Головні пристрої IBM-сумісних ПК

План:

1. Історія розвитку обчислювальної техніки

2. Особливості IBM-структури

3. Основні пристрої:

- материнська плата

- процесор

- системна шина

- BIOS

- внутрішня пам’ять

4. Стандартні типи інтерфейсів

5. Пристрої вводу - виводу інформації

6. Інші пристрої

Історія розвитку обчислювальної техніки

1614р. - Дж. Неппер розробив теорію рабдології(двійкова система числення).

1624р. - В. Шиккарт описав механічну машину, яка вміла додавати і віднімати.

1642р. - Б. Паскаль створив першу діючу модедь обчислювальної машини.

1675р. - Лєдніц написав трактат про двійкову систему відліку.

1883р. - Едісон відкрив явище термоелектронної емісії.

1904р. - Флеммінг виготовив ламповий діод.

1918р. - Бонч-Бруєвич сконструював триггер.

1937р. - Атаносов починає розробляти лампову ЕОМ.

1942р. - Моугі і Еккер завершили його розробки і у

1945р. розробили першу ЕОМ ENIAC зі швикодією 5 тисяч операцій в секунду.

1948р. - розробка транзистора

1959 - 1961 рр. - розробка перших інтегральних мікросхем, за якими починають свою історію нове покоління персональних компютерів.

Особливості IBM -структури

І, нарешті, у 1981 році американська фірма IBM (International Buisness Machines) випускає свій перший 8086 процессор. Це поклало початок нової лінії електронно - обчислювальних машин (х*86, згодом Pentium). Хоча на ті часи і дотепер існує багато різних виробників комп'ютерної техніки (наприклад Sun, Macintosh та ін.), проте більшість користувачів надає перевагу IBM - сумісним ЕОМ . Перевага цієї лінії - це насамперед відкритість архітектури, що в свою чергу впливає на бажання випуску світовими виробниками периферійних пристроїв сумісних з IBM - стандартом.

Основні пристрої

Материнська плата, вона ж і Motherboard або Mainboard – це найосновніша частина IBM -сумісних ПК . На ній знаходиться процессор, BIOS, системна шина, інтерфейси, пам’ять. Іноді з метою здешевлення в неї встроюють ( інтегрують ) такі пристрої як відеоконтроллери, модеми, звукові карти та ін.

Центральний мікропроцесор (CPU) — це основний пристрій ПК. Він виконує програму, яка зберігається у внутрішній пам'яті, керує спільною роботою всіх інших пристроїв і виконує різноманітні операції над даними.

Найважливішою його характеристикою є продуктивність (швидкодія). Про­дуктивність, в першу чергу, залежить від тактової частоти, яку вимірюють у мегагерцах (мільйонах операцій за секунду ). За допомогою сигналів тактової частоти синхронізується робота всіх пристроїв ПК.

Крім тактової частоти до найважливіших характеристик мікропроцесора відносять такі:

1. Розрядність. Це кількість внутрішніх двійкових розрядів, яка суттєво впливає на його продуктивність.

2. Кількість розрядів, пов'язаних з системною адресною шиною, та кіль­кість розрядів, пов'язаних з системною шиною даних.

Адресна шина визначає кількість адресних чарунок пам'яті, причому за довжину взято довжину в 1 байт. Кількість адресованої пам'яті дорівнює числу 2 в степені, що дорівнює кількості адресних шин.

З 1993 p. розпочато виробництво мікропроцесора Pentium, який на сьогодні є основним в IBM комп'ютерах. Перспективна модель — мікропроцесор Pentium Pro.

Слід звернути увагу на те, що всі мікропроцесори до моделі 486 не виконували арифметичних операцій з числами в нормальній формі (з плаваю­чою комою). Для їх виконання вони комплектувалися окремими мікропроце­сорами – FPU ( Floating Point Unit) названими математичними сопроцесорами.

Починаючи з моделі Intel 486 DX, мікропроцесори обладнані вбудованими блоками для виконання операцій з плаваючою комою

Модель мікропро-цесора	Роз-ряд-ність	Розрядів в адресній шині	Розрядів в шині данних	Тактова частота (МГц)	Кіль-кість адресної пам’яті
8088	16	20	8	5.8	1Мбайт
80286	16	24	16	8-12	16Мбайт
80386	32	32	32	16-33	4 Гбайт
486sx-dx2	32	32	32	25-50	4 Гбайт
486dx4	32	32	32	75-100	4 Гбайт
Pentium	64	32	32	60-200	4 Гбайт
PentiumPro	64	32	32	150-200	4 Гбайт

Системна шина

Системна шина – це пристрій, за допомогою якого відбувається обмін даними між процессором та іншими пристроями. Швидкодія системної шини впливає на швидкодію самої системи.

BIOS

BIOS ( Base Input – Output System ). Це базова система вводу – виводу . Вона представляє собою мікросхему, виконану на енергозберігаючій технології КМОН.

BIOS як раз і являє собою ПЗП. BIOS містить інформацію про багато параметрів ЕОМ, такі як година, дата, параметри аппаратного забезпечення та багато іншого. Змінюючи параметри BIOS можна підвищувати або понижувати тактову частоту процессора, системної шини та ін. У нових версіях IBM -сумісних ПК як правило, є можливість перепрошивати BIOS.

Внутрішня пам’ять:

Внутрішня пам’ять ПК складається з ОЗП (RAM) і ПЗП (ROM) .

ОЗП- оперативний запам’ятовуючий пристрій, ПЗП – постійний запам’ятовуючий пристрій. RAM - Random Acces Memory , ROM - Read Only Memory .

В ОЗП може неодноразово записуватися та зчитуватися інформація різноманітна інформація. В ПЗП інформація неодноразово зчитується, а записується звичайно при його виготовленні або при спеціальних перепрошивках.

Основною складовою пам’яті є ємкість, найменший розряд вимірювання пам’яті є біт.

Реально пам’ять ПК вимірюється в наступних одиницях:

1Кбайт=2¹⁰=1024байт;

1Мбайт=2¹⁰=1024Кбайт;

1Гбайт=2¹⁰=1024 Мбайт;

Стандартні типи інтерфейсів

а) контроллер клавіатури

До клавіатури входять: конроллер самої клавіатури, клавіші і світлодіоди.

б) послідовні інтерфейси

- стандарт RS-232+PS/2, USB v1.1 i v2.2

в) інфрачервоні інтерфейси ( 5 стандартів IRDA )

г) MIDI - інтерфейс

В основному використовується для цифрових музикальних інструментів або для ігрового порта (джойстік, тощо).

д) паралельні інтерфейси

- стандарт Centronix (LPT 1, LPT2, LPT3, LPT4) в основному використовуєтья для підключення принтера або сканера . Швидкість обміну до 10 Мб/с

- SCSI (Small Computor System Interface)- дуже швидкий інтерфейс

Існє ще модифікація SCSI в круглому кабелі

є) бездротові інтерфейси

- інфрачервоні (використовується для під'єднання клавіатури, мишки, принтера, тощо)

- радіоінтерфейси (використовується для під'єднання клавіатури, мишки, тощо)

- спеціальний радіоінтерфейс IEEE802 ( для локальних мереж, тощо )

Наприклад, для того, щоб технічно під'єднати радіоінтерфейс треба:

1) адаптер - плата розширення PCMIA,

2) точка доступу - антенна з приймачем, передавачем,

3) антенна - з коловою діаграммою, скерована.

Пристрої вводу - виводу інформації

Усі пристрої вводу - виводу з точки зору порядку їх використання можна розділити на дві групи: стандартні — пристрої вводу - виводу та нестандартні. Останні ще називають периферійними пристроями. Стандартні пристрої — це пристрої за замовчуванням, тобто ті, з яких ком­п'ютер чекає введення-виведення, якщо спеціально не обумовлені інші при­строї. Такими пристроями є дисплей та клавіатура.

До нестандартних пристроїв можна віднести такі:

1. Накопичувачі на магнітних та оптичних дисках.

2. Пристрої виведення символьної та графічної інформації (принтери та плоттери).

3. Пристрої введення інформації (миша, сканер).

4. Пристрої зв'язку комп'ютера з телефонною мережею (модем). Системна шина виконує функцію зв'язку між мікропроцесором, внут­рішньою пам'яттю, стандартними та периферійними пристроями введення-виведення. У системній шині виділяють адресну шину та шину даних. Адресну шину використовують для зв'язку мікропроцесора з пам'яттю, а шину даних для зв'язку з пристроями введення-виведення.

Жорсткі диски

Це магнітні диски, на яких і міститься основна частина інформації у вигляді файлів. Принцип роботи полягає у зчитуванні інформації із намагніченого диску.

Швидкості:

Mode 0

Mode 1

Mode 2

Mode 3

Mode 4

Dma

Udma

Існують два види шлейфів: 40-ка і 80-ти жильні( UDMA )

Гнучкі диски ( floppy)

Це магнітні диски, на яких тимчасово зберігаються дані через їх малу ємність.

На даний час є 3,5 і 5,5 дюймові моделі ( хоча вони помалу стають історією ).

Максимальна ємність 5,5 дюймового диску 1.2 Мбайт

Максимальна ємність 3,5 дюймового диску 2.88 Мбайт

CD-ROM

Це пристрій для оптичного запису- відтворення інформації. Інформація зберігається на оптичному диску. Великою перевагою цих пристроїв є їх мобільність, дешевизна, та порівняно висока ємність.

Диски можуть бути одноразового і багаторазового запису CD-R (recordable ) і CD-RW ( rewritable )

В останній час широко розповсюдження набувають DVD-ROM через їхню велику ємність.

клавіатура та її основні блоки:

Клавіатура призначена для вводу данних та керування роботою ПК. Для кожного символа призначена окрема клавіша, натиснувши на яку ви забезпечуєте ввод необхідного символа, кожен символ кодується 8-ми битним кодом . Клавіатура має 101-108 клавіш та декілька клавіш індикаторів, які говорять про нинішній режим роботи клавіатури.

Клавіатура в свою чергу поділена на чотири блоки. Перший містить клавіші з літерами, цифрами, символами, а також ряд клавіш керування. На більшість клавіш припадає по три чи чотири символи. Наприклад перехід на верхній реєстр виконуеться натисканням клавіші Caps Lock.
Часто необхідно натискати дві клавіші одночасно (alt+enter) чи (alt+f1) .

Друге поле містить дванадцять функціональних клавіш :

(f1-f12) та деякі інші клавіші керування. Натискання на ту чи іншу функціональну клавішу призводить до виконання тих чи інших дій, в залежності від поточної програми.

Третє поле містить клавіші керування курсором, одне натискання на клавішу призводить до переміщення курсора на одну позицію залежно від натиснутої клавіші.

Четверте поле –це поле допоміжної клавіатури

Найчастіше це поле використовується для введення великих цифр, наприклад, для бухгалтерів. Інтерфейси: октальний, PS/2, USB, радіоінтерфейс.

Сканери

Сканери призначені для вводу графічної інформації в ЕОМ. Сканери бувають двох типів – планшетні і ручні . Ручні дуже широкого застосування не знайшли (окрім напевне як у супермаркетах).

Принцип роботи планшетного сканера: Зображення освітлюється або набором світлодіодів різного кольору або лампою, згодом через оптичну систему наше зображення поступає на фотоприймальний елемент. Згодом зображення перетворюється у цифрову форму через аналогово – цифровий перетворювач і надходить в ЕОМ. Під’єднання : LPT, USB.

До пристроїв графічного виведення інформації відносять відеодисплеї, різноманітні принтери, плотери, перфострічки,тощо.

Відеосистема складається із дисплею і графічного контролера.Самі дисплеї бувають:

- на електронно-променевих трубках,

- на рідких кристалах,

- плазмові,

- на електролюмінсцентному пластику.

Кольорові дисплеї на електронно-променевих трубках бувають планарного і тріадного типу:

Найпоширеніші відеостандарти: CGA, EGA, Hercules, VGA, SVGA.

Відеоконтролер, або відеокарта – це пристрій, завдяки якому відбувається обмін даними між системою і дисплеєм. Шини для відеокарт: ISA8, ISA16, PCI, AGP. Сучасні відеокарти відповідають також за промальовку складних зображень та текстур.

Принтери та плотери

Принтери бувають барабанні (друга назва – ромашкові ), матричні, термографічні, струменеві та лазерні.

Барабанний принтер представляє собою електричну друкарку із стандартним набором символів. Принцип його роботи подібний до принципу друкувальної машинки. Недоліки: дуже високий шум, повільність роботи.

Матричний принтер представляє собою барабан, по якому проходить папір та головку, в якій знаходяться голки, що виконують ударну функцію. Кожна голка кріпиться до електромагніта. Таким чином, голка вдаряє по чорній стрічці і піксел зображення відбивається на папері. Переваги: дешевизна роздруку. Недоліки: високий шум, повільність роботи.

Термографічний принтер представляє собою барабан, по якому проходить термопапір та набір нагрівних голок. При нагріві голки на термопапері лишається слід – елемент нашого зображення. Переваги: дешевизна роздруку. Недоліки: повільність роботи, вартість термопаперу, прецензійність.

Струменевий принтер працює по принципу вдаряння краплі, що вилітає зі сопла, і лишається на папері. Переваги: якість і швидкість друку, цінові діапазони. Недоліки : висока ціна заправки, здатність фарби засихати в соплах.

Принцип роботи лазерного принтера полягає в наступному: лазерний промінь через систему дзеркал електризує певні ділянки селенового барабану. Таким чином, до цих ділянок пристає чорний дрібнодисперсний порошок – тонер. Згодом цей тонер під механічним тиском і температурою міцно пристає до паперу. Переваги: дешевизна друку і заправок, висока швидкість друку. Недолік нижча якість друку порівняно із струменевими принтерами.

Плотер представляє собою друкуючий пристрій, що в основному застосовується для креслень. Принцип роботи: Папір рухається по площині в одному напрямі – вверх і вниз. Набір малюючих елементів (фломастери або олівці ) рухаються по папері у двох напрямах – горизонтальному і вертикальному, відповідно лишаючи на ньому сліди. Переваги : висока надійність і простота, дешевизна. Недолік: мала швидкість друку.

Інші пристрої

До інших, але не менш важливих пристроїв можна віднести звукові карти ( soundblaster ), модеми, мережеві карти та ін.

Звукова карта – це мультимедійний пристрій, за допомогою якого відбувається запис та відтворення звуку. Як правило, звуковий контролер має лінійні входи, звуковий стереовихід, та вхід для підєднання мікрофону. Soundblaster містить вмонтовані ЦАП і АЦП, що здіснюють перетворення цифрового потоку звукових данних на анналогові та навпаки.

Модем – це пристрій призначений для обміну данними між ЕОМ по телефонній лінії. Розрізняють внутрішні і зовнішні, програмні і аппаратні модеми.

Максимальна швидкість обміну даними – близько 115 кілобод

Мережеві карти – це пристрої для мережевого зв’язку між багатьма ЕОМ. Мережі бувають локальні і глобальні. Максимальна швидкість обміну даними 1 Гігабод.