Кафедра правовой информатики, информационного права
И естественнонаучных дисциплин
УТВЕРЖДАЮ
Заведующий кафедрой,
к.т.н., доцент
А.В. Мишин
«__» ноября 2014 г.
ПЛАН
Лекционного занятия
Дисциплина: «МАТЕМАТИКА И ИНФОРМАТИКА»
Тема 6: «СТРУКТУРА И Устройство персонального компьютера»
Разработал:
профессор кафедры
д.т.н., доцент
Л.Е. Мистров
Материалы обсуждены и одобрены
на заседании кафедры ПИИПЕД,
Протокол № _ от «__» ноября 2014г.
Воронеж - 2014
План
и методические указания студентам на лекционное занятие
Тема 6: «СТРУКТУРА И Устройство персонального компьютера»
Цели занятия
1. Ознакомить со структурой и устройством персонального компьютера.
2. Ознакомить с организацией памяти персонального компьютера.
3. Дать представление об интерфейсе и портах ввода-вывода персонального компьютера.
Учебно-материальное обеспечение
1. План и методические указания студентам на практическое занятие по данной теме.
|
|
2. Персональный компьютер, доска, мел.
ПЛАН ПРОВЕДЕНИЯ ЗАНЯТИЯ
Учебные вопросы | Время, мин. |
Вступительная часть ……………………………………………………. 1. Структура персонального компьютера …………………………….. 2. Организация памяти персонального компьютера …..…………….. 3. Процессор: структура и функционирование ……………………….. 4. Интерфейсы и порты ввода-вывода персонального компьютера … Заключительная часть…………………………………………… |
Литература:
основная:
1. Мистров Л.Е. Информатика и математика: Информатика: учеб. пособие / Л.Е. Мистров, А.Ю. Кузьмин, С.А. Мишин. – Воронеж: Научная книга, 2007.
дополнительная:
2. Информатика для юристов и экономистов: учебник для вузов / под ред. С.В. Симоновича. – СПб.: Питер, 2004.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ И МЕТОДИКА ЕГО ПРОВЕДЕНИЯ
Подготовительная часть. В часы самоподготовки студенты изучают рекомендованную литературу.
СТРУКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА
Научно-технические достижения XX в. показали возможность автоматизации работ с данными за счет использования устройств не механического, а электронного типа.. Характерное отличие электронных устройств от механических заключается в том, что они регистрируют состояние элементов устройства. Совокупность устройств, предназначенных для автоматизации или автоматизированной обработки данных, называют вычислительной техникой. Конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего места, называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является компьютер.
|
|
Компьютер (англ. computer - вычислитель) представляет собой программируемое электронно-вычислительное 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 числовых двоичных кодов;
аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физических величины, которые являются аналогами вычисляемых величин.
Структура компьютера - это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства - от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно сформировать описание компьютера на любом уровне детализации.
В настоящее время разнообразие компьютеров велико, но их структура основана на общих логических принципах, позволяющих выделить в любом компьютере основные устройства: память (запоминающее устройство, ЗУ); процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ); устройства ввода и вывода. Эти устройства соединены каналами связи, по которым передаются различного рода данные. Основные устройства компьютера и связи между ними представлены на рис. 1.
Примечание: Жирными стрелками показаны пути и направления движения данных, а простыми стрелками - пути и направления передачи управляющих сигналов.
Рис. 5. Основные устройства компьютера
Функции памяти - прием данных из других устройств; запоминание и выдача данных по запросу в другие устройства.
Функции процессора - обработка данных по заданной программе на основе выполнения арифметических и логических операций и программное управление работой устройств. Та часть процессора, которая выполняет команды, называется арифметико-логическим устройством (АЛУ), а другая его часть, выполняющая функции управления - устройством управления (УУ). Обычно эти устройства выделяются условно, конструктивно они не разделены.
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. Упрощенная блок-схема компьютера, отражающая основные функциональные компоненты в их взаимосвязи, изображена на рис. 2.
Конструктивно составные части системного блока и магистраль располагаются на системной плате. На ней иногда бывают сосредоточены все необходимые для работы компьютера элементы. Такие платы называются All-In-One. Однако большая часть компьютеров имеет системные платы, которые содержат лишь основные узлы, а элементы связи, например, с приводами накопителей, дисплеем и другими периферийными устройствами на ней отсутствуют. В таком случае эти отсутствующие элементы располагаются на отдельных печатных платах, которые вставляются в специальные разъемы расширения, предусмотренные для этого на системной плате. Эти дополнительные платы называют дочерними (daughterboard), а системную плату - материнской.
Функциональные устройства, выполненные на дочерних платах, часто называют контроллерами или адаптерами, а сами дочерние платы - платами расширения. Таким образом, подключение отдельных модулей компьютера к магистрали, находящейся непосредственно на материнской плате, на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров, а на программном обеспечивается драйверами. Контроллер принимает сигнал от процессора и дешифрует его, чтобы соответствующее устройство смогло принять этот сигнал и правильно отреагировать на него. За его выполнение процессор не отвечает - отвечает лишь соответствующий контроллер, поэтому периферийные устройства компьютера заменяемы и набор таких модулей произволен. Большая часть периферийных устройств подсоединяется очень просто - снаружи, через разъемы на корпусе системного блока к выходам соответствующих контроллеров - портам.
|
|
Рис. 2. Обобщенная структура компьютера с подсоединенными периферийными
устройствами
Основу современных компьютеров образует аппаратура (Hardware) - совокупность электронных и электромеханических элементов и устройств, а принцип компьютерной обработки информации состоит в выполнении программы (Software) - формализованном описании алгоритма обработки в виде последовательности команд, управляющих процессом обработки.
Конструктивно современный персональный компьютер состоит из четырех основных компонентов, которые образуют его базовую конфигурацию:
· системного блока, в котором размещаются устройства обработки и хранения информации;
· дисплея - устройства отображения информации;
· клавиатуры - основного устройства ввода информации в ПК;
· мышь манипулятора - для упрощения взаимодействия пользователя с ПК.
Корпус системного блока может иметь следующие варианты компоновки: горизонтальная (DeskTop) и вертикальная (Tower).
В системном блоке размещаются основные элементы компьютера, необходимые для выполнения программ:
· микропроцессор (МП), или центральный процессор (CPU, от англ. Central Processing Unit) - основной рабочий компонент компьютера, который выполняет арифметические и логические операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устройств компьютера;
· память (внутренняя - системная, включающая ОЗУ и ПЗУ, и внешняя - дисковая):
- ПЗУ, постоянное запоминающее устройство, или постоянная память (от англ. ROM, Read Only Memory - память только для чтения), служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации
|
|
- ОЗУ, оперативное запоминающее устройство, или оперативная память (от англ. RAM, Random Access Memory - память с произвольным доступом), предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени.
· дисковая память относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач, в ней, в частности, хранится все программное обеспечение компьютера. В качестве устройств внешней памяти, размещаемых в системном блоке, используются накопители на жестких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках, накопители на лазерных оптических дисках (НЛОД) и др.;
· контроллеры (адаптеры) служат для подключения периферийных (внешних по отношению к процессору) устройств к шинам микропроцессора, обеспечивая совместимость их интерфейсов. Они осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора. Контроллеры реализуются, как правило, на отдельных печатных платах, часто называемых адаптерами устройств (от лат. adapto - преобразовываю);
· системная плата - основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная (материнская) плата обеспечивает три направления передачи информации: между микропроцессором и внутренней (основной) памятью, между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств, между внутренней (основной) памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти). Устройства, непосредственно осуществляющие процесс обработки информации (вычисления), в том числе микропроцессор, оперативная память и шина, размещаются на ней, кроме того, на ней же располагается и контроллер клавиатуры и мыши. Схемы, управляющие другими внешними устройствами компьютера, как правило, находятся на отдельных платах, вставляемых в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате. Через эти разъемы контроллеры устройств подключаются непосредственно к системной магистрали передачи данных в компьютере - шине. Иногда эти контроллеры могут располагаться на системной плате.
В системном блоке располагается также блок питания, преобразующий переменное напряжение электросети в постоянное напряжение различной полярности и величины, необходимое для питания системной платы и других устройств компьютера, размещенных в системном блоке. Блок питания содержит вентилятор, создающий циркулирующие потоки воздуха для охлаждения системного блока, сетевого энергопитания ПК. Кроме сетевого, в компьютере имеется также автономный источник питания - аккумулятор (батарейка). К аккумулятору подключается таймер - внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер продолжает работать и при отключении компьютера от электросети. Основными ведущими производителями системных плат являются компании Intel, Asus, Giga-Byte, Abit и др.