Конспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с.




НазваниеКонспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с.
страница3/15
Дата публикации03.03.2013
Размер2.19 Mb.
ТипКонспект
uchebilka.ru > Информатика > Конспект
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15
Тема 1: Принципы построения компьютеров
^ План лекции:

1.7 История развития ПК

1.8 Структурная схема ПК

1.9 Состав системного блока
1.7 История развития ПК

История персональных компьютеров (ПК) началась в 80-е гг. XX в., когда практически одновременно компании Motorola, Zilog и Intel выпустили на рынок достаточно мощные микропроцессоры М68000, Z80 и Intel 8086.

На этих микропроцессорах были построены первые микроком­пьютеры (ПК):

  • Каурго II (Zilog);

  • Macintosh 128K (Motorola);

  • IBM PC XT (Intel — INTegrated ELectronics).

Каурго II был представлен публике в августе 1982 г. (рис. 4.1, а). компания Э. Кея Каурго Corporation.

При весе более десяти килограмм, Каурго II позиционировался как переносная система. Возможность работы в полевых условиях была подтверждена во время ралли Париж-Дакар в 1984 г., на кото­ром организаторами использовалось десять компьютеров Каурго II.



Каурго II Macintosh 128K

Рисунок 1.2-Первые ПК

Каурго II оснащался процессором Zilog Z80 с тактовой частотой 2,5 МГц. Объем ОЗУ составлял 64 Кб, ПЗУ — 2 Кб. Встроенный дисплей размером 9" был способен работать в текстовом режиме 80 х 24, поддержка графического режима не предусматривалась. Клавиатура компьютера была довольно удобной, с курсорными и цифровыми клавишами. Устройством хранения данных служили два дисковода для односторонних 5,25" дисков двойной плотности емко­стью 190 Кб. Работал Каурго II под управлением ОС СР/М (Control Program for Microprocessor) и стоил на момент выхода 1795 долл.

^ Модель 128К — первый продукт в семействе компьютеров Macintosh (рис. 4.1, б). Корпорация Apple представила ее в январе 1984 г.

Macintosh 128K базировался на 32-разрядном микропроцессоре Motorola 68000 с тактовой частотой 8 МГц, имел 128 Кб ОЗУ, 64 Кб ПЗУ, односторонний флоппи-дисковод (400 Кбайт; 3,5"), встроенный 9" черно-белый экран с графическим разрешением 512x342 точки, оснащался, помимо клавиатуры, манипулятором «мышь» и весил 20 фунтов (8 кг).

Однако очень скоро пользователи Macintosh 128K столкнулись с проблемой слишком малого объема оперативной памяти, при том, что возможностей для расширения ОЗУ конструкцией модели пре­дусмотрено не было. Посыпались многочисленные нарекания, по­будившие корпорацию Apple усовершенствовать свой продукт, и уже осенью того же 1984 г. был представлен новый «Мак» — модель Macintosh 512K (модель Macintosh 128K была снята с производства в октябре 1985 г.).
^ 1.8 Структурная схема

Структурная схема современного IBM PC-совместимого компьютера приведе­на на рис. 1.3.



Рисунок 1.3 - Структурная схема компьютера

Ядром компьютера являются процессор (один или несколько), ОЗУ, ПЗУ с BIOS и интерфейсные средства, связывающие их между собой и с остальными компонентами. Эти средства на рисунке изображены в виде «облака», поскольку их формы разнообразны (шины, хабы). Это «облако» обычно имеет интерфейсы одной или нескольких шин расширения (ISA, PCI/PCI-X, PCI-E), а также порта AGP (уже вытесняемого PCI-E). Стандартная архитекту­ра PC определяет набор обязательных средств ввода-вывода и средств под­держки периферии, включая систему аппаратных прерываний (i8259A), систему прямого доступа к памяти (i8237A), трехканальный счетчик (i8254), интерфейс клавиатуры и управления (i8042), канал управления звуком, память и часы CMOS.

На рисунке изображены лишь логические связи между этими устройст­вами; подразумевается, что с помощью средств того же «облака» они представ­лены своими стандартизованными регистрами в общедоступном пространстве ввода-вывода. Также подразумевается, что все компоненты получают требуе­мое питание, что превращает весь этот, набор компонентов в работоспособный компьютер. Конечно же, он должен быть дополнен периферией: дисплеем со своим адаптером, подключаемым к порту AGP, шине расширения или прямо в «облако», контроллерами шин периферийных устройств (ATA, SATA, SCSI, SAS, USB, FireWire), интерфейсов портов (COM, LPT, GAME...), дисководов, аудиосредств и пр.

«Облако» вместе со средствами ввода-вывода и поддержки периферии реализуется чипсетом системной платы, который обычно включает в себя и перечисленные выше интерфейсы.

^ Любой PC-совместимый компьютер имеет следующие характерные черты:

  • процессор, программно совместимый с семейством х86 фирмы Intel;

  • специфическую систему распределения пространства адресов памяти;

  • традиционное распределение адресов пространства ввода-вывода с фиксиро­ванным положением обязательных портов и совместимостью их программной модели;

  • систему аппаратных прерываний, позволяющую периферийным устройствам сигнализировать процессору о необходимости исполнения некоторых обслу­живающих процедур;

  • систему прямого доступа к памяти, позволяющую периферийным устрой­ствам обмениваться массивами данных с оперативной памятью, не отвлекая на это процессор;

  • набор системных (стандартных) устройств и интерфейсов ввода-вывода;

  • унифицированные по конструктиву и интерфейсу шины расширения (ISA, EISA, MCA, VLB, PCI/PCI-X, PCI-E, PC Card, Card Bus), состав которых может варьироваться в зависимости от назначения и модели компьютера;

  • базовую систему ввода-вывода (BIOS), выполняющую начальное тестирова­ние и загрузку операционной системы, а также имеющую набор функций, обслуживающих системные устройства ввода-вывода.

^ 1.9 Состав системного блока

Системный блок обычно включает в себя: системную плату, блок питания, накопители на дисках, разъемы для дополнительных устройств; платы расширения с контроллерами — адаптерами внеш­них устройств.

В зависимости от его конфигурации и размеров корпуса опреде­ляются такие характеристики ПК, как возможность дальнейшего расширения, транспортировка, доступ к компонентам и т. д.

Типы корпусов: Slimline, Desktop, Tower (Mini-Tower, Midi-Tower, Super-Big-Tower), File Server (рис. 1.4).

Рисунок 1.4- Типы корпусов ПК

Системная плата (рис. 4.4) является основой системного блока, который обеспечивает внутренние связи, взаимодействует через прерывания с внешними устройствами и содержит компоненты, оп­ределяющие архитектуру ПК. Системные платы с различными мик­ропроцессорами отличаются друг от друга по типам применяемых элементов и модулей памяти, возможностям конфигурирования и т. д. Набор микросхем на системной плате, обеспечивающий ра­боту ЦП по обмену данными с периферийными устройствами, на­зывают Chipset.



Разъемы задней панели 1,2 – разъемы PS/2 (мышь и клавиатура)

3,4 – разъемы USB

5 – принтер (LPT1

6-9 – штырьковые (D9) разъемы

последовательных портов

8 – игро­вой порт

9, 10, 11- разъемы звуковой платы (микрофон, линейный вход, линейный выход)

^ Рисунок 1.5-Системная плата АТХ и её основные разъемы

Чипсет

Chipset, или «PCIset» — совокупность микросхем, размещенных на системной плате, которые организуют потоки команд и данных в ПЭВМ.

Сюда входят: основная память, вторичная кэш-память и устройства, связанные с шинами ISA и PCI.

Кроме того, чипсет контролирует потоки данных НЖМД и других устройств, соединен­ных с каналом IDE. Иногда в состав чипсета включают и сам мик­ропроцессор.

Чипсеты производят различные фирмы — SIS, VIA, OPTI и Intel

Рассмотрим технические данные чипсет Intel Р35 (рис. 1.6).






Технология -45 нм

Частота 533 МГц, скорость передачи данных по каналу PCI Е 2.0 до 1000 Мб/с

В качестве северного моста применяется м/сх P35 GMСH, которая связана с южным мостом ICH9 по интерфейсу DMI, обеспечивающем скорость обмена данными до 2 Гб/с.

Для связи DDR2 имеется 2 канала по 6,4 Гбит/с.

Таблица 1.2- Сравнительные характеристики для iP35

Частота FSB

800/1066/1333 МГц

Поддержка 45-нм процессоров

+

Конфигурация памяти

2 канала по 2 слота

DDR2 667/800 DDR3 800/1067

8 Гб макс.

Дискретный графический интерфейс

PCI Express xl 6

Порты PCI Express

6 PCI Express xl

Шина между мостами

2 Гб/сек

USB

2.0, 12 портов

Каналы SATA

6 шт, 3 Гб/с максимум

Каналы РАТА

-

RAID

- (для ICH9R: 0, +1,0+1, 5)

Звук

HD Audio

Lan

Гигабитный адаптер


^ Дополнительные интегральные микросхемы

К системной шине и к МП ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные интегральные микросхемы, расширяющие и улучшающие функцио­нальные возможности микропроцессора:

  • математический сопроцессор;

  • контроллер прямого доступа к памяти;

  • сопроцессор ввода-вывода;

  • контроллер прерываний и т. д.

Математический сопроцессор широко используется для уско­ренного выполнения операций над двоичными числами с фиксиро­ванной и плавающей запятой, над двоично-кодированными деся­тичными числами, для вычисления некоторых трансцендентных, в том числе тригонометрических функций. Математический сопро­цессор имеет свою систему команд и работает параллельно (совме-щенно во времени) с основным МП, но под управлением последне­го. Ускорение операций происходит в десятки раз.

^ Контроллер прямого доступа к памяти (DMA — Direct Memory Access) обеспечивает обмен данными между внешними устройства­ми и оперативной памятью без участия микропроцессора, что суще­ственно повышает эффективное быстродействие ПК. Иными слова­ми, режим DMA позволяет освободить процессор от рутинной пере­сылки данных между внешними устройствами и ОП, отдав эту работу контроллеру DMA; процессор в это время может обрабаты­вать другие данные или другую задачу в многозадачной системе.

^ Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с МП существенно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при об­служивании нескольких внешних устройств (дисплея, принтера, НЖМД, НГМД и т. д.); освобождает МП от обработки процедур ввода-вывода, в том числе реализует и режим прямого доступа к памяти.

^ Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания. Прерывание — временная приостановка выполнения одной про­граммы с целью оперативного выполнения другой, в данный мо­мент более важной (приоритетной) программы. Контроллер прини­мает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уро­вень приоритета этого запроса и выдает сигнал прерывания в МП. Микропроцессор, получив этот сигнал, приостанавливает выполне­ние текущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживания того прерывания, которое запросило внешнее устройство. После завершения программы обслуживания восстанавливается выполнение прерванной программы. Контроллер прерываний является программируемым. Прерывания возникают при работе компьютера постоянно, достаточно сказать, что все про­цедуры ввода-вывода информации выполняются по прерываниям. Например, в компьютерах IBM PC прерывания от таймера возника­ют и обслуживаются контроллером прерываний 18 раз в секунду (длятся эти прерывания тысячные доли секунды и поэтому пользо­ватель их не замечает).

^ Основная память

Основная память (ОП) предназначена для хранения и оператив­ного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содер­жит два вида запоминающих устройств:

• оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM — Random Access Memory) предназначено для оперативной запи­си, хранения и считывания информации (программ и дан­ных), непосредственно участвующей в информационно-вы­числительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Большинство современных компьютеров комплектуются моду­лями типа DIMM (Dual-In-line Memory Module — модуль памяти с двухрядным расположением микросхем).

В компьютерных системах на самых современных процессорах используются высокоскорост­ные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR2 DRAM.



^ Рисунок 1.7- Модули памяти RIMM и DIMM

• постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM — Read Only Memory) предназначено для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации; позволяет оперативно только считывать информацию, хранящуюся в нем (изменить информацию в ПЗУ нельзя);

^ Специальная память

К устройствам специальной памяти относятся постоянная па­мять (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

^ Постоянная память (ПЗУ, англ. ROM, Read Only Memory — па­мять только для чтения) — энергонезависимая память, используется для хранения данных, которые никогда не потребуют изменения. Содержание памяти специальным образом «зашивается» в устройст­ве при его изготовлении для постоянного хранения. Из ПЗУ можно только читать.

Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) — энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого.

Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся програм­мы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памя­тью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.

Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны, это неотъемлемый эле­мент аппаратуры, а с другой стороны — важный модуль любой опе­рационной системы.

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-выво­да) — совокупность программ, предназначенных для автоматическо­го тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM (рис. 4.9).

CMOS RAM — это память с невысоким быстродействием и ми­нимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, а также о режимах его работы


.

Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Set-up — устанавливать, читается «сетап»).

Для хранения графической информации используется видео­память.

^ Видеопамять (VRAM) — разновидность оперативного ЗУ, в ко­тором хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам — про­цессору и дисплею. Поэтому изображение на экране меняется одно­временно с обновлением видеоданных в памяти.


Контрольные вопросы по теме 1


  1. Кем и когда была создана первая счетная машина, выполняющая арифметические действия.

  2. Какую машину можно считать первой вычислительной машиной.

  3. Когда была создана первая ЭВМ.

  4. Расскажите о вкладе фирмы IBM в создании ЭВМ.

  5. Кем и когда был создан первый микропроцессор.

  6. Когда и кем был создан первый микрокомпьютер (ПК).

  7. Расскажите о вариантах классификации ЭВМ.

  8. Кто сформулировал основные идеи построения современных ЭВМ.

  9. Расскажите о принципах программного управления Дж.фон Неймана.

  10. Перечислите основные части компьютера.

  11. Что представляет собой процессор.

  12. Общие сведения об оперативной памяти.

  13. Расскажите о назначении и делении периферийных устройств.

  14. В какой системе счисления работает компьютер. Что такое бит, байт, ячейка памяти и регистры.

  15. Расскажите о различных способах представления чисел.

  16. Расскажите о ячейках памяти, портах и регистрах.

  17. Назовите названия и характеристики первых ПК.

  18. Перечислите характерные черты любого РС-совместимого компьютера.

  19. Расскажите о составе системного блока.

  20. Объясните понятие чипсет, что входит в её состав.

  21. Расскажите об основной памяти компьютера.

  22. Расскажите о специальной памяти компьютера.


Тестирование по дисциплине «Архитектура компьютеров»

Тест 1 Тема: Принципы построения компьютеров
Группа ПЭВТ __________ студент ___________________________


№ вопроса


Вопросы


Варианты ответов

Ответ

Результат

1

Кем и когда была создана первая счетная машина

  1. Ч. Беббеджа в 1819г.







  1. Б. Паскаль в 1642г.




  1. Леонардо де Винчи в 16 веке




2

Когда была создана первая ЭВМ

  1. В 1943 г.







  1. В 1945 г.




  1. В 1973 г.




3

Когда был создан первый микропроцессор

  1. В 1943 г.







  1. В 1945 г.




  1. В 1973 г.




4

Кто сформулировал основные идеи построения современных ЭВМ

  1. Дж. фон Нейман в 1945 г.







  1. Дж.Мочли в 1943 г.




  1. Ч. Беббеджа в 1819 г.




5

Как компоненты компьюте­ра представляются для процессора

  1. В виде набора микросхем







  1. В виде наборов ячеек памяти




  1. В виде портов ввода-вывода




6

Какой компьютер был представлен в августе 1982 г.

  1. IBM PC XT







  1. Macintosh 128K




  1. Каурго II




7

В какой системе счисления работает компьютер

  1. Двоичной







  1. Десятичной




  1. Шестнадцатеричной




8

Минимальным информа­ционным элементом в ЭВМ является

  1. Байт







  1. Бит




  1. Кластер




9

В понятие чипсет компьютера входит:

  1. Микросхема процессора







  1. Микросхемы системной логики




  1. Просто, какая-то микросхема




10

Как обозначается постоянная память

  1. ROM







  1. RAM




  1. DRAM





Время тестирования 10 мин

^ Критерии оценки

Отлично - допускается одна ошибка

Хорошо - допускается две ошибки

Удовлетворительно –не более четырех ошибок

Неудовлетворительно –более четырех ошибок

Оценка ______ (___________________) Подпись преподавателя______________
Лекция 4

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

Похожие:

Конспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с. iconКонспект лекций по дисциплине «Методы и средства терапии и реабилитации»
Методы и средства терапии и реабилитации: Конспект лекций / Составитель С. В. Соколов. Сумы: Изд-во СумГУ, 2007. – 117 с

Конспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с. iconКонспект лекций. М., 2007
Айфичер, Э. Цифровая обработка сигналов = Digital Signal Processing. A practical Approach : пер с англ. / Э. Айфичер, Б. Джервис....

Конспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с. iconКонспект лекций по дисциплине «Математические методы и модели энергетического...
Основы работы в системе компас: конспект лекций составитель: Э. В. Колисниченко. – Сумы: Изд-во СумГУ, 2010. – 249 с

Конспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с. iconКонспект лекций в двух частях часть 2
Аналитическая химия : конспект лекций / составители: И. Г. Воробьева, Л. М. Миронович, С. Б. Большанина. – Сумы : Сумский государственный...

Конспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с. iconКонспект лекций по курсу «Источники энергии» для студентов специальности...
Конспект лекций по курсу «Источники энергии» для студентов специальности 000008 «Энергетический менеджмент» дневной и заочной форм...

Конспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с. iconКонспект лекций по дисциплине «Физическая химия»
Физическая химия: Конспект лекций/ Составитель С. Ю. Лебедев. Сумы: Изд-во СумГУ, 2007. 37 с

Конспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с. iconОперационные системы Конспект лекций
С. Н. Дроздов. Операционные системы: Конспект лекций. Таганрог: Изд-во трту, 2003. 136 с

Конспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с. iconАппаратные средства и периферийные устройства. Устройства хранения информации ”
В сегодняшнем деловом мире вы должны знать аппаратные средства компьютера, которые являются такими же типичными компонентами, как...

Конспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с. iconКонспект лекций по дисциплине:«Теория тестирования аппаратных и программных...
Краткий конспект лекций по теория тестирования аппаратных и программных средств

Конспект лекций часть 1 2008 перечень ссылок основная: М. Гук «Аппаратные средства ibm pc» 3-е изд., энцеклопедия, Киев. 2006. с. iconКонспект лекций по курсу “Общая химическая технология” / Составители:...
Конспект лекций по курсу «Общая химическая технология» предназначен для самостоятельного изучения курса студентами

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<