Архитектура ПК. Память. Периферийные устройства.

Архитектура персонального компьютера. Память. Периферийные устройства.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Компьютер

- это программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления .

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Архитектура компьютера  

-  это основные устройства компьютера, а также структура связей между ними.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Джон фон Нейман

Впервые схема устройства компьютера была предложена в 1946 году американским ученым Джоном фон Нейманом.

Он описал, какие устройства должны входить в состав компьютера и как они должны быть друг с другом связаны.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Принципы фон Неймана

• Принцип двоичного кодирования.

Для представления данных и команд используется двоичная система счисления.

2. Принцип однородности памяти.

Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной). Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

3. Принцип адресуемости памяти.

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка; память внутренняя.

4. Принцип последовательного программного управления.

Все команды располагаются в памяти и выполняются последовательно, одна после завершения другой, в последовательности, определяемой программой.

5. Принцип жесткости архитектуры

Неизменяемость в процессе работы топологии, архитектуры, списка команд.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Магистрально-модульный принцип

В основу архитектуры современных компьютеров положен магистрально-модульный принцип.

Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию за счет наличия внутренних расширительных гнезд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие его предпочтения.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

МАГИСТРАЛЬНО-МОДУЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

Магистраль (материнская плата) включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления , которые представляют собой многопроводные линии.

Оперативная память

Процессор

Шина данных (8, 16, 32, 64 бита)

Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита)

Шина управления

Информационная магистраль (шина)

Контроллеры

Контроллеры

Контроллеры

Устройства вывода

Устройства ввода

Долговременная память

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

1. Шина данных (8, 16, 32, 64 бита) .

По этой шине данные передаются между различными устройствами.

2 . Шина адреса (16, 20, 24, 32, 36, 64 бита)

Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине от процессора к оперативной памяти и устройствам.

3. Шина управления.

По шине управления передаются сигналы управления. Например, считывание или запись информации из памяти.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

СИСТЕМНАЯ (материнская плата) ПЛАТА

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

СЕВЕРНЫЙ И ЮЖНЫЙ МОСТ

Для согласования тактовой частоты и разрядности устройств на системной плате устанавливаются специальные микросхемы (их набор называется чипсетом ), включающие в себя контроллер оперативной памяти и видеопамяти (так называемый северный мост ) и контроллер периферийных устройств ( южный мост )

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

ЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА СИСТЕМНОЙ

ПЛАТЫ

Монитор

Проектор

Процессор

Видеоплата

AGP

Северный

мост

Оперативная

память

Шина памяти

PCI Express

Сетевая карта

Внутренний модем Сетевой адаптер Wi-Fi

Звуковая плата

PCI

PATA

Жесткие диски

Южный

мост

CD-дисководы

DVD-дисководы

SATA

USB

Принтер

Сканер

Цифровая камера

Web-камера

Модем

PS/2

Клавиатура

Мышь

Микрофон

Колонки

Наушники

Звуковая

микросхема

Цифровые

IEEE 1394

видеокамеры

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Процессор

- это мозг компьютера, который находится на материнской плате и управляет работой всех  частей компьютера, в том числе и периферийных устройств.

Видео ( как изготавливают процессоры )

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Характеристики процессора

Производительность процессора характеризует скорость выполнения программ.

Она зависит от:

• Тактовой частоты
• Разрядности
• Архитектуры

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Разрядность

• количество двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает одновременно.

За 40 лет разрядность процессора увеличилась в 16 раз (от 4бит до 64 бит)

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Тактовая частота

• это количество тактов обработки данных, которые процессор производит за 1 секунду.

Она измеряется в мегагерцах (МГц).

С момента появления первого процессора она увеличилась в 37000 раз.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Архитектура процессора

Повышать производительность процессора за счет увеличения тактовой частоты нельзя, т.к требуются все более эффективные средства вентиляции.

В настоящее время производительность процессоров повышается за счет усовершенствования его архитектуры :

• в структуру процессора вводится кэш-память
• вместо одного ядра используют 2 или 4 , которые параллельно выполняют вычисления.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Память компьютера - предназначена для хранения информации

Виды памяти

Внутренняя

Внешняя

- расположена внутри системного блока и предназначена для кратковременного хранения информации

- расположена снаружи системного блока и предназначена для долговременного хранения информации

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Виды внутренней памяти

• ПЗУ (ROM) – постоянное запоминающее устройство

2. ОЗУ (RAM) – оперативное запоминающее устройство

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Оперативная память ОЗУ (RAM)

Оперативная память изготавливается в виде модулей памяти и предназначена для временного хранения информации (пока компьютер включен).

Модули памяти устанавливаются в специальные разъемы на системной плате.

ВИДЕО

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Постоянная память ПЗУ (ROM)

- предназначена для хранения программ для запуска компьютера (BIOS)

В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего - ни данных, ни программ, т.к. она хранит информацию пока компьютер включен, но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения. Поэтому и необходима постоянная память.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

BIOS

Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Внешняя память

• предназначена для долговременного хранения информации .

Устройства внешней памяти :

Винчестер CD (DVD)-диск Флэш

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Винчестер

- устройство памяти большой емкости .

Винчестер представляет собой набор пластин (металлических дисков), покрытые магнитным материалом – платтером , соединенных между собой при помощи шпинделя (вала) и помещенных в твердый металлический корпус.

Видео

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Характеристики винчестера

• Емкость - количество информации, помещающееся на диске.
• Быстродействие – временем доступа к данным, скоростью чтения и записи информации.
• Интерфейс (способ подключения) — типом контролера, к которому должен присоединяться винчестер (чаще всего IDE/EIDE и различные варианты SСSI).

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

CD (DVD) - диск

• устройство памяти, для хранения информации ограниченной емкости.

Изготавливается в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи (считывания) информации на(c) которого осуществляется при помощи лазера.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ

Оптические CD –диски рассчитаны на использование инфракрасного лазера с длиной волны 780 нм и имеют информационную емкость 700 Мбайт.

Оптические DVD-дис ки рассчитаны на использование красного лазе ра с длиной волны 650 нм и имеют информационную емкость от 4,7 Гбайт (однослойные DVD-диски ) до 8,5 Гбайт (двухслойные DVD-диски).

Оптические диски HD DVD и Blu-Ray рассчитаны на использование синего лазера с длиной волны 405 нм и имеют информационную емкость в 3-5 раз превосходящую информационную емкость DVD-дисков.

CD- и DVD-диски

ВИДЕО

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

ОПТИЧЕСКИЕ ДИСКИ

На дисках CD –ROM и DVD-ROM хранится информация, записанная на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна.

На дисках CD –RW и DVD-RW информация может быть записана и стерта многократно .

На дисках CD–R и DVD±R информация может быть записана только раз.

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

ФЛЭШ-ПАМЯТЬ

- полупроводниковая энергонезависимая перезаписываемая память .

Флэш-память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный плоский корпус.

Микросхемы флэш-памяти могут содержать миллиарды ячеек, каждая из которых хранит 1 бит информации.

Информация записанная на флэш-память, может очень долго храниться (от 20 до 100 лет).

Флэш-память компактнее и потребляет значительно меньше энергии (примерно в 10-20 раз), чем магнитные и оптические дисководы.

Для считывания и записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители ( картридеры ), встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB-порт .

Универсальный картридер

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

КАРТЫ ФЛЭШ-ПАМЯТИ

МР3-плеер

Цифровая фотокамера

Благодаря низкому энергопотреблению, компактности, долговечности и относительно высокому быстродействию, флэш-память идеально подходит для использования в портативных устройствах.

Цифровая видеокамера

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Сотовый телефон

Цифровой диктофон

ПРИНЦИП ЗАПИСИ И СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА КАРТАХ ФЛЭШ-ПАМЯТИ

Во флэш-памяти для записи и считывания информации используются электрические сигналы. Каждая ячейка флэш-памяти хранит один бит информации и состоит из одного полевого транзистора со специальной электрически изолированной областью – «плавающим» затвором.

Важной особенностью плавающего затвора является способность удерживать электроны, то есть заряд. Наличие или отсутствие заряда на плавающем затворе определяет характер информации, хранящейся в ячейке..

При записи данных на управляющий затвор подается положительное напряжение и электроны в результате эффекта туннелирования попадают на плавающий затвор. На нем они могут храниться в течение нескольких лет.

Для стирания информации на управляющий затвор подается высокое отрицательное напряжение, и электроны с плавающего затвора переходят (туннелируют) на исток.

ВИДЕО

+ 5 B

SiO 2

+

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Устройства ввода информации

Клавиатура

Координатные устройства

Манипуляторы

Сенсорные панели

Мышь

Экран

Трекбол

Дигитайзер

Джойстик

Тачпад

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Виды клавиатур

1. По способу считывания информации

• Световая - для работы световой клавиатуры нужны три инфракрасных сенсора. Один проецирует на стол собственно клавиатуру, два других следят за движениями пользователя, регистрируя изменения светового потока из-за тени от пальцев хозяина ПК.
• Мембранная (пленочная ) – низкий уровень шума и герметичность
• Гибкая – нет твердого корпуса, можно сворачивать в рулон
• Механическая

2. По способу соединения

• Проводная
• Беспроводная

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Виды компьютерных мышей

1. По способу считывания информации

• Механические – шарик передает команды роликам тем самым управляет курсором.
• Оптические – основаны на светодиоде

2. По способу соединения

• Проводные
• Беспроводные

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Сканер

Web – камера и ТВ-тюнер

Звуковая карта и микрофон

ВИДЕО

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Устройства вывода информации

Монитор

Жидкокристаллический

Плазменный

ВИДЕО

ВИДЕО

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Принтер

Струйный

Лазерный

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Плоттер

Акустическая система

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец

Домашнее задание

• Стр. 19-25 Угринович Н.Д. «Информатика и ИКТ» 11 кл.

Установить для домашнего компьютера

• марку процессора, частоту
• объем оперативной памяти
• объем жесткого диска

Автор :Мишина Т.С.

МБОУ «СОШ №4» г. Череповец