Информатика (устройство ПК)

1
ИНФОРМАТИКА
Часть 3.
Устройство
персонального компьютера
(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

2
Джон фон Нейман (1903-1957)
Венгеро-американский математик, сделавший важный вклад в
квантовую физику, квантовую логику, функциональный анализ,
теорию множеств, информатику, экономику и другие отрасли науки.
Наиболее известен как человек, с именем которого связывают
архитектуру большинства современных компьютеров (так называемая
архитектура фон Неймана), применением теории операторов к
квантовой механике (алгебра фон Неймана), а также как участник
Манхэттенского проекта и как создатель теории игр и концепции
клеточных автоматов.
Источник: Википедия
https://ru.wikipedia.org

3
Укрупненная блок-схема компьютера
Архитектура «машины фон Неймана»

4
3.1.
Процессор

5
Процессор
• Процессор (processor) является основным
«мозговым» узлом, в задачу которого
входят выполнение вычислений по
хранящейся в памяти программе и
обеспечение общего управления
компьютером.

6
Архитектуры процессора
– CISC-процессоры (CISC — Complex Instruction Set
Computing) с расширенной системой команд
– RISC-процессоры (RISC — Reduced Instruction Set
Computing) с сокращенной системой команд
• Совокупность всех возможных команд, которые
может выполнить процессор над данными,
образует систему команд процессора.
• Виды архитектур:

7
Параметры процессора
• Рабочее напряжение
• Разрядность
• Рабочая тактовая частота
• Размер кэш-памяти

8
3.2.
Память

9
Определение
• Память (Memory) компьютера предназначена для кратковременного и
долговременного хранения информации – кодов команд и данных.
• Информация в памяти хранится в двоичных кодах, каждый бит – элементарна
ячейка памяти – может принимать значение «0» или «1».
• Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, однозначно ее идентифицирующий в
определенный системе координат.
• В современных процессорах принята 32- или 64-разрядная адресация, т.е.
общее количество адресов составляет соответственно
232
= 4,3 Гбайта и 264
= 16 Эб (эксабайт).
Однако Windows 7 x64 в силу объективных причин поддерживает максимальное
адресное пространство размером 16 Тб (244
).
• Минимальной адресуемой единицей хранения информации в памяти является
байт, состоящий из 8 бит.

10
Виды памяти
• Внутренняя память – электронная память,
устанавливаемая на системной плате или на плате
расширения.
• Внешняя память – это память, реализованная в виде
устройств с различными принципами хранения
информации и обычно с подвижными носителями.
• (!) Для процессора непосредственно доступной
является внутренняя память, доступ к которой
осуществляется по адресу, заданной программой

11
Внутренняя память
• оперативная (ОП, ОЗУ), информация в
которой может изменяться процессором
в любой момент времени
• постоянная (ПЗУ), информацию которой
процессор может только считывать

12
Оперативная память
• RAM (Random Access Memory) – память с
произвольным доступом
• Предназначена для временного хранения
информации (программ и данных),
непосредственно участвующих в
вычислительном процессе.
• Используется для оперативного обмена
командами и данными между процессором,
внешней памятью (например, дисковой) и
периферийными устройствами (графическими,
ввода/вывода, коммуникационными и др.)

13
Типы оперативной памяти
• Динамическая память
DRAM (Dynamic RAM)
• Статическая память
SRAM (Static Random Access Memory),

14
Постоянная память
• ROM (Read Only Memory)
• Хранит записанные данные и при отсутствии
питающего напряжения, в отличие от статической
и динамической полупроводниковой памяти.
• Используется для энергонезависимого хранения
системной информации – BIOS (Basic
Input/Output System, базовой системы ввода-
вывода)

15
Внешняя память
• К внешней памяти относят устройства,
позволяющие автономно сохранять информацию
для последующего ее использования независимо
от состояния (включен или выключен) компьютер.
• Используют различные физические принципы
хранения информации – магнитный, оптический,
электронный в любых сочетаниях

16
Классификация по методу доступа
к информации
• Устройства с прямым (непосредственным)
доступом
• Устройства с последовательным доступом

17
Дисковые устройства
Устройство дискового
накопителя
Поворотный механизм
головки диска
Источник: www.intuit.ru
Источник: zstk.ru
Первый жесткий диск (HDD) был разработан фирмой IBM в 1956 г. и имел емкость 4,4 Мб.
Источник: http://scsiexplorer.com.ua/index.php/ljudi-i-tehnologii/istorija-kompjuternoj-elektroniki/1359-istorija-zhestkogo-diska.html
Скорость записи и считывания данных
с современного жесткого диска около
133 Мбайт/с за счет быстрого вращения
дисков (7200 об/мин)(©) Владислав Лавров, vlavrov.com

18
Устройства DVD
Впервые о разработке формата DVD (Digital
Video Disc) был официально объявлено в
сентябре 1995 г. группой из 10 компаний:
Hitachi, JVC, Matsushita, Mitsubishi, Philips,
Pioneer, Sony, Thomson, Time Warner, Toshiba.
Первые диски и проигрыватели DVD появились в ноябре 1996 года в
Японии. В марте 1997 года они появились в США и СНГ.
Источник: ru.wikipedia.org

19
Структура DVD-дисков и принцип записи
Основой записи и хранения данных на
дисках DVD–RAM и DVD-RW является
технология изменения фазового
состояния вещества. При записи и
считывании информации используется
различие отражательной способности
поверхности в зависимости от того,
находится ли она в кристаллическом или
аморфном состоянии.
При считывании информации с диска измеряется различие между темными аморфными
и яркими прозрачными зонами. Эту технологию вполне можно назвать оптической - для
чтения и записи достаточен всего лишь лазер.
Источник: http://stoik.ru/articles.php?cat=3&subcat=1&article=2002_12_99_3

20
Стандарты записи DVD-дисков
Источник: http://www.profiline-company.ru/about/info/nosit/dvd-tech/
• DVD-R (DVD Recordable - записываемый DVD)
• DVD-RW (DVD ReWritable - перезаписываемый DVD)
• DVD+R
• DVD+RW
• DVD-RAM (DVD Random Access Memory - перезаписываемый DVD)

21
Flash-память (flash-накопитель)
Энергонезависимый тип памяти, позволяющий
записывать и хранить данные в микросхемах.
Устройства на основе flash-памяти не имеют в
своем составе движущихся частей, что
обеспечивает высокую сохранность данных при
их использовании в мобильных устройствах.
Flash-накопитель представляет собой
микросхему, помещенную в
миниатюрный корпус. Для записи и
считывания данных устройство
подключают к компьютеру через USB-
порт.
История создания flash-накопителей: http://ofleshkah.ru/vsyo-o-fleshkax/istoriya-sozdaniya-usb-flesh-nakopitelej.html

22
Flash-карта
Flash-карта представляет собой
микросхему, помещенную в миниатюрный
корпус. Для записи и считывания данных
flash-карту подключают к компьютеру через
специальное устройство – картридер.
Первые образцы flash-памяти были
разработаны компанией Toshiba еще в 1984
г., однако массовое ее использование
началось только с появлением цифровых
фотокамер.
История создания flash-карт:
http://www.belsis.ru/useful/obzory_i_stati/flash-memory.html

23
Характеристики подсистемы памяти
• Объем хранимой информации, емкость
(Capacity).
• Время доступа (Time Access)
• Скорость обмена при передаче потока данных
(Transfer Speed).
• Удельная стоимость хранения единицы
данных

24
Иерархия запоминающих устройств

25
Кэш-память
• Это способ совместного функционирования двух
типов запоминающих устройств, отличающихся
временем доступа и стоимостью хранения
данных, который за счет динамического
копирования в «быстрое» запоминающее
устройство (ЗУ) наиболее часто используемой
информации из «медленного» ЗУ позволяет, с
одной стороны, уменьшить среднее время
доступа к данным, а с другой стороны, экономить
более дорогую быстродействующую память

26
Структура кэш-памяти

27
Использование подсистемы памяти
• Внутренняя (оперативная и постоянная) память
являются хранилищем постоянного кода,
который непосредственно может быть исполнен
процессором. В ней же хранятся данные, также
непосредственно доступные процессору, а
следовательно, и исполняемой программе.
• Внешняя память обычно используется для
хранения файлов, содержание которых может
быть произвольным.

28
3.3.
Периферийные
устройства

29
Виды периферийных устройств
• устройства ввода информации;
• устройства вывода информации;
• внешние устройства хранения
информации (внешняя память);
• коммуникационные устройства
(для обмена данными).

30
Устройства ввода
• Клавиатура

31
• Манипуляторы (устройства указания)

32
• Графические планшеты (диджитайзеры)

33
• Сенсорные экраны

34
• Сканеры
 Планшетные
 Ручные

35
• Сканеры
 Барабанные
 Слайд-сканеры

36
• Сканеры
 3D-сканеры
 Сканнеры штрих-кода

37
• Цифровые фотокамеры

38
Устройства вывода
• Видеомонитор (дисплей)

39
• Принтеры матричные

40
• Принтеры струйные

41
• Принтеры лазерные

42
• Графопостроитель (плоттер)

43
Внешние устройства хранения
• Стримеры

44
• Магнитооптические устройства

45
• Флэш-память

46
• Оптические диски (CD-ROM, DVD-ROM).

47
3.4.
Коммуникационные
устройства

48
Коммуникационные устройства
• Используются для связи компьютера с
различными приборами и средствами
автоматизации (адаптеры, аналого-
цифровые и цифро-аналоговые
преобразователи), а также для
подключения компьютера к каналам связи,
другим ЭВМ и вычислительным сетям
(сетевые платы, модемы, факс-модемы)

Информатика (устройство ПК)

More Related Content

What's hot

Viewers also liked

Similar to Информатика (устройство ПК)

More from Ural Federal University named after First President of Russia B.N. Yeltsin

Информатика (устройство ПК)