Моделирование оптимальной конфигурации компьютера

Эта схема сохраняется по сей день, несмотря на нововведения. Поэтому любая фирма может начать производство какого-либо контроллера, или внешнего устройства, или системных плат, не вникая в устройство других плат и устройств, при этом новое устройство сможет без проблем с ними взаимодействовать, если созданная ими продукция будут следовать общепринятым стандартам.

Помимо рассмотренных аппаратных возможностей, побочным фактором, повлиявшим в лучшую сторону развития современного компьютера, являлась конкуренция между производителями комплектующих, которая в свою очередь привела к удешевлению компьютеров в целом.

Используя различные компоненты и устройства пользователи, могли самостоятельно расширять возможности своих компьютеров. При этом, в том числе благодаря конкуренции, ассортимент моделей был не ограничен только производством фирмой IBM. Пользователи могли покупать дополнительные устройства, производимые независимыми фирмами.

Таким образом, модернизация компьютера позволяет сэкономить деньги, ориентируясь при покупке компьютеров на сегодняшние потребности, а не планировать на будущее, т.к. при необходимости компьютер можно дополнить или улучшить путем замены необходимых деталей.

Рассмотрим устройство современного компьютера (рис.1.2).

 
Рисунок 1.2 Устройство персонального компьютера

На основной – материнской плате(2) расположены блоки, осуществляющие вычисления и собственно обработку информации – центральный процессор(3) и память(4). Модули управления устройствами – контроллеры либо входят в состав материнской платы либо реализованы на отдельных платах, вставляемых в стандартные разъёмы системной платы – слоты(5). К контроллерам подсоединяются другие устройства, такие как монитор(1), устройства для чтения и записи оптических дисков(7), жёсткие диски(8), клавиатура(9), мышь(10), а так же внешние устройства, такие как принтер или сканер. Ко всем внутренним устройствам подаётся электропитание из блока питания(6). Все устройства, кроме внешних, таких как клавиатура, мышь, монитор или принтер, заключены в общий корпус.

Таким образом, основой компьютера является системный блок – это корпус со всеми компонентами. Для обеспечения взаимодействия системного блока с пользователем используются устройства ввода-вывода, такие как монитор, клавиатура, мышь, принтер и сканер.

Современный компьютер для повседневных нужд, практически лишился необходимости использования внутренних плат расширения. Если ранее, даже подключение жесткого диска требовало установку специального контроллера на плате, то в настоящее время, уже есть устоявшийся список контроллеров и устройств, которые используются в повседневной жизни.

Первоначальная схема подразумевала покупку отдельных устройств, видеокарты для вывода видео, звуковой для вывода звука, сетевой карты для выхода в сеть и т.п. В то время покупка данных компонентов была не обязательной в зависимости от потребностей пользователя.

В современном мире, мультимедийные и сетевые технологии стали естественными при использовании компьютера. Поэтому современная материнская плата, содержит не только контроллеры для подключения оптических и жестких дисков, но и звуковую плату, видео плату, сетевую плату, контроллеры универсальной шины для подключения различных устройств и др.

Таким образом, основная идея сохраняется, однако в процессе эксплуатации новые компоненты внутреннего устройства компьютера приобретаются редко, как правило, в случае выхода из строя встроенных устройств. Из устройств, ввода-вывода обязательными являются монитор, клавиатура и мышь. При необходимости приобретаются принтер и сканер.

Если компьютер используется для игровых целей, возможна покупка более дорогой видео платы, которая устанавливается внутри корпуса. Такие платы стоят, как правило, соизмеримо по стоимости с остальным компьютером и используются только для игр или узкоспециализированных вычислений.

 

 

 

 

 

 

2 Разработка объектной модели

2.1 Определение объектов и классов

На основе рассмотренного в прядущей главе устройства компьютера можно выделить следующие устройства, используемые для сборки компьютера: корпус, блок питания, материнская плата, процессор, оперативная память, жесткий диск, дисковод оптических дисков, устройство чтения карт памяти или картридер, клавиатура, мышь, монитор, принтер, сканер.

Данный перечень не описывает всех возможных устройств используемых для сборки компьютера или при его эксплуатации. Поскольку перечень устройств достаточно большой, а целью работы не является попытка захватить как можно больший объем устройств из сферы компьютерной сборки.

Для создания модели компьютера данный перечень включает все необходимые пункты.

При выборе компонентов будущих классов за основу была взята конфигурация типичного компьютера используемого дома, чьи основные задачи это использование сети Интернет, ввод и вывод информации через стандартные интерфейсы, хранение накопленных данных и возможность использования внешних носителей. При необходимости ввода цифровых изображений в компьютер или вывода на печать текстовой и графической информации.

Используя данные компоненты можно получить системный блок, а комбинируя системный блок с внешними устройствами – компьютер, для учебы, офисной работы и домашних нужд.

2.2 Подготовка словаря данных

Для создания программной реализации необходимо учесть особенности программирования на том или ином языке. В данной работе используется язык программирования C++. Данный язык требует ввода команд с использованием латинских букв. Это означает, что использование названий классов, объектов и переменных необходимо набирать на английском языке. Вопреки одному из подходов, в котором используется транслитерация русских символов с использованием различных комбинаций латинских букв, в данной работе будет использован перевод понятий с русского языка в соответствующие английские слова. Некоторые длинные понятия будут заменены на аббревиатуры, с целью упрощения понимания кода. Названия классов необходимо задать уникально, с целью избежания совпадений с уже существующими классами языка С++, а так же для удобства идентификации имен классов в исходном коде программы.

Следует обратить внимание, на тот момент, что язык С++ регистр зависим, а это значит, что переменные CASE и case различны. Поэтому регистр переменных необходимо соблюдать при всех использованиях идентификаторов. Так же в именах переменных и классов нельзя использовать пробелы и знаки препинания.

В качестве приставки будет использована аббревиатура PC – что соответствует русском ПК, т.е. персональный компьютер.

Корпус – PCcase. Одно из значений слова case это корпус чего либо. Данный компонент является металлическим или пластиковым ящиком, в котором размещаются основные внутренние компоненты компьютера. Корпус с комплектующими называется системным блоком.

Блок питания – PCpsu. Здесь используется аббревиатура от Power Supply Unit, что означает блок питания. Данное устройство осуществляет питание всех внутренних устройств компьютера, установленных в корпус.

Материнская плата – PCmb. В данном случае аббревиатуре mb означает Mother Board, что переводится как материнская плата. Системная или материнская плата является основой для сборки компьютера, она закрепляется внутри корпуса и остальные внутренние и наружные устройства подключаются в ней.

Процессор – PCcpu. CPU это central processing unit, что означает центральный процессор. Данный компонент осуществляет основную вычислительную работу и обеспечивает выполнение программ на компьютере.

Оперативная память – PCram. Аббревиатура RAM расшифровывается как Random Access Memory, память случайного доступа или оперативная память. Данная память предназначена для хранения и обработки информации во время работы компьютера, данный тип памяти очень быстро способен считывать и записывать информацию, но требует для хранения данных дополнительное питание.

Жесткий диск – PChdd. Жесткий диск на английском пишется как Hard Disk Drive, отсюда сокращение – HDD. Все данные необходимые для работы компьютера, а так же информация пользователя хранится на жестком диске. В сравнении с оперативной памятью, данное устройство значительно медленнее обеспечивает запись и чтение, но зато обеспечивает возможность хранить большие объемы данных длительное время без питания от электрической сети.

Дисковод оптических дисков – PCcdrom. CDROM расшифровывается как Compact Disk Read Only Memory, т.е. компактный диск только для чтения. В настоящее время уже существуют записываемые одноразовые и многоразовые диски, но название cdrom твердо закрепилось за приводом оптических дисков. Данное устройство, как следует из его названия, обеспечивает возможность считывания и записи оптических дисков, таких как простые компакт диски, цифровые универсальные диски и диски повышенного объема с использованием технологии синего лазера. Поддерживаемые диски зависят от конкретного устройства.

Здесь и далее используются прямые переводы названий.

Устройство чтения карт памяти или картридер – PCcardreader. Как следует из альтернативного названия, проникшего к нам с родины IBM, картридер или cardreader это устройство которое читает карты памяти.

Клавиатура – PCkeyboard. Данное устройство обеспечивает возможность ввода текстовой информации, а так же осуществлять управление различными программами с использованием стрелок и специальных функциональных клавиш.

Мышь – PCmouse. Манипулятор типа мышь используется для управления специальным указателем, для взаимодействия с интерфейсом компьютера.

Монитор – PCmonitor. Монитор обеспечивает вывод графического и текстового изображения, формируемого компьютером. Работа за компьютером без монитора как правило не представляется возможной.

Принтер – PCprinter. Принтер обеспечивает возможность визуализировать изображение или текстовую информацию, хранимые в компьютере, на бумагу.

Сканер – PCscanner. Сканер предназначен для оцифровки изображений и текста на бумаге и перевода их в двоичный формат, для переноса в компьютер с целью обработки или хранения.

2.3 Определение атрибутов объектов

Рассмотренные выше модели объектов содержат множество различных атрибутов, однако руководствуясь целями данной работы, будут выделены только самые основные, которые с одной стороны упростят моделирование, а с другой позволят сконцентрироваться на важных аспектах применительно к моделированию.

Рассмотрим атрибуты выбранные для реализации объектов.

Корпус – PCcase: Марка – name, наименование фирмы производителя и модель; Стоимость – price, стоимость компонента; Тип – type, тип корпуса, например вертикальный или горизонтальный; ФормаФактор – mbformat, определяет максимальный размер устанавливаемой материнской платы; Слоты жесткого диска – hddslot, количество креплений для жестких дисков; Слоты привода CD – cdslot, количество креплений для оптических приводов.

Блок питания – PCpsu: Марка– name, наименование фирмы производителя и модель; Стоимость – price, стоимость компонента; Мощность – power, мощность блока питания, чем выше, тем мощнее и больше устройств можно включить в состав компьютера; Разъемы для жестких дисков – hddslot, определяет сколько жестких дисков можно подключить к блоку питания.

Материнская плата – PCmb: Марка – name, наименование фирмы производителя и модель; Стоимость – price, стоимость компонента; Формфактор – format, размер материнской платы из стандартного набора, например ATX, miniATX; Гнездо процессора – cpusocket, специальный разъем для подключения процессора; Разъем оперативной памяти – memorytype, каждый тип оперативной памяти имеет свой формат разъема; Разъем жесткого диска – hddtype, указание типа подключаемого жесткого диска, например IDE или SATA; Видеовыход – videoslot, разъем встроенного видеоадаптера, к которому подключается монитор; Слоты памяти – memoryslot, максимальное число устанавливаемых модулей; Разъемы жесткого диска – hddslot, максимальное возможное число подключенных одновременно жестких дисков; Разъемы PCI – pci, количество разъемов для плат расширения pci; Разъемы PCI-E x1 – pciex1, количество разъемов для плат расширения pci-express со скоростью x1; Разъемы PCI-E x16 – pciex16, количество разъемов для плат расширения pci- express со скоростью x16;  Разъемы USB – usb, количество разъемов универсальной шины usb; Разъемы PS/2 – ps2, количество разъемов для подключения клавиатур и мышей типа PS/2.

Процессор – PCcpu: Марка – name, наименование фирмы производителя и модель; Стоимость – price, стоимость компонента; Гнездо – cpusocket, формат разъема процессора; Скорость – speed, тактовая частота работы процессора; Количество ядер – cores, число ядер установленных в процессоре.

Оперативная память – PCram: Марка – name, наименование фирмы производителя и модель; Стоимость – price, стоимость компонента; Разъем – slot, формат гнезда оперативной памяти, от которого так же зависит и её тип; Объем – volume, объем информации помещающийся в модуле оперативной памяти; Скорость чтения – speedread, количество информации прочитываемой за одну секунду; Скорость записи – speedwrite, количество информации записываемое за одну секунду; Скорость – memspeed, тактовая частота модуля памяти; Число сторон с чипами – sides, двухсторонняя или односторонняя плата памяти.

Жесткий диск – PChdd: Марка – name, наименование фирмы производителя и модель; Стоимость – price, стоимость компонента; Разъем – slot, интерфейс подключения жесткого диска; Объем – volume, объем памяти жесткого диска; Скорость чтения – speedread, количество информации прочитываемой за одну секунду; Скорость записи – speedwrite, количество информации записываемое за одну секунду; Тип диска – type, тип жесткого диска, например механический жесткий диск или твердотельный накопитель.

Дисковод оптических дисков – PCcdrom: Марка – name, наименование фирмы производителя и модель; Стоимость – price, стоимость компонента; Разъем – slot, интерфейс подключения оптического привода; Длина кабеля – cablelen, длина шлейфа подключения оптического привода; Тип привода – cdromtype, тип дисков которые может читать или записывать оптический дисковод; Скорость привода – cdromspeed, указание множителя скорости оптического привода.