Строение персональных компьютеров IBM PC

 

 

РЕФЕРАТ

 

ПО ТЕМЕ:

«Строение персональных компьютеров IBM PC»

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение

1 Основные блоки IBM PC

2 Дополнительные устройства

3 Логическое устройство компьютера

3.1 «Составные» части

3.2 Микропроцессор

3.3 Виды памяти

3.4 Мониторы

3.5 Клавиатура

3.6 Модемы

3.7 Принтеры

3.8 Аудиоустройства

Заключение

Список литературы

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов  привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини ЭВМ. Это  стало предметом серьезного беспокойства фирмы IBM (International Bussines Machines Corporation) – ведущей компании по производству больших ЭВМ, и в 1979 году фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров.

Однако руководство фирмы  недооценило будущую важность этого  рынка и рассматривало создание компьютера всего лишь как мелкий эксперимент – что-то вроде одной из десятков проводившихся в фирме работ по созданию нового оборудования. Чтобы не тратить на этот эксперимент слишком много денег, руководство фирмы предоставило подразделению, ответственному за данный проект, невиданную в фирме свободу. В частности, ему было разрешено не конструировать персональный компьютер «с нуля», а использовать блоки, изготовленные другими фирмами. И это подразделение сполна использовало предоставленный шанс.

Прежде всего, в качестве основного микропроцессора компьютера был выбран новейший тогда 16-разрядный  микропроцессор Intel-8088. Его использование позволило значительно увеличить потенциальные возможности компьютера, так как новый микропроцессор позволял работать с 1 Мбайтом памяти, а все имевшиеся тогда компьютеры были ограничены 64 Кбайтами. В компьютере были использованы и другие комплектующие различных фирм, а его программное обеспечение было поручено разработать небольшой фирме Microsoft.

В августе 1981 года новый компьютер  под названием IBM PC был официально представлен публике и вскоре после этого он приобрел большую  популярность у пользователей.

Через один-два года компьютер IBM PC занял ведущее место на рынке, вытеснив модели 8-битовых компьютеров. Фактически IBM PC стал стандартом персонального компьютера. Сейчас такие компьютеры («совместимые с IBM PC») составляют около 90% всех производимых в мире персональных компьютеров.

 

1 ОСНОВНЫЕ БЛОКИ IBM PC

 

Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из трёх частей (блоков):

1. системного блока;

2. клавиатуры, позволяющей вводить символы в компьютер;

3. монитора (или дисплея) – для изображения текстовой и графической информации.

Компьютеры выпускаются  и в портативном варианте – в «наколенном» (лэптор) или «блокнотом» (ноутбук) исполнении. Здесь системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, а монитор сделан как крышка к клавиатуре.

Хотя из этих частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере «главным». В нем располагаются все основные узлы компьютера:

- электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройства и т.д.);

- блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

- накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);

- накопитель на жёстком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъёмный жёсткий магнитный диск (винчестер).

 

 

2 ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА

 

К системному блоку компьютера IBM PC можно подключать различные  устройства ввода-вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности.

Многие устройства подсоединяются через специальные гнезда (разъёмы), находящиеся обычно на задней стенке системного блока компьютера. Кроме  монитора и клавиатуры, такими устройствами являются, например:

- принтер – для вывода на печать текстовой и графической информации;

- мышь – устройство, облегчающее ввод информации в компьютер;

- джойстик – манипулятор в виде укрепленной на шарнире ручки с кнопкой, употребляется в основном для компьютерных игр.

- плоттер – устройство, позволяющее представлять выводимые из компьютера данные в виде рисунка или графика на бумаге. Называют обычно графопостроителем, или плоттером.

- диджитайзер – координирующий преобразователь, который используется в основном для задач САПР. В состав диджитайзера помимо самого планшета входит специальный указатель с датчиком, напоминающий авиационный прицел второй мировой войны.

Некоторые устройства могут  вставляться внутрь системного блока  компьютера:

- модем – для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть;

- факс-модем – сочетает возможность модема и телефакса;

- стример – для хранения данных на магнитной ленте.

Некоторые устройства, например, многие разновидности сканеров (приборов для ввода рисунков и текстов  в компьютер), используют смешанный способ подключения: в системный блок компьютера вставляется только электронная плата (контроллер), управляющая работой устройства, а само устройство подсоединяется к этой плате кабелем.

 

 

3 ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

 

3.1 «Составные» части

 

1) Микропроцессор

Самым главным элементом  в компьютере, его «мозгом», является микропроцессор – небольшая (в несколько сантиметров) электронная схема, выполняющая все вычисления и обработку информации. Микропроцессор умеет производить сотни различных операций и делает это со скоростью в несколько десятков или даже сотен миллионов операций в секунду. В компьютерах типа IBM PC используются микропроцессоры фирмы Intel, а также совместимые с ними микропроцессоры других фирм (AMD, Cyrix, IBM и др.).

2) Сопроцессор

В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много  математических вычислений (например, в инженерных расчетах), к основному  микропроцессору добавляют математический сопроцессор. Он помогает основному  микропроцессору выполнять математические операции над вещественными числами. Новейшие микропроцессоры фирмы  Intel (80486 и Pentium) сами умеют выполнять операции над вещественными числами, так что для них сопроцессоры не требуются.

3) Оперативная  память

Следующим очень важным элементом  компьютера является оперативная память. Именно из неё процессор и сопроцессор  берут программы и исходные данные для обработки, в неё они записывают полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро, так что процессору не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен, при выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается (за исключениями, о которых говорится ниже).

4) Контроллеры  и шина

Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его оперативной  памяти находились программа и данные. А попадают они туда из различных  устройств компьютера – клавиатуры, дисководов для магнитных дисков и т.д. Обычно эти устройства называют внешними, хотя некоторые из них могут находиться не снаружи компьютера, а встраиваться внутрь системного блока, как это описывалось выше. Результаты выполнения программ выводятся на внешние устройства – монитор, диски, принтер и т.д.

Таким образом, для работы компьютера необходим обмен информацией  между оперативной памятью и  внешними устройствами. Такой обмен  называется вводом-выводом. Но этот обмен  не происходит непосредственно: между  любым внешним устройством и  оперативной памятью в компьютере имеются целых два промежуточных  звена:

1. Для каждого внешнего устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером, или адаптером. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.

2. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которую в просторечии обычно называют шиной.

5) Электронные  платы

Для упрощения подключения  устройств электронные схемы IBM PC состоят из нескольких модулей – электронных плат. На основной плате компьютера – системной, или материнской, плате – обычно располагаются основной микропроцессор, 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. Через эти разъёмы контроллеры устройств подключаются непосредственно к системной магистрали передачи данных в компьютере – шине. Таким образом, наличие свободных разъёмов шины обеспечивает возможность добавления к компьютеру новых устройств. Чтобы заменить одно устройство другим (например, устаревший адаптер монитора на новый), надо просто вынуть соответствующую плату из разъёма и вставить вместо неё другую. Несколько сложнее осуществляется замена самой материнской платы.

6) Блок  – схема

На блок-схеме контроллер клавиатуры обычно находится на системной  плате, поскольку это упрощает изготовление компьютера. Иногда на системной плате  размещаются и контроллеры других устройств.

7) Контроллеры  портов ввода – вывода

Одним из контроллеров, которые  присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер портов ввода-вывода. Эти порты бывают следующих типов:

- параллельные (обозначаемые LPT1-LPT4), к ним обыкновенно подключаются принтеры;

- асинхронные последовательные (обозначаемые СОМ1-СОМ3). Через них обычно подсоединяются мышь, модем и т.д.

- игровой порт – для подключения джойстика.

Некоторые устройства могут  подключаться и к параллельным, и  к последовательным портам. Параллельные порты выполняют ввод и вывод  с большей скоростью, чем последовательные (за счет использования большего числа  проводов в кабеле).

 

3.2 Микропроцессор

 

Микропроцессор является «мозгом» компьютера. Он осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, и управляет работой остальных устройств компьютера. Скорость его работы во многом определяет быстродействие компьютера. В IBM PC используются микропроцессоры, разработанные фирмой Intel, а иногда – совместимые с ними микропроцессоры других фирм.

1) Характеристики  микропроцессоров

Микропроцессоры отличаются друг от друга двумя характеристиками: типом (моделью) и тактовой частотой. Наиболее распространены модели Intel – 8088, 80286,80386SX,80386,80486 и Pentium, они приведены в порядке возрастания производительности и цены. Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту – чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена микропроцессора.

2) Тактовая  частота

Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций (тактов) микропроцессор выполняет в одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц). Следует заметить, что разные модели микропроцессоров выполняют одни и те же операции (например, сложение или умножение) за разное число тактов. Чем выше модель микропроцессора, тем, как правило, меньше тактов требуется для выполнения одних и тех же операций. Поэтому, например, микропроцессор Intel-80386 работает раза в два быстрее Intel-80286 с такой же тактовой частотой.

3) Модели  микропроцессоров

Исходный вариант компьютера IBM PC и модель IBM PC ХТ использовали микропроцессор Intel-8088. В начале 80-х годов эти  микропроцессоры выпускались с  тактовой частотой 4,77 МГц, затем были созданы модели с тактовой частотой 12 МГц (т.е. новые модели работают в 1,7-2,1 раза быстрее). Модели с увеличенной  производительностью (тактовой частотой) иногда называются Turbo-ХТ. Сейчас микропроцессоры типа Intel-8088 производятся в небольших количества, и используются не в компьютерах, а в различных специализированных устройствах.

Модель IBM PC АТ использует более  мощный микропроцессор Intel-80286, и её производительность приблизительно в 4-5 раз больше, чем у IBM PC ХТ. Исходные варианты IBM PC АТ работали на микропроцессорах с тактовой частотой 6 МГц, затем были созданы модели этого микропроцессора с тактовой частотой от 12 до 25 МГц, т.е. работающие в 2-3 раза быстрее. Микропроцессор Intel-80286 имеет несколько больше возможностей по сравнению с Intel-8088, но эти дополнительные возможности используются очень редко, так что большинство программ, работающих на АТ, будет работать и на ХТ. Сейчас микропроцессоры типа Intel-80286 также считаются устаревшими и для применения в компьютерах не производятся.

4) Выбор  типа микропроцессора

Быстродействие основного  микропроцессора во многом определяет скорость работы всего компьютера и, тем самым, диапазон применения компьютера:

- компьютеры на основе микропроцессоров Intel-8088 (или Intel-8086) работают очень медленно, они уже полностью устарели и почти полностью вышли из употребления;

- компьютеры на основе микропроцессора Intel-80286 обеспечивают необходимое быстродействие для набора текстов, ввода исходных данных для бухгалтерских и аналогичных задач, многих компьютерных игр и т.д. Однако новые компьютеры такого класса уже не выпускаются (поскольку считаются морально устаревшими), а покупать их вряд ли целесообразно даже по бросовым ценам, так как для работы с большинством современных программ с графическим интерфейсом (например, с программами, выполняемыми в среде Windows) они практически не пригодны;