Структура компьютера

Структура компьютера
Внутреннее устройство компьютера. Материнская плата, процессор,
оперативная память, видеоподсистема, постоянные запоминающие
устройства, дополнительные устройства
Персональный компьютер (ПК) состоит из нескольких блоков,
связанных соединительными кабелями. Количество и назначение блоков
может варьироваться, но в минимальный комплект поставки входят:
системный блок, клавиатура, монитор и, как правило, манипулятор мышь. В
числе дополнительных устройств могут быть: принтер, дополнительный
накопитель и пр.
Системный блок стационарного ПК представляет собой чаще всего
прямоугольный
каркас,
в
котором
размещены
все
основные
узлы
компьютера: материнская плата, адаптеры, блок питания, дисковод для
дискет, жесткий диск, в просторечии называемый «винчестер», динамик,
органы управления (выключатель электропитания, кнопка общего сброса,
индикаторы питания и режимов работы), дисковод для компакт-дисков, и
т.д.
Электронные
платы.
Для
упрощения
подключения
устройств
электронные схемы IBM PC состоят из нескольких модулей — электронных
плат. На основной плате компьютера — системной, или материнской плате
— располагаются основной микропроцессор, оперативная память и шина
передачи
данных.
Схемы,
управляющие
внешними
устройствами
компьютера (контроллеры или адаптеры), находятся на отдельных платах,
вставляющихся в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате.
Через эти разъемы контроллеры устройств подключаются непосредственно к
системной магистрали передачи данных в компьютере — шине.
Микропроцессор. Самым главным элементом в компьютере, его
«мозгом», является микропроцессор — небольшое электронное устройство,
выполняющее все вычисления и обработку информации. Микропроцессор
умеет производить сотни различных операций и делает это со скоростью в
несколько десятков или даже сотен миллионов операций в секунду.
Оперативная
память.
Следующим
очень
важным
элементом
компьютера является оперативная память. Именно из нее процессор берет
программы и исходные данные для обработки, в нее они записывают
полученные результаты. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются
только пока компьютер включен, при выключении компьютера содержимое
оперативной памяти стирается.
От количества установленной в компьютере оперативной памяти
напрямую зависит, с какими программами Вы сможете на нем работать. При
недостаточном количестве оперативной памяти многие программы либо
вовсе не будут работать, либо станут работать крайне медленно
 Для ускорения доступа к оперативной памяти используется специальная
сверхбыстродействующая
кэш-память,
которая
располагается
как
бы
«между»
микропроцессором и оперативной памятью и хранит копии наиболее часто используемых
участков оперативной памяти. При обращении микропроцессора к памяти сначала
производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэшпамяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев
необходимые микропроцессору данные уже содержатся в кэш-памяти, среднее время
доступа к памяти уменьшается.
Для инициирования загрузки операционной системы (ОС), проверки
оборудования
компьютера
обслуживанию
устройств
и
выполнения
компьютера
базовых
(обслуживание
функций
по
ввода-вывода),
используется BIOS (Basic Input-Output System, или базовая система вводавывода), расположенная в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве),
находящемся на материнской плате.
Некоторые устройства компьютера, например, графические адаптеры
или SCSI-контроллеры, содержат расширения BIOS, то есть программы,
корректирующие и дополняющие функции основного BIOS в соответствии с
потребностями данных устройств.
Во многих компьютерах устанавливается BIOS на основе флэшпамяти. Такая память может быть изменена программами, что позволяет
производить обновление BIOS с помощью специальных программ, без
замены материнской платы или микросхемы BIOS. Чтобы предотвратить
случайное изменение BIOS, запись в него осуществляется лишь при
предварительном снятии некоторой перемычки (джампера) на системной
плате компьютера.
Кроме обычной оперативной памяти и постоянной памяти, в
компьютере имеется также небольшой участок памяти для хранения
параметров конфигурации компьютера. Его часто называют CMOS-памятью,
поскольку
эта
(complementary
память
обычно
metaloxide
энергопотреблением.
выполняется
по
semiconductor),
Содержимое
технологии
обладающей
CMOS-памяти
не
CMOS
низким
изменяется
при
выключении электропитания компьютера, поскольку для ее электропитания
используется
специальный
аккумулятор.
Для
изменения
параметров
конфигурации компьютера в BIOS содержится программа настройки
конфигурации компьютера — SETUP.
Аккумулятор, питающий CMOS-память, снабжает электроэнергией и
встроенные в компьютер часы (так называемые часы реального времени).
Контроллеры и шина. Чтобы компьютер мог работать, необходимо,
чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные. А
попадают они туда из различных устройств компьютера — клавиатуры,
жестких дисков и т. д. Результаты выполнения программ также выводятся на
внешние устройства — монитор, диски, принтер и т. д. Таким образом, для
работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной
памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводомвыводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым
внешним устройством и оперативной памятью в компьютере имеются целых
два промежуточных звена:
1. Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется
электронная
схема,
контроллером,
которая
или
им
адаптером.
управляет.
Некоторые
Эта
схема
называется
контроллеры
(например,
контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.
2. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с микропроцессором
и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных,
которую в просторечии обычно называют шиной.
Контроллеры портов ввода-вывода. Одним из контроллеров, которые
присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер портов
ввода-вывода. Эти порты бывают следующих типов:
•
параллельные
(обозначаемые
LPT1-LPT4),
к
ним
обычно
подключаются принтеры, сканеры и т. д.;
• асинхронные последовательные (обозначаемые СОМ 1 - СОМ 3).
Через них обычно подсоединяются мышь, модем и т.д.;
• игровой порт — для подключения джойстика.
Некоторые устройства могут подключаться и к параллельным, и к
последовательным портам. Параллельные порты выполняют ввод и вывод с
большей скоростью, чем последовательные.
Внешние устройства
Мониторы, классификация и характеристики.
Монитор предназначен для ввода на экран текстовой и графической
информации.
Экран монитора считается состоящим из точек, каждая из которых
может быть какого-либо цвета. Количество точек по горизонтали и
вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном
режиме.
Работой
системном
монитора
блоке.
управляет
Адаптер
видеоадаптер,
монитора
имеет
расположенный
специальную
в
память
(видеопамять), позволяя процессору заниматься другими задачами, во время
вывода содержимого видеопамяти на экран. Важной характеристикой
адаптера монитора является скорость работы.
На четкость изображения на экране существенное влияние оказывает
размер точки (зерна или пикселя) на экран. Чем меньше размер точки, тем
более четкое изображение. Например: для режима 1024х768 необходимо
зерно 0,25 мм. На мониторах с большим зерном изображение получается
нечетким.
При выборе монитора следует обратить внимание на качество
изображения: не мерцает ли экран, нет ли цветовых пятен
или полос,
правильно ли настроена фокусировка и развертка.
Устройство ввода информации - клавиатура
Клавиатура предназначена для ввода в компьютер информации от
пользователя.
Для
управления
курсором
используются
клавиши
со
стрелками. Имеется группа функциональных клавиш, назначение которых
определяется выполняемой программой. Обычно они используются для
общецелевых назначений. Многие программы Windows используют одни и
те же комбинации клавиш для выполнения определенных функций.
Манипулятор типа «мышь».
Мышь - устройство, облегчающее ввод информации в компьютер. Она
относится к семейству устройств, известных как манипуляторы. При
перемещении мыши по коврику шарик (называемый шариком слежения)
вращается и управляет датчиками, посылающими сигналы компьютеру.
Компьютер использует эти сигналы для перемещения по экрану указателя
мыши. Наверху мыши имеются кнопки для управления объектами
и
выполнения функциональных команд. При работе с Windows мышь просто
необходима, т. к. нередко
результат от 2-х до 5-ти нажатий клавиш
достигается одним щелчком кнопки мыши.
Принтеры
Принтер (или печатающее устройство) предназначен для вывода
информации на бумагу. Существует несколько тысяч моделей принтеров.
Как правило, применяются принтеры следующих типов: матричные,
струйные и лазерные, однако встречаются и другие (светодиодные,
термопринтеры и т.д.)
Матричные
(или
точечно-матричные)
принтеры
—
наиболее
распространенный до недавнего времени тип принтеров. Принцип печати
этих
принтеров
таков:
печатающая
головка
принтера
содержит
вертикальный ряд тонких металлических стержней (иголок). Головка
движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по
бумаге через красящую ленту. Это и обеспечивает формирование на бумаге
символов и изображений. Существуют принтеры, оснащенные печатающей
головкой с 9 стержнями, обеспечивающей среднее качество печати. Более
качественная
и
быстрая
печать
обеспечивается
принтерами
с
24
печатающими иголками. Цветные матричные принтеры обеспечивают
низкое качество цветной печати и малую ее скорость.
Преимуществом матричных принтеров является низкая стоимость
расходных материалов к ним и невысокие требования к качеству бумаги.
Струйные принтеры. В этих принтерах изображение формируется
микрокаплями специальных чернил, выдуваемых на бумагу с помощью
сопел. Этот способ печати обеспечивает более высокое качество печати по
сравнению с матричными принтерами, он очень удобен для цветной печати.
Струйные
принтеры
могут
обеспечивать
высокую
разрешающую
способность, приближаясь по качеству к лазерным принтерам. Для цветной
печати цветные струйные принтеры часто являются самым оптимальным
решением. Струйные принтеры требуют тщательного ухода и обслуживания.
Скорость печати струйных принтеров более высокая чем у матричных. Но
скорость цветной печати струйных принтеров невысока.
Лазерные принтеры обеспечивают в настоящее время наилучшее
качество печати. В этих принтерах для печати используется принцип
ксерографии: изображение переносится на бумагу со специального барабана,
к которому электрически притягиваются частички краски. Изображение на
барабане формируется лазерным лучом. Лазерные принтеры, хотя и
достаточно дороги, являются наиболее удобными устройствами для
получения качественных черно-белых печатных документов. Цветные
лазерные принтеры стоят значительно дороже, но имеют высокую
разрешающую способность. Скорость печати обычных лазерных принтеров
от 4 до 16 стр/мин. Более дорогие модели обеспечивают более высокую
скорость печати (порядка 40 стр. в мин.)
Дополнительные устройства
К системному блоку компьютера можно подключать различные
устройства, расширяя тем самым его функциональные возможности. Многие
устройства
подсоединяются
через
специальные
гнезда
(разъемы),
находящиеся обычно на задней стенке системного блока компьютера. Кроме
монитора, клавиатуры, принтера, мыши такими устройствами являются:
модемы, факс-модемы, сканеры, стримеры и т. д.
Подключение этих устройств выполняется с помощью специальных
проводов (кабелей). Для защиты от ошибок («от дурака») разъемы для
вставки этих кабелей сделаны разными, так что кабель просто не
подсоединится в неподходящее гнездо. Некоторые кабели (например, для
подсоединения монитора или принтера) закрепляются с помощью винтов,
эти винты надо завернуть рукой или отверткой, чтобы кабель не выпадал из
разъема.
При включенном компьютере нельзя ни подключать ни отключать
кабели для подключения устройств — это может испортить компьютер.
Исключения составляют устройства USB. Некоторые устройства могут
вставляться внутрь системного блока компьютера, например:
• модем — для обмена информацией с другими компьютерами через
телефонную сеть;
• факс-модем — сочетает возможности модема и телефакса;
• стример — для хранения данных на магнитной ленте.
Замечание. Для вставки дополнительных устройств в компьютер
необходим чтобы на основной электронной плате компьютера — системной
(материнской плате) имелись свободные гнезда (разъемы, или слоты) для
подключения устройств.
Некоторые устройства, например, многие разновидности сканеров
(приборов для ввода рисунков и текстов в компьютер), используют
смешанный способ подключения: в системный блок компьютера вставляется
только электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а
само устройство подсоединяется к этой плате кабелем.
Также, дополнительным устройством считаются блоки бесперебойного
питания (UPS), позволяющие предотвратить потерю важной информации
при сбоях питания в сети. Представляют из себя аккумуляторную батарею
большой емкости, достаточной для быстрого сохранения информации и
корректного выключения компьютера.