Аппаратное обеспечение компьютера

Компьютер — это многофункциональное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.

Под архитектурой компьютера понимается его логическая организация, структура, ресурсы.

В основу архитектуры персональных компьютеров (ПК) положен магистрально-модульный принцип.

Магистраль (системная шина) — это набор электронных линий, связывающих центральный процессор, основную память и периферийные устройства воедино относительно передачи данных, служебных сигналов и адресации памяти.

Конструктивно, т.е. физически магистраль располагается на системной плате.

Системную плату называют материнской, а дополнительные платы (они же модули и они же модули расширения), которые подключаются в специальные разъёмы расширения (слоты) называются дочерними.

Материнская плата — это сложная многослойная печатная плата, на которой устанавливаются основные компоненты ПК.

Характеристики материнской платы: чипсет и слоты расширения.

Подключение отдельных модулей (т.е. дочерних плат) к магистрали на физическом уровне осуществляется
с помощью контроллеров, а на программном драйверами.

Контроллер — это устройство управления различными устройствами (контроллер видеокарты, контроллер жёсткого диска и т.п.)

Драйвер — это программа, обеспечивающая взаимодействие операционной системы с различными устройствами.

Системная шина = главная шина. Кроме главной шины есть: шина данных; шина адреса; шина управления.

По шине данныхданные передаются между различными устройствами.

По шине адресапередаётся адрес устройства от процессора к оперативной памяти и устройствам.

По шине управленияпередаются сигналы, определяющие характер обмена информацией (считывание/запись).

Основные устройства компьютера: блок питания, материнская плата, процессор, оперативная память, видеокарта.

Главное назначение блоков питания — преобразование электрической энергии, поступающей из сети переменного тока, в энергию, пригодную для питания узлов компьютера.

Процессор — исполнитель машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера, отвечающая за выполнение арифметических операций, заданных программами операционной системы, и координирующий работу всех устройств компьютера.

Параметры процессора: разрядность; рабочее напряжение; тактовая частота; размер кэш-памяти.

Разрядность процессора показывает сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Рабочее напряжение процессора обеспечивается материнской платой. На сегодняшний день не превышает 3,3 В.

Функции процессора: чтение команд, чтение данных, запись данных, обработка данных, задание адреса памяти, обработка прерываний.

Внутренняя память компьютера: оперативная память, кеш-память, специальная память.

Оперативная память — память, в которую процессор может обратиться за одну операцию. Предназначена для временного хранения информации.

Специальная память: постоянная память (ROM); перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — BIOS; память CMOS RAM.

Постоянная память: память только для чтения; энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения; содержание памяти специальным образом "зашивается" в устройстве при его изготовлении

К перепрограммируемой постоянной памяти относится BIOS. BIOS (Basic Input-Output System — базовая система ввода-вывода) — программа, которая отвечает за самые базовые функции интерфейса и настройки оборудования.

CMOS RAM— это память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки.
Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы. При включении компьютера BIOS читает информацию о конфигурации и составе оборудования компьютера из памяти CMOS RAM, а затем проверяет все эти устройства, в случае исправности оборудования BIOS передаёт управление операционной системе.

Характеристики видеокарты: объём памяти; частота чипа; частота памяти.

Принципы фон Неймана: принцип программного управления (работа ЭВМ регламентируется программой); принцип условного перехода(команда из программы всегда выполняются одна за другой);принцип размещения программы в памяти (программа, требуемая для работы ЭВМ, предварительно размещается в памяти компьютера, а не вводится команда за командой); принцип иерархии памяти (память ЭВМ неоднородна); принцип двоичной системы счисления (для внутреннего представления данных и программ в памяти ЭВМ применяется двоичная система счисления).