Архитектура ПК

     К устройствам ввода информации относятся:

Клавиатура - устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК;

Графические планшеты (диджитайзеры) - для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера);

Сканеры - для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей; в устройстве кодирования сканера в текстовом режиме считанные символы после сравнения с эталонными контурами специальными программами преобразуются в коды ASCII, а в графическом режиме считанные графики и чертежи преобразуются в последовательности двухмерных координат;

Манипуляторы (устройства указания): джойстик- рычаг, мышь, трекбол-шар в оправе, световое перо и др. - для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК.

     К устройствам вывода информации относятся:

Принтеры. Все печатающие устройства можно подразделить на последовательные, строчные и страничные. По используемой технологии печати различают матричные, струйные, лазерные принтеры. графопостроители (плоттеры) - для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель; плоттеры бывают векторные с вычерчиванием изображения с помощью пера и растровые: термографические, электростатические, струйные и лазерные. По конструкции плоттеры подразделяются на планшетные и барабанные.

Устройства  связи и телекоммуникации.

Для связи  с приборами и другими средствами автоматизации (согласователи интерфейсов, адаптеры, цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи и т.п.) и для  подключения ПК к каналам связи, к другим ПК и вычислительным сетям (сетевые интерфейсные платы, "стыки", мультиплексоры передачи данных, модемы).

В частности  сетевой адаптер является внешним  интерфейсом ПК и служит для подключения  его к каналу связи для обмена информацией с другими ПК, для работы в составе вычислительной сети. В глобальных сетях функции сетевого адаптера выполняет модулятор- демодулятор.

Многие  из названных выше устройств относятся  к условно выделенной группе - средствам  мультимедиа.

Средства  мультимедиа (multimedia- многосредовость) - это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.

К средствам  мультимедиа относятся устройства речевого ввода и вывода информации; широко распространенные уже сейчас сканеры (поскольку они позволяют  автоматически вводить в компьютер  печатные тексты и рисунки); высококачественные видео- (video-) и звуковые (sound-) платы, платы  видеозахвата (videograbber), снимающие изображение  с видеомагнитофона или видеокамеры  и вводящие его в ПК; высококачественные акустические и видеовоспроизводящие системы с усилителями, звуковыми  колонками, большими видеоэкранами[5].  

 

1.3. Функциональные устройства ПК

    Основными характеристиками  ПК являются:

1.Быстродействие, производительность, тактовая частота.

Единицами измерения быстродействия служат:

·МИПС (MIPC -Vega Instruction Per Second)- миллион операций над числами с фиксированной  запятой (точкой):

·МФЛОПС (MFLOPS- Mega Floating Operations Second)- миллион операций над числами с плавающей запятой (точкой);

·КОПС (KOPS- Kilo Operations Per Second)-для низкопроизводительных  ЭВМ - тысяча неких усредненных операций над числами;

·ГФЛОПС (GFLOPS - Gigа Floating Operations Per Second) -миллиард операций в секунду над числами с  плавающей запятой (точкой)[9].

Оценка  производительности ПК всегда приблизительная, ибо при этом ориентируются на некоторые усредненные или, наоборот, на конкретные виды операций. Реально при решении различных задач используются и различные наборы операций. Поэтому для характеристики ПК вместо производительности обычно указывают тактовую частоту, более объективно определяющую быстродействие машины. И так как каждая операция требует для своего выполнения вполне определенного количество тактов. Зная тактовую частоту, можно достаточно точно определить время выполнения любой машинной операции.

2. Разрядность машины  и кодовых шин  интерфейса.

Разрядность-это  максимальное количество разрядов двоичного  числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем, при прочих равных условиях, будет  больше и производительность ПК.

3. Типы системного  и локальных интерфейсов. 

Разные  типы интерфейсов обеспечивают разные сроки передачи информации между  узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств  и различные их виды.

4. Емкость оперативной  памяти.

Емкость оперативной памяти измеряется чаще всего в мегабайтах (Мбайт). Напоминаем: 1 Мбайт = 1024 Кбайта = 1024 байт. Многие современные прикладные программы при оперативной памяти емкостью меньше 32 Мбайл просто не работают, либо работают, но очень медленно. Следует иметь в виду, что увеличение емкости основной памяти в два раза, помимо всего прочего, дает повышение эффективной производительности ЭВМ при решении сложных задач примерно в 1,7 раза[7].

5. Емкость накопителя  на жестких магнитных  дисках (винчестера). Емкость винчестера измеряется обычно в мегабайтах или гигабайтах (1 Гбайт = 1024 Мбайта).

6. Тип и емкость  накопителей на  гибких магнитных  дисках и лазерных  компакт дисков.

Сейчас  применяются накопители на гибких магнитных  дисках, использующие дискеты размером 3,5 и 5,25 дюйма (практически уже не применяются) (1 дюйм = 25,4 мм). Первые имеют  стандартную емкость 1,44 Мбайта, вторые 1,2 Мбайта. Также применяются накопители на компакт дисках в связи с  их низкой стоимостью и большой емкостью, размером 650 и 700 Мb, применяются лазерные перезаписываемые диски CD-RW емкостью 650 – 700 Mb. Применяются и такой тип  накопителя как DVD. Высокие технологии и высокая стоимость, но и большая  емкость до 24 Gb.

7. Виды и емкость  КЭШ-памяти.

КЭШ-память - это буферная, недоступная для  пользователей быстродействующая  память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более  медленно действующих запоминающих устройствах. Например, для ускорения  операций с основной памятью организуется регистровая КЭШ-память внутри микропроцессора (КЭШ-память первого уровня) или вне  микропроцессора на материнской  плате (КЭШ-память второго уровня); для  ускорения операций с дисковой памятью  организуется КЭШ-память на ячейка электронной  памяти.

Следует иметь в виду, что наличие КЭШ-памяти емкостью 256 Кбайт увеличивает производительность ПК примерно на 20%. Встречается емкость  КЭШ-памяти и 512 Кбайт.

8. Тип видеомонитора  (дисплея) и видеоадаптера.

9. Тип принтера.

10. Наличие математического  сопроцессора.

Математический  сопроцессор позволяет в десятки  раз ускорить выполнение операций над  двоичными числами с плавающей  запятой и над двоично-кодированными  десятичными числами.

11. Имеющееся программное  обеспечение и  вид операционной  системы.

12. Аппаратная и программная  совместимость с  другими типами  ЭВМ.

Аппаратная  и программная совместимость  с другими типами ЭВМ означает возможность использования на компьютере соответственно тех же технических  элементов и программного обеспечения, что и на других типах машин.

13. Возможность работы  в вычислительной  сети.

14. Возможность работы  в многозадачном  режиме.

Многозадачный режим позволяет выполнять вычисления одновременно по нескольким программам (многопрограммный режим) или для  нескольких пользователей (многопользовательский  режим). Совмещение во времени работы нескольких устройств машины, возможное  в таком режиме, позволяет значительно  увеличить эффективное быстродействие ЭВМ.

15. Надежность.

Надежность - это способность системы выполнять  полностью и правильно все  заданные ей функции. Надежность ПК измеряется обычно средним временем наработки  на отказ.

16.Стоимость.

17. Габариты и масса[3]. 

 

1.4. Запоминающие устройства ПК

    Память  компьютера построена из двоичных запоминающих элементов — битов, объединенных в группы по 8 битов, которые называются байтами. (Единицы измерения памяти совпадают с единицами измерения информации). Все байты пронумерованы. Номер байта называется его адресом.

    Байты могут объединяться в ячейки, которые  называются также словами. Для каждого компьютера характерна определенная длина слова — два, четыре или восемь байтов. Это не исключает использования ячеек памяти другой длины (например, полуслово, двойное слово).

    Как правило, в одном машинном слове  может быть представлено либо одно целое число, либо одна команда. Однако, допускаются переменные форматы представления информации.

    Разбиение памяти на слова для четырехбайтовых  компьютеров представлено в таблице:

          

    Широко  используются и более крупные  производные единицы объема памяти: Килобайт, Мегабайт, Гигабайт, а также, в последнее время, Терабайт и Петабайт.

    Современные компьютеры имеют много разнообразных  запоминающих устройств, которые сильно отличаются между собой по назначению, временным характеристикам, объёму хранимой информации и стоимости хранения одинакового объёма информации[6].

    Различают два основных вида памяти — внутреннюю и внешнюю. 

1.4.1. Внутренняя память

    В состав внутренней памяти входят оперативная  память, кэш-память и специальная  память.

    Оперативная память (ОЗУ, англ. RAM, Random Access Memory — память с произвольным доступом) — это быстрое запоминающее устройство не очень большого объёма, непосредственно связанное с процессором и предназначенное для записи, считывания и хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами

    Оперативная память используется только для временного хранения данных и программ, так  как, когда машина выключается, все, что находилось в ОЗУ, пропадает. Доступ к элементам оперативной памяти прямой — это означает, что каждый байт памяти имеет свой индивидуальный адрес.

    Каждый  информационный бит в DRAM запоминается в виде электрического заряда крохотного конденсатора, образованного в структуре полупроводникового кристалла. Из-за токов утечки такие конденсаторы быстро разряжаются, и их периодически (примерно каждые 2 миллисекунды) подзаряжают специальные устройства. Этот процесс называется регенерацией памяти (Refresh Memory).