Архитектура персонального компьютера

В данной курсовой работе будут рассмотрены следующие вопросы:

1. Теоретическая часть

1.1 Понятие архитектуры компьютера

Аппаратная часть компьютера состоит из внутренних устройств, расположенных внутри системного блока, и внешних устройств.

1. К внешним устройствам относятся:

1.1. устройства ввода информации:

клавиатура, мышь,сканер, видеокамера, фотокамера и другие;

1.2. устройства вывода информации:

монитор, принтер, звуковые колонки и пр.

2. К внутренним устройствам относятся:

материнская плата (системная плата), центральный процессор, оперативная память,блок питания, жесткий диск, накопитель для CD-дисков или накопитель для DVD-дисков, звуковая плата,видеоплата.

3. Устройства ввода/вывода информации:

гибкие диски,жесткие диски,модемы.

1.3 Основные составные части компьютера

Рассмотрим более подробно основные компоненты компьютера.

Как было сказано, основой компьютера является системный блок. Корпус системного блока не только выполняет функции защиты от внешних воздействий (пыль, посторонние предметы), определяет внешний вид компьютера, но и экранирует пользователя от воздействия электромагнитных полей, которые создаются устройствами, в нем находящимися. Как правило, он имеет металлическую или пластмассовую основу и в нем расположен закрепленный блок питания. Основная задача блока питания - преобразование напряжения сети (220 вольт) в напряжение, используемое устройствами компьютера (как правило, 3,3; 5 и 12 вольт). Современный блок питания представляет собой импульсный блок. К его достоинствам следует отнести небольшой вес, возможность непрерывного питания при падении напряжения до 1 секунды. К недостаткам - наличие не очень продолжительного срока службы из-за присутствия электроники. Хороший блок питания подавляет шумы, имеет конденсатор большой емкости, который предохраняет от краткосрочных выбросов электроэнергии и их провалов. В блоке питания имеется вентилятор, который охлаждает не только блок питания, но и устройства внутри системного блока.

Одним из основных устройств в компьютере является материнская плата, которая обеспечивает связь между всеми элементами. На ней располагаются следующие элементы: процессор, оперативная память, кварц, набор управляющих микросхем, BIOS, кэш-память, шины, слоты расширения, батарейка и другие устройства. Кроме вышеперечисленных устройств на плате имеются разъемы для параллельных и последовательных портов, источника питания, встроенного динамика, индикаторов и кнопок, находящихся на передней панели системного блока. Тип материнской платы влияет на производительность компьютера и определяет те устройства, которые к ней можно подключить.

Для передачи данных между устройствами, расположенными на материнской плате, используются проводники, называемые шиной. Шины используются для передачи информации между устройствами и могут быть нескольких видов: шина главного процессора (на которой работает процессор и кэш-память), системная шина. Системная шина является основным источником передачи информации между устройствами, находящимися на материнской плате и вне ее, такими, как оперативная память, процессор, жесткий диск, клавиатура, мышь и т.д.

Все основные вычисления выполняет центральный процессор. Кроме того, он управляет работой системной шины по передаче данных между различными устройствами компьютера. И чем мощнее процессор, тем быстрее работает компьютер. Основными характеристиками процессоров являются частота и количество разрядов, по которым можно адресовать данные. Частота измеряется в герцах, один герц обозначает один цикл в секунду. Чем больше частота, тем быстрее работает процессор. Одной из характеристик процессора является количество данных, обрабатываемых за один такт. Чем больше данных может быть обработано, тем выше производительность у процессора, тем быстрее они обрабатываются. Эта характеристика непосредственно связана с размером регистров внутри процессора. Другой главной характеристикой процессора является количество данных, которыми он может обмениваться с внешними устройствами, или пропускная способность шины. При этом, чем больше данных одновременно будет отправлено/получено, тем выше производительность процессора. Эта характеристика определяется количеством линий системной шины для одновременной передачи данных. Чем их больше, тем больше данных может быть передано. В первых процессорах было от 8 до 16 подобных линий, сейчас 64. Принцип построения процессора основан на обратной совместимости процессоров. Это означает, что все программы, которые работали на текущем компьютере, будут работать и в следующем поколении процессоров.

В компьютере имеется несколько видов памяти: кэш-память, оперативная память, видеопамять, внешняя память. Оперативная память служит для хранения информации и для дальнейшей ее передачи процессору, жесткому диску, другим внешним устройствам. Оперативная память изготовляется в виде микросхем, крепящихся на специальных пластинах, которые устанавливаются на материнской плате в специальные разъемы. При включении компьютера операционная система загружается в оперативную память, затем в нее загружаются программы приложения и данные. Центральный процессор управляет загрузкой программы, данных в оперативную память, далее происходит работа с данными, находящимися в оперативной памяти, а не на жестком диске. Так как оперативная память предназначена для хранения данных и программ только во время работы компьютера, то после выключения электропитания все данные, которые в ней находились, теряются. Поэтому перед выключением компьютера нужно сохранить данные на жестком диске, для чего нужно выйти из приложений. По сравнению с процессором, производительность оперативной памяти меньше, и, чтобы центральный процессор не простаивал, организована кэш-память, которая работает быстрее, чем оперативная память, и хранит образ участков оперативной памяти.

Оперативная память состоит из перезаписываемых ячеек памяти (RAM), а также из неперезаписываемых ячеек (ROM). Последний вид памяти используется в BIOS и необходим при включении компьютера, чтобы можно было запустить операционную систему после включения электропитания. Оперативная память делится на пять областей, причем это деление сохранилось от первых персональных компьютеров. В то время память размером в несколько сот килобайт казалась весьма значительной по своему объему и первые ХТ выпускались с памятью не более 640 Кбайт. Эта область памяти называется стандартной, основной памятью или обычной оперативной памятью, в которой начало области отдано для операционной системы, а остальная часть - для работы программ. Память свыше 1 мегабайта называется расширенной или дополнительной. Объем необходимой оперативной памяти зависит от тех приложений, с которыми работает пользователь. Если их много и работа происходит с графикой или видео, то требуется значительный объем памяти. Для системы Windows XP желательно иметь 256 мегабайт, а лучше 512. Чем больше установлено памяти, тем выше будет производительность компьютера.

Огромную роль в компьютере играет клавиатура, так как это одно из немногих устройств, с которым пользователь работает непосредственно в течение долгого времени. Клавиатура бывает нескольких видов. Старые клавиатуры содержат 83 клавиши и не имеют световых индикаторов. Сегодня наиболее распространенной является клавиатура QWERTY (названная по именам последовательных клавиш в верхнем ряду символов), имеющая 101 или 102 клавиши. Могут быть клавиатуры с калькулятором, считывателем штриховых кодов. Существует клавиатура, которая позволяет вводить символы, на которые смотрит глаз человека. Имеются и другие виды клавиатур, например, для работы с Windows; эргономическая; с динамиками для слепых и со специальными осязаемыми знаками на клавишах и другие. Особое внимание следует обратить на эргономичность клавиатуры. Существуют клавиатуры, которые имеют специальные опоры для запястий. Так эргономическая клавиатура Microsoft Natural Keyboard (естественная клавиатура фирмы Microsoft) имеет не прямоугольную форму, а изогнутую, в которой клавиши расположены блоками для каждой руки.

Клавиатура работает следующим образом. После нажатия на клавишу контроллер клавиатуры формирует особый код, называемый скан-кодом, помещает его в специальную ячейку памяти и создает прерывание. Т.е., специальный процессор, встроенный в клавиатуру, время от времени, несколько раз в секунду, посылает сигналы по строкам и столбцам клавиатуры, чтобы определить, какие клавиши нажаты. После этого, в зависимости от события, формируется специальный код для посылки в компьютер для центрального процессора. Кроме этого, этот процессор управляет работой индикаторов клавиатуры. Центральный процессор получает сигналы прерывания и вызывает специальную программу для обработки полученного кода. В результате на выходе выдается значение (например, 71), после чего это значение передается для прикладной программы, которая выводит его на экране дисплея в виде символа (например, G). Работа через скан-коды организована для того, чтобы можно было закодировать все клавиши, в том числе правую и левую клавиши Shift, Ctrl и другие. В результате, определяя состояние клавиш, программа обработки выдает то значение из возможных, которое нужно пользователю.

Устройство «мышь» передает информацию для компьютера о своем перемещении по плоскости и о нажатии на клавиши, которые на ней расположены. Конструктивно она имеет сверху две или три клавиши, снизу находится шарик, который скользит по коврику и перемещает таким образом по горизонтали и вертикали датчики, передающие сигнал в компьютер. Датчик работает следующим образом: на ролике имеется диск с прорезями. При движении мыши шарик внизу вращается, перемещая диск с прорезями, по обе стороны которого находятся источник света и фотодиод. Когда происходит вращение колесика, свет то попадает на фотодиод, то он заслонен, в результате чего возникает переменное напряжение, частота которого определяет скорость перемещения устройства. Современная мышь имеет колесико, при помощи которого можно перемещать изображение по вертикали.

Существуют также: инфракрасная мышь, которая отличается тем, что передача сигнала происходит при помощи не кабеля, а инфракрасных волн по типу дистанционно управляемых телевизоров; радиомышь - данные передаются с помощью радиоволн; оптическая мышь, в которой перемещение сканируют не механические датчики, а оптические.

Основной частью любого компьютера является монитор, устройство, выводящее информацию, с которым пользователь контактирует непосредственно. На него постоянно обращены глаза человека, поэтому он должен быть удобен, не раздражать глаз, настроен на конкретного человека. Монитор подключается к видеокарте, которая устанавливается на материнскую плату. Существуют следующие типы мониторов: основанные на электронно-лучевой трубке, жидкокристаллические, плазменные, проекционные, стереоочки и другие типы. Основными характеристиками дисплея являются: размер по диагонали, измеряемый в дюймах. Стандартными значениями этого параметра являются 14; 15; 17; 19; 20 и более дюймов. Разрешение - количество точек по горизонтали и вертикали (пикселов). Количество цветов: чем больше цветов отображается на экране, тем лучше. Современные дисплеи отображают около 16,7 млн. цветов. Вид защиты: на сегодняшний день все дисплеи выпускаются с защитным напылением на экране.

2. Практическая часть

1. Построить таблицы по приведенным ниже данным.

2. Выполнить расчет средней цены 1 л топлива по каждому виду, данные расчета занести в таблицы (рис. 9.1). Средняя цена определяется как отношение общей суммы затрат на приобретение данного вида топлива в течение месяца к общему количеству приобретенного топлива за месяц.

3. Организовать межтабличные связи для автоматического формирования ведомости затрат на приобретение топлива за квартал.

4. Сформировать и заполнить сводную ведомость затрат на приобретение топлива за квартал, определить среднюю цену 1 л топлива за квартал (рис. 9.2).

5. Результаты расчета средней цены 1 л топлива по каждому месяцу и по каждому виду топлива представить в графическом виде.

Ведомость затрат на приобретение ГСМ за январь 2006 г.

Ведомость затрат на приобретение ГСМ за февраль 2006 г.

Ведомость затрат на приобретение ГСМ за март 2006 г.