СодержаниеМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
НОУ «Московский институт управления»
Кафедра Экономики и управления
КУРСОВАЯ РАБОТА
студента _____ учебной группы
____________________________________________________
По дисциплине: «________________________________________________»
ТЕМА: «Аппаратное обеспечение ПК»
РУКОВОДИТЕЛЬ: _______________________________________
_______________________________________
«______»__________________ 200_ г.
МОСКВА
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение 3
1. Материнская плата и расположенные на ней устройства 4
1.1. Материнская плата 4
1.2. Процессор 5
1.3. Оперативная память 7
1.4. Микросхема ПЗУ и система BIOS 9
Выводы по разделу 10
2. Устройства накопления и хранения информации 12
2.1. Жесткий диск 12
2.2. Дисковод гибких дисков 14
2.3. Дисководы оптических дисков 15
Выводы по разделу 17
3. Видеосистема 18
3.1. Видеоадаптеры (видеокарты) 18
3.2. Мониторы 19
Выводы по разделу 22
4. Звуковая карта (аудиоадаптер) 24
Выводы по разделу 25
5. Внешнее (периферийное) оборудование 26
Выводы по разделу 28
Заключение 29
Литература 30
Введение
Персональные компьютеры все прочнее входят в нашу жизнь. Если каких-то 15 лет назад их можно было увидеть только в солидных организациях, то сегодня ПК – старенький или ультрасовременный, слабенький или невероятно мощный – стоит в каждом магазине и офисе, фитнес-клубе и кафе, библиотеке и квартире. Сложно найти сферу человеческой деятельности, в которой не были бы задействованы компьютеры – они используются для ведения бухгалтерского учета и создания сложных научных моделей, разработки дизайна и создания музыки, хранения и поиска информации в базах данных, игр и прослушивания музыки.
Персональный компьютер можно рассматривать с двух точек зрения – аппаратного обеспечения (hardware) и программного обеспечения (software). Разумеется, эти сферы тесно взаимосвязаны – без аппаратного обеспечения не будет работать ни одна программа, а без программного обеспечения аппаратное обеспечение будет представлять собой просто набор микросхем. Цель данной курсовой работы – рассмотрение аппаратного обеспечения. При всем многообразии модификаций и вариантов персональных компьютеров в любой, даже самый экзотический комплект, неизменно входят одни и те же виды устройств. Именно эти базовые устройства, их назначение и виды, и будут рассмотрены.
Для достижения цели необходимо решить ряд задач. Во-первых, необходимо изучить материнскую плату и размещенные на ней устройства (процессор, оперативную память - ОЗУ, постоянную память - ПЗУ). Затем следует рассмотреть устройства хранения и накопления информации – жесткие диски, а также дисководы различных типов. Следующим объектом для изучения должны стать звуковая и видеосистемы ПК. И, наконец, необходимо обзорно рассмотреть периферийное оборудование, которое тоже является аппаратным обеспечением. В соответствии с этим построена структура работы.
1. Материнская плата и расположенные на ней устройства
Материнская плата
Материнская плата — основная плата персонального компьютера. На ней разме¬щаются:
• процессор — основная микросхема, выполняющая большинство математичес¬ких и логических операций. Процессор вставляется в специальное «гнездо». Для каждого форм-фактора процессора существует свой тип материнской платы, как правило, несовместимый с другими процессорами;
• микропроцессорный комплект (чипсет) — набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функцио¬нальные возможности материнской платы;
• шины — наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;
• оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) — набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компью¬тер включен;
• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;
• разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты). Разъемы чрезвычайно разнообразны, рассмотрим некоторые наиболее важные:
o разъемы для подключения жестких дисков (контроллеры E-IDE) предназначены для подключения к материнской плате внутренних устройств хранения и чтения информации – жестких дисков, дисководов, CD-ROM, DVD-ROM и т.д.;
o разъемы-«слоты» стандарта PCI. PCI – основной стандарт слотов для подключения дополнительных плат (звуковая карта, дополнительные контроллеры и т.д.);
o контроллеры и разъемы (порты) для подключения внешних устройств – LPT, COM, PS/2, USB, FireWire (IEEE 1394) и т.д.
Рассмотрим подробнее размещенные на материнскую плату и размещенные на ней устройства, такие как процессор, оперативную память - ОЗУ, постоянную память - ПЗУ.
Процессор
Процессор — основная микросхема компьютера, в которой и производятся все вычисления.
Внутри процессора находятся специальные устройства для хранения информации – регистры. Регистр - это определенный участок памяти внутри самого процессора, от 8-ми до 32-х бит длиной, который используется для промежуточного хранения информации, обрабатываемой процессором.
С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памя¬тью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три: шина данных, адресная шина и командная шина.
Адресная шина. У процессоров Intel Pentium (а именно они наиболее распростра¬нены в персональных компьютерах) адресная шина 32-разрядная, то есть состоит из 32 параллельных линий. В зависимости от того, есть напряжение на какой-то из линий или нет, говорят, что на этой линии выставлена единица или ноль. Комби¬нация из 32 нулей и единиц образует 32-разрядный адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. К ней и подключается процессор для копирования данных из ячейки в один из своих регистров.
Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В компьютерах, собранных на базе про¬цессоров Intel Pentium, шина данных 64-разрядная, то есть состоит из 64 линий, по которым за один раз на обработку поступают сразу 8 байтов.
Шина команд. Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует сделать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, но не из тех областей, где хранятся массивы данных, а оттуда, где хранятся про¬граммы. Команды тоже представлены в виде байтов. Самые простые команды укла¬дываются в один байт, однако есть и такие, для которых нужно два, три и более байтов. В большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная, хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.
Основные параметры процессоров. Основными параметрами процессоров явля¬ются: рабочее напряжение, разрядность, рабочая тактовая частота, коэффици¬ент внутреннего умножения тактовой частоты и размер кэш-памяти.
Рабочее напряжение процессора обеспечивает материнская плата, поэтому разным маркам процессоров соответствуют разные материнские платы (их надо выбирать совместно). По мере развития процессорной техники происходит постепенное понижение рабочего напряжения. Понижение рабочего напряжения позволяет уменьшить расстояния между структурными элементами в кристалле процессора до десятитысячных долей миллиметра, не опасаясь электрического пробоя. Про¬порционально квадрату напряжения уменьшается и тепловыделение в процессоре, а это позволяет увеличивать его производительность без угрозы перегрева.
Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обра¬ботать в своих регистрах за один раз (за один такт). Первые процессоры ×86 были 16-разрядными. Начиная с процессора 80386 они имеют 32-разрядную архитектуру.
В основе работы процессора лежит тот же тактовый принцип, что и в обычных часах. Тактовые сигналы процессор получает от материнской платы, которая, в отличие от процессора, представляет собой не кристалл кремния, а большой набор проводников и микросхем. По чисто физическим причинам материнская плата не может работать со столь высокими частотами, как процессор. Сегодня ее предел составляет 100-133 МГц. Для получения более высоких частот в процессоре про¬исходит внутреннее умножение частоты на коэффициент 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и более.
Необходимо отметить, что современные вычислительные машины оснащены так называемыми каналами. Это сопроцессоры, которые призваны обеспечить соответствующими мощностями процесс ввода-вывода информации. Ввиду большой ресурсоёмкости процесса каналы приобретают особое значение.
Обмен данными внутри процессора происходит в несколько раз быстрее, чем обмен с другими устройствами, например с оперативной памятью. Для того чтобы умень¬шить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область — так называемую кэш-память. Это как бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит его обращение в оперативную память. Принимая блок данных из оперативной памяти, процессор заносит его одновременно и в кэш-память. «Удачные» обращения в кэш-память называют попаданиями в кэш. Процент попаданий тем выше, чем больше размер кэш-памяти, поэтому высокопроизводительные процессоры комплектуют повышенным объе¬мом кэш-памяти.
Оперативная память
Оперативная память (RAM — Random Access Memory) — это массив кристалли¬ческих ячеек, способных хранить данные. Существует много различных типов опе¬ративной памяти, но, с точки зрения физического принципа действия, различают динамическую память (DRAM) и статическую память (SRAM).
Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденса¬торов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее распрост¬раненный и экономически доступный тип памяти. Недостатки этого типа связаны, во-первых, с тем, что как при заряде, так и при разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, то есть запись данных происходит сравнительно медленно. Второй важный недостаток связан с тем, что заряды ячеек имеют свойство рассеи¬ваться в пространстве, причем весьма быстро. Если оперативную память постоянно не «подзаряжать», утрата данных происходит через несколько сотых долей секунды. Для борьбы с этим явлением в компьютере происходит постоянная регенерация (освежение, подзарядка) ячеек оперативной памяти. Регенерация осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресур¬сов вычислительной системы.
Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микро¬элементы — триггеры, состоящие из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен), поэтому этот тип памяти обеспечивает более высокое быстродействие, хотя технологически он сложнее и, соответственно, дороже.
Микросхемы динамической памяти используют в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти используют в качестве вспо¬могательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной для опти¬мизации работы процессора.
Каждая ячейка памяти имеет свой адрес, который выражается числом. В настоя¬щее время в процессорах Intel Pentium и некоторых других принята 32-разрядная адресация, а это означает, что всего независимых адресов может быть 232. Таким образом, в современных компьютерах возможна непосредственная адресация к полю памяти размером 232 = 4294967296 байт (4,3 Гбайт). Однако это отнюдь не означает, что именно столько оперативной памяти непременно должно быть в ком¬пьютере. Предельный размер поля оперативной памяти, установленной в компью¬тере, определяется микропроцессорным комплектом (чипсетом) материнской платы и обычно составляет несколько сот Мбайт.
Одна адресуемая ячейка содержит восемь двоичных ячеек, в которых можно сохранить 8 бит, то есть один байт данных. Таким образом, адрес любой ячейки памяти можно выра¬зить четырьмя байтами.
Представление о том, сколько опе¬ративной памяти должно быть в ти¬повом компьютере, непрерывно ме¬няется. В середине 80-х годов поле памяти размером 1 Мбайт казалось огромным, в начале 90-х годов дос¬таточным считался объем 4 Мбайт, к середине 90-х годов он увеличил¬ся до 8 Мбайт, а затем и до 16 Мбайт. Сегодня минимальным считается раз¬мер оперативной памяти 256 Мбайт, а обычным — 512 Мбайт. Очень скоро и эта величина будет превышена в 2-4 раза даже для моделей массо¬вого потребления.
Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, назы¬ваемых модулями. Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Если к разъемам есть удобный доступ, то опера¬цию можно выполнять своими руками. Если удобного доступа нет, может потре¬боваться неполная разборка узлов системного блока, и в таких случаях операцию поручают специалистам.
Конструктивно модули памяти имеют два исполнения — однорядные (SIMM-модули) и двухрядные (DIMM-модули). В компьютерных системах на самых современных процессорах используются высокоскоростные модули Rambus DRAM (RIMM) и DDR DRAM. Многие модели материнских плат имеют разъемы как того, так и другого типа, но комбинировать на одной плате модули разных типов нельзя.ВведениеДисководы оптических дисков
Рассмотрим намного более удобную альтернативу дисководу гибких магнитных дисков – CD-ROM. CD-ROM – устройство для чтения данных, записываемых на компакт-диске.
Носителем информации на CD-диске является рельефная подложка из поликарбоната, на которую нанесен тонкий слой отражающего свет металла (чаще всего алюминия). При записи матрицы компакт-диска лазерный луч прожигает в ней крошечные «ямки».
Рис.2.2. Профиль дорожки CD-ROM
При чтении диска другой, «читающий» луч отражается от «ямок» и чистой поверхности по-разному (точнее, «ямками» он поглощается, а от чистой поверхности отражается), что дает последовательность сигналов «ноль» и «единица». Как известно, комбинации логических нулей и единиц и является сущностью любой цифровой информации.
Недостатком CD-ROM является невозможность записи данных (ROM – Read Only Memory; память, доступная только для чтения). Однако существуют устройства, лишенные этого недостатка.
CD-R – это дисковод с возможностью однократной записи информации на специальный диск. Запись на диски CD-R осуществляется благодаря наличию на них особого светочувствительного слоя, выгорающего под воздействием высокотемпературного лазерного луча.
Сегодня и CD-R дисководы сошли со сцены. Им на смену пришли приводы, которые способны записывать не только CD-R, но и диски многократной записи – CD-RW. При записи этих дисков используется совершенно иная, отличная от CD-R технология, да и устроены они по-другому.
Конечно, в дисках CD-RW тоже имеются поглощающие и отражающие свет участки. Однако это не «ямки», как на дисках CD-R или CD-RW. Диск CD-RW состоит из нескольких слоев. На металлической основе покоится рабочий слой, состоящий из специального материала, который под воздействием лазерного луча изменяет свое состояние. Находясь в кристаллическом состоянии, одни участки слоя рассеивают свет, а другие – аморфные – пропускают его через себя, на отражающую металлическую подложку.
При оценке скорости считывания с компакт-диска за эталон принята величина 150 Кбайт/с. Дисковод, обеспечивающий такую скорость считывания информации, называется односкоростным и обозначается как CD-ROM lx. Дисковод со скоростью считывания 300 Кбайт/с называется двух-скоростным (CD-ROM 2x) и т. д. Таким образом, слова «двухскоростной CD-ROM-дисковод» вовсе не означают наличия 2 скоростей, а подразумевают, что скорость считывания такого дисковода в 2 раза больше эталонного, 3 — в три раза, 4 — в четыре раза и т. д.
Объем CD диска в сотни раз больше объема дискеты – порядка 650-700Мб. Но и это не предел!
В последние годы популярность приобрели диски нового формата – DVD. DVD - сокращение от Digital Versatile Disk (Цифровой Универсальный Диск; хотя раньше его принято было расшифровывать как Digital Video Disk) - это технология нового поколения для оптического хранения данных. Это диск размером 5.25" - точно такого же размера, как и обычный компакт-диск. Но DVD-диск позволяет вмещать гораздо больше компьютерных данных (обычно – 4Гб), более качественного, чем на CD, звука и видео в качестве близком к тому, что можно видеть в кинотеатре. Кроме того, эти диски позволяют считывать информацию со скоростью, в несколько раз превышающей скорость считывания CD.
Приводы для DVD дисков так же бывают способные только читать диски, или и читать, и записывать.
Выводы по разделу
Жесткий диск — основное устройство для долговременного хранения больших объе¬мов данных и программ. Средним сегодня считается объем жесткого диска 100Гб, но он может достигать и терабайта. Недостатком жесткого диска является неудобство транспортировки информации, хранящейся на нем.
Несколько лет назад для транспортировки информации небольшого объема использовали гибкие магнитные диски (дискеты), однако сегодня в связи со своим маленьким объемом (1.44Мб, что примерно соответствует объему 1 фотографии с цифрового фотоаппарата) они практически не используются, уступив место CD, DVD и флеш-картам.
Объем CD диска составляет порядка 650-700Мб. Первые приводы могли только читать диски и назывались CD-ROM; затем появились приводы для однократной (CD-R) и многократной (CD-RW) записи. При этом совсем не обязательно иметь в компьютере все виды приводов – CD-RW успешно справляется с чтением более старых форматов.
На смену CD дискам пришли еще более емкие – DVD, объем которых составляет 4Гб. DVD также можно читать и записывать.
Скорее всего, в ближайшем будущем разработают технологию, превосходящую и CD, и DVD как по объему данных на единицу площади, так и по скорости чтения и записи.
3. Видеосистема
3.1. Видеоадаптеры (видеокарты)
Видеоадаптеры – это особые устройства, обеспечивающие формирование и вывод на монитор сложной графической информации. Характеризуется наличием собственного процессора, памяти и поддерживаемыми графическими технологиями. Многие из современных видеоадаптеров обладают возможностью выводить очень сложные изображения, отличающиеся динамикой, освещением и т.п. Работа с графикой является одной из труднейших задач, решаемых современным компьютером: миллионы цветов и оттенков, сложные реалистичные изображения…
Наиболее распространенный видеоадаптер на сегодняшний день — адаптер SVGA (Super Video Graphics Array — супервидеографический массив), который может отображать на экране дисплея 1280х1024 пикселей при 16 миллионах цветов.
Для воссоздания трехмерной графики видеокарте приходится выполнять несколько сложных операций: строить «каркас» каждого трехмерного объекта, обшивать его подходящими кусочками изображения – текстурами, имитирующими листву, одежду, скалы, землю и т.д. При этом видеокарта должна высчитывать не только две пространственные координаты для каждого пикселя, но и третью, которая характеризует удаленность объекта от наблюдателя. Именно поэтому в памяти современной видеокарты отведена специальная зона для хранения и обсчета этих координат (Z-буфер). Кроме того, видеокарта реализует поддержку многих игровых спецэффектов. Антиалиаайсинг (Anti-Aliasing) – аппаратное сглаживание контуров изображения, имитация тумана, пламени, рябь на водной глади, отражение в зеркале, тени и т.д. Для поддержки таких эффектов в процессор видеокарты встраивают «блок трансформации и освещения» (T&L). Еще один круг задач, которые призвана решать видеокарта – обработка мультимедиа-информации. Многие карты поддерживают вывод информации на телеэкран или, наоборот, прием изображения с внешнего источника – видеокамеры, видеомагнитофона или телевизионной антенны (эти операции выполняют видеовход и TV-тюнер). Видеокарте приходится заниматься еще и декодированием сжатого видеосигнала, поступающего с дисков VideoCD и DVD.
С увеличением числа приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видеоадаптерами широко используются разнообразные устройства компьютерной обработки видеосигналов:
Графические акселераторы (ускорители) — специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.
Фрейм-грабберы, которые позволяют отображать на экране компьютера видеосигнал от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т. п., с тем, чтобы захватить нужный кадр в память и впоследствии сохранить его в виде файла.
TV-тюнеры — видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.Литература1. Ахметов К. Курс молодого бойца: Самоучитель. – М.: Русская редакция, 2001. – 303с.: ил.
2. Информатика для юристов и экономистов / Симонович С. В. и др. — СПб.: Питер, 2001.—688 с.: ил.
3. Каймин В.А. Информатика: Учебник. - М.: ИНФРА-М, 2003. - 232 с.: ил.
4. Основы современных компьютерных технологий: Учебное пособие /Под. ред. проф. А.Д.Хомоненко. – СПб.: Корона-принт, 1998. – 672с.: ил."
|
|
