Материнская плата и расположенные на ней устройства

Содержание

• МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
• НОУ «Московский институт управления»
• Кафедра Экономики и управления студента _____ учебной группы
• ____________________________________________________
• По дисциплине: «________________________________________________»
• ТЕМА: «Аппаратное обеспечение ПК»
• РУКОВОДИТЕЛЬ: _______________________________________
• _______________________________________
• «______"__________________ 200_ г
• МОСКВА
• Введение
• 1. Материнская плата и расположенные на ней устройства
  • 1. 1. Материнская плата
  • 1. 2. Процессор
  • 1. 3. Оперативная память
  • 1. 4. Микросхема ПЗУ и система BIOS
• Выводы по разделу
• 2. Устройства накопления и хранения информации
  • 2. 1. Жесткий диск
  • 2. 2. Дисковод гибких дисков
  • 2. 3. Дисководы оптических дисков
• Выводы по разделу
• 3. Видеосистема
  • 3. 1. Видеоадаптеры (видеокарты)
  • 3. 2. Мониторы
• Выводы по разделу
• 4. Звуковая карта (аудиоадаптер)
• Выводы по разделу
• 5. Внешнее (периферийное) оборудование
• Выводы по разделу
• Заключение
• Литература

Персональные компьютеры все прочнее входят в нашу жизнь. Если каких-то 15 лет назад их можно было увидеть только в солидных организациях, то сегодня ПК старенький или ультрасовременный, слабенький или невероятно мощный стоит в каждом магазине и офисе, фитнес-клубе и кафе, библиотеке и квартире. Сложно найти сферу человеческой деятельности, в которой не были бы задействованы компьютеры они используются для ведения бухгалтерского учета и создания сложных научных моделей, разработки дизайна и создания музыки, хранения и поиска информации в базах данных, игр и прослушивания музыки.

Персональный компьютер можно рассматривать с двух точек зрения аппаратного обеспечения (hardware) и программного обеспечения (software). Разумеется, эти сферы тесно взаимосвязаны без аппаратного обеспечения не будет работать ни одна программа, а без программного обеспечения аппаратное обеспечение будет представлять собой просто набор микросхем. Цель данной курсовой работы рассмотрение аппаратного обеспечения. При всем многообразии модификаций и вариантов персональных компьютеров в любой, даже самый экзотический комплект, неизменно входят одни и те же виды устройств. Именно эти базовые устройства, их назначение и виды, и будут рассмотрены.

Для достижения цели необходимо решить ряд задач. Во-первых, необходимо изучить материнскую плату и размещенные на ней устройства (процессор, оперативную память — ОЗУ, постоянную память — ПЗУ). Затем следует рассмотреть устройства хранения и накопления информации жесткие диски, а также дисководы различных типов. Следующим объектом для изучения должны стать звуковая и видеосистемы ПК. И, наконец, необходимо обзорно рассмотреть периферийное оборудование, которое тоже является аппаратным обеспечением. В соответствии с этим построена структура работы.

1. Материнская плата и расположенные на ней устройства

Материнская плата

Материнская плата основная плата персонального компьютера. На ней размещаются: процессор основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций. Процессор вставляется в специальное «гнездо». Для каждого форм-фактора процессора существует свой тип материнской платы, как правило, несовместимый с другими процессорами;

микропроцессорный комплект (чипсет) набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

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

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

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

разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты). Разъемы чрезвычайно разнообразны, рассмотрим некоторые наиболее важные:

o разъемы для подключения жестких дисков (контроллеры E-IDE) предназначены для подключения к материнской плате внутренних устройств хранения и чтения информации жестких дисков, дисководов, CD-ROM, DVD-ROM и т. д.;

o разъемы-«слоты» стандарта PCI. PCI основной стандарт слотов для подключния дополнительных плат (звуковая карта, дополнительные контроллеры и т. д.);

o контроллеры и разъемы (порты) для подключения внешних устройств LPT, COM, PS/2, USB, FireWire (IEEE 1394) и т. д.

Рассмотрим подробнее размещенные на материнскую плату и размещенные на ней устройства, такие как процессор, оперативную память — ОЗУ, постоянную память — ПЗУ.

Процессор

Процессор основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления.

Внутри процессора находятся специальные устройства для хранения информации регистры. Регистр — это определенный участок памяти внутри самого процессора, от 8-ми до 32-х бит длиной, который используется для промежуточного хранения информации, обрабатываемой процессором.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.

Адресная шина. У процессоров Intel Pentium (а именно они наиболее распространены в персональных компьютерах) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комбинация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.

Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах, собранных на базе процессоров Intel Pentium, шина данных 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.

Шина команд. Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда, где хранятся программы. Команды тоже представлены в виде байтов. Самые простые команды укладываются в один байт, однако есть и такие, для которых нужно два, три и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная, хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

Основные параметры процессоров. Основными параметрами процессоров являются: рабочее напряжение, разрядность, рабочая тактовая частота, коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти.

Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения. Понижение рабочего напряжения позволяет уменьшить расстояния между структурными элементами в кристалле процессора до десятитысячных долей миллиметра, не опасаясь электрического пробоя. Пропорционально квадрату напряжения уменьшается и тепловыделение в процессоре, а это позволяет увеличивать его производительность без угрозы перегрева.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один раз (за один такт). Первые процессоры x86 были 16-разрядными. Начиная с процессора 80 386 они имеют 32-разрядную архитектуру.

В основе работы процессора лежит тот же тактовый принцип, что и в обычных часах. Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая, в отличие от процессора, представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор. Сегодня ее предел составляет 100−133 МГц. Для получения более высоких частот в процессоре происходит внутреннее умножение частоты на коэффициент 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более.

Необходимо отметить, что современные вычислительные машины оснащены так называемыми каналами. Это сопроцессоры, которые призваны обеспечить соответствующими мощностями процесс ввода-вывода информации. Ввиду большой ресурсоёмкости процесса каналы приобретают особое значение.

Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область так называемую кэш-память. Это ак бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память. «Удачные» обращения в кэш-память называют попаданиями в кэш. Процент попаданий тем выше, чем больше размер кэш-памяти, поэтому высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объемом кэш-памяти.

Оперативная память

Оперативная память (RAM Random Access Memory) это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов оперативной памяти, но, с точки зрения физического принципа действия, различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).

Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее распространенный и экономически доступный тип памяти. Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно. Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро. Если оперативную память постоянно не «подзаряжать», утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды. Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти. Регенерация осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресурсов вычислительной системы.

Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы триггеры, состоящие из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.

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 рабоы процессора.

Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. В настоящее время в процессорах Intel Pentium и некоторых других принята 32-разрядная адресация, а это означает, что всего независимых адресов может быть 232. Таким образом, в современных компьютерах возможна непосредственная адресация к полю памяти размером 232 = 4 294 967 296 байт (4,3 Гбайт). Однако это отнюдь не означает, что именно столько оперативной памяти непременно должно быть в компьютере. Предельный размер поля оперативной памяти, установленной в компьютере, определяется микропроцессорным комплектом (чипсетом) материнской платы и обычно составляет несколько сот Мбайт.

Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8 бит, то есть один байт данных. Таким образом, адрес любой ячейки памяти можно выразить четырьмя байтами.

Представление о том, сколько оперативной памяти должно быть в типовом компьютере, непрерывно меняется. В середине 80-х годов поле памяти размером 1 Мбайт казалось огромным, в начале 90-х годов достаточным считался объем 4 Мбайт, к середине 90-х годов он увеличился до 8 Мбайт, а затем и до 16 Мбайт. Сегодня минимальным считается размер оперативной памяти 256 Мбайт, а обычным 512 Мбайт. Очень скоро и эта величина будет превышена в 2−4 раза даже для моделей массового потребления.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Если к разъемам есть удобный доступ, то операцию можно выполнять своими руками. Если удобного доступа нет, может потребоваться неполная разборка узлов системного блока, и в таких случаях операцию поручают специалистам.

Конструктивно модули памяти имеют два исполнения однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM. Многие модели материнских плат имеют разъемы как того, так и другого типа, но комбинировать на одной плате модули разных типов нельзя.