Архитектура персонального компьютера

Знакомство с компьютером

Важнейшим устройством обработки, хранения, создания и передачи информации на современном этапе является компьютер, снабженный соответствующим программным обеспечением и средствами телекоммуникаций.

Компьютер — это программируемое электронное устройство для обработки, передачи, хранения и сбора информации. Слово компьютер в буквальном переводе с английского языка означает «вычислитель». Первоначально в английском языке это слово обозначало человека, производящего арифметические вычисления. В русскоязычной литературе также применяется такое название, как электронная вычислительная машина (ЭВМ). В настоящее время термин «компьютер» практически вытеснил из обращения все остальные, включая и вышеупомянутое обозначение как более универсальный.

По принципам своего устройства компьютер — это модель человека, работающего с информацией. Имеются четыре основных компонента информационной функции человека: прием информации, запоминание информации (память), процесс мышления информации (обработка информации) и передача (вывод) информации.

Компьютер включает в себя устройства, выполняющие функции мыслящего человека: устройства ввода (клавиатура), устройства запоминания, устройство обработки (процессор), устройства вывода (монитор).

Но нельзя отождествлять «ум» компьютера с умом человека. Главное отличие в том, что работа компьютера строго подчинена заложенной в нем программой, человек же управляет своими действиями сам.

Большинство современных компьютеров базируется на принципах, предложенных Джоном фон Нейманом (американский математик, в 1946 году обосновавший состав устройств ЭВМ и принципы ее работы) и имеет структуру, ставшую к настоящему времени классической. Обобщенная структурная схема ЭВМ первых поколений, отвечающая программному принципу управления, представлена на рисунке 7.

В персональных компьютерах, относящихся к ЭВМ четвертого поколения, используется структура с шинным интерфейсом: все устройства компьютера обмениваются информацией и управляющими сигналами через шину. Шина представляет собой систему функционально объединенных проводов, обеспечивающих передачу трех потоков.

Рисунок 9. Структурная схема ЭВМ четвертого поколения.

Одним из преимуществ ПК является его универсальность. Универсальность компьютера состоит в том, что он один в состоянии обрабатывать информацию разных типов и выполнять целый спектр операций с информацией одного типа. Благодаря этому компьютер в совокупности с соответствующим набором периферийных устройств в состоянии обеспечить выполнение всех функций работы с информацией. Благодаря своей универсальности ПК обладают максимальным количеством преимуществ, значимых с точки зрения применения. Вне зависимости от марки, модели, времени создания и области применения все компьютеры имеют общие фундаментальные особенности, в числе которых: мультимедийность (возможность обработки, хранения, представления и передачи информации разных типов); совместная работа с различными аппаратными устройствами, существенно расширяющими возможности ПК по обработке, хранению, представлению и передаче информации разных типов; выполнение операций по обработке информации под управлением специально разрабатываемых программ, нацеленных как на поддержание работы различных системных функций компьютера, так и на решение прикладных задач, значимых для информатизации деятельности человека; совместимость.

Для некоторых ПК отличительной чертой является их мобильность, когда благодаря небольшим размерам и весу компьютера, человек имеет возможность использовать его вне зависимости от своего местонахождения.

По способу эксплуатации различают: суперкомпьютеры, мэйнфреймы, серверы, персональные компьютеры.

Суперкомпьютеры — это современные компьютеры с высокой мощностью и скоростью обработки данных. Каждый суперкомпьютер уникален, так как разрабатывается и изготавливается под конкретный заказ для решения определенной задачи, требующий больших объемов вычислений. Например, суперкомпьютеры используются в научных исследованиях таких опасных явлений, как ядерные процессы, моделирование цепной реакции и ядерного взрыва.

Мэйнфреймы — это достаточно мощные компьютеры с высоким быстродействием и большими вычислительными ресурсами. Они используются для обработки и хранения большого количества данных, выполняют запросы нескольких тысяч пользователей одновременно, а также крупных веб-узлов, где нужно обрабатывать большое количество одновременных обращений.

Серверы — компьютеры, которые служат центральными узлами в компьютерных сетях. Это часть компьютерной сети для совместного пользования ресурсов. В них хранится информация, которой могут пользоваться все компьютеры, подключенные к сети.

Персональные компьютеры. Понятие «персональный» здесь не случайно — оно означает свой, личный, отвечающий требованиям универсальности применения, общедоступности пользования. Можно сказать, что персональные компьютеры совершили компьютерную революцию в профессиональной деятельности миллионов людей и оказали огромное влияние на все сферы жизни человеческого общества. Персональные компьютеры бывают настольными, портативными и карманными. Они отличаются друг от друга по техническим характеристикам, стоимости и сфере применения. Выделим несколько основных категорий персональных компьютеров и их технических возможностей.

Настольный компьютер (desktop) — это стационарный персональный компьютер, сделанный специально для работы в офисе или в домашних условиях, он предназначен для личного использования. Портативный компьютер (notebook) — это небольшой переносной персональный компьютер, выполняющий все функции настольного ПК, но при этом все компоненты объединены в одном корпусе — клавиатура, монитор, системный блок и другие компоненты, которые позволяют сделать этот компьютер практически полностью автономным. Небольшие размеры позволяют брать его в дорогу. Ноутбук обычно выполнен в раскладном форм-факторе, то есть корпус компьютера складывается пополам. Работает он от батареи (работоспособность современных ноутбуков может составлять до 14 часов работы) или его можно включить в сеть. Карманный персональный компьютер (handheld) — самый миниатюрный вид портативного компьютера, помещающийся в кармане или на человеческой ладони. На сегодняшний момент это устройство практически вытеснено с рынка смартфонами и коммуникаторами, а причиной происходящего стало то, что КПК не умеет звонить. Изначально он разрабатывался как записная книжка (органайзер). Смартфон. Это мобильный телефон с достаточно богатым функционалом. Такой набор функций позволяет его сравнивать с карманным персональным компьютером. С каждым годом функции смартфона совершенствуются. Отличительная черта таких устройств — компактность.

В дальнейшем, говоря «компьютер», мы будем иметь в виду именно персональный компьютер и будем рассматривать настольные модели.