Устройство компьютера и его основные блоки

Слово  «компьютер»   означает  «вычислитель», т.е.  устройство  для  вычислений. Потребность  в  автоматизации  обработки  данных, в  том  числе  в  вычислении, возникла  очень  давно. Многие  тысячи  лет  назад  для  счёта  использовались  счётные  палочки, камешки  и  т.д. Более  1500  лет  назад (а  может  ещё  и  раньше) для  облегчения  вычислений  стали  использовать  счёты.

  Первый  компьютер, в  котором  были  воплощены  принципы  фон  Неймана, был  построен  в  1949 году  английским  исследователем  Морисом  Уилксом. С  той  поры  компьютеры  стали  гораздо  более  мощными, но  подавляющее  большинство  из  них  сделано  в  соответствии  с  теми  принципами, которые  изложил  в  своём  докладе  в  1945 году  Джон  фон  Нейман.

  Но  собственное  появление  на  свет  персональных  компьютеров, дотируется  концом  1970-х годов  нашей  эры.

Устройство:

  Центральная  часть  современного  компьютера  содержит  в  себе  практически  все  основные  устройства- системный  блок, устройство  ввода/вывода  информации: монитор, клавиатура  и  мышь. А  так  же  дополнительные  внешние  устройства: принтеры, сканеры, емкие  внешние  дисководы; и  внутренние: модем, факс-модем  и  стример (для  хранения  данных  на  магнитной  ленте).

  В  состав  системного  блока  входит  множество  «блоков»  поменьше: процессор  и  материнская  плата, видео  карта  и  жёсткий  диск; и  существует  десятки  разновидностей  каждой  из  этих  деталей.

«Всё  началось  с  того, что  был  изобретён  мощный  микропроцессор.»

«Терминатор-2. Судный  день.»

Процессор- обычно  его  называют не  слишком уважительно «камень». По сути, так оно и есть- небольшой кристалл кремния, хранящий в себе множество логических элементов, осуществляющих все нужные нам операции вычисления. В первую очередь от процессора будет зависить насколько быстр будет компьютер. Изначально процессор INTEL 4004 предназначался для… микрокалькуляторов и был изготовлен по заказу одной японской фирмы. И вскоре был выпущен первый компьютер IBM PC на основе нового микропроцессора все тои же фирмы Intel…

IBMIfghfhfhhghgfhfвпвапвапывавы Каждое поколение процессоров отличается не просто скоростью, но еще и формой, внешним видом и самое главное внутренним  устройством, архитектурой.

«Тактовая частота» является показателем скорости процессора, измеряется в мегагерцах (МГц), показывает сколько операций способен выполнить процессор в течение секунды. Эта величина, обозначаемая цифрой в названии процессора

(например Pentium II-233)-самая важная характеристика скорости процессора. Создание новых поколений процессоров- всего лишь средство реализовать эту более высокую тактовую частоту. Но есть еще дополнительные параметры, определяющие скорость работы процессора и находятся они в «архитектуре» процессора , в его внутреннем устройстве. Один из этих параметров это КЭШ- ПАМЯТЬ. В эту память компьютер помещает все часто используемые данные, чтобы не « ходить» каждый раз к более медленной оперативной памяти и жесткому диску. По сути дела кэш- памятей на компьютере несколько, но одна- самая быстрая и маленькая, встроена в сам процессор. Это- кэш-память первого уровня. Ее размер у Pentium MMX и Pentium II одинаков и составляет два блока по 16 килобайт в каждом.

Сопроцессор. В тех случаях, когда на компьютере приходится выполнять много математических вычислений ( например, в инженерных расчетах ), к основному процессору добавляют математический сопроцессор. Он помогает основному процессору выполнять математические операции над вещественными числами. Новейшие процессоры фирмы Intel (80486 и Pentium ) сами умеют выполнять операции над вещественными числами, так что для них сопроцессоры не требуются.

Контроллеры и шина. Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера- клавиатуры, дисководов для магнитных дисков и т. д. Обычно эти устройства называют внешними, хотя некоторые из них могут находится не снаружи компьютера, а встраивается внутрь системного блока. Результаты выполнения программ также выводятся на внешние устройства- монитор, диски, принтер и т. д.

Таким образом, для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешним устройством. Такой обмен называется вводом- выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере

Имеются целых два промежуточных звена:

1. для каждого внешнего устройства имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контролером, или адаптером. Некоторые контроллеры ( например, контроллер дисков ) могут управлять сразу несколькими устройствами.

2. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль

передачи данных, которую в просторечии обычно называют шиной.

Контроллеры портов ввода- вывода. Одним из контроллеров, которые присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер портов ввода-вывода. Эти порты бывают следующих типов:

- параллельные ( обозначаемые LPT1-LPT4 ), к ним обыкновенно подключаются

принтеры;

-          асинхронные последовательные ( обозначаемые COM1- COM3 ). Через них обычно подсоединяются мышь, модем и т. д.

-          игровой порт - для подключения джойстика.

Некоторые устройства могут подключаться и к параллельным, и к последовательным портам. Параллельные порты выполняют ввод и вывод с большой скоростью, чем последовательные ( за счет использования большего числа проводов в кабеле ).

ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ

«Мне кажется , любому пользователю

Всегда  будет достаточно объема

Оперативной памяти 640 килобайт…»

Билл Гейтс,  президент корпорации

Miсrosoft, начало 1980-х годов

Но здесь пророк компьютерной эры ошибся. Сегодня нам уже не хватает оперативной памяти в 50 раз! Большего объема. А завтра потребуется еще

Больше…

Ее никогда не бывает много… Обычно- мало. В не слишком уж давние времена именно всеобщая нехватка и дороговизна оперативной памяти тормозила развитие программного обеспечения. И лишь благодаря стремительному- в десятки раз! Падению цен на микросхемы памяти в 1996- 1997 годах сегодня уже мы можем позволить себе такую роскошь, как покупка памяти «про запас»;

 с расчетом на будущее…

 Именно из оперативной памяти процессор и сопроцессор берут программы и исходные данные для обработки, в нее они записывают полученные результаты. Название «оперативная» эта память получила потому, что она работает очень быстро так что процессору не приходится ждать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только пока компьютер включен, при выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается ( за некоторыми исключениями ).

Тогда встает вопрос, почему бы не воспользоваться для этих целей жесткий диск? Просто доступ к оперативной памяти осуществляется намного быстрее, чем к дисковой. «Скорость доступа» самого современного жесткого диска- винчестера – составляет 8-10мс (миллисекунд), а современная оперативная память обладает скоростью доступа в 40-70нс (наносекунд). Разница- СОТНИ ТЫСЯЧ раз!

Оперативная память компьютера IBM PC с процессором Intel- 8088 или Intel- 8086 может иметь размер не более 1 Мбайта памяти. Эта память состоит из двух частей. Первые 640 Кбайт памяти могут использоваться прикладными программами и операционной системой. Остальные адреса памяти («верхняя память») зарезервированы для служебных целей:

-          для хранения части оперативной памяти DOS,  которая обеспечивает тестирование компьютера, начальную загрузку оперативной системы, а также выполнение основных низкоуровневых услуг ввода- вывода;

-          для передачи изображения на экран;

-          для хранения различних расширений оперативной системы, которые постовляются вместе с дополнительными устройствами компьютера.

Как правило , когда говорят об объеме оперативной памяти компьютера, то имеют в виду  именно первую ее чвсть, которая может использоваться прикладными программами и операционной системой.