Архітектура сучасного комп’ютера, його основні складові

БУДОВА КОМПЬЮТЕРА ЧЕРЕЗ БАГАТОГРАННУ ПРИЗМУ НАУКИ

ХТО ВОЛОДІЄ ІНФОРМАЦІЄЮ ТОЙ ВОЛОДІЄ СВІТОМ …? Світ, що нас оточує, складається із речовини і енергії та існує завдяки взаємному перетворенню енергії в речовину і навпаки. Ще одним важливим компонентом оточуючого Світу є інформація, яка надзвичайно необхідна для повноцінного розвитку живої природи. Здавна людство намагалось ОТРИМАТИ, ЗБЕРЕГТИ та ОПРАЦЮВАТИ інформацію!!! Інформація – сукупність знань про фактичні дані, які використовуються людством у повсякденному житті, трудовій діяльності та побуті. Це один з найголовніших ресурсів людства.

ЩО БУЛО ПРОТОТИПОМ ПК? За принципом своєї будови ПК – це модель ЛЮДИНИ, яка працює з інформацією. Але “сталевий розум ПК” ≠ «розум людини» Відмінність полягає в тому, що робота ПК чітко підпорядкована закладеному в нього програмному забезпеченню, а людина може співставляти факти, дії, встановлювати причинно-наслідкові зв’язки, робити висновки.

“Річ у собі…” Принцип фон Неймана Схема роботи ПК була запропонована в 1946 році венгерським американцем Джоном фон Нейманом. Дж. фон Нейман сформулював основні принципи роботи ЕОМ, які в основному збереглись у сучасних ПК

СТРУКТУРА ПК ЗА ФОН НЕЙМАНОМ ВНУТРІШНЯ ПАМ’ЯТЬ ПРИСТРОЇ ВВЕДЕННЯ ПРИСТРОЇ ВИВЕДЕННЯ ЗОВНІШНЯ ПАМ’ЯТЬ ПРОЦЕСОР

НОВІТНЯ СТРУКТУРА ПК МАГІСТРАЛЬ (ШИНА ДАНИХ) АЛП ПУ ПРОЦЕСОР ВНУТРІШНЯ ПАМ’ЯТЬ ПК ОЗП (RAM) Кеш-пам’ять ПЗП (BIOS) НПЗП(CMOS) КОНТРОЛЕРИ ПОРТІВ ВВЕДЕННЯ, ВИВЕДЕННЯ КОНТРОЛЕР КЛАВІАТУРИ КОНТРОЛЕР ДИСКІВ ТА ЗОВНІШНІХ НОСІЇВ КОНТРОЛЕР МОНІТОРУ

СИСТЕМНИЙ БЛОК МАТЕРИНСЬКА-СИСТЕМНА ПЛАТА ПРОЦЕСОР ОЗП (RAM) Кеш-пам’ять ПЗП (BIOS) НПЗП(CMOS) ПОРТИ ВВЕДННЯ/ ВИВЕДЕННЯ ЖОРСТКИЙ ДИСК HDD ФЛОПІ ДИСК FDD CD-DVD RW БЛОК ЖИВЛЕННЯ Внутрішня архітектура – це прилади, які забезпечують процеси накопичення, опрацювання, збереження, подання і передачі інформації. Більшість з них розміщені в системному блоці.

МАТЕРИНСЬКА-СИСТЕМНА ПЛАТА Покоління Роки Елементна база Швидкість (операцій за секунду) Ємність ОЗП (байт) I 1950-1960 Електронні лампи 103 103 II 1960-1970 Транзистори 105 105 III 1970-1980 Інтегральні схеми 107 107 IV 1980-1990 Великі інтегральні схеми 109 109 V 1990-наш час Мікропроцесори 1011 1011 Системна плата - найважливіший вузол ПК. На ній розміщені: процесор, запам’ятовуючі пристрої, слоти розширення для встановлення контролерів, генератор тактової частоти. З’єднання елементів між собою здійснюється смужкаи фольги з іншого боку плати. Системна плата характеризується форм-фактором, який визначає її розміри, типи слотів живлення, кріплення та інше. Основні характеристики поколінь ЕОМ

ПРОЦЕСОР Центральний процесор – головна електронна схема, що виконує всі арифметичні та обчислювально-логічні опрацювання інформації. У сучасних ПК АЛП та ПУ об’єднується на одній мікросхемі, яка виготовляється з напівпровідникового кристалу кремнію у вигляді великої інтегральної схеми. Сучасні мікропроцесори вміщують більш як 40 мільйонів транзисторів. Основні характерні величини мікропроцесора: тактова частота, розрядність Тактова частота характеризує швидкість виконання елементарних операцій. Елементарні операції процесор виконує по тактах. Протяжність одного такту роботи ПК задається тактовою частотою, яка генерується тактовим генератором і вимірюється в мегагерцах. ([ν]=1МГц).

Розрядність мікропроцесора – обсяг опрацьованої інформації в бітах. Роки Модель Тип ПК Розрядність (біт) Тактова частота (МГц) Рекомендована операційна система 1981 8088 IBM PC XT 8 10 ОС MS DOS 1984 80286 IBM PC AT 286 16 20 1985 1986 80386 DX 80386 SX IBM PC 386 IBM PC AT 386 32 16 33 25 1989 1989 1992 1992 80486 SX 80486 DX 80486 DX2 80486 DX4 IBM PC 486 32 32 32 32 25 50 66 100 Windows 3.1 1993 1995 1997 1999 Pentium Pentium Pro Pentium II Pentium III PC Pentium 64 64 64 64 66-200 200-330 233-450 450-… Windows 95, 98, 2000, XP 2000 2002 2004 2007 Pentium IV Pentium Corel Pentium Corel Prj Pentium Corel 2 Due PC Pentium 64 64 64 64 1800 - 8400 Windows XP, Vista

АЛП АЛП ПУ ШИНА ДАНИХ РЕГІСТРИ ПАМ’ЯТІ Схематична структура ПРОЦЕСОРА

ЦЕ ЦІКАВО…! Починаючи з 2006 року і до теперішнього часу процесори зазнали кардинальних перетворень – від одноядерних до багатоядерних. Двоядерним процесором нікого не здивуєш, чотирьохядерні процесори уже з’явились в обігу, але надзвичайно дорогі. В 2007 році в Ізраїлі був створений 256-тиядерний процесор, але його виробництво призупинили, тому що людство ще не може поставити таку задачу, яка б змусила працювати такий процесор на повну потужність. Примітка *- ПК з одноядерним процесором може виконувати до10-ти складних задач одночасно, двоядерний - 20-ть задач одночасно. Відповідно, 256-тиядерний – 256 задач одночасно. На даний час такої потреби немає.

Внутрішня пам’ять ОЗП (RAM) КЕШ ПЗП (BIOS) НПЗП (CMOS) ОЗП – оперативний запам’ятовуючий пристрій, або оперативна пам’ять з основним типом внутрішньої пам’яті ПК. Продуктивність комп’ютера в значній мірі визначається ємністю ОЗП і швидкістю доступу до її чарунок. Обсяг оперативної пам’яті сучасних ПК досягає десятків гігабайт. ОЗП ВЕРХНЯ ПАМ’ЯТЬ РОЗШИРЕНА ПАМ’ЯТЬ КЕШ - ПАМ’ЯТЬ ОСНОВНА ПАМ’ЯТЬ

Кеш-пам’ять – складова частина оперативної пам’яті (знаходиться безпосередньо на платі ОЗП). Призначена для прискореного доступу найчастіше вживаних ланок ОЗП. Кеш – в перекладі з англійської cash означає – розмінна монета. Кеш-пам’ять ПЗП (BIOS) ПЗП – постійний запам’ятовуючий пристрій - особливий вид внутрішньої пам’яті, вміст якого не змінюється протягом експлуатації ПК. ПЗП ще називають ROM (Read Only Memory – пам’ять тільки для читання). Зберігає основні програми для "життєдіяльності“ ПК і необхідних для завантаження ОС комп’ютера. Вміст ПЗП інколи називають BIOS (Basic Input/Output System – базова система введення-виведення). НПЗП (CMOS) НПЗП – напівпостійний запам’ятовуючий пристрій – мікросхема пам’яті дуже невеликого обсягу, що використовується для зберігання поточної конфігурації системи, а також поточного часу і дати. Така пам’ять виконана за спеціальною технологією CMOS (Complimentary metal-oxide semiconductor), що забезпечує низьке енергоспоживання.

ФІЗИЧНА СУТЬ ВНУТРІШНЬОЇ ПАМ’ЯТІ Фізично пам’ять комп’ютера виконана у вигляді окремих мікросхем – запам’ятовуючих пристроїв. Чарунки пам’яті в мікросхемі (DDRAM, SDRAM) – це мікроскопічні конденсатори, які утримують заряди. Саме так, наявністю або відсутністю зарядів, кодуються інформація в бітах.

ЗОВНІШНЯ ПАМ’ЯТЬ Гнучкі магнітні диски, або ГМД (FDD – Floppy Disk Drive), дозволяють переносити інформацію з одного ПК на інший. Зараз зустрічаються дуже рідко. Випуск ГМД призупинено. Жорсткі магнітні диски, або вінчестери (HDD – Hard Disk Drive), є основним типом носіїв для тривалого зберігання інформації. Кодування інформації є наслідком поляризації магнітних частинок (доменів). В результаті чого ми маємо різнонаправлені елементарні частинки, що й є кодом (0 або 1).

Оптичні диски (компакт диски) являють собою сучасний тип носіїв інформації, що відрізняються відносно великою ємністю і винятковою надійністю. Компакт диски виготовлені за лазерною технологією, тому їх інколи називають лазерними дисками На лазерних дисках CD (CD — Compact Disk, компакт диск) и DVD (DVD — Digital Video Disk, цифровий відеодиск) інформація записана на одну доріжку, яка має вигляд спіралі. Лазерний промінь падає на поверхню обертаючого диска; інтенсивність відбиваючого променя залежить від відбиваючої здатності тієї чи іншої ділянки доріжки і набуває значення “0“ або “1". Оптичні носії інформації

Пристрої на основі flash-памяті Flash-пам’ять – це енергонезалежний тип пам’яті, що дозволяє записувати і зберігати данні на мікросхемах. Пристрої на основі flash-пам’яті не мають у своїй структурі рухомих частин, що забезпечує високу надійність зберігання даних при їх використанні в мобільних пристроях.

Пристрої введення Клавіатура – це основний пристрій ручного введення інформації, команд і даних. Клавіатура буваює: механічна, мембранна, сенсорна та голографічна. Механічна – працює за принципом механічних перемикачів. Мембранна – за принципом замикання двох мембран (в основному в мобільних телефонах);

Ручні маніпулятори Миша Існують три види: механічна (кулька і три датчики, які відстежують обертові рухи); оптично-механічна (кулька і три фото-діодних датчики); оптична (фотодіод, який реєструє переміщення). Джойстик Бувають: оптичні та механічні. Принцип дії аналогічний до миші. Дігітайзер Планшет та світлове перо, принцип дії аналогічний до оптичної миші.

Сканери Сканер – це пристрій, який дозволяє вводити в пам’ять ПК зображення з паперу або іншої пласкої поверхні. Види сканера: Ручний (граблі – на слензі програмістів) – застосовуються у торговій мережі; Планшетний; Протяжний - в основному використовується у факс-модемах.

Модем Модем – це пристрій одночасного введення та виведення інформації, що під’єднується до телефонної мережі. Працює за принципом модуляції (перекодування двійкових кодів у електричний імпульс) та демодуляції (зворотній процес до модуляції. Мережева плата - також відома як мережева карта, мережевий адаптер, Ethernet-адаптер, NIC (англ. network interface card) — периферійний пристрій, що дозволяє комп'ютеру взаємодіяти з іншими пристроями мережі. В даний час, особливо в персональних комп'ютерах, мережеві плати досить часто інтегровані в материнські плати для зручності і здешевлення всього комп'ютера в цілому. Мережева плата

Пристрої виведення Монітори Принтери Аудіо системи

Монітори Відеоадаптер, або відеоконтролер. Перекодовує сигнал з двійкових кодів у відеосигнал і подає його на монітор, який формує зображення. На основі електронно-променевої трубки (VGA, SVGA). Вакуумний прилад, в якому електронна гармата опромінює люмінофорне покриття. Рідинно-кристалічні (TFT, LCD).

Принтери Матричні Голівка принтера має від 9 – 200 друкуючих голок. Голівка рухається вздовж друкованого рядка, а голки в певний момент часу і в певному місці вдаряють по паперу через фарбуючу плівку.

Струменеві принтери Голівка принтера має від 9 – 200 “сопел”, які вибризкують рідкий тонер у вигляді аерозолю. Голівка рухається вздовж друкованого рядка, а “сопла” вибризкують тонер у певний момент часу і в певному місці, залишаючи зображення на папері.

Використовується принцип ксерографії: зображення переноситься зі спеціального барабана, до якого електростатичним способом притягуються частинки сухого тонера, потім тонер вплавляється в папір за високої температури. Лазерні принтери

Акустичні системи Звукова карта Перекодовує сигнал з двійкових кодів у електричні імпульси і подає його на динаміки. Динаміки – складова акустичної системи, в якій електричні коливання звукової частоти перетворюються в звукові хвилі.

Дякую за увагу. На все добре!!!