Системная плата
Блок питания
Основные конструктивные средства вычислительной техники
Общая характеристика и классификация ТСИ.
ВВЕДЕНИЕ
Учебная дисциплина ТСИ является общей профессиональной дисциплиной, формирует базовый уровень знаний и в результате изучения нужно иметь представление:
1. О роли и месте знаний при освоение смежных дисциплин
2. О направлениях аппаратного и программного обеспечения вычислительной техники
3. Выпускавшихся ранее и новейших технических средств в организации.
Знать классификацию и типовые узлы средств вычислительной техники, состав технических средств информатизации, основные принципы работы и технические характеристики средств информатизации и перспективы их развития
Уметь выбирать выбирать и использовать ТСИ, Конфигурировать Тех средства, обеспечивать их аппратную совместимость.
Выбирать рациональную конфигурацию в соответствии с решаемой задачей
Дисциплина имеет практическую направленность и проводится в тесной взаимосвязи с другими обще профессиональными дисциплинами, такими как ИТ, ОС и среды, основы архитектуры, компютерные сети.
Тема: Основные направления средств вычислительной техники
ТСИ-это совокупность компютерной техники и ее переферийных устроиств и коммуникационной техники осуществляющей дистанционную передачу информации. Сейчас работают с 5 видами информации: Числовая, текстовая, звуковая, графическая, видео информация. Компютеры работающие с графической информацией в виде рисунков и фото хранится в нем. Для того что картинка обраатывалась, ее превращают в сигнал, такое превращение называют ацифровкой.
Классификация ТСИ:
Переферийные устройства ПК, ПК, средства телекоммуникации, устройства для работы с инфо на твердых насителях
Перферийные устройства:
1)Устройства ввода (Клавиатура, джойстик, мышка и тд)
2)Устройства вывода(
Средства телекоммуникации:
Радио-телефоны, факсимильные устройства, модем(так же относится к ПК)
Устройства для работы с инфо на твердых насителях:
Копиры, ризографы, шредеры.
Так как микросхемы чипсета, модули памяти, блоки питания и винчестеры радотают в напряенном тепловом режиме ПК, поэтому конструкции корпусов ПК предъявляются определнные требования:
1) В зависимости от того как он будет располагаться на рабочем столе, расположение системного блока диктует требование к уровню шума которые допустим для комфортной и длительной работы с компьютерм, поэтому для домашнего компьютера желательно выбирать дорогостоящий корпус с приспособлениями для гашения вибрации и подавляющими радио излучения.
2) У современного ПК должна быть не только хорошая мощнось, но и дизайн, удобство использования и не большие габариты.
3) Корпус всегда комплектуется со своим блоком питания
4) Корпуса компов в большинстве случаев изготавливатся из листовой стали (0,8 мм, а для серверов 1мм). Существуют корпуса из алюминиевого листа
Классификация корпусов:
Большинство корпусов выполняют утилитарные функции размещения стандартных компонентов, их питания и охлаждения. Чем больше размер размер корпуса тем легче обеспечить охлаждение. Для настольных систем лучше всего приспособлены корпуса типа "башня", тонкие о обычные корпуса с горизонтальным расположение системной платы испольшуется в основном в офисных системах.
В корпусе ATX плата располагается длинной стороной в доль задней стенки, процессор на плате устанавливается в близости от разъема питания для минимизации длины питащих цепей и охлаждения от встроеного винтелятора, кроме того блок АТХ обеспочивает напряжение в 3,3 вольта и поддерживает управление питанием по сигналу с платы, который имеет для этого программный интерфейс. Имеется так же отдельная линия слаюоточного питания в 5 вольт, напряжение на который поддержвается постоянно не используется в цепях управления основным питанием для отслеживания внешнихсигнало запуска компа по сети.
Для соединения блока питания с платой используется 20ти контактный разъем. В стандартне АТХ оговорен таке необязательный разъем, через который с блока питания на плату подается информация о частоте вращения винтелятора, а с платы в блок питания-сигнал управления винтелятором и контрольный уровень напряжения в 3.3 вольта для его точной стабилизации.
В настоящее время распространены блоки питания 2х стандартов: 1)
В отличае от АТ блок питания АТХ дополнительно имеет источник напряжения 3.3 вольта (ток от 8 до 20 апмпер.) Такой блок питания имеет дежурный маломощный источник +5 вольт для питания цепей управления и устройств активных в спящем режиме. Блок питания является и самых надежных устройсв компьютерной системы. Галвное назначение блоков питания-это преобразование электрического переменного тока в энергию питания узлов компьютера. Блок питания преобразует переменное напряжение в 220 вольт, частой в 50 Гц, в постоянное напряжение +5, +12, +3.3 вольта. Как правило для питания системной платы, платы адаптеров и платы диковых накопителей используется напряжение 3.3 или 5 вольт, а для двигателей, дисководов и винтеляторов +12 вольт. Блок питания вырабатывает, не только необходимое для узлов компа напряжения, но и приостанавливает функционирование системы до тех пор, пока величина этого напряжения не достигнет значения для достаточной работы. На запуск системы выполняется внутренняя проверка и тестирование выходного напряжения. После этого на системную плату посылается сигнал Power(напряжение в норме) если такой сигнал не поступил, компьютер работать не будет. Но если комп не включается на винтелятор и двигатели работают то возможно отсутствие сигнала. В большинстве блоков питания выходния мощность составляет 250-450 ватт.
Параметры блоков питания:
1) Если есть гарантия фирмы на исправность блока питания при:
а) полном отключении сети на любое время
б) любом понижении сетевого напряжения.
в) кратковременных выбросах
2) При покупке ПК неоходимо учитывать:
а) Среднее время безотказной работы
б) Диапазон изменения входного напряжения
в) Время удержания выходного напряжения
г) Защита от перегрузки
д) КПД.
Выбор мощности блока питания необходимо необходимо производить учитывая характеристики:
1) По фирме производителя и по цене.
2) Качество блока питания можно определить по массе
3) Обратите внимание на наклейки размещение на блоке
4) Качественный корпусн
Сущ системные платы которые называют интегрированными, в них встроены некоторые устройства. Все копоненты мат платы связаны меж собой системой проводников, который называетя информационной шиной. Взаимодействие между компонентами между устройсвами пк осущ с помощью мостов выплненых на одной
Процессоры. Оперативная память.
1) Архитектура фон Неймана.
2) Классы процессоров.
3) Оперативная память.
В 1945 году Джон фон Нейман сформулировал основные принципы построения ЭВМ. Вычислительная система согласно фон Нейману должна включать:
1) Центральное арифметическое устройство.
2) Центральное устройство управления
3) Главная память.
4) Устройство ввода-вывода.
В настоящее время большинство компьютеров имеют фон Неймановскую архитектуру.
Процессором является определенная функционально-полная совокупность устройств, которая регулирует, управляет и контролирует соответствующий рабочий процесс. Таким рабочим процессом является процесс обработки данных, а сама совокупность устройств называется процессором. С развитием микроэлектронной технологии и увеличением степени интеграции элементов размещенной в одной электронной схеме стал называться микропроцессором. Состав микропроцессора входит несколько типовых компонентов:
1) Устройство управления (формирует и подает во все блоки машины в определенные моменты времени).
2) Сигналы управления (формирует адреса ячеек памяти, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера).
3) Арифметико-логическое (устройство предназначено для арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией).
4) Микропроцессорная память (предназначена для кратковременного хранения записи и выдачи информации непосредственно используемой в ближайшие такты работы машины).
5) Интерфейсная система микропроцессора (предназначена для сопряжения и связи с другими устройствами ПК).
6) Генератор тактовых импульсов (генерирует последовательность электрических импульсов частота которых определяет тактовую частоту микропроцессоров).
7) Таймер (электронные часы обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени).
Существуют основные понятия связанные с работой процессора:
1) Команда (инструкция) - описание операции которую нужно выполнить, каждая команда начинается с кода операции который содержит необходимые адреса, характеризуются форматом, который определяет структуру команды, команды подразделяются на арифметические, логические, ввода-вывода, передача данных. Каждая команда выполняется в компьютере за один либо несколько тактов.
2) Цикл процессора - период времени за который осуществляется выполнение команды исходной программы в машинном виде, состоит из нескольких тактов.
3) Такт работы процессора - это промежуток времени между соседними импульсами, такт синхронизации - это квант времени в течении которого осуществляется элементарная операция:
Выборка, сравнение, пересылка данных. Выполнение короткой команды занимает 5 тактов:
1) Выборка команды
2) Декодирования
3) Генерация адреса и выборка данных из памяти
4) Выполнение операции
5) Запись результата в память.
процедура соответствующая такту реализуется определенной логической цепью процессора называемой микропрограммой.
В зависимости от набора и порядка выполнения команд процессоры подразделяются на 2 основных класса отражающих так же последовательность развития ЭВМ. Ранее других появились процессоры
CISC(комплекс инструкция для компьютера) затем с целью повышения быстродействия процессоров были разработаны процессоры RISC которые характеризуются сокращенным набором быстро выполняемых команд. CISC это традиционная архитектура в которой центральный процессор использует микропрограммы для выполнения исчерпывающего набора команд. В течении долгих лет производители компьютеров разрабатывали все более сложные и полные системы команд, однако анализ работы процессоров показал, что примерно 80% времени выполняется лишь 20% большего набора команд. Поэтому была поставлена задача оптимизации выполнения небольшого по числу, но часто используемых команд.
RISC - это процессор функционирующий сокращенным набором команд.
Так в процессоре CISC для выполнения одной команды необходимо 10 и более тактов, то в процессоре RISC каждая команда выполняется в одном такте.
Первый процессор RISC был создан корпорацией IBM в 1979 году и имел шифр IBM801. Современные процессоры RISC имеют следующие характеристики :
1) Упрощенный набор команд имеющих одинаковую длину.
2) Большинство команд выполняется за 1 такт процессора.
3) Отсутствуют макро команды усложняющие структуру процессора и уменьшающие скорость его работы.
4)Взаимодействие с оперативной памятью ограничиваются операциями пересылки данных.
5) Уменьшено число способов адресации памяти.
6) Создан конвейер команд позволяющий обрабатывать несколько команд одновременно.
7) Используется высокоскоростная память.
8) Новый подход к архитектуре процессора значительно сократил площадь требуемую для него на чипе. Это позволило увеличить число регистров в современном проуцессоре RISC используется более 100 регистров, в результате процессов на 30 процентов реже обращается к оперативной памяти, что повысило скорость обработки данных.
Поколения процессоров.
1 поколение 80-86 80-88 80-186 80-188 частота - 4,7МГц
2 поколение 286 частота осталась прежней
3 поколение 386 частота - 30МГц появилась КЭШ-память
4 поколение 486 частота 60-66МГц КЭШ двухуровневый.
5 поколение Pentium 1993г. 32х разрядный процессор 60-66МГц частоту 90-100МГц
6 поколение MMX 1995г.
7 поколение Pentium 4 в нем применена новая технология и новая системная шина с частотой 400 МГц, процессор рассчитан на применение памяти RD RAM
Основные характеристики процессора:
1. Процессор
2. Сопроцессор - нужен для особо точных и нужных расчетов, а так же для работы с рядом графических программ.
3. КЭШ-память первого уровня - сверхбыстрая память промежуточных результатов вычислений.
4. КЭШ-память второго уровня
Все эти устройства размещаются на кристалле площадью не более 6 см.
Производительности процессора характеризуются степенью интеграции - какое число транзисторов умещается в процессоре.
Объединяет вид информации которую процессор может обрабатывать одновременно (16 32 64) Тактовая частота: определяется частотой работы тактовых генераторов которые синхронизируют работу различных компонентов. В современных ПК формируется несколько тактовых генираторов работающих на разных частотах. Частота системы ПК определяется частотой системной шины при чем тактовые частоты всех остальных компонентов ПК являются кратными частоте системной шины.
Объем памяти которой может адресоваться процессор опреднеляется объемом оперативной памяти ПК.
Объем установленной КЭШ-памяти.
Оперативная память предназначена для приема, хранения и выдачи информации, является рабочей областью для процессора в ней во время работы хранятся программы с которыми работает процессор. Процессор имеет непосредственный доступ к данным находящимся в ОЗУ а к внешней памяти через буфер являющийся так же разновидностью оперативной памятью.
Работа программ загруженных с внешнего носителя возможна только после того как она будет скопирована в оперативную память конструктивно оперативная память выполняется в виде модуля микросхем. Оперативная память делится на 2 группы динамическую и статическую основными характеристиками статической памяти являются 1 объем разрядность быстродействие временная диаграмма характеризует число тактов которое необходимо процессору для выполнения 4х последовательных операций считывания данных между процессором и элементами памяти не должно быть временное рассогласование обусловленное различным быстродействием компонентов.
D-RAM Используется в большинстве современных ПК. Основное преимущество ПК в том, что ячейки упакованы очень плотно. Ячейки это крошечные конденсаторы удерживающие разряды. удерживающие наличием или отсутствием разрядов недостаток нужна регинерация. динамическая память не дорогая и работает медленнее процессора.
1 FRMD-RAM это первый самый ранний тип памяти работать с процессорами.
2 EDO D-RAM частота процессора не более 66 МГц
3 SD-RAM Предназначена для Pentium 3 Работа синхронизирована с шиной памяти и содержит 2 дополнительных микросхемы.
SPD содержит инфор
ECC имеет возможность корекции ошибок
4 RDD D-RAM имеет наименьшее время доступа до 6 Мб в секунду поддерживает рабочую частоту 800МГц
5 DDR D-RAM Это усовершенствованный вариант SD RAM пропускная способность 2,5 Мб в секунду особенность заключается в том что за один такт обрабатывается вдвое больше тактов
частота 800МГц и за один цикл Данные передаются дважды.
S-RAM Она называется так потому что не требует периодической регенерации для сохранения информации
...и может работать на той же частоте что и процессор время доступа не более 2х наносекунд , для хранения каждого вида для хранения каждого вида D RAM используется кластер из шести транзистров хотя бустродействие S RAM на мнго выше но плотность упаковки ячеек ниже...
Отличие оперативной памяти от дисковой в том что информация хранится в ней не постоянно а временно. Доступ к оперативной памяти осуществляется намного быстрее чем в дисковой и составляет 8 - 10 милисекунд и обладает временем доступа от 3х до 7 нано секунд и эта разница составляет сотни тысяч раз в виде микросхем. собранных в специальные
Каждый из которых может возмещать от одного до 512 Мб Памяти практически применяются модули трех типов 256 512 1024 Мб На большинство материнских плат установлено 3 или 4 разъема для установки памяти но при этом модули должны обладать одной и той же скоростью доступа и должен быть один производитель.
Модемы
1. Понятие модуляции и его виды.
2. Функции уровней моделей взаимодействия открытых систем.
3. Интерфейсы.
4. Классификации модемов.
5. Технологии способствующие корректной работе модема.
6. Современные модемы. (ДЗ!)
1.
Модуляцией называется процесс изменения одного или нескольких параметров выходного сигнала по закону входного сигнала, при этом входной сигнал является цифровым и называется моделирующим.
Выходной сигнал является аналогом и носит название моделированного сигнала.
В настоящее время модемы наиболее широко используются для передачи данных между компьютерами через коммутируемую телефонную сеть общего пользования. Количество изменений состояния аналогового сигнала в единицу времени в канале связи в единицу времени происходящей при передаче данных называют бодом.
Бод определяется полосой пропускания телефонного канала связи не может превышать 3х 3,5 КГц соответственно модуляционная скорость каналов связи не может превышать 3х 3,5 тыс. бод.
Виды модуляции.
Что бы передать цифровую информацию по аналоговым каналам связи ее нужно сначала закодировать. Для этого использует амплитудную частотную или фазовую модуляции.
На частотной модуляции для передачи логической единицы или логического нуля использовались тональные сигналы фиксированных частот. Система двусторонней передачи конфигурировалась так, что тональные сигналы передаваемые с одного конца отличались от тональных сигналов передаваемых с другого. Одновременная передача данных на линии возможна благодаря тому, что частотные спектры используемых сигналов не перекрывались, но скорость крайне мала и сигналами кодирования она достигает максимум 2400 бот. При фазовые модуляции что бы поднять скорость подачи данных что бы поднять скорость в 4 раза достаточно передать 2 сигнала со сдвигом в 90 градусов при этом максимальная скорость передачи данных составляется 9000 бод т.е. фаза состояния сигнала 0 180 270 составляют конфигурацию битов.
На фазовом сдвиге на 90 градусов дальнейшее увеличение скорости выполняется за счет амплитудной модуляции сложного сигнала она называется квадратурной модуляцией благодаря ей скорость передачи данных увеличилась в 8 раз. Таким образом в 4х фазовом состоянии аналог ового сигнала , соответствует 4 возможной битовой конфигурации, а еще 2 битовых состоянии 0 и 1 закодировали благодаря амплитудной модуляции. Рост скорости определяется в низкой помехоустойчивости.
2.
Функции уровней
1 уровень физический интерфейс с передачей данных.
битовые протоколы модуляции и линейного кодирования.
Канальный управление каналом передачи данных
формирование кадров
управление доступом к среде передачи
передача данных по каналу
обнаружение ошибок в канале и их коррекция
3 Сетевой маршрутизация
сегментирование блоков данных
управление потоками данных
обнаружение ошибок и сообщение о них.
4 Транспортный
обеспечение сквозного обмена данными между системами
5 сеансовый
поддержка диалога между удаленными процессами
обеспечение соединении разъединения этих процессов
реализация обмена данными между ними.
6 Представительный
функция согласования представления и интерпретация
7 прикладной
функция интерфейс с прикладными процессами
физицеский:
с каналом связи а именно механические электрические, функциональные и процедурные пораметры соединения.
физический уровень так же описывает процедуры передачи сигналов в канал и получение их из канала он предназначен для переноса потока двоичных сигналов в виде пригодных для передачи в конкретной используемой физической среде в качестве физической среды передачи могут выступать канал тональной частоты соединительная проводная линия и радиоканал называют уровнем управления звеном данных средство этого уровня выполняют следующие функции
1)формирование из передаваемой последовательности бит
2)Кодирование содержимого кадра помехоустойчивым кодом с целью повышения достоверности передачи данных
3)Восстановление исходной последовательности данных на приемной стороне.
4)Обеспечение кодонезависимой передачи данных с целью реализации данных для пользователя возможности произвольного выбора кода представления данных.
5) Управление потоком данных на уровне канала.
6) Устранение последствия потерь искажений или дублирования передаваемых в канале кдров.
3.
Стандарт RS-232 описывает 4 интерфейсные функции:
1) Определение управляющих сигналов через интерфейс.
2) Определение формата данных пользователя передаваемых через интерфейс.
3) Передача тактовых сигналов для синхронизации потоков данных.
4) Формирование электрических характеристик интерфейса.
Более новыми стандартами по сравнению с RS-232 позволяющими обеспечить высоко скоростную работу на больших расстояниях являются стандарты RS-423A Стандарт RS-422A и стандарт RS-449
Стандарт 423 определяет электрические характеристики не симметричного цифрового интерфейса. Не симметричность означает что данный стандарт означает что использует только один провод при этом для всех линий используется единый общий провод. этот стандарт не определяет сигналы конфигурацию вывода или типы разъемов он содержит только описание электрических характеристик и предусматривает максимальную скорость передачи 100Кбит/Сек
Стандарт RS-422A определяет электрические характеристики симметричного, цифрового интерфейса, он предусматривает работу на более высоких скоростях до 10 Мбит/сек и больших расстояний до 1000 метров. Для его практической реализации требуется 2 физических провода на каждый сигнал. Реализация симметричных цепей обеспечивает наилучшие выходные характеристики. Данный стандарт был разработан совместно с RS-423A и позволяет размещать линии этих интерфейсов в одном кабеле.
Стандарт RS-449 содержит информацию о параметрах сигналов, типах разъемов, расположении контактов. Данный стандарт является дополнением к стандартам RS-423 и RS-422A он определяет 30 сигналов интерфейса большинство этих сигналов имеет эквивалентность RS-432 а так же был добавлен ряд новых сигналов .
Есть ряд признаков по которым классифицируют модемы:
а) Для коммутируемых телефонных каналов.
б) Для выделенных телефонных каналов.
в) Для физических соединительных линий.
г) Модемы низкого уровня.
д) Модемы основной полосы.
е) Для цифровых систем передачи.
ж) Для сотовых систем связи.
з) Для пакетных радио сетей
и) Для лекальных радиосетей.
По методу придачи модемы делятся на Асинхронные и Синхронные. Модем может работать с компьютером в Асинхронном режиме и одновременно с удаленным модемом в синхронном режиме и наоборот.
По интеллектуальным возможностям можно выделить следующие модемы
а) без системы управления
б) Поддерживающие IT-команд
в) С фирменной системой команд
г) поддерживающие протоколы
По конструкции модемы бывают внешние - Представляют собой автономные устройства подключаемые к компьютеру по средствам одного из стандартных интерфейсов
Внутренние модемы - Плата расширение вставляемое в соответствующий слот компьютера
Портативные модемы предназначены для использования мобильными пользователями совместно с компьютерами класса нетбук они отличаются малой гобаритностью высокой ценой.
Групповые модемы - это совокупность отдельных модемов объединенных в общий блок и имеющих общий блок питания устройство управления и отображения
По поддержке международных и фирменных протоколов. Все протоколы регламентирующие те или иные аспекты функционирования модемов могут быть отнесены к двум большим группам международные и фирменные.