптимальніше використання вільного простору. Навіть самі довгі плати вводу-виводу встановлюються без праці і не зачіпають при цьому ніяких інших системних компонентів, що було справжньою проблемою для комп'ютерів типу Baby-AT.

BIOS

BIOS - Базова система введення-виведення (Basic Input Output System) називається так тому, що включає в себе широкий набір програм введення-виведення, завдяки яким операційна система і прикладні програми можуть взаємодіяти з різними пристроями як самого комп'ютера, так і подключонимі до нього. Взагалі кажучи, в PS система BIOS займає особливе місце. З одного боку, її можна розглядати як складову частину апаратних засобів, з іншого боку, вона є як би одним з програмних модулів операційної системи. Сам термін BIOS, мабуть, запозичений з операційної системи CP / M, в якій модуль з подібною назвою був реалізований програмно і виконував приблизно подібні дії.

Більшість сучасних відеоадаптерів, а також контролери накопичувачів мають власну систему BIOS, яка зазвичай доповнює системну. У багатьох випадках програми, що входять у конкретну BIOS, замінюють відповідні програмні модулі основної BIOS. Виклик програм BIOS, як правило, здійснюється через програмні або апаратні переривчастості.

Система BIOS крім програм взаємодії з апаратними засобами на фізичному рівні містить програму тестування при включенні живлення комп'ютера POST (Power-On-Self-Test, Самотестування при включенні живлення комп'ютера). Тестуються основні компоненти, такі як процкссор, пам'ять, допоміжні мікросхеми, приводи дисків, клавіатуру і відеопідсистему. Якщо при включенні живлення комп'ютера виникають проблеми (BIOS не може виконати початковий тест), ви почуєте послідовність звукових сигналів:

Якщо ви стикаєтеся з чим-небудь подібним, існує висока ймовірність того, що ця проблема пов'язана з апаратними засобами.

Система BIOS в PS реалізована у вигляді однієї мікросхеми, встановленої на материнській платі компьютера.Названіе ROM BIOS в даний час не зовсім справедливо, бо «ROM» - передбачає використання постійних запам'ятовуючих пристроїв (ROM - Read Only Memory), а для зберігання кодів BIOS в даний час застосовуються в основному перепрограмувальні (прані електрично або за допомогою ультрафіолетового випромінювання) запам'ятовуючі пристрої. Мало того, найбільш перспективним для зберігання системи BIOS є зараз флеш-пам'ять. Це дозволяє легко модифікувати старі або додавати додаткові функції для підтримки нових пристроїв, що підключаються до комп'ютера.

Оскільки вміст ROM BIOS фірми IBM було захищено авторським правом, тобто його не можна піддавати копіювання, то більшість інших виробників комп'ютерів змушені були використовувати мікросхеми BIOS незалежних фірм, системи BIOS яких, зрозуміло, були практично повністю сумісні з оригіналом. Найбільш відомі з цих фірм три: American Megatrends Inc. (AMI), Award Software і Phoenix Technologies. Зауважимо, що конкретні версії BIOS нерозривно пов'язані з набором мікросхем (chipset), використовуваним на системній платі. До речі, компанія Phoenix Technologies вважається піонером у виробництві ліцензійно-чистих BIOS. Саме в них вперше були реалізовані такі функції, як завдання типу жорсткого диска, підтримка приводу флоппі-дисків ємністю 1,44 Мбайта і т.д. Більш того, вважається, що процедура POST цих BIOS має найпотужнішу діагностику. Справедливості заради треба відзначити, що BIOS компанії AMI найбільш поширені. За деякими даними, AMI займає близько 60% цього сегмента ринку. Крім того, з програми Setup AMI BIOS можна викликати декілька утиліт для тестування основних компонентів системи і роботи з накопичувачами. Проте при їх використанні особливу увагу слід звернути на тип інтерфейсу, який використовує привід накопичувача.

Система BIOS в комп'ютерах, нерозривно пов'язана з SMOS RAM. Під цим розуміється «незмінна» пам'ять, в якій зберігається інформація про поточні показання годин, значення часу для будильника, конфігурації комп'ютера: кількості пам'яті, типах накопичувачів і т.д. Саме в цій інформації потребують програмні модулі системи BIOS. Своєю назвою SMOS RAM зобов'язана тому, що ця пам'ять виконана на основі КМОН-струкгур (CMOS-Complementary Metal Oxide Semiconductor), які, як відомо, відрізняються малим енергоспоживанням. Зауважимо, що CMOS-пам'ять енергонезалежна тільки остільки, оскільки постійно підживлюється, наприклад, від акумулятора, розташованого на системній платі, або батареї гальванічних елементів, як правило, змонтованої на корпусі системного блока.Большінство системних плат допускають харчування CMOS RAM як від вбудованого, так і від зовнішнього джерела.

У разі пошкодження мікросхеми CMOS RAM (або розряді батареї чи акумулятора) програма Setup має можливість скористатися якоюсь інформацією за замовчуванням (BIOS Setup Default Values), яка зберігається в таблиці відповідної мікросхеми ROM BIOS. До речі, на деяких материнських платах харчування мікросхеми CMOS RAM може здійснюватися як від внутрішнього, так і від зовнішнього джерела. Вибір визначається установкою відповідної перемички.

Програма Setup підтримує установку декількох режимів енергозбереження, наприклад Doze (дрімаючий), Standby (очікування, або резервний) і Suspend (призупинення роботи). Дані режими перераховані в порядку зростання економії електроенергії. Система може переходити в конкретний режим роботи після закінчення певного часу, зазначеного в Setup. Крім того, BIOS зазвичай підтримує і специфікацію АРМ (Advanced Power Management). Як відомо, вперше її запропонували фірми Microsoft і Intel. У їх спільній документі містилися основні принципи розробки технології управління споживаної портативним комп'ютером потужністю.

Завдання повної конфігурації комп'ютера здійснюється не лише установками з програми Setup, але і замиканням (або розмиканням) відповідних перемичок на системній платі. Призначення кожного з них зазначено у відповідній документації.

IBM PC і принцип відкритої архітектури

Принцип відкритої архітектури свідчить, що комп'ютери складаються з комплектуючих, створених відповідно до певних стандартів. Дані стандарти опубліковані та інформаційно доступні. При цьому користувач має можливість самостійно вставляти в ПК плати самих різних фірм - виробників і адаптувати свій персональний комп'ютер до необхідної діяльності.

До появи персональних комп'ютерів IBM PC всі інші моделі були засновані на принципі «закритої архітектури», тобто всі апаратні засоби були для кінцевого користувача «річчю в собі». Після того, як закінчувалася збірка апарату, він «був приречений на необоротне старіння». Якщо з виробництва знімалася хоч одна деталь, систему можна було викидати.

Те, що IBM PC стали стандартом персональних машин пов'язане з його дуже вдалою конструкцією. Комп'ютери IBM можуть бути створені з незалежно виготовлених частин аналогічно до дитячого конструктора. Якщо робота будь-якої деталі вас не влаштовує, її виймають і замінюють іншою. Раніше, якщо яка-небудь деталь знімалася з виробництва, треба було викидати весь прилад. Для IBM PC є десятки пропозицій щодо заміни. Комп'ютери IBM PC створені у відповідність до принципу відкритої архітектури

Переваги принципу відкритої архітектури можна розглянути на наступному прикладі: Нехай у нас є простий монофонічний плеєр. Ми купуємо і вставляємо в нього пристрій для запису звуку. У результаті отримуємо монофонічний магнітофон. Додаємо другу колонку і слухаємо стерео. Підключаємо FM тюнер і отримуємо магнітолу. Далі залишилося зробити ще один крок і в результаті замість старого плеєру ми маємо - двох касетну стерео магнітолу. Просто на додаток до колишніх деталей ми докупили кілька нових і з'єднали їх разом. На жаль, на практиці з магнітофонами даний підхід не працює, але з комп'ютерами все йде набагато краще.