Персональный компьютер - это настольная или переносная ЭВМ, удовлетворяющая требованиям общедоступности и универсальности применения.
Основные функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами. Дополнительные функции повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные функции ЭВМ реализуются с помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.
Структурная организация ПК.
Структура компьютера - это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.
Порт ввода-вывода (I/O — Input/Output port) - аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК
3.1. Микропроцессор (МП).
Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.
В состав микропроцессора входят:
- устройство управления (УУ) - формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы); опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов;
- арифметико-логическое устройство (АЛУ) - предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (в некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор);
- микропроцессорная память (МПП) - служит дня кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычисления в ближайшие такты работы машины. (МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, ибо основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора.)
- интерфейсная система микропроцессора - реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной.
3.2. Генератор тактовых импульсов.
Генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины, которая является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов.
3.3. Системная шина.
Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:
- кодовую шину данных (КШД);
- кодовую шину адреса (КША);
- кодовую шину инструкций (КШИ);
- шину питания.
Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
- между микропроцессором и основной памятью;
- между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;
- между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памяти).
3.4. Основная память (ОП).
Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств:
- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);
- оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя). ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени.
3.5. Внешняя память.
Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, наиболее распространенными являются накопители на жестких (НЖМД), гибких (НГМД) магнитных дисках, накопители на оптических дисках (НОД).
Накопители на оптических дисках также подразделяются:
- устройства CD-ROM (только считывание с дисков CD);
- устройства CD-RW (считывание с дисков CD и запись дисков CD-R, CD-RW);
- устройства DVD-ROM (только считывание с дисков CD, CD-R, CD-RW,
- DVD, DVD-R);
- устройства DVD-RW (считывание любых CD, DVD и запись дисков CD-R, CD-RW, DVD-R, DVD-RW);
- устройства Blue-ray (Считывание любых CD, DVD и BD (blue-ray) дисков и, как правило, позволяют запись BD дисков).
В качестве устройств внешней памяти используются также запоминающие устройства на кассетной магнитной ленте (стриммеры).
Назначение этих накопителей - хранение больших объемов информации.
3.6. Источник питания.
Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.
3.7. Таймер.
Это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания - аккумулятору и при отключении машины от сети продолжает работать.
3.8. Внешние устройства (ВУ).
По назначению можно выделить следующие виды ВУ:
- внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;
- диалоговые средства пользователя;
- устройства ввода информации;
- устройства вывода информации;
- средства связи и телекоммуникации.
Диалоговые средства пользователя включают в свой состав:
- видеомониторы (дисплеи),
- пультовые пишущие машинки (принтеры с клавиатурой)
- устройства речевого ввода-вывода информации;
- интерактивные доски.
К устройствам ввода информации относятся:
- клавиатура;
- графические планшеты - для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;
- сканеры;
- манипуляторы (устройства указания): джойстик, мышь, трекбол, трекпойнт, тачпад, световое перо и др. - для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК;
- сенсорные экраны - для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с экрана дисплея в ПК.
К устройствам вывода информации относятся:
- принтеры;
- графопостроители (плоттеры);
- проекторы.
3.9. Дополнительные схемы.
К системной шине и к МП ПК наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микропроцессора:
математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-
вывода, контроллер прерываний и др.
Функциональные характеристики ПК.
Основными характеристиками ПК являются:
1. Быстродействие, производительность, тактовая частота.
Единицами измерения быстродействия служат:
1. МИПС (MIPS - Mega Instruction Per Second) — миллион операций над числами с фиксированной запятой (точкой);
2. МФЛОПС (MFLOPS - Mega FLoating Operations Per Second) – миллион операций над числами с плавающей запятой (точкой);
3. КОПС (KOPS - Kilo Operations Per Second) для низкопроизводительных ЭВМ - тысяча неких усредненных операций над числами;
4. ГФЛОПС (GFLOPS - Giga FLoating Operations Per Second) – миллиард операций в секунду над числами с плавающей запятой (точкой).
Оценка производительности ЭВМ всегда приблизительная, ибо при этом ориентируются на некоторые усредненные или, наоборот, на конкретные виды операций. Реально при решении различных задач используются и различные наборы операций. Поэтому для характеристики ПК вместо производительности обычно указывают тактовую частоту, более объективно определяющую быстродействие машины, так как каждая операция требует для своего выполнения вполне определенного количества тактов. Зная тактовую частоту, можно достаточно точно определить время выполнения любой машинной операции.
2. Разрядность машины и кодовых шин интерфейса.
Разрядность - это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем, при прочих равных условиях, будет больше и производительность ПК.
3. Типы системного и локальных интерфейсов.
Разные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды.
4. Емкость оперативной памяти.
Емкость оперативной памяти измеряется чаще всего в мегабайтах (Мбайт) или в гигобайтах (Гбайт).
5. Емкость накопителя на жестких магнитных дисках (винчестера).
6. Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках. Сейчас применяются в основном накопители на гибких магнитных дисках, использующие дискеты диаметром 3,5 и имеют стандартную емкость 1,44 Мбайта.
7. Тип и емкость накопителей на гибких оптических дисках.
8. Виды и емкость КЭШ-памяти.
КЭШ-память — это буферная, не доступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах.
9. Тип видеомонитора (дисплея) и видеоадаптера.
10. Имеющееся программное обеспечение и вид операционной системы.
11. Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ.
Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ означает возможность использования на компьютере соответственно тех же технических элементов и программного обеспечения, что и на других типах машин.
12. Возможность работы в вычислительной сети.
13. Возможность работы в многозадачном режиме.
Многозадачный режим позволяет выполнять вычисления одновременно по нескольким программам (многопрограммный режим) или для нескольких пользователей (многопользовательский режим). Совмещение во времени работы нескольких устройств машины, возможное в таком режиме, позволяет значительно увеличить эффективное быстродействие ЭВМ.
14. Надежность.
Надежность - это способность системы выполнять полностью и правильно все заданные ей функции. Надежность ПК измеряется обычно средним временем наработки на отказ.
15. Стоимость.
16. Габариты и масса.
