Презентация, доклад по информатике Как устроен компьютер

устройство для выполнения любых видов работы с информацией.
Основное назначение компьютера — помощь человеку в сборе, обработке, хранении и передаче информации.
Различают два вида компьютеров:
- цифровые компьютеры (компьютеры), обрабатывающие данные в виде числовых двоичных кодов;
- аналоговые компьютеры, обрабатывающие непрерывно меняющиеся физические величины, которые являются аналогами вычисляемых величин.

Компьютер

памяти компьютера.
Программа — это указание компьютеру на последовательность действий для решения поставленной задачи.
Информация, обрабатываемая в компьютере, называется данными.

ЭВМ положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 году американским ученым венгерского происхождения Джоном фон Нейманом.

Принцип двоичного кодирования. Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.
Принцип программного управления. Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Принцип однородности памяти. Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - число, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.
Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка. Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.

функций компьютера. Архитектура не является описанием деталей технического и физического устройства ЭВМ.

имеют магистральный тип архитектуры (в том числе самые распространенные в мире IBM PC и Apple Macintosh)

Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через информационную магистраль (другое название — общая шина). Магистраль — это кабель, состоящий из множества проводов.

позволяет легко менять их конфигурацию, модернизировать устаревшие блоки и узлы, наращивать системные ресурсы, производить ремонт на уровне элементов замены.
Многие узлы компьютера могут заменяться независимо друг от друга или, по крайней мере, попарно, например, контроллер-устройство. Эта возможность позволяет проводить постепенное наращивание мощности и модернизацию персонального компьютера - апгрейд (upgrade).

блок;
монитор;
клавиатура;
манипулятор "мышь"
К компьютеру могут подключаться дополнительные устройства, их называют периферийными: принтер, джойстик, сканер, музыкальная приставка, системы лазерного диска, модем, стриммер, плоттер, дигитайзер, цифровая фотокамера, световое перо, графический планшет. В современных компьютерах CD-ROM встроен в качестве стандартного устройства.

плату, видеобластер, платы контроллеров периферийных устройств, внутренний модем.
Посредством специальных кабелей с разъемами к системному блоку подсоединяются монитор, клавиатура, мышь, другие периферийные устройства.
В портативных моделях персональных компьютеров системный блок, монитор, клавиатура с трекболом составляют единое целое....

Системный блок является центральным компонентом персонального компьютера. Внутри корпуса системного блока находится вся основная электронная начинка компьютера: системная плата с видеоадаптером, блок питания, накопители на жестких и гибких магнитных дисках.

мощностью современных компьютеров и наличием в них довольно большого числа всевозможных внутренних устройств, а также все большей интеграции микросхем на материнской плате (появление так называемых систем oll-in-one, когда на материнскую плату устанавливаются звуковые карты, видеоадаптеры, сетевые контроллеры и т.д.), что повысило требования к охлаждению этих элементов.
При комплектации персональных компьютеров используют следующие типы корпусов: Slimline, Desktop, Mini-Tower, Midi-Tower, Big-Tower, Super-Big-Tower, File Server.

Первый признак, по которому можно классифицировать все корпуса - форм-фактор. Различают два типа форм-факторов: AT и ATX. Форм-фактор AT был разработан еще во времена создания первых IBM PC. Этот типоразмер позволяет устанавливать материнские платы формата AT, оснащенные AT-питанием. Как и сам формат, так и стандарт питания АТ уже устарели, и АТ-корпуса в настоящее время практически полностью вытеснились корпусами, имеющими формат АТХ.

35,6 * 30,5 см; для размера babysize (стандартный) - 22,5 * 33 см; для размера halfsize (миниплата для процессоров 386 и 486, пригодна для корпуса Slimline) 21,8*24,4 см.
Общая производительность системной платы определяется не только тактовой частотой, но и количеством (разрядностью) данных, обрабатываемых в единицу времени центральным процессором, а также разрядностью шины обмена данных между различными устройствами системной платы.

Системная (главная, материнская) плата является центральной частью любого персонального компьютера. На системной плате размещаются центральный процессор, сопроцессор, контроллеры, обеспечивающие связь центрального процессора с периферийными устройствами, оперативная память (RAM), кэш-память, элемент ROM-BIOS, аккумуляторная батарея, кварцевый генератор тактовой частоты и слоты (разъемы) для подключения плат расширения.

ISA (Industry Standard Architecture), МСА (MicroСhannel Architecture), EISA (Extended ISA), VESA (Video Electronics Standard Association ), PCI (Peripheral Component Interconnect ), USB (Universal Serial Bus). Стало стандартом наличие на системной плате таких встроенных устройств, как двухканальный EIDE контроллер HDD, контроллер FDD, усовершенствованные параллельный и последовательный порты, а также последовательный инфракрасный порт.
Новыми разработками являются последовательная шина UBS и встроенные графические адаптеры, использующие архитектуру UMA.

По шине данных происходит обмен данными между центральным процессором, картами расширения и памятью. Разрядность шины данных варьируется от 8-ми бит (сейчас не используется) до 64-х бит в системных платах современных персональных компьютеров.
По адресной шине происходит адресация ячеек памяти, в которые производится запись данных.
По шине управления или системной шине происходит передача управляющих сигналов между центральным процессором и периферией. На системной плате системная шина заканчивается слотами для установки карт расширения.

коробку, снабженную вентилятором. Вентиляторы бывают двух типов: с постоянной скоростью вращения и терморегулируемые. Пыль, которая постепенно скапливается в вентиляторе, необходимо удалять путем продувки и отсасывания пылесосом.
Для обеспечения работы персонального компьютера при полном отключении электропитания используются источники бесперебойного питания.

Основная задача блока питания - это преобразование переменного сетевого напряжения 220-240 В в напряжения питания, необходимые для функционирования элементов компьютера (12 В и 5 B).

операций — тактов микропроцессор выполняет за одну секунду. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц) (1 МГц = 1 млн. тактов в секунду) и для разных процессоров имеет следующие значения: 4,77 МГц (Intel 8088), 16 — 25 МГц (Intel 80286), 25 — 40 МГц (Intel 80386), 33 — 100 МГц (Intel 80486), 75 — 500 МГц (Pentium), 1,6-1,8 ГГц (Pentium 4).

Процессор (в англоязычной литературе часто его называют CPU — central processing unit — центральное процессорное устройство) выполняются арифметические и логические операции, а также формируются управляющие сигналы ко всем устройствам компьютера.

разделяется на постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, или ROM — Read Only Memory — память только для чтения) и оперативную память (RAM — Random Access Memory).
Оперативной памятью называется программно-адресуемая память, быстродействие которой соизмеримо с быстродействием процессора. В ней хранятся исполняемые в данный момент программы и оперативно необходимые для этого данные.

Память (memory) предназначена для хранения данных и программ их обработки.

сменных носителях (магнитные диски, магнитные ленты, перфоленты и другие носители информации: оптические диски, магнито-оптические диски), предназначенные для хранения больших массивов данных.

HDD, FDD, CD-ROM, DVD

видеоадаптер) и клавиатурой к системному блоку персонального компьютера, относятся: принтеры, мыши, модемы, сканеры, внешние накопители (в том числе, на жестких и гибких магнитных дисках, CD-ROM, магнитооптических дисках, WORM-накопители и др.), стримеры, дигитайзеры, плоттеры, устройства мультимедиа (видеобластеры, звуковые платы и акустические системы), трекболы, джойстики. Периферийные устройства служат для расширения функциональных возможностей персонального компьютера, удобства управления им и представления информации в различных формах в процессе ее обработки, хранения и отображения.
Подсоединение периферийных устройств к компьютеру производится через устройства сопряжения (адаптеры), на которых реализованы стандартные или специальные интерфейсы. Обычно адаптеры выполняются в виде отдельных плат ввода-вывода, вставляемых в разъемы расширения на системной плате. Интерфейс определяет тип и вид соединителя (розетка или вилка, male или female), протоколы обмена, уровни и длительности электрических сигналов.
Последовательный и параллельный интерфейсы называют также портами ввода-вывода. Последовательные порты используются для подключения мыши, удаленного принтера, внешнего модема, плоттера и др. Параллельные порты используются для подключения принтера, сканера, плоттера.

механическими и с мембранными переключателями. С IBM PC и PC/XT использовалась 83-клавишная XT-клавиатура, с PC/AT использовалась 84-клавишная AT-клавиатура. В современных персональных компьютерах используется расширенная клавиатура, содержащая 101 и более клавиш (обычно - 104), в том числе, функциональные клавиши F1-F12, а также управляющие клавиши WINDOWS98.

Клавиатура - основное устройство ввода информации в персональный компьютер. Клавиатура представляет собой совокупность механических датчиков, воспринимающих нажатие на клавиши и замыкающих определенную электрическую цепь.

подходят специальные коврики (Mouse Pad). Указатель мыши передвигается по экрану синхронно с движением мыши по коврику. Устройством ввода мыши являются кнопки (клавиши). Большинство мышей имеют две кнопки, существуют также 3-х кнопочные мыши и имеющие большее количество кнопок. Одной из важных характеристик мыши является ее разрешение, которое измеряется в dpi. Разрешение определяет минимальное перемещение, которое способен почувствовать контроллер мыши. Чем больше разрешение, тем точнее позиционируется мышь, тем с более мелкими объектами можно работать. Нормальное разрешение мыши лежит в диапазоне от 300 до 900 dpi.

Наряду с клавиатурой мышь является важнейшим средством ввода информации. В современных программных продуктах, имеющих сложную графическую оболочку, мышь является основным инструментом управления программой. По принципу действия мыши делятся на механические, оптомеханические и оптические.

барабанные, листовые, планшетные.
Одной из основных характеристик сканера является разрешающая способность, т.е. количество точек на 1 дюйме, которые он способен распознать.

Сканер - это устройство ввода в персональный компьютер цветного и черно-белого изображения с бумаги, пленки и т.п. Принцип действия сканера заключается в преобразовании оптического сигнала, получаемого при сканировании изображения световым лучом, в электрический, а затем в цифровой код, который передается в компьютер.

или рисовальный планшет. Он представляет собой панель, под которой расположена электромагнитная решетка. Если провести по его поверхности специальным пером, то на экране монитора появится штрих. В планшете реализован принцип абсолютного позиционирования: изображение, нарисованное в левом нижнем угла планшета, появится в левом нижнем углу экрана монитора. Обычно рисовальные планшеты имеют размеры коврика для мыши, но рабочая поверхность несколько меньше.

С помощью специального программного обеспечения дигитайзер позволяет преобразовывать движение руки оператора в формат векторной графики.
В отличие от мыши дигитайзер способен точно определять и обрабатывать абсолютные координаты.
Дигитайзер состоит из специального планшета являющегося рабочей поверхностью и, кроме этого, выполняющего разнообразные функции управления соответствующим программным обеспечением, и светового пера или, чаще, кругового курсора, являющихся устройствами ввода информации.

где не требуется высокого качества, но нужна оперативность получения цифровой фотографии.

Запись цветного видео со скоростью до 30 кадров в секунду в разрешениях до 352x288 в 16 миллионах цветов.
Поддержка записи стоп-кадра в 16 миллионах цветах и разрешении до 640x480
Фокусировка в диапазоне от 50 мм до бесконечности.
Применяется для проведения видеоконференций, записи видео, захвата неподвижных изображений.

игре. Типичный джойстик выполнен в виде подставки с подвижным рычагом, с помощью которого, собственно, и происходит управление. Хорошие джойстики имеют различные дополнительные кнопки, которые можно программировать по своему усмотрению.
Подключаются джойстики чаще всего к игровому порту на звуковой плате, однако есть и устройства, например, для шины USB.

Альтернативой джойстикам являются игровые панели (gamepad'ы), позаимствованные персональными компьютерами у игровых приставок, однако они менее универсальны в использовании.

Настоящие любители автомобильных гонок могут обзавестись джойстиком в виде руля.

устройству и принципу действия видеомонитор похож на цветной телевизор.
Видеомониторы бывают цветными и монохромными. Качество изображения информации на видеомониторе определяется разрешающей способностью — размером минимального элемента изображения или количеством точек, изображаемых на экране, а также воспроизводимой цветовой гаммой.

Для генерации видеосигнала монитору в компьютере имеется специальное устройство — видеоадаптер. Информация об изображении на экране хранится в видеопамяти — специальных микросхемах видеоадаптера.

на бумаге различают принтеры следующих видов: матричные, струйные и лазерные. В матричных игольчатых принтерах элементы изображения на бумаге формируются с помощью точечной матрицы. Печатающая головка матричного принтера содержит ряд тонких металлических стержней (иголок). Головка движется вдоль печатаемой строки, а стержни в нужный момент ударяют по бумаге через красящую ленту, и в этом месте на бумаге образуется черная точка. Из отдельных точек формируются элементы графического изображения.
В струйных принтерах изображение формируется микрокаплями специальных чернил. Этот способ обеспечивает более высокое качество печати, удобен для цветной печати.

Самое высокое качество печати в настоящее время обеспечивают лазерные принтеры. В этих принтерах изображение переносится на бумагу со специального барабана, к которому электрически притягиваются частички краски. Барабан электризуется за счет облучения лазером.

лишь в том, что компьютерные колонки содержат в своем составе усилитель низкой частоты.

Очень удобной является гарнитура, совмещающая микрофон с наушниками. Ее можно использовать вместе с модемом в режиме телефона (если модем, конечно же, поддерживает голосовые возможности). При этом качество будет значительно лучше, чем качество обычного телефона - компьютерные наушники и микрофон работают значительно лучше, чем эти элементы в телефонной трубке.

класса: - планшетные, для формата А3 - А2, с фиксацией листа электростатическим способом и пишущим узлом, перемещающимся в двух координатах (на плоскости); - стоечные (рулонные), с шириной бумаги формата А1 или А0, роликовой подачей листа, механическим или векуумным прижимом и с пишущим инструментом, перемещающимся по одной координате. Такие плоттеры используют рулоны бумаги длиной до нескольких десятков метров. Плоттеры различаются также по типу пишущего узла. Большинство плоттеров имеют пишущий узел перьевого типа (Pen-plotter). Они используют специальные фломастеры или ручки с возможностью их автоматической замены.

Плоттер (графопостроитель) - это устройство автоматического построения диаграмм или других изображений, вырисовываемых линиями. Его появление обязано развитию систем автоматизированного проектирования, так как результат работы практически любого такого пакета программ - это комплект конструкторской и технологической документации.

аналоговые каналы (телефонные станции и сети). Для передачи данных с помощью модема необходимо: сам модем; программное обеспечение; подключение к телефонной линии.

Полноценный модем имеет на борту достаточно мощный процессор (иногда несколько), постоянную и оперативную память, аналоговую часть, ответственную за сопряжение модема с телефонной сетью - устройство набора номера, усилитель, АЦП и ЦАП, - и, наконец, контролер, который всем этим делом управляет.
Телефонная линия имеет полосу пропускания (в норме) 300-3400 Hz, в этом диапазоне и ведется модемная передача данных. Преобразование аналогового сигнала осуществляется достаточно просто - с определенной частотой замеряются его характеристики и записываются в цифровой форме по определенному алгоритму. Соответственно в обратной последовательности идет преобразование цифровой информации.