Персональный компьютер

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Процесс взаимодействия человека с  ЭВМ насчитывает уже более 40 лет. До недавнего времени в этом процессе могли участвовать только специалисты-инженеры, математики – программисты, операторы. В последние годы произошли кардинальные изменения в области вычислительной техники. Благодаря разработке и внедрению микропроцессоров в структуру ЭВМ появились малогабаритные, удобные для пользователя персональные компьютеры. Ситуация изменилась, в роли пользователя может быть не только специалист по вычислительной технике, но и любой человек, будь то школьник или домохозяйка, врач или учитель, рабочий или инженер. Часто это явление называют феноменом персонального компьютера. В настоящее время мировой парк персональных компьютеров превышает 20 млн.

Почему возник этот феномен? Ответ  на этот вопрос можно найти, если четко  сформулировать, что такое персональный компьютер и каковы его основные признаки. Надо правильно воспринимать само определение "персональный", оно не означает принадлежность компьютера человеку на правах личной собственности. Определение "персональный" возникло потому, что человек получил возможность общаться с ЭВМ без посредничества профессионала программиста, самостоятельно, персонально. При этом не обязательно знать специальный язык ЭВМ. Существующие в компьютере программные средства обеспечат благоприятную "дружественную" форму диалога пользователя и ЭВМ.

1 ПОНЯТИЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА

Итак, персональным компьютером (ПК) называют электронную вычислительную машину (ЭВМ), рассчитанную на одного пользователя и управляемую одним человеком (рис. 1).

 

1 – монитор, 2 – материнская плата, 3 – центральный процессор, 
4 – оперативная память, 5 – карты расширений, 6 – блок питания, 
7 – оптический привод, 8 – жёсткий диск, 9 – компьютерная мышь, 
10 – клавиатура

Рисунок 1 – Основные составные части персонального компьютера

 

Процессор					Внутренняя память					Устройства Ввода-вывода
Регистры	АЛУ		УУ		ОЗУ		ПЗУ
С и с т е м  н а я  ш и н а

 

Структурная схема ПК рис 2.

1.1 История создания ПК

Все началось в 1976 году, когда два  предприимчивых двадцатилетних американских техника, не имевшие специального образования, Стефан Возняк и Стив Джобс, создали в примитивной мастерской, расположенной в обыкновенном гараже, первый маленький, но многообещающий персональный компьютер. Он получил название «Apple» («Яблоко») и первоначально предназначался для видеоигр, хотя имел также возможности для программирования. Позднее Джобс основал фирму «Apple computer», которая впервые наладила массовое производство персональных компьютеров. Спрос на них превысил всякие ожидания. В короткое время фирма Джобса превратилась в крупное и процветающее предприятие. Это заставило и другие фирмы обратить внимание на рынок персональных компьютеров. В продаже появилось множество моделей «персоналок» самых разных концепций.

12 августа 1981 году свой первый  персональный компьютер IBM PC выпустила фирма IBM. Успех его во всем мире был огромным, чему в немалой степени способствовал очень хороший 16-разрядный микропроцессор Intel 8088 и великолепно разработанное программное обеспечение фирмы «Microsoft». Следующая модель PC/XT, выпущенная в 1983 году, имела оперативную память 640 Кб, жесткий диск и высокое быстродействие. В 1986 году появилась еще более совершенная модель PC/AT на базе микропроцессора Intel 80286. К концу десятилетия компьютеры фирмы IBM стали самыми массовыми и популярными [1].

1.2 Устройство ПК

Типичный персональный компьютер  имеет следующие основные устройства.

1. Процессор – машину, выполняющую управление компьютером, производящую все вычисления и другие операции.

Наиболее важным из всех устройств  компьютера является, пожалуй, процессор. Без процессора – нет компьютера. Процессор – это, по существу, электрическая (электронная) счетная машина, способная к тому же перераспределять поступающие в нее электрические сигналы между другими устройствами ПК [2].

Процессор включает в себя следующие  элементы:

- основной микропроцессор: большую электронную (интегральную) схему, регулирующую движение электрических сигналов и осуществляющую, собственно, управление устройствами компьютера, а также выполняющую все вычисления;

- оперативную память: набор программ, выполняемых компьютером и используемых программами данных;

- электронные схемы (контролеры): микропроцессоры, синхронирующие работу внутренних и внешних устройств ПК;

- порты ввода-вывода – специальные устройства, обеспечивающие обмен данными между внешними и внутренними устройствами ПК.

Основной характеристикой процессора является быстродействие, зависящее от «Архитектуры» его интегральных схем.

2. Монитор (дисплей) – аппарат, предназначенный для изображения текстовой или графической информации.

Они бывают двух видов – цветными и монохромными; и могут работать в двух режимах: текстовом и графическом.

В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные  участки – знакомecтa. В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы (могут также входить и буквы кириллицы – русского алфавита), а также различные символы, в т.ч. и символы, предназначенные для вывода на экран таблиц, диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и т.д.

На цветных мониторах каждому  знакоместу может соответствовать свой цвет символа и свай цвет фона. На монохромных мониторах для выделения отдельных частей текста и участков экрана используется повышенная яркость символов, подчеркивание и инверсное изображение (темные символы на светлом фоне).

При работе в графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть темной или светлой (на монохромных мониторах) или содержит один из нескольких цветов (на цветных мониторах).

3. Накопители (дисководы на гибких дисках) – устройства, используемые для записи и чтения информации, сохраняющейся на гибких дисках.

4. Накопители на жестком магнитном диске – (винчестере) – устройство, используемое для записи чтения информации, сохраняющейся на жестком магнитном диске.

5. Клавиатуру – машину, используемую для ввода информации в персональный компьютер.

1.3 Память компьютера

Память компьютера удобно представлять себе в виде последовательности ячеек. Каждая ячейка содержит информацию в количестве один байт (восемь битов). Любая информация хранится в памяти компьютера в виде последовательности байтов. Байты памяти пронумерованы друг за другом, причем номер первого от начала памяти байта равен нулю. Каждая конкретная информация, хранимая в памяти, может занимать один или несколько байтов. Количество байтов, которое занимает та или иная информация в памяти, есть размер этой информации в байтах [3].

Память состоит из ячеек. Ячейка содержит один байт информации. Размер информации – это количество байтов, занимаемых этой информацией.

Адрес информации – это номер первого из занимаемых этой информацией байтов.

Объем памяти компьютера – это количество содержащихся в ней байтов.

Чем больше объем памяти, тем больше данных и программ она может вместить, тем, соответственно, больше задач можно  решить с помощью компьютера.

Обмен данными между центральным  процессором и памятью осуществляется с помощью специального устройства, называемого шиной.

Упрощенно шину можно представить  себе как набор параллельных проводов, каждый из которых передает один бит  информации: 1 или 0. Количество проводов в шине – это ширина шины. Именно ширина шины и есть то количество битов (разрядов), которое определяет количество одновременно передаваемой информации. Чем шире шина (больше ее разрядность), тем больше данных можно передать одновременно, тем быстрее работает компьютер.

Для передачи адресов используется шина адреса, для передачи данных используется шина данных. Естественно, что процесс  усовершенствования современных компьютеров  включает в себя и переход к  более широким шинам.

Таким образом, ширина шины адреса определяет объем доступной памяти компьютера.

Современные IBM-совместимые компьютеры имеют ширину шины адреса 20, 24 или 32 разряда. Компьютеры с 20 – разрядной шиной адреса могут обращаться (адресовать) до 1 Мбайта (= 2Іґ байтов) памяти. Компьютеры с 24 – разрядной шиной адреса могут адресоваться уже до 16 Мбайтов (= 2Іґ байтов) памяти, а компьютеры с 32-и разрядной шиной адреса – именно они составляют большинство используемых в нашей стране компьютеров – могут адресовать уже до 4 ГбайтОВ (= 2іІ байтов) памяти.

Весь объем памяти состоит из трех частей:

- основная (или стандартная) память занимает первые (или, как говорят, нижние) 640 Кбайтов памяти;

- верхняя память занимает 384 Кбайтов памяти: от 640 Кбайтов до 1Мбайта;

- расширенная – это память за пределами 1Мбайта. Первые 64 Кбайта называются областью высокой памяти.

В процессе работы компьютера каждая из этих частей используется для хранения определенных видов программ и данных.

2 КОНФИГУРАЦИИ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

Рабочая станция (Work Station) представляет собой мощный компьютер, основанный обычно на двухпроцессорной платформе, оснащенный максимальным объемом быстрой оперативной памяти, массивом жестких дисков и часто включенный в локальную сеть предприятия. В зависимости от решаемых задач рабочие станции бывают графическими, для научных расчетов или иного назначения.

Графическую рабочую станцию комплектуют  ЗD-видеокартой профессионального класса, устройствами оцифровки и захвата сигналов телевизионного формата, высокоточными сканерами и другим необходимым оборудованием.

Настольный компьютер (Desktop) предусматривает самый обширный спектр возможных конфигураций, как платформы, так и дополнительных устройств.

Принято классифицировать настольные компьютеры по предназначению или по производительности. По назначению компьютеры подразделяют на офисные, домашние, игровые, дизайнерские. По производительности различают компьютеры начального уровня (Easy PC), среднего уровня (Mainstream), высшего класса (High End).

Офисный компьютер ориентирован на работу с программами офисного класса, может подключаться к локальной сети и не отличается высокой производительностью. Главное требование к нему – надежность.

Домашний компьютер обычно используют для развлечений и выполнения не слишком сложных учебных (рабочих) заданий. Мультимедийная направленность домашнего ПК выражается в оснащении его процессором и видеокартой среднего класса, приводом DVD, качественным монитором и комплектом хорошей акустики. Зачастую предусматривается подключение компьютера к телевизору для просмотра фильмов в форматах MPEG-4 и DVD на экране ТВ. Непременным условием является подключение к Интернету через модем или сетевую карту. Дополнительным оборудованием для домашнего компьютера являются ТВ-тюнер, сканер, струйный фотопринтер, WEB-камера.

Игровой компьютер требует наличия самой мощной графической подсистемы. Поэтому главным его элементом является графическая карта и адекватный потребностям процессор при достаточном объеме оперативной памяти. Игровой компьютер дополнительно комплектуют джойстиком, рулем (штурвалом), педалями, устройствами виртуальной реальности (шлемы, очки, перчатки).

Дизайнерский компьютер предназначен для выполнения сложных графических работ (кроме ЗD-графики кинематографического уровня) и обработки видео в режиме реального времени. По сути, это рабочая станция начального уровня, в достаточно компактном исполнении. Конкретная конфигурация дизайнерского ПК зависит от специфики решаемых задач. Для работы с ЗD-графикой требуется мощная видеокарта, для работы с видео – самый производительный процессор и так далее.

Ноутбук (Notebook) является переносным персональным компьютером. Помимо компактных габаритов, ноутбук отличается от настольного компьютера возможностью работы от аккумуляторов. Автономное функционирование обусловило высокие требования режиму энергопотребления компонентов. Обычно в ноутбуках используют специальные модификации процессоров, графических чипсетов, жестких дисков с низким энергопотреблением и автоматическим регулированием производительности в зависимости от решаемой задачи.

Обычно ноутбуки классифицируют по размеру, диагонали дисплея и  числу “шпинделей” (отдельных приводов: жесткий диск, дисковод CD-ROM, дисковод гибких дисков и др.). Например, выражение  “двухшпиндельный” ноутбук подразумевает наличие в компьютере жесткого диска и еще одного дисковода (чаще комбинированного привода DVD/CD-RW).

Настольный ноутбук (DeskNote). Этот класс компьютеров возник и развился в 2002 году. Его отличие от ноутбуков заключается в отсутствии аккумуляторов (и, как следствие, невозможности автономной работы), использовании процессоров для обычных настольных ПК, а иногда и адаптеров ЗD-графики высокого класса.

Планшетный ПК (Tablet PC) характеризуется наличием отдельного сенсорного дисплея с возможностью рукописного ввода и специального электронного пера. Некоторые модели комплектуются клавиатурой, трекболом, приводом CD-ROM, жестким диском.

Карманный ПК (Personal Digital Assistant, PDA) примыкает к товарной нише персональных компьютеров. Невысокая производительность, ограниченный набор программ и неудобный интерфейс пользователя сужают сферу применения КПК. Однако многие КПК позволяют подключаться к настольному компьютеру для переноса данных: телефонного справочника, записной книжки и прочих, позволяют читать литературные произведения в электронном виде, просматривать видео и т.д.

Персональные компьютеры являются наиболее широко используемыми, их мощность постоянно увеличивается, область применения расширяется. Однако их возможности ограничены, и для решения специфичных задач, требующих объемных вычислений, высочайшего быстродействия, применяют “не-персональные” компьютеры: супер-ЭВМ, большие ЭВМ (мэйнфреймы), мини-ЭВМ.

3 Использование персонального компьютера

3.1 Компьютеры в учреждениях