Принцип открытой архитектуры.

Открытая архитектура - возможность свободно выбирать состав внешних устройств для компьютера, т.е. конфигурировать его в зависимости от круга решаемых задач.

Принцип открытой архитектуры заключается в следующем: регламентируются и стандартизируются только описание принципа действия компьютера и его конфигурация (определенная совокупность аппаратных средств и соединений между ними). Таким образом, компьютер можно собирать из отдельных узлов и деталей, разработанных и изготовленных независимыми фирмами-изготовителями.

Компьютер легко расширяется и модернизируется за счёт наличия внутренних расширительных гнёзд, в которые пользователь может вставлять разнообразные устройства, удовлетворяющие заданному стандарту, и тем самым устанавливать конфигурацию своей машины в соответствии со своими личными предпочтениями. Для того чтобы соединить друг с другом различные устройства компьютера, они должны иметь одинаковый интерфейс.

Интерфейс (англ. interface от inter — между, и face — лицо)— это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой.

Если интерфейс является общепринятым, например, утверждённым на уровне международных соглашений, то он называется стандартным.

Для согласования интерфейсов периферийные устройства подключаются к шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты.

Порты устройств - электронные схемы, содержащие один или несколько регистров ввода-вывода и позволяющие подключать периферийные устройства компьютера к внешним шинам микропроцессора.

Последовательный порт обменивается данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами — побитно. Параллельный порт получает и посылает данные побайтно. К последовательному порту обычно подсоединяют медленно действующие или достаточно удалённые устройства, такие, как мышь и модем. К параллельному порту подсоединяют более "быстрые" устройства — принтер и сканер.

БАЗОВАЯ АППАРАТНАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

Персональный компьютер или персональная ЭВМ (ПЭВМ) — электронная вычислительная машина, с которой может работать пользователь, не являющийся профессиональным программистом, основное достоинство которой - принцип открытой архитектуры. Такой компьютер легко расширяется и модернизируется за счет наличия внутренних расширительных разъемов, позволяющих пользователю устанавливать конфигурацию своей ЭВМ в соответствии со своими личными предпочтениями. Специалисты часто называют такие операции upgrade (расширить, обновить).

Тем не менее, существует понятие базовой конфигурации, которую считают типовой. В настоящее время в базовой конфигурации рассматривают четыре устройства:

- системный блок, в котором размещаются устройства обработки и хранения информации;

- монитор - устройство отображения информации;

- клавиатуру — основное устройство ввода информации в ПК;

- мышь – манипулятор, упрощающий взаимодействия пользователя с ПК.

Упрощенная блок-схема, отражающая основные функциональные компоненты ПЭВМ в их взаимосвязи, изображена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Упрощенная блок-схема ПЭВМ

Системный блок

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты, называемые внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, называют внешними или периферийными.

Корпус системного блока может иметь горизонтальную (DeskTop) или вертикальную (Tower — башня) компоновку.

Кроме формы, для корпуса важен параметр, называемый форм-фактором который обязательно должен быть согласован с форм-фактором главной (системной) платы компьютера - материнской платы.

Материнская плата - основная плата персонального компьютера. На ней размещаются:

- МП (микропроцессор), или центральный процессор [CPU, от англ. Central Processing Unit) — основной рабочий компонент компьютера. Физически микропроцессор представляет собой интегральную схему — тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора; Кристалл-пластинка обычно помещается в пластмассовый или керамический плоский корпус и соединяется золотыми проводками с металлическими штырьками, чтобы его можно было присоединить к системной плате компьютера;

- ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени;

- ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) микросхема, предназначенная для длительного хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, в том числе и когда компьютер выключен;

- ГТИ (генератор тактовых импульсов), тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессорный комплект (чипсет), чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность;

- Чипсет (ChipSets) (микропроцессорный комплект) набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

- Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал на выполнение прерывания процессору;

Прерывание — временный останов выполнения одной программы в целях оперативного выполнения другой, в данный момент более важной (приоритетной) программы.

- Контроллер клавиатуры;

- Таймер - внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени.

- Контроллеры (адаптеры) служат для подключения периферийных устройств к шинам микропроцессора, обеспечивая совместимость их интерфейсов. Они осуществляют непосредственное управление периферийными устройствами по запросам микропроцессора и реализуются, как правило, на отдельных печатных платах, вставляемых в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате. Через эти разъемы контроллеры устройств подключаются непосредственно к шине.

- Системная шина — основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:

- -шину данных (ШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда, обычно 64-разрядная;

- -шину адреса (ША), состоящую из проводов и схем сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства, обычно 32-разрядная;

- -шину команд (ШК), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки компьютера, в большинстве современных процессоров шина команд 32-разрядная, хотя существуют 64-разрядные процессоры и даже 128-разрядные.

В системном блоке расположен БП (блок питания), содержащий системы сетевого питания ПК и преобразующий переменное напряжение электросети в постоянное напряжение различной полярности и величины. Блок питания содержит вентилятор, создающий циркулирующие потоки воздуха для охлаждения системного блока. Шина питания БП, состоит из проводов и схем сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

Кроме сетевого, в компьютере имеется также автономный источник питания — аккумулятор. К аккумулятору подключается таймер — внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени. Таймер продолжает работать и при отключении компьютера от сети.

Дисковая память относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач, в ней, в частности, хранится все программное обеспечение компьютера. В качестве устройств внешней памяти, размещаемых в системном блоке, используются накопители на жестких (НЖМД) и гибких (НГМД) магнитных дисках, накопители на оптических дисках (НОД)и др.

Видеосистема компьютера

Видеосистема компьютера состоит из трех компонент:

- монитор (называемый также дисплеем);

- видеоадаптер;

- программное обеспечение (драйверы видеосистемы).

Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток.

Монитор преобразует эти сигналы в зрительные образы без их долговременной фиксации.

Программные средства обрабатывают видеоизображения — выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.

Монитор - не единственно возможное, но главное устройство вывода. Мониторы бывают алфавитно-цифровые и графические, монохромные и цветного изображения. Современные компьютеры комплектуются, как правило, цветными графическими дисплеями на базе электронно-лучевой трубки, газоразрядными, жидкокристаллическими и сенсорными.