Разработка рекомендаций по комплектованию системного блока ПЭВМ

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ ГОРОДСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ УПРАВЛЕНИЯ ПРАВИТЕЛЬСТВА МОСКВЫ

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Направление «Информационные системы»

Курсовая работа

По учебной дисциплине: «Архитектура ЭВМ»

на тему: «Разработка рекомендаций по комплектованию системного блока ПЭВМ»

2011

Введение

Компьютером называется устройство, выполняющее математические и логические операции над символами и другими формами информации и выдающее результаты в форме, воспринимаемой человеком или машиной. Первые компьютеры использовались главным образом для расчетов, т.е. сложения, вычитания, умножения, деления и т.д. Сегодня компьютеры применяются для решения многочисленных и разнообразных других задач, таких, как обработка текста, графика и переработка больших массивов информации.

Машины, которые выполняют простые вычисления, обычно называются калькуляторами и работают, как правило, по жестким алгоритмам с использованием кнопок и клавиш. Хотя зачастую компьютеры управляются командами, вводимыми с клавиатуры, их основные функции обычно регулируются командами, хранимыми внутри машины, и известными как программное обеспечение, или программы. Действие, как калькуляторов, так и компьютеров сводится к манипулированию символами некоторого вида.

Типы компьютеров

Существуют два основных типа компьютеров: аналоговые и цифровые. Они различаются принципом построения, способом внутреннего представления информации и реакцией на команды.

Аналоговый компьютер работает, имитируя то, что он вычисляет; он делает это, непрерывно варьируя свои характеристики. Такая реакция представляет собой аналог процесса, воплощенного в задаче, с которой он имеет дело. В универсальном аналоговом компьютере имеются резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, между которыми могут устанавливаться соединения, отражающие условия той или иной задачи.

Что касается цифровых компьютеров, то они изменяют величины двоичных чисел, или битов, которые представляют элементы задачи, подлежащей решению. Числа в цифровом компьютере могут быть использованы также для представления других символов, таких, как буквы, знаки "плюс" и "минус" и т.п. Цифровые компьютеры, в отличие от аналоговых, работают конечными шагами.

Гибридные компьютеры, как следует из их названия, соединяют в себе характеристики упомянутых двух основных типов.

Аналоговый компьютер - аналоговая вычислительная машина (АВМ), которая представляет числовые данные при помощи аналоговых физических переменных (скорость, длина, напряжение, ток, давление), в чем и состоит его главное отличие от цифрового компьютера.

Принцип действия:

Представлением числа в механических аналоговых компьютерах служит, например, количество поворотов шестеренок механизма. В электрических - используются различия в напряжении. Они могут выполнять такие операции, как сложение, вычитание, умножение, деление, дифференцирование, интегрирование и инвертирование.

Результатом работы аналогового компьютера являются либо графики, изображённые на бумаге или на экране осциллографа, либо электрический сигнал, который используется для контроля процесса или работы механизма.

Эти компьютеры идеально приспособлены для осуществления автоматического контроля над производственными процессами, потому что они моментально реагируют на различные изменения во входных данных. Такого рода компьютеры широко используются в научных исследованиях. Например, в таких науках, в которых недорогие электрические или механические устройства способны имитировать изучаемые ситуации.

В ряде случаев с помощью аналоговых компьютеров, возможно, решать задачи, меньше заботясь о точности вычислений, чем при написании программы для цифровой ЭВМ. Например, для электронных аналоговых компьютеров без проблем реализуются задачи, требующие решения дифференциальных уравнений, интегрирования или дифференцирования. Для каждой из этих операций применяются специализированные схемы и узлы, обычно с применением операционных усилителей. Также интегрирование легко реализуется и на гидравлических аналоговых машинах.

Все функциональные блоки аналоговых вычислительных машин можно разделить на ряд групп:

Линейные - выполняют такие математические операции как интегрирование, суммирование, перемена знака, умножение на константу.

нелинейные (функциональные преобразователи) - соответствуют нелинейной зависимости функции от нескольких переменных.

логические - устройства непрерывной, дискретной логики, релейные переключающие схемы. Вместе эти устройства образуют устройство параллельной логики.

Цифровой компьютер

Почти все цифровые компьютеры являются электронными. Все они имеют в какой-то степени аналогичные компоненты для получения, сортировки, обработки и передачи информации и используют относительно небольшое число базовых функций для выполнения своих задач. Наиболее важными характеристиками цифровых компьютеров являются быстродействие, способность работать повторяющимися способами, воспроизводимость результатов и универсальность. Благодаря этим характеристикам цифровые компьютеры находят широчайшее применение в диапазоне от наручных часов до космических кораблей.

Существуют четыре основных вида цифровых компьютеров: суперкомпьютеры, большие компьютеры, миникомпьютеры и микрокомпьютеры (Персональный компьютер можно рассматривать как универсальный микрокомпьютер.) Все цифровые компьютеры имеют примерно одинаковое устройство, но различаются размерами и скоростью выполнения вычислений.

Основу компьютеров образует аппаратура (HardWare), построенная, в основном, с использованием электронных и электромеханических элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит в выполнении программ (SoftWare) - заранее заданных, четко определённых последовательностей арифметических, логических и других операций.

Любая компьютерная программа представляет собой последовательность отдельных команд.

Команда - это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат. Например, у команды "сложить два числа" операндами являются слагаемые, а результатом - их сумма. А у команды "стоп" операндов нет, а результатом является прекращение работы программы. Результат команды вырабатывается по точно определенным для данной команды правилам, заложенным в конструкцию компьютера. Совокупность команд, выполняемых данным компьютером, называется системой команд этого компьютера.

Компьютеры работают с очень высокой скоростью, составляющей миллионы - сотни миллионов операций в секунду.

Персональный компьютер

Персональные компьютеры меньше по размерам и менее разнообразны по сравнению с универсальными цифровыми. Однако персональных компьютеров больше, чем универсальных цифровых компьютеров всех других типов, вместе взятых, и их доля постоянно возрастает. Поэтому стоит более подробно остановиться на основных характеристиках персональных компьютеров.

Рис. 1 - Образец одного из первых компьютеров

Обычно персональный компьютер содержит одиночный микропроцессорный чип, который служит его центральным процессором. Современные персональные компьютеры имеют более ограниченные возможности, чем новейшие миникомпьютеры и большие компьютеры, но уже превосходят по мощности большие компьютеры 1980-х годов. Ограничения большей частью связаны со стоимостью: по мере снижения стоимости базовых компонентов выпускаются более мощные персональные компьютеры. Мощный и более дорогой тип микрокомпьютера, названный рабочей станцией, появился в середине 1980-х годов. На этих станциях применяются самые быстрые микропроцессоры и графические дисплеи высокого разрешения. Многие из них используют RISC-процессоры. По мере роста возможностей персональных компьютеров различие между персональным компьютером и рабочей станцией, как и между микрокомпьютером и миникомпьютером, стирается. Многое из того, что делают большие вычислительные машины, может выполняться и на персональных компьютерах, хотя, как правило, не так быстро. Большие компьютеры требуются для некоторых сложных функций обработки информации; для других, более простых функций, таких, как рутинная обработка текстов или документов, издательские процедуры и простые бухгалтерские операции, персональные компьютеры зачастую более эффективны, чем большие машины.

Рис. 2 - Схема стандартного персонального компьютера



Рис. 3 - Процессоры PA-RISC компании Hewlett-Packard

Архитектура

Термин "архитектура" по отношению к компьютеру во многом означает то же самое, что и по отношению к сооружению. Например, цифровые компьютеры, подобно большинству зданий, имеют общую базовую архитектуру. Базовая схема для большинства цифровых компьютеров была предложена в конце 1940-х годов Джоном фон Нейманом. Компьютер, подобно зданию, является системой, т.е. логическим соединением основных блоков, каждый из которых имеет специфическое назначение. Часто эти укрупненные блоки называются подсистемами и состоят из меньших блоков, служащих какой-то конкретной цели, которые зачастую включают в себя еще меньшие блоки и компоненты. В состав цифрового компьютера входит пять основных подсистем: устройство управления, арифметико-логическое устройство, подсистемы памяти, ввода-вывода и внутренних связей.

Память. 

Компьютерная память бывает двух видов: основная и внешняя. Основная память устроена подобно почтовому офису: она состоит из микроскопических ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный адрес, или номер. Элемент информации сохраняется в памяти с назначением ему некоторого адреса. Чтобы отыскать эту информацию, компьютер "заглядывает" в ячейку и копирует ее содержимое в свой "командный" пункт. Емкость отдельной ячейки памяти называется словом. Обычно длина слова для персонального компьютера составляет 16 двоичных цифр, или битов. Длина в 8 бит называется байтом. Типичные большие компьютеры оперируют словами длиной от 32 до 128 бит (от 4 до 16 байт), тогда как миникомпьютеры имеют дело со словами в 16-64 бит (2-8 байт). Микрокомпьютеры используют, как правило, слова длиной 8, 16 или 32 бит (1, 2 или 4 байт соответственно). Внешняя память обычно располагается вне центральной части компьютера. Поскольку внешняя память работает медленнее основной, она используется, главным образом для хранения информации, которая не требуется компьютеру срочно. Чтобы использовать внешнюю память, "командный пункт" компьютера обычно передает нужное содержимое части внешней памяти в основную. Основная память ограничена по объему, поэтому конструкторы компьютеров стремятся хранить во внешней памяти как можно больше информации.

Центральный процессор.

Ключевыми подсистемами компьютера являются управляющее устройство (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ). Вместе они составляют центральный процессор (ЦП) - "командный пункт". В ЦП компьютер манипулирует данными, хранит след своих команд и управляет остальными подсистемами. В большинстве микрокомпьютеров ЦП размещается на одиночном микроэлектронном чипе. У миникомпьютеров УУ зачастую находится на одном чипе, АЛУ - на другом, а команды, управляющие обоими этими устройствами, - на третьем. В больших компьютерах ЦП рассредоточен по многим чипам. Во всех случаях ЦП занимает сравнительно мало места.

Центральный процессор имеет дело непосредственно с программой, хранимой в основной памяти. Программа представляет собой просто перечень инструкций, указывающих компьютеру, что делать. Большинство компьютерных программ содержит два вида информации: команды и данные. Команды интерпретируются УУ, которое управляет всем, что должно быть сделано, например сложением в АЛУ. Команды поступают в УУ в форме кода операции, называемого так потому, что он сообщает компьютеру, что делать дальше. Большая часть компьютерных задач решается путем манипуляции данными: перемещения слов из одного места памяти в другое, сложения, вычитания, сравнения и изменения слов. Компоненты типичного ЦП показаны на рисунке: «Схема стандартного ПК». Обычно АЛУ выполняет следующие функции: сложение, вычитание, логические операции, сравнение и манипулирование битами. С помощью проводников АЛУ связано с рядом регистров, представляющих собой наборы схем памяти, которые действуют как временные запоминающие устройства в процессе функционирования ЦП. Обычно в компьютере имеются два набора регистров:

один для использования ЦП;

другой - для удержания следов команд задействованной программы

Среди регистров ЦП выделим прежде всего сумматор, который является устройством, непосредственно обслуживающим АЛУ. Самые последние результаты операций находятся, как правило, в сумматоре. Среди других регистров назовем счетчик команд (который хранит след адресов команд, подлежащих извлечению из памяти), указатель стека (который хранит след промежуточных результатов вычислений) и различные регистры общего назначения. УУ дешифрует команды, извлеченные из памяти, генерирует и выдает управляющие сигналы, необходимые для перемещения данных в компьютере, и сообщает АЛУ, что делать дальше.

Другие типы архитектуры.

Хотя большинство компьютеров имеет архитектуру фон Неймана, используются и другие архитектуры. Есть два типа ЦП с архитектурой фон Неймана, обозначаемых CISC (для компьютеров со сложным набором команд) и RISC (для компьютеров с упрощенным набором команд). Традиционный ЦП относится к типу CISC, позволяющему выполнять огромное разнообразие команд; RISC имеет меньше команд, но работает быстрее. RISC-процессор больше подходит для решения таких задач, где имеются многочисленные операции при относительно простых вычислениях, например приложения с интенсивным использованием графики; CISC-процессоры более предпочтительны в универсальных приложениях. Для процессоров обоих этих типов приближается ситуация, когда скорость вычислений ограничивается необходимостью выполнять все на одном процессоре.

Рис. 4

Блочная структура процессора Pentium имеет CISC- архитектуру, но при этом для повышения производительности в нем использованы многие структурные элементы RISC- процессоров (Они применялись и в процессоре предыдущего поколения 80486, но в меньшем количестве). В частности, для команд и данных предусмотрены раздельные кэши объемом по 8 Кбайт, интегрированные в микросхему.

Некоторые суперкомпьютеры, такие, как многопроцессорная машина, решают эту проблему путем использования параллельных матриц неймановских процессоров. Многопроцессорные машины используются там, где должны обрабатываться большие массивы сходных данных, например при прогнозировании погоды и в графике высокого разрешения. Параллельная машина распределяет данные между процессорами и выполняет расчеты одновременно. Еще один вид машины с параллельными процессорами - кластерный, или нейрокомпьютер, - использует очень простые микропроцессоры. Каждый из них действует подобно нейрону, отвечая на сигналы от нескольких различных входов. В нейрокомпьютере имеется сильно взаимосвязанная сеть таких микропроцессоров. Нейрокомпьютеры могут обучаться: при поступлении новых данных они настраивают реакции индивидуальных микропроцессоров и/или изменяют пути взаимосвязей. Эти компьютеры не программируются с помощью алгоритмов, используемых в других цифровых компьютерах; связи, алгоритмы отклика и законы обучения задаются программистом.

Внутренние коммуникации.

Компьютер должен иметь центральный канал коммуникаций, соединяющий все основные подсистемы. Во многих компьютерах этот канал называется шиной. Многие мини- и микрокомпьютерные системы содержат соответствующую универсальную шину, которая может подключать к компьютеру различные специализированные функции. Компьютер с такой шиной можно модернизировать постепенно по мере увеличения требований или изменений технологии.

Ввод и вывод. 

Цель функции ввода в компьютере - преобразование поступающей извне информации (образов, звуков, нажатий клавиш, положений указателя, напряжений термопар и т.д.) в двоичные числа. Функция вывода - обратный процесс - преобразует двоичные числа в визуальные изображения, печатные знаки, звуки, управляющие напряжения и т.п. По существу, все, что измеримо и может быть преобразовано в электрический аналог двоичных чисел, может быть использовано компьютером. Все, что компьютер способен вычислить, может, в свою очередь, конвертироваться в форму, понимаемую человеком или другими машинами. Один из часто используемых вводов-выводов содержит два устройства:

аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи;

первый превращает напряжения, такие, как в аналоговом компьютере, в двоичные числа;

другой - преобразует двоичные числа в напряжения.

Аппаратная часть компьютера

В дальнейшем подразумевается, что все сказанное относится как к большим, так и к персональным компьютерам. Различия будут оговариваться специально. Электронные цифровые компьютеры состоят из схем двух основных типов: логических вентилей и схем памяти на триггерах. Конечно, компьютер содержит и другие типы схем, например приводы, буферы и генераторы. Но вентили и триггеры выполняют ключевые логические функции компьютера.

Вентиль не имеет памяти и генерирует нужный выход только при наличии соответствующих входных сигналов.

Триггеры являются ключевыми элементами схем памяти.

Выходное напряжение триггера изменяется с первоначального значения на другое, когда поступает определенный входной сигнал, и остается неизменным до тех пор, пока не поступит другой сигнал, переводящий триггер в первоначальное состояние. Наиболее знакомым примером триггера может служить электрический выключатель света. Предположим, свет выключен. Тогда при нажатии кнопки выключатель замыкается, и свет загорается. Нажмите кнопку еще раз - выключатель размыкается, и свет гаснет. Это эквивалент триггера с одним входом. (Триггер с двумя входами может быть представлен сдвоенным переключателем.) Положение триггера «вкл.» задается сигналом «установить», положение «выкл.» - сигналом «сбросить». Вычислительная техника началась с разработки электронных компьютеров: первыми были машины на электронных лампах (первое поколение ЭВМ). Лампы работают быстрее и более надежны, чем реле. Ламповые компьютеры преобладали примерно с 1944 по 1958. Второе поколение компьютеров эволюционировало в течение нескольких лет после изобретения транзистора (1947). Транзисторы миниатюрнее, надежнее и расходуют значительно меньше энергии, чем электронные лампы. Первые транзисторные компьютеры работали не намного быстрее, чем ламповые, но имели другие преимущества.

Третье поколение компьютеров началось с введения многотранзисторной формы - интегральной схемы. В интегральной схеме на кусочек подложки (как правило, кремния) помещается максимально возможное количество схемных элементов. Каждая интегральная схема начала 1960-х годов содержала четыре или пять логических вентилей. В начале 1970-х годов появились первые большие интегральные схемы (БИС). В 1980-х годах упор делался на сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) и сверхскоростные интегральные схемы. В 1990-х годах фирма "Интел" создала чип i860XP -высокопроизводительный микропроцессор, содержащий 2,5 млн. транзисторов; этот чип одновременно обрабатывает 64 бит со скоростью 100 млн. операций в секунду. Число компонентов на чипе в среднем удваивалось каждый год начиная с 1966, и до конца века этот темп сохранился. Интегральная схема имеет немало преимуществ перед дискретным транзистором: она работает быстрее, более надежна, потребляет меньше энергии и имеет значительно меньшие размеры. Упомянутый выше чип фирмы "Интел" представляет собой прямоугольник размером приблизительно 10х15 мм, а соединения на нем имеют ширину 0,8 мкм. Для прорисовки этих исключительно тонких линий применяется электронный луч. Малые размеры элементов позволяют также повысить быстродействие интегральных схем. Компьютеры на электронных лампах имели быстродействие 50 000 операций в секунду. Во втором и третьем поколениях машин схемы работали в наносекундном диапазоне. Машины четвертого поколения, называемые также суперкомпьютерами, выполняют десятки или сотни миллионов операций в секунду. В машине "Крей-2", например, проблема быстродействия решается приданием ей цилиндрической формы, что позволяет минимизировать длину проводников, соединяющих ее элементы. Следующим шагом в попытках увеличить быстродействие компьютеров становится создание оптических микроэлектронных схем. Оптические схемы, в которых данные передаются световыми импульсами, используют то преимущество, что световые волны в стеклянных волокнах распространяются с меньшими задержками и искажениями, чем электронные импульсы в проводах. Применение этих методов позволит малым компьютерам иметь быстродействие и возможности современных суперкомпьютеров.

Центральный процессор. 

ЦП типичного компьютера состоит из большого числа логических вентилей и триггеров. УУ использует много вентилей, чтобы выбрать способ обработки, которая должна быть выполнена в АЛУ, а также направить полученные результаты другим частям компьютера. Регистры, о которых мы рассказывали выше, представляют собой большей частью матрицы из триггеров. Наметился ряд тенденций в конструкции и производстве ЦП. В больших компьютерах и многих миникомпьютерах ЦП состоит из набора чипов, каждый из которых выполняет специальную функцию. В этих машинах каждый из основных блоков ЦП - АЛУ, УУ, микрокоманды для УУ - может находиться на одном или нескольких чипах. (Микрокоманды, по существу, сообщают УУ, какие проводники и вентили нужно соединить, чтобы выполнить команду.) Эти ЦП слишком сложны, чтобы их можно было уместить на одном чипе. Такой подход также позволяет вносить изменения в схему компьютера путем замены одного или двух чипов, а не всего ЦП. В некоторых компьютерах выполняемая задача разделяется между несколькими ЦП. Этот метод известен как параллельная обработка. Некоторые ЦП работают непосредственно в терминах языка программирования, а не обычной архитектуры. Ожидается увеличение разнообразия конструкций и возможностей ЦП. Вероятен также отход от традиционной архитектуры по мере роста объема и скоростей обработки.

Вероятно, самый большой скачок в конструировании ЦП был сделан с появлением в 1971 микропроцессора 4044 фирмы "Интел". Этот 4-разрядный микропроцессор представлял собой сравнительно медленный чип с ограниченным набором команд, но он и его наследники сделали возможным создание карманных калькуляторов и цифровых часов и привели к разработке микрокомпьютера. В 1974 появились 8-разрядные микропроцессоры, обрабатывающие по 8 бит информации одновременно. Как упоминалось раньше, микропроцессор (или другой ЦП) принимает информацию в виде «слов». Например, память компьютера по командам УУ подает в сумматор сразу 8 бит. Затем УУ добавляет, например, число 00101101 к битам в сумматоре (снова сразу все). Теперь в сумматоре находится новый набор из 8 бит. Далее УУ передает эти 8 бит в память, все сразу. На каждом из этих шагов 8 бит обрабатываются или перемещаются одновременно, но индивидуальные действия - их ввод, сложение, копирование результата - выполняются последовательно. В принципе, чем больший размер слова доступен для обработки ЦП, тем больше информации он может «проглотить» сразу и тем быстрее он выполняет свои задачи. Восьмиразрядные микропроцессоры дали жизнь микрокомпьютерам, сложным компьютерным терминалам и ряду «интеллектуальных» устройств; прогресс в вычислительной технике продолжается.

В 1990-х годах имелись сотни миллионов 8- и 16-разрядных микропроцессоров, а в большинстве новых персональных компьютеров и рабочих станций использовались 32-разрядные микропроцессоры, выполняющие миллионы операций в секунду. В 1999 фирмой "Интел" выпущен высокопроизводительный микропроцессор "Пентиум III" с тактовой частотой 500 МГц, интегрированной кэш-памятью до 2 Мб и повышенными возможностями в таких сферах, как распознавание речи и трехмерная графика. Одним из логических следствий микроэлектронной технологии была разработка всего компьютера, включая память, на чипе. Конечно, для таких малых компьютеров память довольно ограниченна, но она достаточна для разработки таких устройств, как реле-регуляторы автоматического зажигания и топливных систем автомобилей и микроволновых печей, а также полноценных «карманных» компьютеров.

Устройства памяти. Основная память.

Главным устройством памяти для компьютеров второго поколения и для многих больших компьютеров третьего поколения был магнитный сердечник - крохотное колечко магнитного материала размером с бусинку. С помощью тонких проводов, прошивающих колечки в вертикальном и горизонтальном направлениях, из этих сердечников вяжется сетка внутри компьютера. Каждый сердечник хранит магнитный заряд. Направление магнитного потока определяет состояние 1 или 0.

Запоминающее устройство на сердечниках было изобретено в 1948 Э. Уонгом и широко использовалось в 1950-1960-х годах. Запоминающее устройство на сердечниках является энергонезависимой памятью, т.е. оно сохраняет свое содержимое даже тогда, когда электроэнергия отключается. Сердечники выполняли функции появившихся ранее ламповых триггеров и привели к появлению термина «оперативная память». Позже память на сердечниках была вытеснена микроэлектронными устройствами, однако она все еще используется в армейском оборудовании, на космических кораблях и для других специальных применений.

Важным дополнением к микропроцессору является память на интегральных схемах. Существуют два основных класса этой памяти: оперативное запоминающее устройство с произвольной выборкой (ОЗУ) и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). ОЗУ работают быстро: микропроцессор может получать доступ к ним за 10-20 нс. Обычные коммерческие модули ОЗУ хранят до 256 Мб (1 Мб равен 1 048 576 байт). ОЗУ надежны и работают годами, выполняя миллиарды операций. ОЗУ помнят только то, что вы сообщили им в последний раз; все остальное стирается. ОЗУ потребляют довольно мало энергии, если сравнивать их с другими интегральными схемами примерно тех же размеров и плотности упаковки. Некоторые ОЗУ расходуют так мало энергии, что достаточно маленькой батарейки, чтобы активизировать или хотя бы поддерживать их память после отключения основного источника энергии. Эти ОЗУ часто используются в небольших портативных компьютерах и калькуляторах. При отключении энергии ОЗУ свою память теряет.

ПЗУ же запоминает практически навсегда. ПЗУ особенно удобны для задач, которые нуждаются в неоднократном повторении одного и того же набора команд. ПЗУ работают обычно медленнее, чем ОЗУ, но зато их память постоянна и помехоустойчива. Кроме того, свой проигрыш в скорости реакции ПЗУ компенсируют плотностью упаковки. Характеристика ОЗУ и ПЗУ, именуемая произвольным доступом, относится к способности микропроцессора или другого ЦП получать доступ к любому элементу памяти в любое время. Например, если телефонный номер хранится где-нибудь в ОЗУ или ПЗУ и ЦП (через свою программу) знает, где этот номер находится, то ЦП может набрать его почти мгновенно. Важно лишь, чтобы было известно, где он находится. Не все ПЗУ имеют абсолютно постоянную память. Некоторые ПЗУ-подобные устройства обладают, так сказать, полупостоянной памятью, т.е. они помнят (даже при отключенном питании), что им сообщалось, до тех пор, пока не подвергнутся стиранию и перезаписи.

Стирание осуществляется путем экспозиции чипа в ультрафиолетовых лучах высокой интенсивности (например, в стираемом ПЗУ - СПЗУ) или другими способами, как в некоторых современных чипах памяти со стиранием и записью.

Внешняя память.

К внешней, или периферийной, памяти относятся магнитные ленты, магнитные диски и память на магнитных доменах. Внешняя память дешевле внутренней, создаваемой обычно на основе полупроводников. Кроме того, большинство устройств внешней памяти может переноситься с одного компьютера на другой. Главный их недостаток в том, что они работают медленнее устройств внутренней памяти. Магнитные ленты в качестве устройств внешней памяти многим знакомы по аудио- и видеомагнитофонным кассетам. И те и другие хранят аналоговые данные, т.е. сигналы, которые изменяются непрерывно, - например, от пианиссимо скрипки до мажорного звука духового инструмента рок-группы. Для использования этих носителей в компьютерах необходимо преобразовать аналоговые сигналы в цифровую форму, т.е. в сигналы, соответствующие двоичным цифрам 0 и 1.

Это сравнительно дешевый и довольно медленный носитель. Тем не менее, в мощных компьютерах для хранения больших объемов данных часто используют высокоскоростные многодорожечные магнитные ленты. Эти ленты удобны для резервного копирования всей информации с дисков компьютерных систем. По виду ленточные картриджи похожи на аудиокассеты, но предназначены для цифровой записи. Плотность записи в них выше, чем у аудиокассет, а ленты подвергаются специальному тестированию. Они используются при создании резервных копий для систем на жестких дисках.

Цифровые аудиоленты также используются в качестве средства резервирования. При этом в кассете меньшего размера, чем аудиокассета, может храниться до миллиарда байт данных. Все типы ленточных запоминающих устройств имеют один основной недостаток - последовательный режим работы, т.е. лента должна прокручиваться до нужного элемента, что отнимает много времени. Требование экономии времени вынуждает пользователя обращаться к другому, более популярному средству хранения информации для небольших компьютеров, - гибкому диску, или дискете.

Гибкий магнитный диск является компромиссным решением между магнитной лентой и граммофонной пластинкой. Это небольшой, тонкий и гибкий пластиковый диск, на одной или обеих сторонах которого нанесено магнитное покрытие. Диск с покрытием заключается в защитный конверт или оболочку, имеющую отверстия для доступа головки чтения/записи и двигателя дисковода. Гибкие диски «проигрываются» аналогично грампластинке, но с помощью головки магнитной записи, а не иголки. Подобно магнитной ленте, гибкий диск может формировать постоянную запись программы или данных; поскольку он допускает стирание, его содержимое может быть изменено.

Гибкий диск, в отличие от магнитной ленты, является средством произвольного доступа. Информация, записанная на диске, располагается концентрическими окружностями (дорожками) на его поверхности. Одна или две дорожки обычно используются для хранения оглавления. Чтобы найти конкретную запись на диске, компьютер дает указание магнитной головке переместиться к дорожке с оглавлением и найти координаты места нужной информации; при этом диск вращается под магнитной головкой. Как только нужная запись найдена в оглавлении, компьютер приказывает магнитной головке переместиться к соответствующему месту диска. Те же принципы действуют при записи информации.

Чтобы изменить информацию на магнитной ленте, надо прочитать всю ленту, вставить изменения и перезаписать измененный вариант. Принцип гибкого диска позволяет исправить конкретный сегмент записей, не затрагивая остальной поверхности. Вот почему запись на диске может быть осуществлена частями, каждая из которых вставляется в любое подходящее место. Единственное дополнительное требование состоит в том, чтобы оглавление на диске изменялось в соответствии с изменениями, сделанными на этом диске.

Рис. 5 - Восьмидюймовая дискета

Промышленность выпускает гибкие диски в основном размера 3,5 дюйма (89 мм). Типичный гибкий диск может хранить до 1,5 млн. знаков (байтов), что эквивалентно 900 страницам машинописного текста, напечатанного через два интервала. Имеются также диски большей информационной емкости. Дисководами для гибких дисков оснащаются практически все персональные компьютеры.

Жесткий диск подобен гибкому, но сделан из прочных и жестких материалов. Он может вращаться быстрее и вмещает больше информации. Типичный дисковод жесткого диска для персонального компьютера почти не отличается размерами от дисковода гибкого диска, но минимальная емкость современного жесткого диска достигает 25-50 Гб, т.е. в тысячи раз больше, чем у гибкого. Кроме того, жесткие диски гораздо быстрее связываются со своим компьютером, чем дискеты. Поиск, который длится до нескольких секунд на дискете, занимает на жестком диске лишь сотые доли секунды. Жесткий диск в большинстве компьютеров служит внешним устройством хранения текущих записей и прикладного программного обеспечения. Обычно жесткий диск заключается в прочный герметичный корпус. Если такой диск отказывает, то компьютер, не имеющий резервной памяти, становится бесполезным. Некоторые жесткие диски, подобно гибким, могут удаляться из дисковода. Жесткие диски дороже дискет, однако, стоимость единицы емкости у них постоянно уменьшается.

Рис. 6 - Жесткий диск последнего поколения SATA-II 1Tb Samsung HD105SI

компьютер память винчестер тиггер

Рис. 7 - Блок схема винчестера



Рис. 8 - Схема системы записывания информации на диск

Система хранения информации на компакт-диске. При записи твердотельный лазер «выжигает» информацию на диске в виде крошечных углублений. При поиске такой же лазер используется (но в режиме пониженной мощности) для «чтения» информации: отраженный свет лазера преобразуется в электрические сигналы, которые воспроизводят первоначальную информацию. Положение лазера в режиме записи и поиска задается линейными двигателем и оптическим датчиком. 1 - подложка; 2 - слой оксида; 3 - покрытие; 4 - деталь; 5 - лазерный луч; 6 - линейный оптический датчик положения; 7 - оптическая головка; 8 - диск; 9 - лазерный диод; 10 - фотоприемник; 11 - линейный двигатель.

Оптический диск имеет сходство, как с магнитным диском, так и с граммофонной пластинкой. Существуют диски CD-ROM, диски с однократной записью и многократным чтением и стираемые диски. Компакт-диски и диски с однократной записью используются для хранения большого количества информации, не подлежащей изменению. Последние заполняются только один раз, и введенная информация не может быть стерта. Стираемые оптические диски могут использоваться аналогично жестким дискам. По размерам оптические диски варьируются от размеров видеодиска до диаметров 133 мм и менее, характерных для звуковых компакт-дисков.



Рис. 9 - Стандартный оптический диск

Оптический диск, как и грампластинка, хранит информацию на спиральной дорожке. Как и в случае с магнитным диском, считывающая головка оптического плейера перемещается вдоль фиксированной направляющей радиально вперед-назад, а не на рычаге, вращающемся около некоторого центра, как в случае грампластинки. Для записи и чтения информации используется лазерный луч. Оптический компакт-диск хранит информацию в форме маленьких поверхностных углублений, соответствующих двоичным числам. Вариации интенсивности лазерного луча, отраженного от этих углублений, распознаются фотоэлементом, который превращает их в электрические сигналы.

Стираемые оптические диски имеют покрытие, которое реагирует на магнитное поле от записывающей головки дисковода изменением оптической поляризации. Затем эти изменения могут быть превращены считывающей головкой в электрические сигналы. Информация, записанная на магнитооптическом диске, стирается путем комбинированного действия магнитного поля и лазерного луча. На диске CD-ROM диаметром 120 мм может храниться свыше 300 000 страниц печатного текста, или 650 Мб информации. Коммерческие CD-ROM используются для размещения многочисленных и разнообразных справочных материалов, клипов для компьютерной графики, анимации и комбинаций текста, звука и изображений. Они становятся незаменимыми в мультимедийных системах. Магнитооптические диски имеют такие же размеры, как и распространенные дискеты (89 и 133 мм).

Технология производства запоминающих устройств постоянно совершенствуется, что приводит к повышению быстродействия и надежности и снижению стоимости, а у пользователя появляется выбор, практически удовлетворяющий поставленной вычислительной задаче.

Устройства ввода-вывода.

Компьютер должен иметь возможность связываться с внешним миром. Кроме устройств внешней памяти, рассмотренных выше, компьютер снабжается связями с оператором, линиями телекоммуникаций, датчиками, исполнительными механизмами и другими машинами.

Задачи

Анализ рынка комплектующих.

Рекомендации по подбору комплектующих.

Рекомендации по дальнейшему развитию системы.

Анализ рынка комплектующих:

В настоящее время, почти каждый человек может позволить себе покупку персонального компьютера. Разнообразие стационарных ПК стало на столько большим, что теперь предоставляется возможность выбора ЭВМ для конкретных целей.

Для работы подойдет стандартный агрегат комплектации 2001-2005 года, т.к. работа с документами не требует виртуозных способностей видеокарты.

Для домашнего ПК можно посмотреть блоки, созданные 2007-2010 года. В них уже виден технологический прогресс во всем.

Для игр лучше покупать компьютеры последнего поколения, т.к. их собирают из новинок компьютерной индустрии.

В данной работе, я рассмотрю «домашний» ПК и помогу правильно выбрать стационарный блок с возможностью дальнейшего усовершенствования.

По данным аналитической компании IDС, за первый квартал 2010 года рынок компьютеров возрос на 24%, благодаря повышению спроса со стороны пользователей и предприятий. Ей вторит исследовательское агентство Gartner. Однако они считают, что рынок вырос на 27%.

IDC отмечают, что рост продаж осуществлялся во всех категориях компьютерной продукции, даже в категории настольных ПК.

Доходы компании Intel в этом периоде возросли на значительные 44%.Gartner сообщает, что в результате произошедшего в первом квартале роста рынка выдающихся результатов удалось достичь четырём поставщикам компьютеров:поставки ASUS возросли на 115% - продукция компании оказалась наиболее востребованной покупателями; Lenovo добилась повышения продаж на 59%; Acer и Toshiba увеличили свои доходы, соответственно, на 54% и 35,8%.

Рекомендации по подбору комплектующих:

По данным аналитиков, в первом квартале средняя заработная плата по всем регионам России составляет от 10000 - 56000 рублей.

Технические характеристики:

Процессор: AMDAthlonIIX2 250 3.00 Ghz 2MbSocketAM3

Память: 2GbDDR-III 1333

Жесткийдиск: 320Gb 7200 rpm 8MbSATA-II

Матер.плата: MCP68S

Привод: DVD-RW SATA

Видео: NVIDIA GeForce GT 520 CUDA 1024MB DDR3 64Bit Dual DVI-I HDMI HDCP D-Sub

Порты: 6xUSB 2.0, PS/2, Cardreader

Сеть: 1000 / 100 / 10 mbps

Блок питания: 350Wt

Гарантия: 12 мес.

ПО: Windows 7 Starter SP1 32-bit Russian

Стоимость: 13826 рублей

Этот компьютер совмещает в себе потребности и дальнейшее развитие.

Рекомендации по дальнейшему развитию системы:

Данный ПК можно всесторонне развивать, начиная с процессора, заканчивая корпусом (основываюсь на мнении «сначала мозги, потом - обложка»).

Начнем с материнской платы.

На компьютер установленаBiostar N68S3B (sAM3, NVIDIA MCP68S, GeForce 7025 GPU).(Рис.12.)

Формфактор: MicroATX

Тип разъема: Socket AM3

Поддержка процессоров: AMDPhenomIIX4/X3/X2, MDAthlonIIX4/X3/X2, AMDSempron

Чипсет (Северный мост): Nvidia MCP68S

Частота шины данных: 1333 МГц

Поддержка памяти: 2 x DDR3 DIMM; Количество каналов 2

Максимальный объем оперативной памяти: 8 ГБ

Контроллер RAID: 0, 1

Встроенное видео: Есть

Встроенное аудио: 6-канальный HD-кодек VIA VT1708B

Количество разъемов SATA II: 2

Количество разъемов SATA III: Нет

Внешние разъемы: 2 x PS/2 , 4 x USB 2.0 , 1 x VGA , 1 x RJ-45 , 3 x Аудио

Слоты для плат расширения: 1 xPCI-E 16x, 1 xPCI

Физические размеры: 23.5 x 17cм

Если Вам надоел стандартный процессор:AMDAthlonIIX2 250 3.00 Ghz 2MbSocketAM3, предлагаю заменить его на процессор следующего поколения: AMD Athlon II X4 640 (3.0Ghz,2Mb,95W,AM3)

По многочисленным отзывам, могу судить, что этот процессор - Ваше окно на уровень всех новейших ПК. Он даст Вам возможность наслаждаться работой в программах, требующих большой нагрузки и играть в игры. Стоимость = 5150 рубля.

Оперативную память могу посоветовать увеличить только до 4 Gb, т.к. больше - будет нецелесообразно. У меня на компьютере всегда стоял Kingston, поэтому и Вам советую DDR3 DRAM 2GB PC-3 10600 (1333MHz). Стоимость = 650 рублей x2.

Жесткий диск советую поменять на немного большего объема 500Gb Samsung HD502HI/HD503HI (SATA-II, 5400rpm, 16MB, NCQ). Стоимость = 1500 рублей.

Вентилятор на процессор рекомендую ScytheKatana 3 (SCKTN-3000). Стоит недорого и охлаждает хорошо. Стоимость = 1040 рублей.

Видеокарту менять не вижу смысла.

Итак, мы подобрали оптимальные запчасти на Biostar N68S3B. Стоимость полного комплекта составит 8990 рублей.

Таким образом, в данном разделе работы, я показал развитие Вашего ПК. Дальнейшая модернизация невозможна и гораздо выгоднее купить за такую же сумму новый компьютер с дальнейшей возможностью обновления своего компьютера.

Список используемой литературы

1. http://hard.rozetka.com.ua/biostsr_n68s3b/p145369/#tab=characteristics

2. http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/tehnologiya_i_promyshlennost/KOMPYUTER.html?page=4,3

Размещено на Allbest.ru