Реферат: Если разобрать компьютер…

II.1. Внутренне устройства системного блока.

Самым главным в компьютере является системный блок. В нём располагаются все основные узлы компьютера:

Электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллёры устройств и т.д.);

Блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронный схемы компьютера);

Накопители (дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи;

Накопитель на жёстком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на не съёмный магнитный диск (винчестер)

II.1.1. Микропроцессор.

Самым главным элементом в компьютере, его «мозгом», является микропроцессор – небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Процессор состоит из десятков миллионов транзисторов, с помощью которых собранны отдельные логические схемы. Основные внутренние схемы микропроцессора – арифметико-логическое устройство, внутренняя память (так называемые регистры) и кэш – память (сверхоперативная память). Микропроцессор умеет производить сотни различных операций и делает это со скоростью несколько десятков или даже сотен миллионов операций в секунду. Он так же осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере и управляет работой остальных устройств компьютера. Микропроцессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Ещё десять лет назад использовались микропроцессоры модели Intel – 8088, 80286, 80386 SX, 80386, 80486. Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту – чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена микропроцессора. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Один МГц – это миллион тактов в секунду. Соответственно, 100 МГц – это 100 миллионов тактов в секунду. Следует заметить, что разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции за разное число тактов. Чем выше модель микропроцессора, тем, как правило, меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций. Поэтому, например, микропроцессор Intel – 80386 работает раза в два быстрее Intel – 80286 c такой же тактовой частотой.

В начале 80 – х годов микропроцессоры выпускались с тактовой частотой 4.77 МГц, затем были созданы модели с тактовой частотой 8, 10 и 12 МГц (т.е. новые модели работают в 1.7 – 2.1 раза быстрее). Модели с увеличенной производительностью (тактовой частотой) иногда называют Turbo-XT. Модель персонального компьютера АТ использует более мощный микропроцессор Intel – 80286, и её производительность приблизительно в 4 – 5 раз больше, чем у модели ХТ. Начальные варианты компьютеров модели АТ работали на микропроцессорах с тактовой частотой в 6 МГц, затем были созданы модели этого микропроцессора с тактовой частотой от12 до 25 МГц, т.е. работающие в 2 – 3 раза быстрее. Микропроцессор Intel – 80286 имеет больше возможностей по сравнению с Intel – 8088, но эти дополнительные возможности используются очень редко, так что большинство программ, работающих на АТ, будет работать и на ХТ. Сейчас микропроцессоры типа Intel – 80286 так же считаются устаревшими и для применения в компьютерах не производятся. В 90 – ые годы большинство производителей компьютеров переориентировались на использование более мощного микропроцессора Intel – 80486 (или 80486 DX). Этот микропроцессор мало отличается от Intel – 80386, но его производительность в 2 – 3 раза выше. В 1993 году фирмой Intel был выпущен новый микропроцессор Pentium. Этот микропроцессор ещё более мощен, особенно при вычислениях над вещественными числами. Большинство выпускаемых сейчас компьютеров основано на микропроцессорах Pentium. В наше время используются микропроцессоры с тактовой частотой 3.2 ГГц. В настоящее время системы начального уровня комплектуются процессорами Celeron или Duron, производительные системы - процессорами Intel P4 или Athlon, а корпоративные системы – процессорами Xeon. Что бы сделать компьютеры более доступными (по цене), фирмой Intel был разработан микропроцессор модели «Celeron». Он не отличается по техническим характеристикам от модели Pentium, хотя гораздо дешевле по цене. Процессоры Intel (это Celeron или Pentium 4) более известны благодаря маркетинговой политике и, как следствие, более дорогие. Процессоры Celeron отличаются от Pentium 4 уменьшенным объёмом внутренней памяти, таким образом, они более медленные, чем процессора P4. Существует ещё один вид микропроцессоров ADM (Advanced Micro Devices (Sempron и A – 64)). Они более быстрые и более дешёвые, чем их аналоги от Intel. Соответственно компьютеры на базе AMD получаются дешевле и быстрее по скорости.

Обычно процессор внутри себя ничего не хранит. У него совсем немного ячеек, в которых данные обрабатываются (эти «рабочие» ячейки называются регистрами). Поэтому для ускорения работы процессора уже давно была предложена технология кэширования. Кэш – это сравнительно не большой набор ячеек памяти, выполняющий роль буфера. Когда что-то считывается из общей памяти или записывается в неё, копия данных заносится и в кэш память. Если те же данные потребуются ещё раз, их не надо извлекать издалека – гораздо быстрее их взять из буфера. Использование кэш – памяти позволило значительно поднять производительность компьютерной системы.

II.1.2 Оперативная память.

Очень важным элементом компьютера является оперативная память. Именно из неё процессор берёт программы и исходные данные для обработки, в неё он записывает полученные результаты. Название «оперативная» это память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору практически не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен. При выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается (за некоторыми исключениями). От количества установленной в компьютере оперативной памяти напрямую зависит, с какими программами на нём можно работать. При недостаточном количестве оперативной памяти многие программы либо вовсе не будут работать, либо станут работать крайне медленно. Объём памяти измеряется в миллионах байтов – мегабайтах (Мбайт). Чем их больше, тем лучше и быстрее работают программы. В современных компьютерах используется оперативная память объёмом от 64 до 512 Mb и выше.

В наше время используются типы памяти: DDR и RDRAM, - обеспечивающие умножение частоты в операциях с памятью. Модули DDR обеспечивают удвоение скорости операции с памятью, модули RDRAM – её увеличения в 4 раза. Быстродействие оперативной памяти измеряется в наносекундах (миллиардных долях секунды). Быстродействие должно быть согласовано с частотой на которой работает материнская плата. Необходимый объём оперативной памяти зависит от используемого программного обеспечения. По состоянию на начало 2003 года оптимальный объём памяти для домашних систем 256 Мбайт и выше. Есть простое правило для определения рекомендуемого объёма оперативной памяти. Нужно решить для себя, с какой операционной системой и с какими программами будем работать.

Год	Операционная система	Минимальные требования	Рекомендуемый объём
1992 – 1995	Windows 3.1	4 Мбайт	8 – 16 Мбайт
1995 – 1998	Windows 95	8 Мбайт	16 – 64 Мбайт
1998 - 2000	Windows 98	16 Мбайт	32 – 256 Мбайт
2001	Windows Me	32 Мбайт	64 – 256 Мбайт
2002 - 2003	Windows XP	64 Мбайт	128 - 512 Мбайт
2005	Windows Vista	512 Mбайт
2009	Windows 7	1 Гигабайт	2, 25 ГБ

II.1.3 Материнская плата.

Наиболее важные элементы компьютера: центральный микропроцессор, модули памяти и множество микросхем, без которых он не мог бы работать, - размещаются на материнской плате. Это основная плата компьютера, обычно самая большая по размеру. Одновременно материнская плата служит ещё и механической основой всей электронной схемой компьютера и несёт на себе ещё одну важную нагрузку – разъёму для установки дополнительных плат расширения. Свойства компьютера зависит от марки чипсеты материнской плату. Чипсет – это микропроцессорный комплект (это набор микросхем, необходимых для взаимодействия процессора со всем остальным электронным хозяйством). Чипсеты состоят из двух микросхем, одна из которых называется южным мостом, а другая, соответственно, северным. Если взглянуть на материнскую плату, то мы увидим, что это самые крупные микросхемы после процессора. По их маркировки можно определить производителя и марку чипсета. Знать это не менее важно, чем производителей и марку процессора, поскольку функциональные возможности компьютера определяет чипсет, а от процессора лишь зависит скорость, с которой эти функции выполняются. Чипсет материнской платы должен быть согласован с процессорам. Это значит, что не всякому процессору подойдёт любая материнская плата, и наоборот. От чипсета материнской платы, прежде всего, зависят частоты, на которых она может работать. От него зависит и возможный объём оперативной памяти, и количество дополнительных устройств которые можно подключить к материнской плате.

BIOS (Basic Input Output System – базовая система ввода – вывода) – это одна из важнейших микросхем материнской платы. В ней записаны первичные программы, с которых начинается работа компьютера. Как только на процессор поступает питание, он обращается в эту микросхему за своей самой первой программой и далее уже не прекращает свою работу, пока питание не будет выключено. Если вы видели, как включается компьютер, и обращали внимание на белые буквы, пробегающие на чёрном фоне сразу после запуска, то знайте, что это вы наблюдали работу программ, записанных в BIOS.

Программы BIOS производят проверку основных систем компьютера сразу после включения, обеспечивают взаимодействие с клавиатурой и монитором, выполняют проверку дисководов и позволяют выполнить некоторые настройки чипсета материнской платы и даже самого процессора.

II.1.4 Жёсткий диск.

Люди складывают свой скарб в чуланы, гаражи и выдвижные ящички на кухне. Компьютеры складывают всё это на жёстких дисках (HDD), скрытых глубоко в их недрах. Жёсткие диски имеют те же самые недостатки, что и их домашние аналоги. Они редко достаточно вместительные, чтобы содержать всё необходимое. Поэтому чтобы справиться с информационным бумом, некоторые люди приобретают жёсткий диск большей ёмкости. Многие устанавливают ещё один жёсткий диск.

HDD – главное хранилище всех наших программ и информации. В обиходе его называют «винчестером». Внутри жёсткого диска с большой скоростью вращаются диски, покрытые магнитным слоем. Над поверхностью этих дисков перемещаются головки чтения / записи. Диски и головки размещены в герметичном и прочном корпусе. Жёсткий диск – сложное устройство «высоких технологий». Он требует аккуратного обращения и соблюдения правил эксплуатации. Во время вращения дисков с высокой скоростью между их поверхностями и головками чтения / записи возникает тонкая воздушная подушка, предотвращающая касание (и повреждение) головками магнитного слоя дисков. При ударе или сильном толчке головка может коснуться поверхности диска и повредит магнитный слой. В некоторых случаях повреждается и сама головка.

Современные жёсткие диски имеют объём, измеряющийся сотнями гигабайт. Данные с жёсткого диска передаются медленнее, чем из оперативной памяти, зато остаются на нём после выключения питания. В большинстве обычных персональных компьютеров применяются жёсткие диски типа IDE. Основным параметром жёсткого диска является его ёмкость. Для большинства бытовых систем достаточен объём 60 – 80 Гбайт. Для профессиональных компьютеров используются жёсткие диски с ещё большим объёмом.

Давным-давно, когда компьютеры были большими и громоздкими, такими же были и карты контроллёров. На них устанавливались дорогие чипы и сложные цепи.

Внешний жесткий диск:

Говоря об интерфейсах для подключения винчестеров, стоит вспомнить и о

переносных винчестерах. В настоящее время существует несколько решений для подключения внешних устройств. Во-первых, есть винчестеры, подключающиеся к USB-порту. Они используются в основном для обмена данными с цифровыми камерами и прочими мобильными устройствами. В силу невысокой пропускной способности этой шины подобные диски, конечно, не смогут сравниться в производительности с внутренними устройствами.

Все большее распространение получает новый интерфейс IEEE1394, который может использоваться не только для подключения жестких дисков, но и других устройств, работающих с большими массивами данных, например, видеокамер.

Контроллеры этого интерфейса иногда даже встраиваются в материнские платы. Его производительности хватает, например, для проигрывания видео высокого качества - заявленная пропускная способность интерфейса достигает 50 Мб/с. Напомним, что еще пару лет назад такой скоростью не мог похвастаться интерфейс IDE.

II.1.5 Видеокарта.

Чтобы подключить к компьютеру монитор, нужен специальный видеоадаптер. Задача видеоадаптера – сформировать сигнал, отображающий на мониторе определённую область памяти, в которой хранятся данные об изображении, а так же выдать сигналы синхронизации – горизонтальную (строчную) и вертикальную (кадровую) развёртки.