Принципы работы ЭВМ

 

                                    Содержание 
 

1.Введение 

2.Характеристика основных  устройств  
ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА 

3.Принцип работы 

4.Заключение 

5.Список литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                   1 
 

1.Введение 
 

Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки  информации называют вычислительной техникой. Конкретный набор, связанных между  собою устройств, называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является электронная вычислительная машина (ЭВМ) или компьютер.

Персональные компьютеры (ПК), появившиеся чуть более десяти лет назад, быстро перестали играть роль экзотических диковинок. С ними, так или иначе, сталкивается все большее и большее количество людей, которые решают при помощи компьютеров самые разнообразные задачи - от вычислительных до чисто коммуникационных. Современный ПК интегрирует в себе функции мощного программируемого калькулятора, "интеллектуальной" пишущей машинки, захватывающей игрушки, узла связи, а в последнее время - еще и аудио - видеоцентра.

В настоящее время  сосуществуют компьютеры всевозможных категорий - от суперкомпьютеров до микрокомпьютеров. Несомненно, наиболее массовыми являются среди них ПК.

Компьютер считается  универсальным, если он одинаково хорошо приспособлен для решения разнообразных (разнотипных) задач. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                            2 
 
 

2.Характеристика основных устройств  
ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА  
 

Персональный  компьютер – универсальная техническая  система. Его конфигурацию (состав оборудования) можно гибко изменять по мере необходимости. Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которая считается типовой. В таком комплекте компьютер обычно поставляется. В состав базовой конфигурации входят следующие устройства:

Системный блок. Системный  блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты. Устройства, находящиеся внутри системного блока, называют внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними 
или 
периферийными.

По внешнему виду системные  блоки различают формой корпуса. Корпуса персональных компьютеров выпускают в горизонтальном (desktop) и вертикальном (tower) исполнении. 

Материнская плата. Материнская плата – основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:

процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

оперативная память (оперативное  запоминающее устройство, ОЗУ) – набор  микросхем, предназначенных для  временного хранения данных, когда  компьютер включен;

постоянная память (постоянное запоминающее устройство, ПЗУ) – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;

шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами  между внутренними устройствами компьютера;

слоты – разъемы  для подключения дополнительных устройств.

Процессор – это  основная микросхема компьютера, в  которой и производятся вычисления. Конструктивно процессор состоит  из ячеек, данные в которых могут  не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называют регистрами.

Совокупность всех возможных команд, которые может  выполнить  

                                                                                                            3 
 
 
 

процессор над данными, образует так называемую систему  команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют одинаковые или близкие системы команд. Процессоры, относящиеся к разным семействам, различаются по системе команд.

Если два процессора имеют одинаковую систему команд, то они полностью совместимы на программном уровне. Это значит, что программа, написанная для одного процессора, может исполняться и другим процессором. Процессоры, имеющие разные системы команд, как правило, несовместимы или ограниченно совместимы на программном уровне.

Группы процессоров, имеющих ограниченную совместимость, рассматривают как семейство процессоров. Например, все процессоры Intel Pentium относятся к так называемому семейству х86. Родоначальником этого семейства был процессор Intel 8086, на базе которого собиралась первая модель компьютера IBM PC. Позже выпускались процессоры Intel 80286, Intel 80486, Intel Pentium 133, 166, Intel Pentium ММХ, Intel Celeron, Intel Pentium III, Intel Pentium IV и т.д. Для всех этих процессоров действует принцип совместимости от более позднего к более раннему, т.е. каждый новый процессор понимает все команды своих предшественников, но не наоборот.

Оперативная память (RAM — Random Access Memory) – это массив кристаллических  ячеек, способных хранить данные. С точки зрения физического принципа действия, различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM). Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.

Представление о том, сколько оперативной памяти должно быть в типовом компьютере, непрерывно меняется. В середине 80-х гг. поле памяти размером 1 Мбайт казалось огромным, в начале 90-х годов достаточным считался объем 4 Мбайт. К середине 90-х гг. он увеличился до 8 Мбайт, а затем до 16 Мбайт. Сегодня минимальным считается размер оперативной памяти 64 Мбайт, а обычным – 128 Мбайт. Очень скоро и эта величина будет превышена в несколько раз.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панелях, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляются в соответствующие разъемы на материнской плате. 
 

                                                                                                            4 
 
 

Конструктивно модули памяти имеют два исполнения –  однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули). Многие модели материнских  плат имеют разъемы, как того, так  и другого типа, но комбинировать  на одной плате модули разных типов нельзя. SIMM-модули поставляются объемами 4, 8, 16, 32 Мбайт, а DIMM-модули – 16, 32, 64, 128 Мбайт.

Постоянная память (ПЗУ) и система BIOS. В момент включения  компьютера в его оперативной  памяти нет ничего – ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки. Но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения. Поэтому сразу после включения происходит считывание команд с ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). Микросхема ПЗУ длительное время хранит информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» – их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.

Комплект программ, входящих в ПЗУ, образует базовую  систему ввода-вывода 
(BIOS – Basic Input Output System). Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков. Программы, входящие в BIOS, позволяют наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.

Шины. С остальными устройствами компьютера, в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан группами проводников, которые называются шинами. Существует три основные шины: шина данных, адресная шина, командная шина. У процессоров Intel 32-разрядная адресная шина, т.е. она состоит из 32 параллельных линий. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, который указывает на одну из ячеек оперативной памяти. По шине данных происходит обмен информацией между оперативной памятью и процессором. По шине команд поступают команды в процессор также из оперативной памяти, но не из той области, где хранятся данные, а из той, где хранятся программы.

Жесткий диск. Жесткий  диск (винчестер) – это устройство для долговременного хранения больших  объемов данных и программ. На самом  деле, это не один диск, а группа соосных  дисков, имеющих магнитное покрытие и вращающихся на валу с высокой скоростью.

                                                                                                           5 
 
 

 Управление работой  жесткого диска выполняет специальное  аппаратно-логическое устройство  – контроллер жесткого диска.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость  и производительность. Емкость дисков зависит от технологии их изготовления. В настоящее время большинство  производителей жестких дисков используют разработанную компанией IBM технологию. Теоретический предел емкости одной пластины, исполненной по этой технологии, составляет порядка 20 Гбайт. В настоящее время технологический уровень приближается к 10 Гбайт на пластину.

При обращении к  жесткому диску необходимо указать  его имя. Это имя С:. Независимо от конфигурации компьютера это имя жестко закреплено. Иногда для удобства работы пользователя, или когда на одном компьютере работает несколько пользователей, жесткий диск разбивают специальной программой на несколько логических дисков. Каждый пользователь может работать с выделенным для него логическим диском. Имена логических дисков – латинские буквы, следующие по алфавиту за буквой С:. Например, если винчестер разбит на два логических диска, то их имена будут С: и D:, если на три – C: D: E: и т.д.

Дисковод гибких дисков. Данные на жестком диске могут  храниться годами, однако иногда требуется  их перенос с одного компьютера на другой. Для небольших объемов  данных используют так называемые гибкие 
диски (дискеты), которые вставляют в специальный накопитель – дисковод. Имя этого дисковода А:. Это имя так же, как и имя винчестера, жестко закреплено.

Первый компьютер IBM PC был выпущен в 1981 г. К нему можно было подключить внешний накопитель, использующий односторонние гибкие диски диаметром 5,25 дюйма. Емкость диска составляла 160 Кбайт. В следующем году появились аналогичные двусторонние диски емкостью 320 Кбайт. Начиная с 1984 г. выпускались гибкие диски 5,25 дюйма высокой плотности (1,2 Мбайт). В наши дни диски размером 5,25 дюйма не используются, и соответствующие дисководы в базовой конфигурации персональных компьютеров после 1994 г. не поставляются.

Гибкие диски размером 3,5 дюйма выпускают с 1980г. В настоящее  время стандартными считают диски  размером 3,5 дюйма высокой плотности. Они имеют емкость 1,4 Мбайт и маркируются буквами HD (high density – высокая плотность). 

                                                                                                           6 
 
 

Гибкие диски –  ненадежные носители данных. Пыль, грязь, влага, температурные перепады и внешние электромагнитные поля могут стать причиной частичной или полной утраты записей, хранящихся на гибком диске. Поэтому использовать гибкие диски в качестве основного средства архивного хранения данных нельзя. Их в основном применяют только для транспортировки данных с одного компьютера на другой.

Дисковод компакт-дисков CD-ROM. В период 1994-1995гг. в базовую  конфигурацию персональных компьютеров  перестали включать дисководы гибких дисков диаметром 5,25 дюйма, но вместо них  ввели накопители CD-ROM, имеющие такие же внешние размеры.

Аббревиатура CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) переводится на русский  язык как постоянное 
запоминающее устройство на основе компакт-диска. Принцип действия этого устройства состоит в считывании числовых данных с помощью лазерного луча, отражающегося от поверхности диска. Цифровая запись на компакт-диске отличается очень высокой плотностью, и диск может хранить примерно 650 Мбайт данных.

Большие объемы данных характерны для мультимедийной информации (графика, музыка, видео), поэтому дисководы CD-ROM относят к аппаратным средствам мультимедиа.

Основным недостатком  стандартных дисководов CD-ROM является невозможность записи данных, но параллельно  с ними существуют и устройства многократной записи CD-RW (Compact Disc Recorder-Writer).

Основным параметром дисководов CD-ROM является скорость чтения данных. За единицу измерения принята  скорость чтения в первых серийных образцах, составляющая 150 Кбайт/с. В  настоящее время наибольшее распространение  имеют устройства чтения CD-ROM с производительностью 32х-48х (х – единица измерения скорости, равная 150 Кбайт/с). Современные образцы устройств однократной записи имеют производительность 4х-8х, а устройства многократной записи – до 4х.