системный блок

Системный блок

Все основные компоненты компьютера объединены в системном блоке

Конструктивно системный блок может быть выполнен в горизонтальном (Desk Top) и вертикальном (Mini Tower) исполнении.

1.     Системная плата

a.     Процессор

b.     Внутренняя память

c.      Системная шина

d.     Контроллеры

2.     Дисководы

3.     Электромеханические устройства: блок питания, вентилятор, и др.

Системная плата (motherboard - материнская плата)

На системной плате расположены все основные компоненты компьютера:

• процессор,
• оперативная память
• системная шина
• ПЗУ,кэш
• контроллер клавиатуры и т.д.

Системная плата является основным аппаратным устройством компьютера.
На системной плате реализована магистраль обмена информацией, имеются разъемы для установки процессора и модулей оперативной памяти.
Для подключения контроллеров внешних устройств (например, звуковой платы) имеются специальные слоты.


Процессор – устройство, которое
1.обеспечивает обработку информации,
 2.управление другими устройствами компьютера.
Каждый процессор может выполнить ограниченный (хотя и очень большой) набор инструкций, который называется системой команд процессора.

Состав процессора:
1. АЛУ (арифметико-логическое устройство), выполняющее арифметические и логические операции
2. УУ (устройство управления), отвечающее за выборку команд и порядок их выполнения.
3. регистры (внутренние ячейки памяти процессора), для хранения обрабатываемых данных.
Характеристики процессора:
Важной характеристикой процессора является его производительность, которая напрямую зависит от
1.тактовой частоты
2.разрядности

1. тактовая частота – это число тактов работы процессора в секунду.
 Такт –промежуток времени, в течение которого выполняется одна элементарная операция, например сложения чисел.
 Ед. измерения: МГц – Мегагерц – миллион тактов в секунду.
2. разрядность – размер минимальной порции информации, которую процессор может получать или передавать за один такт. Эта порция информации представлена набором двоичных разрядов (бит). Мощный процессор может иметь доступ к 64 бит.
Процессор может выполнять четыре основных математических действия: сложение, вычитание, умножение и деление над двоичными числами, а, кроме того, операции компьютерной логики: сравнение, условный переход и повторение

Производством процессоров занимается большое число фирм (Intel, IBM, Motorola и др.). Наиболее массовое распространение в настоящее время получили процессоры, произведенные фирмой Intel (США).

Модель	Тактовая частота, МГц	Разрядность	Год
8086	4-8	16	1978
80286	8-20	16	1982
80386	20-40	32	1985
80486	20-100	32	1989
IntelPentium	60-150	64	1993
Intel Pentium Pro	100-200	64	1995
Intel Pentium II	233-300	64	1997
Intel Pentium III	450-500	64	1999
Intel Pentium IV	до 2800	64	2001
Pentium 4 3,2 ГГц	3200	64	2003

У компьютеров 4-го поколения функции центрального процессора выполняет микропроцессор – сверхбольшая интегральная схема (СБИС), реализованная в едином полупроводниковом кристалле (кремния или германия) площадью 0,1 см2.
Степень интеграции определяется размером кристалла и количеством реализованных в нем транзисторов.
Так, центральный процессор Intel i80386DX содержит 1,2 млн. транзисторов.
Процессор Intel Pentium Pro содержит 5,5 млн. транзисторов.

Системная шина (Магистраль)

Основное назначение – обеспечение взаимодействия между процессором и остальными компонентами компьютера.

Состав:

1. шина данных – для передачи данных

2. шина адреса – для передачи адресов ячеек оперативной памяти

3. шина управления – для передачи управляющих сигналов

Основные характеристики:

Основные характеристики:

1. разрядность – количество бит информации, передаваемых одновременно от одного устройства к другому. Разрядность  шины  может быть - 8, 16, 32, 64,128 бит.

2. Производительность – объём информации, который можно передавать по шине за одну секунду.

Однако системная шина не способна обеспечить достаточную производительность для внешних устройств. Для этого в компьютере используются локальные шины, которые связывают процессор с другими устройствами памяти, ввода и вывода.

Внутренняя память

Основные характеристики памяти:

1. Быстродействие(время доступа) – время, необходимое для чтения или записи минимальной порции информации. Измеряется в миллисекундах

2. Объём – максимальное количество хранимой  информации. Измеряется в Кбайтах и …

Виды внутренней памяти:

1). Оперативная память (ОЗУ - оперативно запоминающее устройство

Практически любой  компьютер оснащен оперативной памятью, выполненной на микросхемах. Она состоит из определенного количества ячеек памяти, каждая из которых имеет свой собственный адрес или просто номер в двоичном коде. Оперативная память предназначена в основном для хранения выполняемых программ и их данных в течение всего времени, пока компьютер работает. Она подобна грифельной доске, информация на которой постоянно вытирается, заменяется новой и полностью исчезает после выключения компьютера.

Бывает ОЗУ объемом 0,64, 1, 4, 8, 16, 32, 64 и более Мбайт. Информация в оперативной памяти хранится до момента выключения компьютера.

1.Быстродействие – высокое

3. Ёмкость – небольшая

2).ПЗУ - постоянное запоминающее устройство – устройство для долговременного хранения программ и данных

Системная плата любого компьютера содержит постоянное запоминающее устройство - микросхему с записанным набором программ: 

1. BIOS - Basic Input/Output System – основная система ввода – вывода 

содержит:

-1.  программу первоначальной загрузки компьютера. Программа первоначальной загрузки получает управление после успешного завершения тестов и делает первый шаг для загрузки операционной системы. 

- 2. программу первоначального тестирования компьютера. Эта программа получает управление сразу после включения компьютера. Она проверяет все подсистемы компьютера. В случае обнаружения ошибки или неисправности компьютера отображает на экране соответствующее сообщение; 

-3. базовую систему ввода-вывода. Она представляет набор программ, используемых для управления основными устройствами компьютера. Базовая система ввода-вывода позволяет отображать на экране компьютера символы и графику, записывать и читать данные с магнитных дисков, печатать на принтере и решать много других важных задач; 

!Эти программы «зашиты» производителем и пользователь их изменить не может.

!Энергонезависимая

2. CMOS-память, Complementary Metal-Oxid-Semicondactor) 

Содержит информацию о настройках компьютера

Энергозависима (питание от аккумулятора)

Различные параметры конфигурации компьютера, например количество и тип дисковых накопителей, тип видеоадаптера, наличие сопроцессора и некоторые другие данные, хранятся в так называемой CMOS-памяти. Микросхема CMOS-памяти также содержит обыкновенные электронные часы. Благодаря ним в любой момент можно узнать текущую дату и время. Чтобы при отключении питания компьютера содержимое CMOS-памяти не стиралось, и часы продолжали отсчитывать время, микросхема CMOS-памяти питается от специальной маленькой батарейки или аккумулятора, которые также находятся на системной плате.

3).КЭШ-память

Кэш-память (cache) – дословно «наличная память» - является промежуточным запоминающим устройством. Используется для обмена данными между процессором и оперативной памятью (внутренняя), а также между оперативной памятью и внешней памятью(внешняя). Использование Кэш-памяти сокращает число обращений к жёсткому диску. 

Кэш-память позволяет обращаться к часто требуемым данным быстрее, чем это происходило бы без её использования. Процесс организации доступа через кэш-память называется кэшированием, а та память, которая кэшируется, называется основной памятью.

Виды:

1. Внутренняя – размещается внутри процессора,

Кэш микропроцессора —  (сверхоперативная память), используемый  для уменьшения среднего времени доступа к компьютерной памяти. Кэш использует небольшую, очень быструю память , которая хранит копии часто используемых данных из основной памяти. Если большая часть запросов в память будет обрабатываться кэшем, средняя задержка обращения к памяти будет приближаться к задержкам работы кэша.
Когда процессору нужно обратиться в память для чтения или записи данных, он сначала проверяет, доступна ли их копия в кэше. В случае успеха проверки процессор производит операцию используя кэш, что быстрее использования более медленной основной памяти.
Большинство современных микропроцессоров для компьютеров и серверов имеют как минимум три независимых кэша: кэш инструкций для ускорения загрузки машинного кода, кэш данных для ускорения чтения и записи данных, и буфер ассоциативной трансляции (TLB) для ускорения трансляции виртуальных (математических) адресов в физические, как для инструкций, так и для данных. Кэш данных часто реализуется в виде многоуровневого кэша (L1, L2, L3).
Увеличение размера кэш-памяти положительно влияет на производительность почти всех приложений

2. внешняя – установлена на материнской плате.

Иногда для краткости кэш-память называют просто «кэш».

Контроллеры

Между системной шиной и периферийными устройствами находятся спе­циальные платы - контроллеры, которые вставляются в разъемы (слоты) на материнской плате, а к их портам подключаются дополнительные устройства (дисководы, манипуляторы типа «мышь», принтеры и т. д.). Именно контрол­лер декодирует сигнал, поступающий от процессора, и затем посылает обра­ботанный сигнал для выполнения его устройством, т. е. полученный двоич­ный сигнал преобразуется в вид понятный пользователю.

Порты

Портами называют контакты (разъемы), находящиеся на контролле­рах, и выведенные на тыльную сторону системного блока. Порты исполь­зуются для подключения устройств ввода и вывода к системному блоку. Исключение составляют дисководы гибких, жестких и лазерных дисков, которые устанавливаются внутри системного блока.

Различают параллельные и последовательные порты. Параллельные порты используются для подсоединения внешних устройств, которым не­обходимо передавать на близкое расстояние большой объем информации, такие как принтер, сканер. Число параллельных портов у компьютера не превышает трех, и они имеют соответственно имена LPT1, LPT2. LPT3. Параллельный порт осуществляет передачу 8 бит данных по 8 параллель­ным проводам одновременно.

Последовательные порты используются для подключения к системно­му блоку манипуляторов, модемов и многих других устройств. Передача данных осуществляется последовательно один бит за другим. Такой вид передачи используется для пересылки информации на большие расстоя­ния, поэтому последовательные порты часто называют коммуникацион­ными. Количество коммуникационных портов не превышает четырех, и им присвоены имена от СОМ1 до COM4