Аппаратное обеспечение

Аппаратное обеспечение (hardware)

1.                   Компьютеры
типа IBM PC (International Business Machines Personal Computer)
типа Macintosh (Apple)

2.                   Дополнительные устройства – мышь, сканеры, приводы CD-ROM, графопостроители, звуковые колонки и т.д.

3.                   Специальное сетевое и коммуникационное оборудование для локальных, региональных и мировых сетей – сетевые платы, модемы, адаптеры, кабели, источники питания и т.п.

В 1981 году на рынке появился первый персональный компьютер фирмы IBM.

Основные блоки IBM-PC (минимальная конфигурация ПК):

1.    системный блок

2.    монитор (дисплей)

3.    клавиатура

Существует два основных варианта исполнения ПК – настольный (desktop)
портативный (блокнотный – notebook)

Системный блок ПК.

Системный блок содержит все основные аппаратные узлы компьютера, определяющие его характеристики:

1.    микропроцессор – устройство, выполняющее поступающие на его вход команды – проводит вычисления и управляет работой остальных элементов ПК

2.    оперативная память – временно хранит программы и данные, постоянно хранит встроенный блок операционной системы

3.    электронные схемы, управляющие элементами компьютера и обменом данными между памятью и другими устройствами (диском, монитором, принтером)

4.    накопители на гибких и жестких магнитных дисках – для постоянного хранения программ и данных.

Микропроцессор  (процессор)

На материнской плате (System Board) в системном блоке установлен процессор – специальная микросхема, которая выполняет поступающие на его вход команды и управляет работой машины.

Основные характеристики микропроцессора:

    разрядность – количество битов, которое воспринимается микропроцессором как единое целое (4, 8, 16, 32, 64 – целая степень числа 2).
Разрядность определяет производительность и объем внутренней памяти, с которым может работать ПК.

    тактовая частота (Мгц) указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду (от 8 – 12 Мгц до …..Мгц).

Процессор непосредственно определяет класс компьютера. В ПК типа IBM PC чаще всего используются микропроцессоры фирмы Intel. Существуют следующие типы (модели) таких ПК:

    ХТ на базе процессора 80086 (eXTended version)

    AT на базе процессора 80286 (Advanced Technology)
 

                                                            80386
                                                        80486
                                                        Pentium, Pentium Pro, MMX, Pentium II

ПК на базе процессоров 80086, 80286, 80386 не содержали специальных команд для работы с числами с плавающей точкой (0.653428  106) и обработки графических изображений, поэтому для работы на этих ПК использовались специальные математические сопроцессоры, повышающие скорость вычислений в 5 – 15 раз.

Оперативная память (RAM Random Access Memory)

Оперативная память (ОЗУ – оперативное запоминающее устройство) – это совокупность специальных пронумерованных ячеек, каждая из которых может хранить конкретную комбинацию из 0 и 1 - один байт. Номер ячейки называется адресом байта, который записан в ней в данных момент. ОЗУ используется для хранения данных во время вычислений. Информация, записанная в оперативную память будет потеряна при выключении питания.

СИСТЕМНАЯ ПЛАТА.

Основным аппаратным компонентом компьютера является системная плата. На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора и оперативной памяти, а также слоты для установки контроллеров внешних устройств.

Контроллер – электронное устройство, которое осуществляет управление действиями периферийного оборудования, к примеру, дисками.

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

К магистрали подключаются процессор и оперативная память, а также периферийные устройства ввода, вывода и хранения информации, которые обмениваются информацией на машинном языке (последовательностями нулей и единиц в форме электрических импульсов).

Шина (bus, highway) – набор электрических проводников, обеспечивающих передачу данных.

Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Например, считанные из оперативной памяти данные могут быть переданы процессору для обработки, а затем полученные данные могут быть отправлены обратно в оперативную память для хранения. Таким образом, данные по шине данных могут передаваться от устройства к устройству в любом направлении.

Шина адреса. Выбор устройства или ячейки памяти, куда пересылаются или откуда считываются данные по шине данных, производит процессор. Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в. одном направлении — от процессора к оперативной памяти и устройствам (однонаправленная шина).

Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и так далее.

Для согласования быстродействия различных компонентов компьютера (процессора, оперативной памяти и контроллеров периферийных устройств) на системной плате устанавливаются специальные микросхемы (чипсеты), включающие в себя контроллер оперативной памяти (так называемый северный мост) и контроллер периферийных устройств (южный мост).

Шина PCI (Peripherial Component Interconnect bus — шина взаимодействия периферийных устройств), которая обеспечивает обмен информацией с контроллерами периферийных устройств.

SCSI (small computer system interface)-контроллер осуществляет подсоединение компьютера к дисководам.

Шина AGP (Accelerated Graphic Port — ускоренный графический порт) - используется для подключения видеоплаты.

Шина UDMA (Ultra Direct Memory Access — прямое подключение к памяти) - подключаются устройства хранения информации (жесткие диски, CD-ROM, DVD-ROM).

Последовательные порты СОМ1 и COM2 передают электрические импульсы, несущие информацию в машинном коде, последовательно один за другим. Используются для подключения мыши и внешнего модема.

Параллельный порт LPT - обеспечивает более высокую скорость передачи информации, чем последовательные порты, используется для подключения принтера.

Порт USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина) - для подключения сканеров и цифровых камер, обеспечивает высокоскоростное подключение к компьютеру сразу нескольких периферийных устройств.

Порт PS/2 используется для подключения клавиатуры.

Логическая схема системной платы

Устройства ввода информации.

Клавиатура

Устройство ввода алфавитно-цифровой информации состоит из 4-х групп клавиш:

1 – Алфавитно-цифровая клавиатура:
пробел, цифры 0 – 9, латинские символы – A – Z,
символы кириллицы А – Я, знаки пунктуации, служебные символы +, -, / ...

2 – Функциональные клавиши – F1 – F10

3 – Служебные клавиши
Enter ( , Return), Esc, Tab,
стрелки управления курсором Left, Right, Up, Down, PgUp, PgDn, Home, End

4 – Вспомогательная (цифровая) клавиатура

Функции некоторых клавиш клавиатуры

Монитор

Предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Работает под управление специального аппаратного устройства – видеоадаптера, который предусматривает два режима – текстовой и графический.

Текстовый режим:

экран разбивается на 25 строк по 80 позиций (2000 знакомест).

В каждую позицию (знакоместо) может быть выведен любой из символов кодовой таблицы.

Графический режим.

Изображение формируется совокупностью точек, каждая из которых окрашена в тот или иной цвет.

Основная характеристика изображения в графическом режиме – разрешающая способность видеоадаптера – количество точек по вертикали и горизонтали и число возможных цветов каждой точки.

EGA – 640 * 350
VGA – 640 * 480
SVGA – 640 * 480, 800 * 600, 1024 * 768 и т.д.

Число возможных цветов каждой точки («палитра») зависит от типа адаптера, его разрешения и объема видеопамяти, отводимой компьютером адаптеру.

Минимальный элемент изображения на экране (точка) – пиксель (picture element) – прямоугольный или квадратный.

Адаптер EGA для изображения каждого символа использует матрицу точек 8 * 14 (8 столбцов, 14 строк). Скорость вывода изображения в текстовом режиме выше скорости вывода изображения в графическом режиме.

Физические характеристики монитора:

Все мониторы можно классифицировать по схеме формирования изображения. По этому принципу мониторы делятся на:

а. ЭЛТ-мониторы.

б. ЖК-мониторы.

в. Катоднолюминисцентные мониторы.

ВНЕШНЯЯ (ДОЛГОВРЕМЕННАЯ) ПАМЯТЬ

Основная функция  внешней памяти компьютера -
способность долговременно хранить большой объем информации (программы, документы, аудио- и видеоклипы и пр.).

НАКОПИТЕЛЬ, или ДИСКОВОД - устройство,  обеспечивающее запись/считывание информации (хранится информация на носителях - например, дискетах).

В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД), или винчестерах используется магнитный принцип записи и считывания информации.

Устройства хранения информации

Для постоянного хранения информации предназначены магнитные диски:

    жесткий несъемный диск (винчестер),

    сменные гибкие диски (дискеты).

Вся информация на дисках представлена в форме файлов – наборов байтов.

жесткий магнитный диск (HDD)

Несъемный магнитный носитель для постоянного хранения информации ( в виде файлов):