Голда О.А. Зайцев С.И. Мотченко Л.А. Структура ПЭВМ

Подождите немного. Документ загружается.

Кафедра экономической кибернетики и информационных технологий

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению лабораторной работы № 1

«Структура ПЭВМ»

по курсу «Информатика и компьютерная техника»

(для студентов I курса всех специальностей всех форм обучения

и студентов-иностранцев подготовительного отделения)

Рекомендовано

на заседании кафедры ЭКиИТ

Протокол № 5 от 10.02.09

Утверждено на заседании

методсовета ДонГТУ

Протокол № 5 от 13.03.09

Алчевск

ДонГТУ

2009

УДК У.в6

Методические указания к выполнению лабораторной работы №1

«Структура ПЭВМ» по курсу «Информатика и компьютерная техника»

(для студ. I курса всех спец. всех форм обучения и студентов-

иностранцев подготовительного отделения) /Сост.: О.А. Голда. - Ал-

чевск: ДонГТУ, 2009. - 38с.

Составитель О.А. Голда, ассист.

Ответственный редактор С.И. Зайцев, проф.

Ответственный за выпуск Л.А. Мотченко, инж.

УДК У.в6

Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи №1

«Структура ПЕОМ» за курсом «Інформатика й комп'ютерна техніка»

(для студ. I курсу всіх спец. всіх форм навчання й студентів-іноземців

підготовчого відділення) /Укл.: О.А. Голда. - Алчевськ: ДонДТУ, 2009.

- 38с.

Укладач О.О. Голда, асист.

Відповідальний редактор С.І. Зайцев, проф.

Відповідальний за випуск Л.А. Мотченко, інж.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Архитектура ПЭВМ .............................................................................4

2 Системный блок ...................................................................................6

2.1 Корпус.............................................................................................6

2.2 Системная (материнская) плата .....................................................8

2.3 Процессор .......................................................................................9

2.4 Системная шина ...........................................................................11

2.5 Оперативная память .....................................................................12

2.6 Графическая карта........................................................................13

2.7 BIOS..............................................................................................14

2.8 Жесткий диск................................................................................16

3 Внешние запоминающие устройства.................................................17

3.1 Оптические накопители................................................................17

3.1.1 CD-ROM, CD-R,CD-RW.......................................................18

3.1.2 DVD-ROM............................................................................19

3.1.3 BLU-RAY.............................................................................20

3.2 USB Flash Drive............................................................................21

4 Устройства ввода/вывода информации .............................................21

4.1 Устройства ввода информации ....................................................21

4.2 Устройства вывода информации..................................................23

4.2.1 Мониторы .............................................................................23

4.2.2 Принтеры..............................................................................24

5 Локальные вычислительные сети ......................................................26

5.1 Преимущества ВС ........................................................................28

5.1.1 Разделение ресурсов.............................................................28

5.1.2 Многопользовательский режим ...........................................29

5.2 Виды сетей....................................................................................29

5.2.1 Одноранговые сети...............................................................29

5.2.2 Иерархические сети..............................................................30

5.3 Топологии вычислительной сети .................................................31

5.3.1 Топология типа звезда..........................................................31

5.3.2 Кольцевая топология............................................................32

5.3.3 Шинная топология ...............................................................33

5.3.4 Преимущества и недостатки топологий ..............................35

Задание..................................................................................................36

Требования к отчету..............................................................................37

Контрольные вопросы ..........................................................................38

Цель работы: ознакомление с основными устройствами персо-

нальной ЭВМ (ПЭВМ), их назначением и краткими характеристиками.

1 АРХИТЕКТУРА ПЭВМ

Компьютер (англ. computer – «вычислитель») – машина для про-

ведения вычислений. При помощи вычислений компьютер способен

обрабатывать информацию по заранее определённому алгоритму.

Кроме того, компьютеры способны сохранять информацию и осущест-

влять поиск информации, выводить информацию на различные виды

устройств вывода информации. Своё название компьютеры получили

по своей основной функции – проведению вычислений. Однако в на-

стоящее время полагают, что основные функции компьютеров – обра-

ботка информации и управление.

В активное употребление термин был введён в конце 1970-х го-

дов компанией Apple Computer для своего компьютера Apple II и впо-

следствии перенесён на компьютеры IBM PC. Некоторое время персо-

нальным компьютером называли любую машину, использующую про-

цессоры Intel и работающую под управлением операционных систем

DOS, OS/2 и первых версий Microsoft Windows. С появлением других

процессоров, поддерживающих работу перечисленных программ, та-

ких, как AMD, Cyrix (ныне VIA), название стало иметь более широкую

трактовку.

Архитектура персонального компьютера – это компоновка его

основных частей, таких как процессор, ОЗУ, видеоподсистема, диско-

вая система, периферийные устройства и устройства ввода-вывода

(рис. 1.1).

Чипсет – это набор микросхем материнской платы для обеспе-

чения работы процессора с памятью и внешними устройствами.

Раньше компьютер имел до 2-х сотен микросхем на материнской

плате. Современные компьютеры содержат две основные большие

микросхемы чипсета:

− контроллер-концентратор памяти (MCH) или Северный мост

(North Bridge), который обеспечивает работу процессора с памятью и с

видеоподсистемой;

− контроллер-концентратор ввода-вывода (ICH) или Южный

мост (South Bridge), обеспечивающий работу с внешними устройства-

ми.

Выбор типа чипсета зависит от процессора, с которым он рабо-

тает, и определяет разновидности внешних устройств (видеокарты,

винчестера и др.).

Рисунок 1.1 – Структура ПЭВМ

Компоненты персонального компьютера представлены ниже, в

таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Компоненты персонального компьютера

Наименование Состав

Системный

блок

Блок питания, система охлаждения, материнская пла-

та, центральный процессор, шины, видеокарта,

звуковая плата, сетевая плата

Продолжение таблицы 1.1

Наименование Состав

Компьютерная

память

Оперативная память, твердотельный накопитель

(флеш-память), жёсткий диск

Запоминающие

устройства

Дисковод (дискета), стример, оптический привод (cd,

dvd, blu-ray disc)

Устройства

вывода

Монитор, колонки, наушники, принтер,

графопостроитель (плоттер)

Устройства

ввода

Клавиатура, мышь, микрофон, световое перо,

графический планшет, тачпад, трекбол, сенсорный

экран, сканер

Игровые уст-

ройства

Джойстик, руль, штурвал, педали, пистолет, геймпад,

дэнспад, трекер

Прочее Модем, ИБП, TV-тюнер

2 СИСТЕМНЫЙ БЛОК

Системный блок – корпус, в котором находятся основные функ-

циональные компоненты персонального компьютера.

В системном блоке расположены:

− материнская плата с установленным на ней процессором, ОЗУ,

картами расширения (видеоадаптер, звуковая карта);

− отсеки для накопителей – жёстких дисков, дисководов CD-

ROM и т. д.;

− блок питания.

2.1 Корпус

Форм-фактор (от англ. form factor) – стандарт технического из-

делия описывающий некоторую совокупность его технических пара-

метров, например форму, размер, положение и типы разъёмов, требо-

ваний к вентиляции, напряжениям и прочих параметров.

Полная башня (Full Tower): Размеры такого корпуса: ширина 15-

20см, высота 50-60см. Такой корпус имеет от 4 до 9 отсеков для уст-

ройств 5.25 дюймов (пример: привод DVD-ROM), имеет от 6 до 12 от-

секов под устройства 3,5 дюймов (пример: жесткий диск), имеет воз-

можность для установки семи карт расширения (например, TV-тюнер,

звуковая карта). Так же такой корпус вмещает полноразмерную сис-

темную плату ATX (об их размерах мы поговорим позже). Корпуса

такого типа самые большие, и вместимость различного «железа» у них

огромна. В этом случае все зависит уже от системной платы – сколько

она позволяет подсоединять жестких дисков, плат расширения, (кото-

рые потом находят себе место в просторе корпуса) и пр.

Применяются полные башни, в основном, для мощных компью-

теров, ориентированных исключительно на высокую производитель-

ность, т.к. такие системные блоки содержат в себе много комплектую-

щих, которые как известно выделяют много тепла, а в таком большом

корпусе охлаждение не затруднено.

Средняя башня (Mid Tower): Самый распространенный размер

среди домашних настольных компьютеров. Его размеры: ширина 15-

20см, высота 43-45см. Такие корпуса способны вместить полноразмер-

ную системную плату ATX, полноразмерные блок питания, несколько

жестких дисков и достаточно много жестких дисков. Размеры прием-

лемые и для высокопроизводительных ПК, и для обычного среднего

домашнего компьютера. Пространство внутри корпуса позволяет цир-

кулировать воздушным потокам внутри, обычно не затрудняя охлаж-

дение корпуса и устройств.

Мини-башня (Mini Tower): В основном распространены в секто-

ре офисных компьютеров. Из-за своих маленьких размеров (ширина

15-20см, высота 33-35см) они позволяют устанавливать немного: (1-2

оптических привода, 1-2 жестких диска и примерно 4 слота расшире-

ния) и устройства средней или ниже производительности. Во-первых,

по причине размеров, а во-вторых, по причине нагрева. Места в таком

корпусе мало, и поэтому требования к температуре устройств выше,

чтобы избежать лишнего шума вентиляторов и перегрева устройств.

Но в такой корпус можно уместить комплектующие, которых вполне

достаточно для офисной работы с текстом, презентациями и электрон-

ными таблицами.

Мини-ПК (Small Form Factor). При своих размерах (ширина 20

см, высота 18-23 см) они вмещают не более 2 слотов расширения, не-

много жестких дисков и подразумевают компактный блок питания. В

этом случае, что пользователь будет в основном пользоваться компо-

нентами встроенными в системную плату (которая тоже маленькая)

такими как встроенные платы видео и звук. Их использование: как

офисные ПК или как основа домашнего кинотеатра.

Так же существуют еще и форм-факторы Микро-ПК (которые

обладают еще меньшими по сравнению с Мини-ПК габаритами, но из-

за своих рамеров имеют и еще большие ограничения) и настольные

(горизонтальные корпуса, находящиеся на столе).

2.2 Системная (материнская) плата

Важнейшим узлом компьютера является системная плата

(system board), иногда называемая материнской (motherboard), основ-

ной или главной платой (main board). Системные платы выпускаются в

нескольких вариантах. Они отличаются размерами, или формфактора-

ми. Формфактор системной платы определяет тип корпуса, в котором

ее можно установить.

Название происходит от англ. motherboard, иногда используется

сокращение MB или слово mainboard – главная плата.

Основные компоненты, установленные на материнской плате:

− процессор;

− чипсет.

Северный мост (англ. Northbridge), системный контроллер,

обеспечивает подключение процессора к узлам, использующим высо-

копроизводительные шины: ОЗУ, графический контроллер.

В качестве шины для подключения графического контроллера

на современных материнских платах используется PCI Express. Ранее

эту нишу занимали шины AGP и PCI.

Южный мост (англ. Southbridge), периферийный контроллер,

содержит контроллеры периферийных устройств (контроллер НЖМД,

контроллер Ethernet, аудио-контроллер), контроллеры шин для под-

ключения периферийных устройств (шины PCI, PCI-Express и USB), а

также контроллеры шин, к которым подключаются устройства, не тре-

бующие высокой пропускной способности (шина LPC используется

для подключения загрузочного ПЗУ, также шина LPC используется для

подключения мультиконтроллера (англ. Super I/O) – СБИС, обеспечи-

вающей поддержку «устаревших» низкопроизводительных интерфей-

сов передачи данных: последовательного и параллельного интерфей-

сов, контроллера клавиатуры и мыши).

Как правило, северный и южный мосты реализуются в виде от-

дельных СБИС, однако существуют и одночиповые решения. Именно

набор системной логики определяет все ключевые особенности мате-

ринской платы и то, какие устройства могут подключаться к ней.

2.3 Процессор

Центральный процессор (ЦП, CPU – англ. céntral prócessing únit,

дословно – центральное вычислительное устройство) – процессор

машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера

или программируемого логического контроллера, отвечающая за вы-

полнение арифметических операций, заданных программами операци-

онной системы, и координирующий работу всех устройств компьюте-

ра.

Кэш (англ. cache) – промежуточный буфер с быстрым доступом,

содержащий копию той информации, которая хранится в памяти с ме-

нее быстрым доступом, но с наибольшей вероятностью может быть

оттуда запрошена. Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка

исходных данных из медленной памяти или их перевычисление, что

делает среднее время доступа короче.

Кэширование – это использование дополнительной быстродей-

ствующей памяти (кэш-памяти) для хранения копий блоков информа-

ции из основной (оперативной) памяти, вероятность обращения к кото-

рым в ближайшее время велика.

Различают кэши 1-, 2- и 3-го уровней. Кэш 1-го уровня имеет

наименьшую латентность (время доступа), но малый размер, кроме

того кэши первого уровня часто делаются многопортовыми. Так, про-

цессоры AMD K8 умели производить 64 бит запись+64 бит чтение ли-

бо два 64-бит чтения за такт, процессоры Intel Core могут производить

128 бит запись+128 бит чтение за такт. Кэш 2-го уровня обычно имеет

значительно большие латентности доступа, но его можно сделать зна-

чительно больше по размеру. Кэш 3-го уровня самый большой по объ-

ёму и довольно медленный, но всё же он гораздо быстрее, чем опера-

тивная память.

Многоядерные процессоры содержат несколько процессорных

ядер в одном корпусе (на одном или нескольких кристаллах).

Двухядерность процессоров включает такие понятия, как нали-

чие логических и физических ядер: например двухядерный процессор

Intel Core Duo состоит из одного физического ядра, которое в свою

очередь разделено на два логических. Процессор Intel Core 2 Duo со-

стоит из двух физических ядер, что существенно влияет на скорость

его работы.

Компания AMD изготовила четырехядерные процессоры еди-

ным кристаллом (в отличие от Intel, процессоры которой представляют

собой фактически склейку двух двухядерных кристаллов). Процессор

получил название AMD Phenom X4. Его отставание от современных

ему процессоров конкурента составляло от 5 до 30 и более процентов в

зависимости от модели и конкретных задач.

На настоящий момент (1-2 квартал 2009 года) обе компании об-

новили свои линейки четырёхядерных процессоров. Intel представила

семейство Core i7, состоящее из трех моделей, работающих на разных

частотах. Основными преимуществами данного процессора является

использование трехканального контроллера памяти (типа DDR-3) и

технологии эмулирования восьми ядер (полезно для некоторых специ-

фических задач). Кроме того, благодаря общей оптимизации архитек-

туры удалось значительно повысить производительность процессора

во многих типах задач. Слабой стороной платформы, использующей