Введення
Поширення персональних комп'ютерів до кінця 70-х років призвело до деякого зниження попиту на великі ЕОМ і міні ЕВМ.Ето стало предметом серйозного занепокоєння фірми IBM (International Bussines Machines Corporation) - провідної компанії по виробництву великих ЕОМ, і в 1979 році фірма IBM вирішила спробувати свої сили на ринку персональних комп'ютерів.
Однак керівництво фірми недооцінило майбутню важливість цього ринку і розглядало створення комп'ютера усього лише як дрібний експеримент - щось начебто однієї з десятків що проводилися у фірмі робіт зі створення нового оборудованія.Чтоби не витрачати на цей експеримент занадто багато грошей, керівництво фірми надало підрозділу, відповідальному за даний проект, небачену у фірмі свободу.В Зокрема, йому було дозволено не конструювати персональний комп'ютер "з нуля", а використовувати блоки, виготовлені іншими фірмамі.І цей підрозділ сповна використовував наданий шанс.
Перш за все, в якості основного мікропроцесора комп'ютера був обраний новітній тоді 16-розрядний мікропроцесор Intel-8088.Его використання дозволило значно збільшити потенційні можливості комп'ютера, тому що новий мікропроцесор дозволяв працювати з 1 Мбайт пам'яті, а все були тоді комп'ютери були обмежені 64 Кбайт. У комп'ютері були використані й інші комплектуючі різних фірм, а його програмне забезпечення було доручено розробити невеликій фірмі Microsoft.
У серпні 1981 року новий комп'ютер під назвою IBM PC був офіційно представлений публіці і незабаром після цього він придбав велику популярність у пользователей.Через один-два роки комп'ютер IBM PC зайняв провідне місце на ринку, витіснивши моделі 8-бітових компьютеров.Фактіческі IBM PC став стандартом персонального компьютера.Сейчас такі комп'ютери ( "сумісні з IBM PC") складають близько 90% усіх вироблених у світі персональних комп'ютерів.
ОСНОВНІ БЛОКИ IBM PC
Зазвичай персональні комп'ютери IBM PC складаються з трьох частин (блоків):
# Системного блоку;
# Клавіатури, що дозволяє вводити символи в комп'ютер;
# Монітора (чи дисплея) - для зображення текстової і
графічної інформації.
Комп'ютери випускаються і в переносному варіанті - у "наколінного" (лептор) або "блокнотом" (ноутбук) ісполненіі.Здесь системний блок, монітор і клавіатура укладені в один корпус: системний блок захований під клавіатурою, а монітор зроблений як кришка до клавіатури. < br /> Хоча з цих частин комп'ютера системний блок виглядає найменш ефектно, саме він є в комп'ютері "головним". У ньому розташовуються всі основні вузли комп'ютера:
# Електронні схеми, що керують роботою комп'ютера (мікропроцесор, оперативна пам'ять, контролери пристрою і т.д.);
# Блок харчування, що перетворить електроживлення мережі в постійний струм низької напруги, що подається на електронні схеми комп'ютера;
# Накопичувачі (чи дисководи) для гнучких магнітних
дисків, використовувані для читання і запису на гнучкі магнітні диски (дискети);
# Накопичувач на жестом магнітному диску, призначений для читання і запису на незнімний жорсткий магнітний диск (вінчестер).
ДОДАТКОВІ ПРИСТРОЇ
До системного блоку комп'ютера IBM PC можна підключати різні пристрої введення-виведення інформації, розширюючи тим самим його функціональні возможності.Многіе пристрої приєднуються через спеціальні гнізда (рознімання), що знаходяться зазвичай на задній стінці системного блоку компьютера.Кроме монітора і клавіатури, такими пристроями є:
# Принтер - для виводу на друк текстової та графічної
інформації;
# Миша - пристрій, що полегшує введення інформації в комп'ютер;
# Джойстик - маніпулятор у виді укріпленої на шарнірі
ручки з кнопкою, вживається в основному
для комп'ютерних ігор;
# А також інші пристрої.
Деякі пристрої можуть вставлятися усередину системного блоку комп'ютера, наприклад:
# Модем - для обміну інформацією з іншими комп'ютерами
через телефонну мережу;
# Факс-модем - сполучить можливість модему і телефаксу;
# Стример - для зберігання даних на магнітній стрічці.
Деякі пристрої, наприклад, багато різновидів сканерів (приладів для введення малюнків і текстів у комп'ютер), використовують змішаний спосіб підключення: у системний блок комп'ютера вставляється тільки електронна плата (контролер), що керує роботою пристрою, а сам пристрій приєднується до цієї плати кабелем.
Логічний пристрій КОМП'ЮТЕРА
МІКРОПРОЦЕССОР.Самим головним елементом у комп'ютері, його "мозком", є мікропоцессор - невелика (у кілька сантиметрів) електронна схема, що виконує всі обчислення й обробку інформаціі.Мікропроцессор уміє робити сотні різних операцій і робить це зі швидкістю в кілька десятків або навіть сотень мільйонів операцій в секунду.В комп'ютерах типу IBM PC використовуються мікропроцесори фірми Intel, а також сумісні з ними мікропроцесори інших фірм (AMD, Cyrix, IBM і ін).
СОПРОЦЕССОР.В тих випадках, коли на комп'ютері приходиться виконувати багато математичних обчислень (наприклад, в інженерних розрахунках), до основного мікропроцесора додають математичний сопроцессор.Он допомагає основному мікропроцесору виконувати математичні операції над речовими чісламі.Новейшіе мікропроцесори фірми Intel (80486 і Pentium) самі уміють виконувати операції над числами, так що для них співпроцесори не потрібні.
ОПЕРАТИВНА ПАМЯТЬ.Следующім дуже важливим елементом комп'ютера є оперативна память.Іменно з неї процесор і співпроцесор беруть програми і вихідні дані для обробки, у неї вони записують отримані результати.Названіе "оперативна" ця пам'ять одержала тому, що вона працює дуже швидко, так що процесору не доводиться чекати при читанні даних з пам'яті запису в память.Однако що містяться в ній дані зберігаються тільки поки комп'ютер включений, при виключенні комп'ютера вміст оперативної пам'яті стирається (за винятком, про які йдеться нижче).
КОНТРОЛЕРИ І ШІНА.Чтоби комп'ютер міг працювати, необхідно, щоб у його оперативній пам'яті знаходилися програма і данние.А потрапляють вони туди з різних пристроїв комп'ютера - клавіатури, дисководів для магнітних дисків та т.д.Обично ці пристрої називають зовнішніми, хоча деякі з них можуть знаходитися не зовні комп'ютера, а вбудовуватися всередину системного блоку, як це описувалося више.Результати виконання програм виводяться на зовнішні пристрої - монітор, диски, принтер і т.д.
Таким чином, для роботи комп'ютера необхідний обмін інформацією між оперативною пам'яттю і зовнішніми устройствамі.Такой обмін називається введенням-виводом.Но цей обмін не відбувається безпосередньо: між будь-яким зовнішнім пристроєм і оперативною пам'яттю в комп'ютері маються цілих два проміжні ланки:
1.Для кожного зовнішнього пристрою в комп'ютері є електронна схема, яка ним керує. Ця схема називається контролером, чи адаптером.Некоторие контролери (наприклад, контролер дисків) можуть управляти відразу декількома пристроями.
2.Все контролери та адаптери взаємодіють з мікропроцесором і оперативною пам'яттю через системну магістраль передачі даних, яку в просторіччі звичайно називають шиною.
ЕЛЕКТРОННІ ПЛАТИ.Для спрощення підключення пристроїв електронні схеми IBM PC складаються з декількох модулів - електронних плат.На основній платі комп'ютера - системної, чи материнської, платі - звичайно розташовуються основний мікропроцесор, співпроцесор, оперативна пам'ять і шіна.Схеми, що керують зовнішніми пристроями комп'ютера ( контролери або адаптери), знаходяться на окремих платах, що вставляються в уніфіковані рознімання (слоти) на материнській плате.Через ці рознімання контролери пристроїв підключаються безпосередньо до системної магістралі передачі даних у комп'ютері - шіне.Такім чином, наявність вільних роз'ємів шини забезпечує можливість додавання до комп'ютера нових устройств.Чтоби замінити один пристрій іншим (наприклад, застарілий адаптер монітора на новий), треба просто вийняти відповідну плату з роз'єму і вставити замість неї другую.Несколько складніше здійснюється заміна самої материнської плати.
БЛОК - СХЕМА.На блок-схемі контролер клавіатури звичайно знаходиться на системній платі, оскільки це спрощує виготовлення компьютера.Іногда на системній платі розміщаються і контролери інших пристроїв.
Контролер портів введення - ВИВОДА.Однім з контролерів, які присутні майже в кожному комп'ютері, є контролер портів введення-вивода.Еті порти бувають наступних типів:
# Паралельні (що позначаються LPT1-LPT4), до них звичайно
підключаються принтери;
# Асинхронні послідовні (що позначаються СОМ1-СОМ3).
Через них звичайно приєднуються миша, модем і т.д.
# Ігровий порт - для підключення джойстика.
Деякі пристрої можуть підключатися і до
паралельним, і до послідовних портам.Параллельние порти
виконують введення і висновок з більшою швидкістю, ніж
послідовні (за рахунок використання більшого числа
проводів у кабелі).
МІКРОПРОЦЕСОР
Мікропроцесор є "мозком" комп'ютера. Він
здійснює виконання програм, що працюють на комп'ютері, і
керує роботою інших пристроїв компьютера.Скорость його
роботи багато в чому визначає швидкодію компьютера.В IBM PC
використовуються мікропроцесори, розроблені фірмою Intel, а
іноді - сумісні з ними мікропроцесори інших фірм.
ХАРАКТЕРИСТИКИ МІКРОПРОЦЕССОРОВ.Мікропроцессори відрізняються один від одного двома характеристиками: типом (моделлю) і тактовою частотой.Наіболее поширені моделі Intel - 8088, 80286,80386 SX, 80386,80486 і Pentium, вони приведені в порядку зростання продуктивності і цени.Одінаковие моделі мікропроцесорів можуть мати різну тактову частоту-чим вище тактова частота, тим вище продуктивність і ціна мікропроцесора.
Тактова частота вказує, скільки елементарних операцій (тактів) мікропроцесор виконує в одну секунду.Тактовая частота вимірюється в мегагерцах (МГц). Слід зауважити, що різні моделі мікропроцесорів виконують ті самі операції (наприклад, складання або множення) за різне число тактів. Чим вище модель мікропроцесора, тим, як правило, менше тактів потрібно для виконання одних і тих же операцій.Поетому, наприклад, мікропроцесор Intel-80386 працює рази в два швидше Intel-80286 з такою ж тактовою частотою.
МОДЕЛІ МІКРОПРОЦЕССОРОВ.Ісходний варіант комп'ютера IBM PC і модель IBM PC ХТ використовували мікропроцесор Intel-8088.В початку 80-х років ці мікропроцесори випускалися з тактовою частотою 4,77 Мгц, потім були створені моделі з тактовою частотою 12 МГц (тобто нові моделі працюють у 1,7-2,1 рази швидше). Моделі зі збільшеною продуктивністю (тактовою частотою) іноді називаються Turbo-ХТ.Сейчас мікропроцесори типу Intel-8088 виробляються в невеликі кількості, і для використання не в комп'ютерах, а в різних спеціалізованих пристроях.
Модель IBM PC АТ використовує більш могутній мікропроцесор Intel-80286, і її продуктивність приблизно в 4-5 разів більше, ніж у IBM PC ХТ.Ісходние варіанти IBM PC АТ працювали на мікропроцесорах з тактовою частотою 6 Мгц, потім були створені моделі цього мікропроцесора з тактовою частотою від 12 до 25 МГц, тобто працюючі в 2-3 рази бистрее.Мікропроцессор Intel-80286 має трохи більше можливостей у порівнянні з Intel-8088, але ці додаткові можливості використовуються з Intel-8088, але ці додаткові можливості використовуються дуже рідко, тому що більшість програм, що працюють на АТ, буде працювати і на ХТ.Сейчас мікропроцесори типу Intel-80286 також вважаються застарілими і для застосування в комп'ютерах не виробляються.
ВИБІР ТИПУ МІКРОПРОЦЕССОРА.Бистродействіе основного мікропроцесора багато в чому визначає швидкість роботи всього комп'ютера і, тим самим діапазон застосування комп'ютера:
# Комп'ютери на основі мікропроцесорів Intel-8088 (або
Intel-8086) працюють дуже повільно, вони вже цілком застаріли і майже повністю вийшли з вживання;
# Комп'ютери на основі мікропроцесора Intel-80286 забезпечують необхідна швидкодія для набору текстів, введення вихідних даних для бухгалтерських і аналогічних завдань, багатьох комп'ютерних ігор і т.д. Однак нові комп'ютери такого класу вже не випускаються (оскільки вважаються морально застарілими), а купувати їх навряд чи доцільно навіть за непридатними цінами, тому що для роботи з більшістю сучасних програм із графічним інтер-
фейсом (наприклад, з програмами, що виконуються в середовищі
Windows) вони практично не придатні;
# Комп'ютери на основі мікропроцесорів Intel - 80386SX і
DX, Intel-80486SX забезпечують прийнятну обчислювальну потужність для більшості робочих місць під керуванням як DOS, так і Windows: для програмування, роботи з не дуже великими базами даних, макетування (верстки) нескладних видань і т.д. Однак для комфортної роботи в середовищі Windows краще придбати більш могутній комп'ютер;
# Мікропроцесори Intel-80486DX і DX2 застосовуються для тих завдань, де потрібна висока швидкодія комп'ютера: для файл-серверів великих локальних мереж, для професійних видавничих, графічних чи анімаційних програм, для вирішення серйозних обчислювальних задач і т.
д. А для користувачів, які постійно працюють з комп'ютером, може бути доцільне придбання комп'ютера на основі Intel-80486DX або DX2 навіть і в тому випадку, якщо вони використовують самі звичайні програми типу Word for Windows 6.0, Excel 5.0 і т.д., оскільки ці мікропроцесори зараз коштують не набагато дорожче Intel-80386 і 80486SX, а забезпечують помітно велику продуктивність;
# Мікропроцесори Pentium і розраховані на його використання системні плати поки що коштують досить дорого, тому їх доцільно застосовувати для таких додатків, як відтворення відеозображень у реальному часі,
великі задачі тривимірного проектування і моделювання, створення потужних файл-серверів і багатопроцесорних систем.
Математичного співпроцесора
Мікропроцесори Intel-80286 і Intel-80386 не містять спеціальних команд для роботи з числами з плаваючою точкой.Прі проведенні розрахунків з такими числами кожна операція над ними моделюється за допомогою декількох десятків операцій мікропроцессора.Ето сильно знижує ефективність застосування комп'ютера для наукових обчислень, при використанні машинної графіки і для інших застосувань з інтенсивним використанням чисел із плаваючою точкой.Поетому в цих випадках варто використовувати комп'ютери IBM PC із установленим математичним співпроцесором Intel-8087, Intel-80287 чи Intel-80387.Налічіе співпроцесора може збільшити швидкість виконання операцій з плаваючою точкою в 5-15 раз.Мікропроцессори Intel-80486DX і DX2 і Pentium самі підтримують операції з плаваючою крапкою, тому при їхньому використанні математичний співпроцесор не потрібно.
ОПЕРАТИВНА ПАМ'ЯТЬ
Оперативна пам'ять комп'ютера IBM PC із процесором Intel-8088 чи Intel-8086 (наприклад, IBM PC XT) може мати розмір не більше 1 Мбайта, оскільки ці мікропроцесори можуть звертатися не більш ніж до 1 Мбайт памяті.Ета пам'ять складається з двох частей.Первие 640 Кбайт пам'яті можуть використовуватися прикладними програмами й операційною сістемой.Остальние адреси пам'яті ( "верхня пам'ять") зарезервовані для службових цілей:
# Для збереження частини операційної системи DOS, яка
забезпечує тестування комп'ютера, початкове завантаження
операційної системи, а також виконання основних низькорівневих послуг введення-виведення;
# Для передачі зображення на екран;
# Для збереження різних розширень операційної системи, які поставляються разом з додатковими пристроями комп'ютера.
Як правило, коли говорять про обсяг оперативної пам'яті комп'ютера, то мають на увазі саме першу її частину, яка може використовуватися прикладними програмами й операційною сістемой.Ми теж будемо надалі надходити в такий спосіб.
КЕШ - ПАМ'ЯТЬ
Для досить швидких комп'ютерів (наприклад, на основі Intel-80386 з тактовою частотою більш 25 Мгц чи Intel-80486) необхідно забезпечити швидкий доступ до оперативної пам'яті, інакше мікропроцесор буде простоювати і швидкодія комп'ютера уменьшітся.Для цього такі комп'ютери можуть оснащуватися кеш-пам'яті, тобто "сверхоператівной" пам'яттю щодо невеликого обсягу (звичайно від 64 до 256 Кбайт), у якій зберігаються найбільше часто використовувані ділянки оперативної памяті.Кеш-пам'ять розташовується "між" мікропроцесором і оперативною пам'яттю, і при звертанні мікропроцесора до пам'яті спочатку виробляється пошук потрібних даних у кеш-памяті.Поскольку время доступу до кеш-пам'яті в кілька разів менше, ніж до звичайної пам'яті, а в більшості випадків необхідні мікропроцесору дані містяться в кеш-пам'яті, середній час доступу до пам'яті уменьшается.Для комп'ютерів на основі Intel-80386DX або 80486SX розмір кеш-пам'яті в 64 Кбайт є задовільним, 128 Кбайт - цілком достаточним.Компьютери на основі Intel-80486DX і DX2 звичайно оснащуються кеш-пам'яттю ємністю 256 Кбайт.
МОНІТОРИ
Монітор (дисплей) комп'ютера IBM PC призначений для виведення на екран текстової і графічної інформаціі.Монітори бувають кольоровими і монохромнимі.Оні можуть працювати в одному з двох режимів: текстовому і графічному.
ТЕКСТОВИЙ РЕЖІМ.В текстовому режимі екран монітора умовно розбивається на окремі ділянки - знакомісць, частіше всього на 25 рядків по 80 символів (знакомісць). У кожне знакомісць може бути виведений один з 256 заздалегідь заданих сімволов.В число цих символів входять великі і малі латинські літери, цифри, символи, а також псевдографічний символи, що використовуються для виведення на екран таблиць і діаграм, побудови рамок навколо ділянок екрана і т.д.
ГРАФІЧНИЙ РЕЖІМ.Графіческій режим монітора призначений для висновку на екран графіків, малюнків і т.д.Разумеется, у цьому режимі можна також виводити і текстову інформацію у вигляді різних написів, причому ці написи можуть мати довільний шрифт, розмір букв і т.д.
У графічному режимі екран монітора складається з крапок, кожна з яких може бути темної чи світлої на монохромних моніторах або одного з декількох квітів - на цветном.Колічество пікселів по горизонталі і вертикалі називається роздільною здатністю монітора в даному режіме.Следует помітити, що роздільна здатність не залежить від розміру екрана монітора, подібно тому як і великий, і маленький телевізори мають на екрані 625 рядків розгорнення зображення.
ЧАСТО ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ МОНІТОРИ.Наіболее широке поширення в комп'ютері IBM PC одержали монітори типів MDA, CGA, Hercules, EGA і VGA.
В даний час монітори MDA і CGA використовуються вже дуже рідко, тому що вони не мають належної роздільною здатністю, що призводить до швидкого стомлення глаз.Кроме того, не мають можливості програмної завантаження шрифтів символів, тому для зображення букв кирилиці в текстовому режимі приходиться заміняти електронні схеми, що зберігають шрифти (знакогенератора). Іноді, втім, можна не заміняти знакогенератор, а записати в нього за допомогою спеціальних приладів потрібні шрифти символів.
Більшість комп'ютерів, випущених наприкінці 80-х років, були оснащені моніторами типу VGA.Оні забезпечують достатню кількість зображення в текстовому і графічному режимі екрана при роботі з DOS-программамі.Несколько гірше монітори EGA, вони вважаються ще більш устаревшімі.Но для сучасних програм, що використовують графічний інтерфейс взаємодії з користувачем, дозвіл VGA (640 * 480 крапок) уже явно недостаточно.Поетому практично всі сучасні комп'ютери оснащуються моніторами типу Super-VGA, що забезпечують роздільну здатність 1024 * 768 і 800 * 600.
КЛАВИАТУРА
Клавіатура IBM PC призначена для введення в комп'ютер інформації від користувача.
Розташування латинських букв на клавіатурі IBM PC, як правило, таке ж, як на англійській друкарській машинці, а букв кирилиці - як на російській друкарській машинці.
ENTER, великі/малі БУКВ.Для введення великих літер та інших символів, що розташовуються на верхньому регістрі клавіатури, є клавіша Shift.Напрімер, щоб увести малу літеру "d", треба натиснути клавішу, на якій зображено "D", а щоб ввести велику букву "D", треба натиснути клавішу Shift і, не відпускаючи її, натиснути на клавішу D.
Клавіша Caps Lock служить для фіксації режиму прописних букв.Ето зручно при введенні тексту, що складається з таких букв.Повторное натискання клавіші Caps Lock скасовує режим прописних букв.В режимі Caps Lock натискання клавіші Shift дає можливість вводу рядкових букв.Іногда клавіша Caps Lock використовується для інших цілей, наприклад для переключення на російський алфавіт.
Спеціальні клавіші КЛАВІАТУРИ.Кроме алфавітно-цифрових клавіш і клавіш зі знаками пунктуації, на клавіатурі мається велике число спеціальних клавіш.
Клавіша Enter призначена для закінчення введення строкі.Напрімер, при введенні команд DOS уведення кожної команди повинен закінчуватися натисканням клавіші Enter.
Клавіша BackSpace видаляє символ, що знаходиться ліворуч від курсору (курсор звичайно зображується миготливим символом, схожим на знак підкреслення).
Клавіша Del (Delete-видалення) використовується для видалення символу, що знаходиться під курсором.
Клавіша Inc (Insert-вставка) призначена для переключення між двома режимами введення символів: введення з розсунення символів (вставка) і введення із заміщенням
раніше набраних сівмолов (заміна).
Клавіша Esc (escape-тікати, рятуватися), як прави-
ло, використовується для скасування якої-небудь дії, виходячи з режиму програми і т.д.
Клавіша Tab (табуляція) при редагуванні текстів звичайно використовується для переходу до наступної позиції табуляціі.В інших програмах її значення може бути іншим: переключення між "віконцями" на екрані, полями запиту і т.д.
Функціональні клавіші F1-F12 (на деяких клавіатурах F1-F10) призначені для різних спеціальних действій.Іх дія визначається виконуваної програмою.
Клавішу CTRL і ALT.На клавіатурі маються спеціальні клавіші Ctrl і Alt.Как клавіша Shift, вони призначені для зміни значень інших клавіш.Клавіші Ctrl і Alt вводяться в комбінації з іншими клавішами, і виконується програма може особливим чином реагувати на такі комбінації клавіш. < br />
З А К Л Ю Ч Е Н Н Я
Звичайно, в межах 1-ї контрольної роботи дуже важко охопити повністю таку широку тему як запропонована - АРХІТЕКТУРА персональних комп'ютерів. Розвиток електронної промисловості і комп'ютеробудування здійснюється такими швидкими темпами, що буквально через 1-2 роки, сьогоднішнє "чудо техніки" стає морально застарілим. Однак принципи пристрою комп'ютера залишаються незмінними ще з того моменту як знаменитий математик Джон фон Нейман в 1945 році підготував доповідь про пристрій і функціонування універсальних обчислювальних пристроїв, тобто комп'ютерів.
До того ж, кожен користувач, що експлуатує персональний комп'ютер, знає коло задач для рішення яких він використовує комп'ютер, а отже і 10 років тому придбані "286-я машина" справно працююча, яка задовольняє запити того чи іншого фахівця є незамінним його помічником у повсякденній праці .
Тому розглянута вище тема дає наочне уявлення про те, яке ведуче місце в житті суспільства займають у даний час персональні комп'ютери, сфера застосування яких безмежна.