ОСНОВНА СХЕМА НА КОМПЮТЪРНАТА СИСТЕМА

ОСНОВНА СХЕМА НА

КОМПЮТЪРНАТА СИСТЕМА

8 клас ИТ СОУ "Антим I"-Златоград 2КОМПЮТЪРНА СИСТЕМА

1. Принципно устройство на компютър от Фон-Нойманов тип

шина за данни

Входни / изходни устройства

Централен процесор

Оперативна памет

Шина за

управляващи

сигнали


ЗАДАЧА

Направете аналогия между основните елементи на компютър от Фон-Нойманов тип и органите на човека, които участват при решаване на квадратно уравнение.


2. Централен процесор (CPU-Central Processing Unit)

Декодира и изпълнява инструкциите на програмите посредством транзисторни схеми. Процесорите все по-често се изпълняват като една интегрална схема и се наричат микропроцесори. Развитието на технологиите позволява повече от един процесор да се изпълни на една интегрална схема. Тогава отделните процесори се наричат процесорни ядра и се говори за двуядрени и многоядрени процесори.


Условно процесорът се разделя на аритметико-логическо устройство (АЛУ) и управляващо устройство (УУ).


АЛУ изпълнява инструкциите. Всяка инструкция съдържа код – какво да се прави, и адрес на данните, които участват в изпълнението. В АЛУ са разположени и малки памети, наречени регистри, които се използват за временно съхраняване на данни (непосредствено преди обработката им или след нея, ако ще бъдат използвани в някоя следваща операция). Регистрите съхраняват и други неща. Броят, функциите и големината на регистрите зависят от модела на процесора. Големината на регистрите означава броят битове, които могат да се съхраняват в регистъра и обикновено съвпадат с дължината на машинната дума/разрядността. Разрядността е броят битове, които могат да бъдат обработени едновременно. При по-голяма разрядност могат да се обработват по-големи числа. Компютрите с разрядност 8 и 16 са отдавна останали в историята. Сега се използват 32-, 64-, 128-разрядни компютри.


Инструкциите, които изпълнява АЛУ, се реализират чрез електронни схеми. Инструкциите се извършват на тактове и така се синхонизират входните сигнали към електронните схеми. Тактовете се задават от тактов генератор. Колкото по-често се задават тактовете, толкова по-бърз е процесорът. Затова честотата на процесора (измервана в MHz) е от значение за бързината на процесора.


УУ има регистър, наречен брояч на инструкциите (БИ), който съхранява адреса на изпълняваната от АЛУ инструкция. УУ прави следното:

Извлича от оперативната памет инструкцията, чийто адрес се намира в БИ, анализира я, което означава да извлече кода на инструкцията (какво да се прави) и адресите на данните, които се обработват в тази инструкция.

Намира данните, необходими за изпълнение на инструкцията, по техните адреси.

След изпълнение на инструкцията от АЛУ, УУ определя ново съдържание на БИ и повтаря действията от 1 до 3 до изчерпване на инструкциите.


Процесорът, паметта, шините и слотовете за периферни устройства се разполагат върху електронна платка, наречена дънна платка или дъно (MB, Mainboard, Mother Board).


3. Оперативна памет

Предназначението на паметта е да съхранява информацията (данни и програми) в двоичен вид.


Съгласно принципа на Фон Нойман данните се съхраняват в памет в двоичен код (0 и 1), за чието реализиране се използва свойството на някои материали да имат две устойчиви състояния: намагнетизирано/

ненамагнетизирано има ток/няма ток има светлинен поток/няма

светлинен поток зареден кондензатор/незареден

кондензатор и др.


Всяко от състоянията 0 и 1 носи информация от 1 бит. Това е най-малката единица за памет. Други единици са:

Байт (B) = 8 бита;Kбайт (КВ) = 1024 В;Мегабайт (МВ) = 10242 В;Гигабайт (GB) = 10243 В;Терабайт (ТВ) = 10244 В .


Оперативната памет се ползва от процесора по време на неговата работа, откъдето произтича и наименованието и.


Паметта консумира най-много енергия, а големият брой нейни компоненти влияе негативно на надеждността и силно оскъпява компютрите. По тази причина учените търсят нови технологични решения – памети с живачни линии, електроннолъчеви тръби, електронни лампи, с магнитни барабани, феритна памет, транзистори и интегрални схеми. Сега се използват полупроводникови памети, реализирани на интегрални схеми с висока степен на интеграция.


За осъществяване на взаимодействието процесор – памет е необходим начин, който да указва как да се стигне до желаната информация от паметта. Най-често за тази цел се използва памет с произволен достъп (Random Access Memory – RAM). Паметта е разделена на клетки, които са адресирани (имат номерира) и по зададения адрес процесорът стига директно до желаната клетка. Времето за достъп до дадената клетка не зависи от нейния адрес. По указания адрес може да се извлече/прочете записана информация. По указания адрес се намира клетката, в която да се запише информация. Времето за достъп е важна характеристика на паметта – означава за каква част от секундата може да се прочете или запише един байт информация. Измерва се в милисекунди или наносекунди.


Байтът е най-малката адресируема единица от паметта. Състои се от 8 бита. Байтът е най-малката достъпна единица памет - чрез нейния адрес.

Когато байтовете са групирани (2-, 4- и повече разрядна машинна дума), се взема адресът на най-левия байт.


Постоянната памет (ROM - Read Only Memory) e част от оперативната памет, която е достъпна само за четене. В нея производителят е записал при фабрични условия служебна информация - системни и основните програми (BIOS), управляващи входно-изходните операции. Тази информация не може да се променя от потребителя. Тя може само да се използва/чете. Постоянната памет е енергонезависима, т.е. съдържанието и не се изтрива при изключване на захранването.


3. Периферни устройства

Към компютъра могат да се свързват различни периферни устройства. Те служат за въвеждане и извеждане на информация. Свързват се с компютъра чрез електроннo устройство, наречено адаптер.

Периферните устройства се делят на: входни устройства (за въвеждане на информация); изходни устройства (за извеждане на информация); входно-изходни устройства (за въвеждане и извеждане на информация).


А) Входни устройства

Клавиатура (keyboard) – стандартно входно устройство. Чрез нея потребителят въвежда за компютъра инструкции или данни. Броят на клавишите варира от 101 до 104 за стандартните клавиатури. Клавишите не са подредени случайно – отчетена е честотата на използване на знаците, при която се постига най-голяма скорост на писане. Има клавиатури с по-голям брой клавиши за специални цели – например програмируеми клавиши. Съществуват и клавиатури с по-малък брой клавиши - обикновено те се използват при преносимите компютри.

В последно време се използват и клавиатури, приспособени за работа в Интернет. Те съдържат клавиши за браузър, електронна поща и др. Навлизат и безжични клавиатури, гъвкави клавиатури, които могат да се свият на руло в малка чанта, клавиатури със светещи клавиши, пригодени за работа в неосветени пространства и др.


Мишка (mouse) –

входно устройство, без което работата с компютъра е възможна, но е много неудобна. При движението на мишката се регистрират координатите на точките на нейната траектория и се преобразуват в електрически импулси, които се предават като входни данни в компютъра. Съвременната мишка има бутони и скролер. Чрез бутона може да се избира обект от екрана, да се отваря меню и да се активира команда от него. Доскоро масово се използваха механичните мишки. При тях движението им се регистрираше чрез свободно търкалящо се топче. Сега се използват предимно оптични мишки. При тях траекторията на движението се регистрира от оптичен сензор. Все по-често се използват безжичните мишки. Те изпращат информация към приемащо устройство, като използват радиовълни.


Тракбол (trackball) – устройство, аналогично на мишката, което се вгражда най-често в преносимите компютри. То се върти на място и заема малка площ на бюрото.


Сензорна подложка (touchpad) – това е устройство, което замества мишката. Използва се при преносимите компютри. Има чувствителна повърхност, която възприема движението на пръстите по нея и в синхрон премества показалеца на мишката на екрана.


Светлинен молив (pen) – нарича се още светлинна писалка. Има фоточувствителен елемент, който възприема светлина от сензорния екран и изпраща сигнал към компютъра. Използва се за въвеждане на данни, избор на меню. Удобен при компютри palmtop.


Сензорен екран (Touch-display) – екран, чувствителен при докосване. При докосване на определени области от екрана се въвежда информация – избор на програми, меню, данни.


Джойстик (Joystick) – предпочитано входно устройство за компютърни игри и симулации.


Микрофон (microphone) – устройство, което преобразува звуковия сигнал в електричен и го предава на компютъра.


Скенер (scanner) – устройство за въвеждане на графична информация. Документите (изображения, текстове) се „снимат” от скенера и се преобразуват в графични изображения в двоичен код, след което се предават на компютъра и могат да бъдат обработвани от него, записвани на различни носители и разпространявани.

Често днес се използват скенери със софтуер за оптично разпознаване (OCR – Optical Character Recognition). Резултатът от сканиране на текст в този случай е текстов файл с разпознати символи (например ASCII), т.е. текст, който сме създали с помощта на текстообработваща система (например Word) и който може да се редактира, записва и разпространява в електронен вид.


Цифрова камера (digital camera) – различават се: цифрови фотоапарати. Използват се за снимки или клипове с малка продължителност. Изображенията могат да се прехвърлят в компютър и лесно да се обработват или използват - за разглеждане, изпращане по електронна поща, вграждане в уебстраница или съхраняване в албуми чрез уеб, както и на различни носители.


Видеокамери – използват се за снимане на видеофилми, които могат да се обработват с компютър, да се гледат или разпространяват по различен начин.


Б) Изходни устройства

Монитор, дисплей (display) – стандартното изходно устройство. Извежда информацията на екран. Управлението се извършва от видеоконтролер. Съвременните монитори са базирани на течни кристали (LCD – liquid display). Качествата на монитора са изключително важни при продължителна работа. Основни харатеристики на монитора са:


Размер на монитора - определя се чрез дължината на диагонала на екрана в инчове. Използват се 15-инчови, 17-инчови,19-инчови и по-големи монитори.

Разделителна способност по разстояние – броят точки (пиксели), които могат да се изобразят по хоризонтала или вертикала.

Разделителна способност по цвят - показва колко различни цветови оттенъка могат да се показват едновременно върху екрана. Зависи не само от монитора, но и от видеоконтролера.

Честота на опресняване (в MHz) - колкото по-висока е тя, толкова по-малко е вредното въздействие от “трептенето” на екранното изображение върху зрението на потребителя.

Ниво на вредните лъчения (LR – Low Radiation) – съвременните монитори са с ниско равнище на вредните лъчения.


Принтер (printer) – устройство за извеждане на информация чрез отпечатване (черно-бяло или цветно). Принтерът може да е свързан с един компютър и да извежда информацията от него, но може да обслужва и няколко компютъра, свързани в мрежа. Има съвременни принтери, които могат да отпечатват информация направо от цифров фотоапарат или камера, от флаш памет или скенер, без посредничеството на компютър. Често се използват и многофункционални устройства, които комбинират принтер, скенер, копир или факс.


Мултимедиен прожектор (multimedia projector) – устройство, което предава на екран изображението, визуализирано на екрана на компютъра. Изключително полезно при компютърни презентации.


Компютърнa тонколонa (loudspeaker) - устройство, което възпроизвежда звук. Използва се за слушане на музика, за озвучаване на филми или клипове и др.


В) Входно-изходни устройства

Най-често това са устройства, които са външни памети.

Флопидисково устройство (FDD – Floppy Disk Drive) - използва се за четене и запис на данни от и върху дискета.

Твърд диск (HDD - Hard Disk Drive) - устройство за четене и запис на данни от и върху твърд диск.

CD-ROM (R) и DVD (R) – устройства само за четене на данни от оптични дискове, които се използват за външна памет. Четенето се извършва с помощта на лазерен лъч. CD RW и DVD RW са устройства за четене и запис на данни от и върху оптични дискове – външна памет.


Мрежова (LAN) карта - служи за свързване на компютри в локална мрежа (на близки разстояния). Позволява обмен на програми и данни.

Модем - устройство за свързване на компютри в глобална мрежа.

Звукова карта (sound card) - компютърна платка, която позволява въвеждането и извеждането на звук от и в компютъра. Тя е задължителна за компютър, предназначен за мултимедийни приложения. Някои нови модели дънни платки притежават вградени звукови карти, което прави използването на отделна звукова карта ненужно. За да се възпроизведе звукът, освен звукова карта са необходими и тонколони, а за да се направи запис на звук или музика, е необходим микрофон.


Видеокарта (video card) – компютърна платка, която позволява въвеждане и извеждане на видео в и от компютъра. Тя превръща сигналите, подадени от процесора в образ, който може да се види на екрана. Компютър, който се ползва за мултимедия, задължително е с видео карта. Много често в съвременните компютри видеокартата е вградена в самата дънна платка.


Терминали – най-често са комбинация от клавиатура и монитор, намиращи се далеч от компютъра. Те позволяват двупосочен обмен на данни (получаване и изпращане).


4. Външна памет

Външната памет се реализира на външни носители на информация. В Древността за такива носители са използвани камъкът, хартията, а в по-късно време – кинолентата, фотолентата, аудиокасетата, видеокасетата и др. Съвременни носители на информация са: дискетата, твърдият диск, CD, DVD, Flash паметта и др.

Важни характеристики на външната памета са: нейният обем, времето за достъп, скоростта на обмен на информацията, плътността на записа.


Видове дискове според начина на запис и четене:

Магнитни Магнитооптични Оптични носители: носители носители:

• Гъвкави дискове (дискети)•Твърди дискове •Магнитни ленти (аудиокасети)

Оптични лазерни дискове:

CD-R, CD-RW

DVD-R, DVD-RW


Магнитни носители

Повърхността на магнитните дискове се покрива със специален магнитен слой. Намагнетизираният участък се кодира с 1, а ненамагнетизираният – с 0. Информацията се записва на пътечки, като всяка пътечка се разделя на сектори. Пътечките и секторите са разположени в концентрични окръжности и се създават при форматирането на диска.


Флашпамет

Това е полупроводникова енергонезависима памет. Използва се чрез USB – универсална шина за свързване на електронни устройства.


ЗАДАЧА: Разчетете следната компютърна конфигурация:

MB ASUS P5QL-E, Ip43 CPU Intel Core 2 Duo E8400 3GHz RAM2x2GB 1066MHz HDDWestern Digital 640GB SATAII, 16MB cashe DVDLG DVD-RW 52/32/52 Video card ASUS ATI Radeon 4850 512MB DDR3 Monitor Philips 21” TFT LCD

Documents

ОСНОВНА СХЕМА НА КОМПЮТЪРНАТА СИСТЕМА