Архитектура компьютеров

Министерство Образования и Науки Российской Федерации

Кузбасская Государственная Педагогическая Академия

Факультет: Технолого-экономический

Кафедра: профессионального Обучения Экономики и

Общих Технических Дисциплин

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

на тему: «Архитектура компьютеров»

 

 

 

 

 

Выполнила: студентка 1 курса ОФО группы Т-13-02

Сапрыкина Анастасия  Александровна

Приняла: Кравцова Ольга  Александровна

 

 

 

Новокузнецк 2013

                                                                                                                   2

 
Содержание

1.Введение.…………………………………………………………………………………………………………..........3

2.Внутренние устройства компьютера………………………………………………………………………….5

3.Внешние устройства компьютера……………………………..……………………………………………….8

4.Краткая история компьютерной техники………………….……………………….……………………13

 Заключение …………………………………………….……………………………………………………………….……16

 

 

  3

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.

В настоящее время производства компьютеров и программного обеспечения  является одной из наиболее важных сфер экономики развитых и развивающихся  стран.

Причины стремительного роста  в производстве персональных компьютеров:

- сравнительная выгодность  для многих деловых применений;

- простота использования;

- возможность индивидуального  взаимодействия с компьютеров  без посредников и ограничений;

- высокие возможности  по переработке, хранению и  выдаче информации;

- высокая надежность, простота  ремонта и эксплуатации;

- возможность расширения  и адаптации к особенностям  применения компьютеров;

- наличие программного  обеспечения, охватывающего практически  все сферы человеческой деятельности, а также мощных систем для  разработки нового программного  обеспечения.

Архитектура компьютера –  это совокупность аппаратных и программных  средств, а также система их взаимодействия, обеспечивающая функционирование компьютера.

В основном архитектуры почти  всех компьютеров сделана на базе IBM PC. Такая архитектура обладает следующими свойствами:

- Открытость

- Модульность.

 

 

 

4

 

  Все устройства компьютера  размещены по магистрально модульному  принципу. Схематично магистрально  модульный принцип компьютера  изображен на рисунке:

 

 

 

 

 

5

2. Внутренние устройства компьютера

Самым главным элементом  в компьютере, его "мозгом" является микропроцессор. Микропроцессор –  это электронная схема, выполняющая  все функции обработки информации и управление всеми блоками ЭВМ. Конструктивно представляет собой  один кристалл 4-6 см2.

В состав микропроцессора  входят следующие блоки:

1. Арифметико-логическое  устройство (АЛУ) – это устройство, выполняющее логические и арифметические  операции в двоичной системе  исчисления.

2. Память микропроцессора  – это память регистров, в  которых хранятся данные и  их адреса

3. Кэш память – быстрая  память повышает производительность  работы микропроцессора за счет  буферизации часто используемых  команд

4. Управляющее устройство (УУ) – это устройство обеспечивает  режим многозадачности, который  способствует организации работы  ЭВМ, при которой в её памяти  одновременно содержатся программы  и данные для решения нескольких  задач. Многозадачность осуществляется  за счет системы прерываний  и защиты памяти

5. Магистраль микропроцессора  – она предназначена для обмена  информации между блоками микропроцессора

В настоящее время все  процессоры отличаются друг от друга  двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена процессора. Тактовая частота  указывает, сколько элементарных операций (тактов) выполняется за одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Современные процессоры фирмы  Intel достигают тактовой частоты в 2300 МГц (Pentium 4). Фирма, составляющая наибольшую конкуренцию им AMD, выпускает процессоры до 1400 МГц .

Также в компьютере важную роль играет запоминающее устройство

Запоминающее устройство – это блок ЭВМ, предназначенный  для временного (оперативная память) и продолжительного (постоянная память) хранения программ, входных и результирующих данных, а также промежуточных  результатов.

Виды ЗПУ:

1. ОЗУ (оперативная память) – это быстро действующее запоминающее  устройство, сравнительно небольшого  объема, в котором хранится выполняемая  в текущий момент программа  и ее данные.

6

2. Кэш память – это  сверхбыстрая память, предназначенная  для хранения промежуточных результатов.

3. ПЗУ (постоянная память) – это память предназначена  для хранения системных и вспомогательных  программ (Bios), она энергонезависима, но скорость обмена данными в подавляющем большинстве случаев, значительно меньше.

Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная  схема (контроллер или адаптер), которая  им управляет. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут  управлять сразу несколькими  устройствами. Все контроллеры и  адаптеры взаимодействуют с процессором  и оперативной памятью через  системную магистраль передачи данных, называемой шиной.

Шина – системная плата, обеспечивающая ввод-вывод информации. Характеристикой шины является скорость обмена. Основные типы шин (расположены  в порядке улучшения характеристик): ISA, EISA, VESA, PCI, AGP. Разъёмы-"слоты" стандарта PCI родился он около 10 лет назад  и сегодня является основным стандартом слотов для подключения дополнительных устройств.

Разъёмы PCI – обычно самые  короткие, белого цвета, разделенные  своеобразной "перемычкой" на две  неравные части. Ранее в слот PCI устанавливалась  и видеокарта, теперь для этой цели служит разъем AGP (Advanced Graphic Port). Это специальный, более быстрый с точки зрения пропускной способности слот. Остальные слоты в новые компьютеры не устанавливаются.

Для упрощения подключения  устройств электронные схемы  состоят из нескольких модулей –  электронных плат. На основной плате  компьютера – системной (материнской) – располагаются процессор, сопроцессор, оперативная память и шина. Схемы, управляющие внешними устройствами компьютера (контроллеры или адаптеры), находятся на отдельных платах вставляющихся в унифицированные разъёмы (слоты) на материнской плате.

Жесткий диск (винчестер, HDD) – предназначен для постоянного  хранения информации, используемой при  работе компьютера: операционной системы, документов, игр и т.д. Основными  характеристиками жесткого диска являются его емкость, измеряемая в гигабайтах (Гб), скорость чтения данных, среднее  время доступа, размер кэш-памяти. Информация хранится на одной или нескольких круглых пластинках с магнитным  слоем, над которыми летают магнитные  записывающие головки. Винчестеры подключаются к материнской плате с помощью  специальных шлейфов-кабелей, каждый из которых рассчитан на два устройства.

 

 

7

  Накопители на гибких дисках (дискетах, флоппи-дисках) позволяют переносить документы с одного компьютера на другой, хранить информацию. Основным недостатком накопителя служит его малая емкость (всего 1,44 Мб) и ненадежность хранения информации. Однако именно этот способ для многих российских пользователей является единственной возможностью перенести информацию на другой компьютер. На компьютерах последних лет выпуска устанавливаются дисководы для дискет размером 3,5 дюйма (89мм). Раньше использовались накопители размером 5,25 дюймов. Они, не смотря на свои размеры, обладают меньшей емкостью и менее надежны и долговечны. Оба типа дискет обладают защитой от записи (перемычка на защитном корпусе дискеты). В последнее время стали появляться альтернативные устройства: внешние дисководы, с дисками емкостью до 1,5 Гб и намного большей скоростью чтения, нежели дисковод флоппи-дисков, однако они ещё мало распространены.

Устройство для чтения компакт-дисков (CD-ROM) предназначено  для чтения записей на компакт-дисках. Достоинства устройства – большая  емкость дисков, быстрый доступ, надежность, универсальность, низкая стоимость. Основное понятие, характеризующее  работу данного устройства – скорость. Самые первые CD-ROM – 1-скоростные. Сейчас появились 52-скоростные CD-ROM. Главный  недостаток стандартных дисководов CD-ROM – не возможность записи информации. Для этого необходимы другие устройства:

CD-R – дисковод с возможностью  однократной записи информации  на специальный диск, в России  их называют "болванками". Запись  на эти диски осуществляется  благодаря наличию на них особого  светочувствительного слоя, выгорающего  под воздействием высокотемпературного  лазерного луча.

CD-RW – дисковод с возможностью  многократной записи информации. Это устройство работает совершенно  по другому принципу и совсем  другими дисками, чем CD-R.

В последнее время всё  большее распространение получает DVD-ROM – устройство, предназначенное  для чтения дисков формата DVD.

BIOS (Basic Input – Output System) – базовая система ввода-вывода – микросхема, установленная на материнской плате. Именно здесь хранятся основные настройки компьютера. С помощью BIOS можно изменить скорость работы процессора, параметры работы для других внутренних и некоторых внешних устройств компьютера. BIOS – это первый и самый важный из мостиков, связующий между собой аппаратную и программную часть компьютера. Поэтому для современных BIOS немало важными особенностями является возможность её обновления, работы со стандартом Plag&Play возможность загрузки компьютера с CD-ROM, сети и дисководов ZIP.

 

8

3. Внешние устройства компьютера

По-другому внешние устройства называют периферийными устройствами.

• Клавиатура – клавишное устройство управления персональным компьютером. Служит для ввода алфавитно-цифровых (знаковых) данных, а также команд управления.

Состав клавиатуры. Стандартная клавиатура имеет более 100 клавиш, функционально распределенных по нескольким группам:

Группа алфавитно-цифровых клавши предназначена для ввода знаковой информации и команд, набираемых по буквам.

Группа функциональных клавиш включает двенадцать клавиш (от F1 до F12), размещенных в верхней части клавиатуры. Функции, закрепленные за данными клавишами, зависят от свойств конкретной работающей в данный момент программы, а в некоторых случаях и от свойств операционной системы.

Служебные клавиши располагаются рядом с клавишами алфавитно-цифровой группы. К ним относятся клавиши SHIFT и ENTER, ALT и CTRL, клавиша TAB, ESC, BACKSPACE.

Служебные клавиши PRINT SCREEN, SCROLL LOCK и PAUSE/BREAK размещаются справа от группы функциональных клавиш и выполняют специфические  функции, зависящие от действующей  операционной системы. Общепринятыми  являются следующие действия:

PRINT SCREEN – печать текущего состояния  экрана на принтере (для MS-DOS) или  сохранение его в специальной  области оперативной памяти, называемой  буфером обмена (для Windows).

SCROLL LOCK – переключение режима  работы в некоторых (как правило,  устаревших) программах.

PAUSE/BREAK – приостановка/прерывание  текущего процесса.

Две группы клавиш управления курсором расположены справа от алфавитно-цифровой панели.

Курсором называется экранный элемент, указывающий место ввода знаковой информации. Курсор используется при  работе с программами, выполняющими ввод данных и команд с клавиатуры. Клавиши управления курсором позволяют  управлять позицией ввода.

Четыре клавиши со стрелками  выполняют смещение курсора в  направлении, указанном стрелкой. Действие прочих клавиш описано ниже.

 

 

9

PAGE UP/PAGE DOWN – перевод курсора  на одну страницу вверх или  вниз. Понятие «страница» обычно  относится к фрагменту документа,  видимому на экране. В графических  операционных системах (например Windows) этими клавишами выполняют «прокрутку» содержимого в текущем окне. Действие этих клавиш во многих программах может быть модифицировано с помощью служебных регистровых клавиш, в первую очередь SHIFT и CTRL Конкретный результат модификации зависит от конкретной программы и/или операционной системы.

Клавиши HOME и END переводят курсор в  начало или конец текущей строки, соответственно.