Презентация Внутренние устройства системного блока онлайн

Содержание слайда: Лекции 8 Внутренние устройства системного блока.

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Состав системного блока ПК: Материнская плата - основная плата ПК: Оперативная память, Микросхемы ПЗУ и система BIOS, Шины и разъемы, Процессор, Микропроцессорный комплект (чипсет); Жесткий диск; Внешние носители памяти; Видеокарта (видеоадаптер); Звуковая карта.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Материнская плата. Оперативная память Оперативная память (RAM - Random Access Memory) - это массив кристаллических ячеек, способных хранить данные. С точки зрения физического принципа действия различают: динамическую память (Dynamic RAM - DRAM); статическую память (Static RAM).

Содержание слайда: Оперативная память: DRAM Ячейки динамической памяти (DRAM) можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Это наиболее распространенный тип памяти. (+) Наиболее экономически доступный тип памяти. (-) 1. Невысокое быстродействие (при заряде и разряде конденсаторов неизбежны переходные процессы, т.е. запись данных происходит сравнительно медленно). 2. Необходимость регенерации ячеек ОП. Заряды ячеек имеют свойство рассеиваться в пространстве, причем весьма быстро. Поэтому необходима постоянная регенерация (подзарядка) ячеек ОП, которая осуществляется несколько десятков раз в секунду и вызывает непроизводительный расход ресурсов ВС . Применение: в качестве основной оперативной памяти ПК. Сегодня наиболее распространена синхронизированная DRAM – SDRAM: DDR I, II, III, IV – Dual Data Rate SDRAM.

Содержание слайда: Оперативная память: SRAM Ячейки статической памяти (SRAM) можно представить как электронные микроэлементы - триггеры, состоящие из нескольких транзисторов. В триггере хранится не заряд, а состояние (включен/выключен). (+) Статическая память обеспечивает более высокое быстродействие по сравнению с DRAM. (-) Технологически статическая память сложнее и, соответственно, дороже. Применение: в качестве вспомогательной памяти (так называемой кэш-памяти), предназначенной для оптимизации работы процессора.

Содержание слайда: Оперативная память: конструкция Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках (модулях). Модули оперативной памяти вставляют в соответствующие разъемы на материнской плате. Конструктивно модули памяти имеют два исполнения: однорядные SIMM-модули (Single In-line Memory Module); двухрядные DIMM-модули (Dual In-line Memory Module). На компьютерах с процессорами Pentium однорядные модули можно применять только парами (количество разъемов для их установки на материнской плате всегда четное), а DIММ-модули можно устанавливать по одному. Многие модели материнских плат имели разъемы как того, так и другого типа, но комбинировать на одной плате модули разных типов нельзя. Модули памяти DDR выпускаются только в форм-факторе DIMM.

Содержание слайда: Материнская плата. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» — их записывают туда на этапе изготовления микросхемы. Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOS — Basic Input Output System). BIOS позволяет проверить состав и работоспособность ПК и обеспечить взаимодействие с внешними устройствами. Программы, входящие в BIOS, при запуске компьютера выдают на экран диагностические сообщения, а также позволяют вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры. Современная BIOS перезаписываемая.

Содержание слайда:

Содержание слайда: На системной плате расположена батарейка BIOS.

Содержание слайда:

Содержание слайда: Материнская плата. Шины Шины расширений: ISA (Industry Standard Architecture – архитектура промышленного стандарта) – 16-разрядная шина данных и 24-разрядная шина адреса, рабочая частота 16 МГц, но может использоваться МП с тактовой частотой 50 МГц. Количество линий аппаратных прерываний - 15. Адресное пространство 16 МБ. Пропускная способность ШД 4-5 МБ/с. EISA (Extended ISA) – 32-разрядная шина данных и шина адреса. Адресное пространство – 4 Гбайт, скорость обмена между МП, кэшем и ОП определяется параметрами микросхем памяти, увеличено число разъемов расширений (до 10-15 устройств). MCA (Micro Channel Architecture), IBM в 1987 г. Пропускная способность шины 76 Мбайт/c, рабочая частота 10–20 МГц. Шина MCA уже не используется.

Содержание слайда: Материнская плата. Шины Локальные шины: VLB (VESA Local Bus) является расширением внутренней шины МП для связи с видеоадаптером и (реже) с винчестером, платами мультимедиа, сетевым адаптером. Разрядность – 32 и 64 бита. Реальная скорость передачи данных – 80 Мбайт/с. PCI (Peripheral Component Interconnect – соединение внешних устройств) разработана в 1993 г. фирмой Intel. Шина PCI имеет свой адаптер, позволяющий ей настраиваться на работу с любым МП, к ней можно подключать 10 устройств различной конфигурации с возможностью автоматического конфигурирования. Разрядность PCI – 32 и 64 бита, теоретическая пропускная способность – 132 Мбайт/с, а в 64-битовом варианте – 263 Мбайт/с. AGP (Accelerated Graphic Port) – специализированная 32-разрядная системная шина для видеокарты. PCI-Express – современная версия шины PCI, имеющая пропускную способность от 2 до 512 Гбайт в зависимости от поколения и количества связей.

Содержание слайда: Материнская плата. Шины ATA (Advanced Technology Attachment) - параллельный интерфейс подключения накопителей (жёстких дисков и оптических дисководов) к компьютеру (IDE, EIDE, PATA). Пропускная способность – до 150 МБ/с. SATA (Serial ATA) -  последовательный интерфейс обмена данными с накопителями информации. SATA является развитием параллельного интерфейса ATA (IDE). Пропускная способность SATA Revision 3.0 - до 6 Гбит/с. USB (Universal Serial Bus - «универсальная последовательная шина») - последовательный интерфейс передачи данных для среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. USB 3.0 имеет пропускную способность до 5 Гбит/с. Для подключения периферийных устройств к шине USB используется четырёхпроводной кабель, при этом два провода (витая пара) используются для приёма и передачи данных, а два провода - для питания периферийного устройства (ПУ). 

Содержание слайда: Материнская плата. Процессор Процессор - основная микросхема компьютера, в которой выполняются все вычисления. Конструктивно процессор состоит из ячеек (регистров), похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. МП выполняет следующие функции: чтение и дешифрацию команд из ОП; чтение данных из ОП и регистров адаптеров ВУ; прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание ВУ; обработку данных и их запись в ОП и регистры адаптеров ВУ; выработку управляющих сигналов для всех прочих узлов и блоков ПК.

Содержание слайда: Материнская плата. Виды МП CISC (Complex Instruction Set Computing) – МП с полным набором команд (используется сейчас); RISC (Reduced Instruction Set Computing) – МП с сокращенным набором команд; URISC (Ultimate RISC) – предельный случай процессора типа RISC; MISC (Minimum Instruction Set Computing) – МП с минимальным набором команд и весьма высоким быстродействием (в стадии разработки)..

Содержание слайда: Материнская плата. МП CISC: CISC  - концепция проектирования МП, для которых характерно: нефиксированное значение длины команды; арифметические действия кодируются в одной команде; небольшое число регистров, каждый из которых выполняет строго определённую функцию. (+) 1. Широкая распространенность. (-) 1. Высокая стоимость аппаратной части; 2. Сложности с распараллеливанием вычислений; 3. Невысокое быстродействие. Представители: процессоры на основе команд x86 (кроме некоторых гибридов)и процессоры Motorola MC680x0.

Содержание слайда: Материнская плата. МП RISC: RISC  - архитектура процессора, для которого характерно упрощение инструкций , чтобы их декодирование было более простым, а время выполнения - меньшим. (+) 1. Декодирование команд упрощено; 2. Увеличение быстродействия. (-) 1. Малая область применения. Современные процессоры, начиная с Intel Pentium Pro, являются CISC-процессорами с RISC-ядром. Они непосредственно перед исполнением преобразуют CISC-инструкции процессоров x86 в более простой набор внутренних инструкций RISC.

Содержание слайда: URISC - предельный случай процессора типа RISC, в котором выполняется только один тип инструкций: обычно это «вычесть и пропустить следующую инструкцию, если вычитаемое было больше уменьшаемого». Этот тип МП еще называют  OISC (One Instruction Set Computing). URISC - предельный случай процессора типа RISC, в котором выполняется только один тип инструкций: обычно это «вычесть и пропустить следующую инструкцию, если вычитаемое было больше уменьшаемого». Этот тип МП еще называют  OISC (One Instruction Set Computing).  Процессоры MISC, как и процессоры RISC, характеризуются небольшим числом чаще всего встречающихся команд. Большая разрядность процессора позволяет укладывать несколько команд в одно большое слово, которое выполняется за один цикл работы процессора.

Содержание слайда: Блоки МП. Устройство управления (УУ) УУ вырабатывает управляющие сигналы, поступающие по кодовым шинам инструкций во все блоки ЭВМ. Упрощенная схема УУ:

Содержание слайда: Блоки МП. Устройство управления (УУ) Регистр команд –регистр, в котором содержится код команды: код выполняемой операции и адрес операндов, участвующих в операции. Регистр команд расположен в интерфейсной части МП в блоке регистров команд (РК). Дешифратор операций – логический блок, выбирающий в соответствии с поступающими из регистра команд кодом операции (КОП) один из множества имеющихся у него выходов. ПЗУ микропрограмм хранит в своих ячейках управляющие сигналы, необходимые для выполнения в блоках ПК операций обработки информации. Узел формирования адреса (находится в интерфейсной части МП) – устройство, вычисляющее полный адрес ячейки памяти по реквизитам, поступающим из РК.

Содержание слайда: Блоки МП. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) АЛУ предназначено для выполнения арифметических и логических операций преобразования информации. Функциональная схема АЛУ:

Содержание слайда: Блоки МП. АЛУ Сумматор –схема, выполняющая процедуру сложения поступающих на ее вход операндов. Регистры – быстродействующие ячейки памяти различной длины для хранения операндов. Схема управления принимает по кодовой шине инструкций управляющие сигналы от УУ и преобразует их в сигналы для управления работой регистров и сумматора АЛУ. АЛУ выполняет операции только над целыми двоичными числами. Выполнение операций над числами с плавающей или фиксированной запятой производится с привлечением математического сопроцессора или по специально составленным программам.

Содержание слайда: Блоки МП. Микропроцессорная память МПП – память небольшой емкости, но высокого быстродействия (время обращения к ней измеряется наносекундами – тысячными долями микросекунды). Она предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно в ближайшие такты работы машины участвующей в вычислениях. МПП состоит из регистров. Регистры МПП делятся на: Специальные регистры применяются для хранения различных адресов (например, адресов команд), признаков результатов выполнения операций и режимов работы ПК. Регистры общего назначения (РОН) являются универсальными и могут использоваться для хранения любой информации.

Содержание слайда: Блоки МП. Интерфейсная часть МП Интерфейсная часть МП предназначена для связи и согласования МП с системной шиной ПК, а также для приема предварительного анализа команд выполняемой программы и формирования полных адресов операндов и команд. Интерфейсная часть включает: адресные регистры МПП, узел формирования адреса, блок регистров команд, являющийся буфером команд в МП, внутреннюю интерфейсную шину МП, схемы управления шиной и портами ввода-вывода.

Содержание слайда: Основные параметры процессоров: рабочее напряжение обеспечивается материнской платой (примерно 1-3 В); разрядность (количество бит, которое МП может принять и обработать в своих регистрах за один такт), 32, 64 и выше; рабочая тактовая частота (количество команд, которые может выполнить МП в единицу времени), от 1 ГГц; коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты (вводится из-за несоответствия тактовых частот МП и материнской платы), 3-5 раз; размер кэш-памяти (внутренняя сверхоперативная память МП), имеется три уровня памяти: 1-й: выполняется в том же кристалле, что и процессор, десятки Кб; 2-й: исполняется на отдельном кристалле, до 1Мб, 3-й: на быстродействующих микросхемах типа SRAM и размещает на отдельном кристалле, несколько Мб.

Содержание слайда: Все основные электронные схемы компьютера и необходимые дополнительные устройства включаются в материнскую плату, или подключаются к ней с помощью слотов расширения. Наиболее важной частью материнской платы является чипсет Все основные электронные схемы компьютера и необходимые дополнительные устройства включаются в материнскую плату, или подключаются к ней с помощью слотов расширения. Наиболее важной частью материнской платы является чипсет Чипсет — это набор микросхем материнской платы, он состоит из 2-х основных микросхем: северный и южный мост. Северный мост-отвечает за работу с процессором, памятью и видеоадаптером. Северный мост определяет частоту системной шины, возможный тип оперативной памяти, её максимальный объем и скорость обмена информацией с процессором. Южный мост— это микросхема, которая обеспечивает взаимодействие между центральным процессором и жестким диском, картами PCI, PCI Express, интерфейсами IDE, SATA, USB и др. В отличие от северного моста, южный мост обычно не подключён напрямую к процессору

Содержание слайда:

Содержание слайда: