Аннотация. 
Компьютерные технологии

Данное учебное пособие предназначено для студентов I-II курсов, обучающихся по дисциплине «Компьютерные технологии», может быть применено в качестве лекционного курса и для самостоятельной работы (содержит ссылки на дополнительные источники информации, в т. ч. Internet). В пособии изложены основы аппаратных средств персональных компьютеров, принцип функционирования его составляющих, разновидности компьютерных сетей, современные программные и информационные технологии и др.

Персональныи компьютер

Состав и компоновка персональных компьютеров (ПК)

Компьютер (англ. computer — вычислитель) представляет собой программируемое электронное устройство, способное обрабатывать данные и производить вычисления, а также выполнять другие задачи манипулирования символами.

Существует два основных класса компьютеров:

• * цифровые компьютеры, обрабатывающие данные в виде двоичных кодов;
• * аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины (электрическое напряжение, время и т. д.), которые являются аналогами вычисляемых величин.

Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) — заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.

Современный персональный компьютер состоит из нескольких основных конструктивных компонентов:

системного блока;

монитора;

клавиатуры;

манипуляторов;

периферийные устройства.

В системном блоке размещаются:

блок питания;

накопитель на жёстких магнитных дисках;

накопитель на гибких магнитных дисках;

системная плата;

платы расширения;

накопитель CD-ROM, DVD-ROM;

и др.

Рис. 1. Виды корпусов системного блока

Корпус системного блока может иметь горизонтальную (DeskTop) или вертикальную (Tower — башня) компоновку. Типичный системный блок со снятой крышкой корпуса показан на рис. 2.

Память персонального компьютера Память персонального компьютера состоит из двух частей: оперативной памяти и постоянной памяти. Различие только в том, что оперативную память используют для временного хранения программ и данных, а в постоянной памяти (BIOS) хранятся программы начального запуска, начального самотестирования компьютера, а также набор программ ввода/вывода нижнего уровня, то есть то, что не должно теряться при выключении питания компьютера.

Рис. 2. Системный блок со снятой крышкой корпуса

1 — Системная плата. 2 — Разъём дополнительного второго процессора. 3 — Центральный процессор с радиатором для отвода тепла. 4 — Разъёмы оперативной памяти. 5 — Накопитель на гибких магнитных дисках. 6 — Накопитель CD-ROM. 7 — Сетевая карта. 8 — Графический акселератор. 9 — Блок питания, преобразующий переменное напряжение электросети в постоянное напряжение различной полярности и величины, необходимое для питания системной платы и внутренних устройств. Блок питания содержит вентилятор, создающий циркулирующие потоки воздуха для охлаждения системного блока.

Системные устройства Помимо микропроцессора и системной памяти на системной (материнской) плате располагаются и другие важные модули, обеспечивающие работоспособность компьютера: контроллеры прерываний и прямого доступа, тактовый генератор, системный таймер, буферные микросхемы, контроллер шины и т. д. В современных компьютерах применяются сверхбольшие интегральные схемы, которые, тем не менее, обеспечивают полную программную и аппаратную совместимость с предыдущими моделями. Эти микросхемы называются набором микросхем или chipset (чипсет). Преимущества такого подхода — chipset занимает меньше места на плате, меньшая потребляемая мощность, значительно большая надежность. Компьютеры, выполненные на системных платах с chipset известных фирм, имеют лучшую репутацию. В большинство наборов микросхем входит так называемый периферийный контроллер, включающий два контроллера прерываний, два контроллера прямого доступа к памяти, таймер, часы реального времени, а также CMOS-память.

Для связи компьютера с пользователем (то есть организации интерфейса пользователя) применяются видеоадаптер, управляющий видеомонитором, клавиатура и графический манипулятор типа «мышь» (mouse), touch pad или stick pointer.

Внешняя память Внешняя память компьютера представляет собой дисковые накопители информации — встроенный накопитель на жестком диске (винчестер) и накопитель на сменных гибких дисках (дискетах). В обоих случаях магнитные диски хранят информацию в виде намагниченных концентрических дорожек (цилиндров) на магнитном покрытии, разбитых на сектора. Диск в накопителе постоянно вращается, а запись и чтение информации производятся перемещаемыми вдоль радиуса диска магнитными головками. Благодаря постоянному прогрессу технологии производства накопителей, развитию технологии магнитных покрытий и магнитных головок, емкость винчестеров повысилась до нескольких терабайт, а емкость дискет — до сотен мегабайт (правда, стандартным пока считается объем дискеты 1,44 Мбайт).

Форм-фактор корпуса Этот параметр напрямую связан с совместимостью корпуса с системными платами.

Первоначальное значение этого несколько мудреного термина — отношение сторон, например, 3:2 для прямоугольника. В техническом значении — это прежде всего задание геометрии устройства, так, например, говорят о дисководах с форм-фактором 3.5″, т. е. помещающихся в малый отсек. В полном значении — это, помимо геометрии, еще как минимум параметры электропитания (напряжение, распределение по контактам и т. д.), но могут быть и дополнительные параметры. Именно в таком значении применяется термин форм-фактор (ниже, для краткости, иногда ФФ) для корпусов и системных плат.

Существуют спецификации на корпуса и системные платы (так как эти устройства должны быть совместимы между собой), где определяются форм-факторы этих устройств.

В настоящее время таких спецификаций две:

АТ. Это довольно старая спецификация от IBM.

ATX. Новая спецификация от Intel. Постоянно обновляется.

Форм-фактор BTX.

Главное отличие — различное электропитание, несовместимое между собой.

«Чипсет».

Чипсет — от англ. «chip set» — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора каких-либо функций. Так, в компьютерах чипсет выполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, ЦПУ, ввода-вывода и других. Чипсеты встречаются и в других устройствах, например, в радиоблоках сотовых телефонов.

Чипсет состоит из двух основных микросхем (иногда они объединяются в один чип):

MCH — контроллер-концентратор памяти (Memory Controller Hub) — северный мост (northbridge) — обеспечивает взаимодействие центрального процессора (ЦП) с памятью и видеоадаптером (PCI Express). В новых чипсетах часто имеется интегрированная видеоподсистема. Контроллер памяти может быть интегрирован в процессор (например Opteron, Nehalem, UltraSPARC T1).

ICH — контроллер-концентратор ввода-вывода (I/O Controller Hub) — южный мост (southbridge) — обеспечивает взаимодействие между ЦП и жестким диском, картами PCI, интерфейсами IDE, SATA, USB и пр.

Также иногда к чипсетам относят микросхему Super I/O, которая подключается к южному мосту и отвечает за низкоскоростные порты RS232, LPT, PS/2.

Материнская плата, которая лежит в основе архитектуры компьютера, базируется на основном наборе микросхем — чипсете. От параметров чипсета во многом зависят и технические, и эксплуатационные характеристики компьютера — его производительность, многофункциональность и устойчивость. Чипсет является связующим звеном между всеми компонентами МП и определяет, какой процессор поддерживается, какая память может быть использована и ряд других характеристик.