Учебный элемент по информатике "Архитектура персонального компьютера"

Цели:

Изучив данный учебный элемент, Вы узнаете:

магистрально - модульный принцип построения ПК

архитектуру персонального компьютера

современные модули персонального компьютера

Оборудование, материалы и вспомогательные средства:

персональный компьютер;

мультимедиапроектор;

презентация урока;

раздаточный материал.

Сопутствующие учебные элементы и пособия:

Учебник Н. Угринович

Персональные компьютеры

Персональные компьютеры, более чем какой - либо другой вид ЭВМ, способствуют переходу к новым компьютерным информационным технологиям, которым свойственны:

дружественный информационный, программный и технический интерфейс с пользователем;

выполнение информационных процессов в режиме диалога с пользователем;

сквозная информационная поддержка всех процессов на основе интегрированных баз данных.

Архитектура ПК определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера:

ц ентрального проц ессора;

основной па мяти;

внешней  памяти;

периферий ных устройств

Магистрально - модульный принцип

В основу архитектуры современных ПК положен магистрально - модульный принцип

Микропроцессор – основная микросхема ПК. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора – тактовая частота. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность компьютера. Единственное устройство, о существовании которого знает процессор – оперативная память.

Многие необходимые дополнительные устройства интегрированы в современные материнские платы:

сетевая карта,

внутренний модем,

сетевой адаптер беспроводной связи Wi - Fi,

 контроллер IEEE 1394 для подключения цифровой видеокамеры,

звуковая плата и др.

Весь материал – смотрите документ.

Учебный элемент

Тема: «Архитектура персонального компьютера» - 9 -

Предмет: «Информатика и ИКТ»

Цели:

Изучив данный учебный элемент, Вы узнаете:

• магистрально-модульный принцип построения ПК

• архитектуру персонального компьютера

• современные модули персонального компьютера

Оборудование, материалы и вспомогательные средства:

1. персональный компьютер;

2. мультимедиапроектор;

3. презентация урока;

4. раздаточный материал.

Сопутствующие учебные элементы и пособия:

1. Учебник Н. Угринович

Персональные компьютеры

Персональные компьютеры, более чем какой-либо другой вид ЭВМ, способствуют переходу к новым компьютерным информационным технологиям, которым свойственны:

• дружественный информационный, программный и технический интерфейс с пользователем;

• выполнение информационных процессов в режиме диалога с пользователем;

• сквозная информационная поддержка всех процессов на основе интегрированных баз данных.

Архитектура ПК определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера:

• центрального процессора;

• основной памяти;

• внешней памяти;

• периферийных устройств

Магистрально-модульный принцип

В основу архитектуры современных ПК положен магистрально-модульный принцип

Микропроцессор – основная микросхема ПК. Все вычисления выполняются в ней. Основная характеристика процессора – тактовая частота. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность компьютера. Единственное устройство, о существовании которого знает процессор – оперативная память.

Многие необходимые дополнительные устройства интегрированы в современные материнские платы:

• сетевая карта,

• внутренний модем,

• сетевой адаптер беспроводной связи Wi-Fi,

• контроллер IEEE 1394 для подключения цифровой видеокамеры,

• звуковая плата и др.

Материнская плата – самая большая плата ПК. На ней располагаются магистрали, связывающие процессор с оперативной памятью, так называемые шины. К шинам материнской платы подключаются также все прочие внутренние устройства компьютера. Управляет работой материнской платы микропроцессорный набор микросхем – так называемый чипсет.

Чипсет - важнейшая часть материнской платы. Чипсет – это набор микросхем, спроектированных для совместной работы по выполнению каких-либо задач.

Чипсет на материнской плате состоит из двух больших микросхем:

• северный мост

• южный мост

Северный мост

Южный

мост

Северный мост

Контроллер-концентратор памяти, или Северный мост, который обеспечивает работу процессора с оперативной памятью и с видеоподсистемой.

Обычно северный мост использует дополнительное охлаждение в виде радиатора, потому что его температура превышает ЮМ примерно на 35 градусов, так как он отвечает за такие компоненты, как: память, графика и процессор.

Южный мост

Контроллер-концентратор ввода/вывода, или Южный мост - обеспечивает работу с внешними устройствами

Южный мост включает:

• IDE и SATA контроллеры;

• Память BIOS;

• Звуковой контроллер;

• USB;

• Ethernet

Архитектура персонального компьютера

Оперативная память (ОЗУ), предназначена для хранения информации, изготавливается в виде модулей памяти. Оперативную память можно представить как обширный массив ячеек, в которых хранятся данные и команды в то время, когда компьютер включен. Процессор может обратится к любой ячейки памяти. Важнейшей характеристикой модулей памяти является быстродствие.

Для длительного хранения данных и программ широко применяются жесткие диски (винчестеры). Выключение питания компьютера не приводит к очистке внешней памяти. Жесткий диск – это не один диск, а пакет (набор) дисков с магнитным покрытием, вращающихся на общей оси. Основным параметром является емкость диска.

Пропускная способность шины

Быстродействие процессора, оперативной памяти и периферийных устройств существенно различается.

Быстродействие устройства зависит от тактовой частоты обработки данных (измеряется в МГц) и разрядности, т. е. количества битов данных, обрабатываемых за один такт.

Такт — это промежуток времени между подачами электрических импульсов, синхронизирующих работу устройств компьютера.)

пропускная способность шины = разрядность шины × частота шины.

Системная шина

Между Северным мостом и процессором данные передаются по системной шине (FSB от англ. FrontSide Bus).

Однако между Северным мостом и процессором эффективная частота передачи данных в 4 раза выше. Если частота системной шины 400 МГц, то процессор может получать и передавать данные с частотой

400 МГц • 4 = 1600 МГц.

пропускная способность системной шины равна:

64 бита • 1600 МГц = 102400 Мбит/с = 100 Гбит/с =

12,5 Гбайт/с.

Частота процессора

В процессоре используется внутреннее умножение частоты, поэтому частота процессора в несколько раз больше, чем частота системной шины.

Например, в современных процессорах используется коэффициент умножения частоты 8.

Частота процессора составляет

400 МГц • 8 = 3200 МГц = 3,2 ГГц.

Шина памяти

Обмен данными между северным мостом и оперативной памятью производится по шине памяти, частота которой может быть больше (например, в 4 раза), чем частота системной шины. У современных модулей памяти частота шины памяти может составлять 400 МГц • 4 = 1600 МГц, т. е. оперативная память получает данные с такой же частотой, что и процессор.

Пропускная способность шины памяти также равна:

64 бита • 1600 МГц = 102 400 Мбит/с = 100 Гбит/с =

= 12,5 Гбайт/с = 12 800 Мбайт/с.

Шина PCI Ex

Она связывает видеопамять с процессором и оперативной памятью.

Пропускная способность этой шины может достигать 32 Гбайт/с.

С помощью аналогового разъема VGA или цифрового разъема DVI к видео-плате подключается монитор или проектор.

Шина SATA

Устройства внешней памяти (жесткие диски, CD- и DVD-дисководы) подключаются к южному мосту по шине SATA (англ. Serial Advanced Technology Attachment — последовательная шина подключения накопителей), скорость передачи данных по которой может достигать 300 Мбайт/с.

Шина USB

Для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и других периферийных устройств обычно используется шина USB (Universal Serial Bus — универсальная последовательная шина).

Эта шина обладает пропускной способностью до 60 Мбайт/с и обеспечивает подключение к компьютеру одновременно до 127 периферийных устройств.

1. Экспериментальным путем определить разрешение вашей мыши. Сравнить со значением, приведенным в техническом описании.

2. Ознакомиться с устройством компьютера и историей вычисли­тельной техники, посетив виртуальные компьютерные музеи в Интернете. http://www.mtel.ru.

3. Ознакомиться с историей создания, технологией изготовления и техническими характеристиками процессоров в виртуальном музее фирмы Intel, размещенном по адресу: http://www.mtel.ru.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит магистрально-модульный принцип построения компьютера?

2. Какие устройства обмениваются информацией через Северный мост?

3. Какие устройства обмениваются информацией через Южный мост?

4. В каком направлении развивается архитектура процессоров?

5. Какие устройства входят в состав системного блока?

6. Какие характеристики процессора вы знаете?

7. Что такое тактовая частота?

8. Что такое разрядность процессора?

9. В чем отличие оперативной и внешней памяти?

10. Почему жесткие диски называют «винчестерами»?

Иванилова Т.С.

Липецкий политехнический техникум