Архитектура компьютера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Архитектура компьютера

Архитектура компьютера -- набор типов данных, операций и характеристик каждого отдельно взятого уровня называется архитектурой. Архитектура связана с программными аспектами. Аспекты реализации (например, технология, применяемая при реализации памяти) не являются частью архитектуры.

Выделяют несколько уровней организации компьютера (компьютерной архитектуры), от двух и более:

Уровень 0

Цифровой логический уровень, это аппаратное обеспечение машины, состоящий из вентилей

Уровень 1

Микроархитектурный уровень, интерпретация(микропрограммы) или непосредственное выполнение. Электронные схемы исполняют машинно-зависимые программы. Совокупность регистров процессора формирует локальную память. Смотрим также арифметико-логическое устройство.

Уровень 2

Уровень архитектуры системы команд, трансляция (ассемблер).

Уровень 3

Уровень операционной системы, трансляция (ассемблер). Это гибридный уровень: одна часть команд интерпретируется операционной системой, а другая -- микропрограммой. См. также виртуальная память, файлы.

Уровень 4

Уровень языка ассемблера, трансляция (компилятор). Четвертый уровень и выше используется для написания прикладных программ, с первого по третий -- системных программ. Программы в удобном для человека виде транслируются на язык уровней 1-3.

Уровень 5 Язык высокого уровня. Программы на языках высокого уровня транслируются обычно на уровни 3 и 4. [1]

Устройства ввода

Устройства ввода -- периферийное оборудование, предназначенное для ввода (занесения) данных или сигналов в компьютер или в другое электронное устройство во время его работы.

Устройства ввода подразделяются на следующие категории:

устройства ввода графической, звуковой и видео информации;

механические устройства ввода;

непрерывные устройства ввода (устройства, предоставляющие входные данные непрерывно, например, мышь, радиоприёмник, ТВ-тюнер);

устройства ввода для пространственного использования (например, двухмерная мышь, трёхмерный навигатор).

Компьютерные указывающие устройства ввода по способу управления курсором делят на следующие категории:

указывающие устройства прямого ввода (управление осуществляется непосредственно в месте видимости курсора (например, сенсорные панели и экраны)); непрямые указывающие устройства [1]

Клавиатура

Основным и, обычно, необходимым устройством ввода текстовых символов и последовательностей команд в компьютер остаётся клавиатура.

Компьютерная клавиатура -- устройство, позволяющее пользователю вводить информацию в компьютер (устройство ввода). Представляет собой набор клавиш (кнопок), расположенных в определённом порядке.

Современные клавиатуры по расположению клавиш и по внутреннему устройству похожи на клавиатуры, распространяемые в комплекте с IBM PC-совместимыми компьютерами следующих серий:

IBM PC;

IBM PC/XT (XT клавиатуры; 83 или 84 клавиши);

IBM PC/AT (AT клавиатуры; 101 или 102 клавиши).

Наборы команд клавиатур XT и AT не совместимы. Некоторое время выпускались клавиатуры, поддерживающие оба набора; выбор набора осуществлялся переключателем «XT -- AT» или «X -- A».

Расположение клавиш на AT-клавиатуре соответствует расположению клавиш на печатной машинке и подчиняется единой общепринятой схеме, спроектированной для удобного набора символов английского алфавита.

Некоторое количество (в PC/AT-клавиатуре -- двенадцать) функциональных клавиш расположены в верхнем ряду алфавитно-цифрового блока клавиатуры. Ниже располагается блок алфавитно-цифровых клавиш. Правее этого блока находятся клавиши управления курсором, а у самого правого края клавиатуры -- цифровая панель, которая может выполняться съёмной.

К алфавитно-цифровому блоку относятся клавиши для ввода букв, цифр, знаков пунктуации и символов основных арифметических действий, а также специальных символов. В стандартной клавиатуре PC/AT этот блок включает 47 клавиш. Для некоторых языков, где число букв в алфавите больше 26, производители клавиатур выпускают клавиатуры с дополнительными клавишами в алфавитно-цифровом блоке -- например, на клавиатурах для украинского языка (33 буквы) их уже 48 . Для русского алфавита с его 33 буквами специальные клавиатуры не производятся -- все буквы русского алфавита размещены на клавишах стандартной клавиатуры PC/AT

Компьютерная мышь

Компьютерная мышь -- координатное устройство ввода для управления курсором и отдачи различных команд компьютеру. Управление курсором осуществляется путём перемещения мыши по поверхности стола или коврика для мыши. Клавиши и колёсико мыши вызывают определённые действия, например: активация указанного объекта, вызов контекстного меню, вертикальная прокрутка веб-страниц и электронных документов. Получила широкое распространение в связи с появлением графического интерфейса пользователя на персональных компьютерах. Помимо мышек, встречаются другие устройства ввода аналогичного назначения: трекболы, тачпады, графические планшеты, сенсорные экраны.

Мышь воспринимает своё перемещение в рабочей плоскости (обычно -- на участке поверхности стола) и передаёт эту информацию компьютеру. Программа, работающая на компьютере, в ответ на перемещение мыши производит на экране действие, отвечающее направлению и расстоянию этого перемещения. В разных интерфейсах (например, в оконных) с помощью мыши пользователь управляет специальным курсором -- указателем -- манипулятором элементами интерфейса. Иногда используется ввод команд мышью без участия видимых элементов интерфейса программы: при помощи анализа движений мыши. Такой способ получил название «жесты мышью» (англ. mouse gestures).

В дополнение к датчику перемещения, мышь имеет одну и более кнопок, а также дополнительные детали управления (колёса прокрутки, потенциометры, джойстики, трекболы, клавиши и т. п.), действие которых обычно связывается с текущим положением курсора (или составляющих специфического интерфейса).

Составляющие управления мыши во многом являются воплощением замыслов аккордной клавиатуры. Мышь, изначально создаваемая в качестве дополнения к аккордной клавиатуре, фактически её заменила.

В некоторые мыши встраиваются дополнительные независимые устройства -- часы, калькуляторы, телефоны.

организация компьютер устройство системный

Устройства вывода

Устройства вывода -- периферийные устройства, преобразующие результаты обработки цифровых машинных кодов в форму, удобную для восприятия человеком или пригодную для воздействия на исполнительные органы объекта управления.

Монитор -- конструктивно законченное устройство, предназначенное для визуального отображения информации.

Современный монитор состоит из экрана (дисплея), блока питания, плат управления и корпуса. Информация для отображения на мониторе поступает с электронного устройства, формирующего видеосигнал (в компьютере -- видеокарта). В некоторых случаях в качестве монитора может применяться и телевизор.

алфавитно-цифровые [система текстового (символьного) дисплея (character display system) -- начиная с MDA]

дисплеи, отображающие только алфавитно-цифровую информацию

дисплеи, отображающие псевдографические символы

интеллектуальные дисплеи, обладающие редакторскими возможностями и осуществляющие предварительную обработку данных

графические, для вывода текстовой и графической (в том числе видео-) информации.

векторные (vector-scan display)

растровые (raster-scan display) -- используются практически в каждой графической подсистеме PC; IBM назвала этот тип отображения информации (начиная с CGA) отображением с адресацией всех точек (All-Points-Addressable, APA), -- в настоящее время дисплеи такого типа обычно называют растровыми (графическими), поскольку каждому элементу изображения на экране соответствует один или несколько бит в видеопамяти

Акустическая система

устройство для воспроизведения звука, состоит из акустического оформления и вмонтированных в него излучающих головок

Акустическая система бывает однополосной (один широкополосный излучатель, например, динамическая головка) и многополосной (две и более головок, каждая из которых создаёт излучение в своей частотной полосе).

Однополосная система не получила широкого распространения ввиду трудностей создания излучателя, одинаково хорошо воспроизводящего сигналы разных частот. Высокие интермодуляционные искажения при значительном ходе одного излучателя вызваны эффектом Доплера.

В многополосных системах спектр слышимых человеком звуковых частот разбивается на несколько перекрываемых между собой диапазонов посредством фильтров (комбинации резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, или с помощью цифрового кроссовера). Каждый диапазон подаётся на свою динамическую головку, которая имеет наилучшие характеристики в этом диапазоне[1]. Таким образом, достигается наиболее высококачественное воспроизведение слышимых человеком звуковых частот (20--20 000 Гц).

2-полосная схема (НЧ/СЧ + ВЧ динамик)

3-полосная схема (НЧ + СЧ + ВЧ динамик)

2,5-полосная схема (СЧ/НЧ-динамик озвучивает как низкочастотную, так и среднечастотную области; НЧ динамик лишь «помогает» первому на самых нижних регистрах, но не замещает его в этом диапазоне. Зачастую, в экономических целях, производителями применяются оба динамика одного типа, регулируя разделительную полосу фильтрами)

Акустические системы подразделяются на пассивные (состоят только из излучателя и кроссовера) и активные (содержат также усилитель мощности).

Усилитель встраивают внутрь акустической системы по трем причинам:

облегчается согласование усилителя и излучателей по мощности и другим параметрам, вопросами согласования занимается производитель акустической системы, а не конечный потребитель

уменьшается стоимость системы, так как нет необходимости в отдельном корпусе для усилителя и мощность усилителя (определяющая его стоимость) не завышена. Нет необходимости в кабеле большого сечения (в случае, если усилитель находится в каждой акустической системе) однако есть и недостатки:

затрудняется обслуживание усилителя, так как акустическая система может быть установлена в труднодоступном месте (например, быть подвешена на некоторой высоте) в случае мощных акустических систем усилитель обычно устанавливается в каждую систему, что требует в сравнении с пассивной стереосистемой двух блоков питания вместо одного, что увеличивает стоимость

в случае большого расстояния между акустической системой и источником звука требуется принимать специальные меры по защите сигнала (поднимать его уровень и использовать балансное подключение)

Таким образом, активные акустические системы обычно используются для персональных компьютеров, озвучивания небольших концертных площадок, дискотек, в студийных мониторах. Пассивные чаще встречаются в домашних акустических системах, а также при озвучивании больших площадок. [1]

Системный блок

Системный блок (англ. computer case, сленг. системник) -- физически представляет собой шасси, которое наполнено аппаратным обеспечением для создания компьютера.

Содержимое системного блока в значительной степени зависит от вычислительной системы в целом, её задач, целей и форм-фактора. В случае рационального использования, системный блок в большей степени соответствует потребностям вычислительной системы. В зависимости от вычислительной системы, в системном блоке могут находиться различные компоненты аппаратного обеспечения:

вычислительный блок в виде главной/системной/материнской платы с установленным на ней процессором, ОЗУ;

в материнскую плату могут быть установлены карты расширения (видеокарта, звуковая карта, сетевая плата) в случае крупного размера имеющие специальные средства крепления внутри шасси;

также в шасси могут быть установлены блок(и) питания.

Кроме того, в конструкции шасси предусмотрены стандартизированные отсеки (англ.) русск. для периферийных устройств, заполняемые в частности накопителями -- жёстким диском(дисками), SSD, оптическим приводом, кардридером и т. п.

Фронтальная панель корпуса компьютера может быть оборудована кнопками включения и перезагрузки, индикаторами питания и накопителей, гнёздами для подключения наушников и микрофона, интерфейсами передачи данных (USB, FireWire).

В случае использования в составе ЦОД или вычислительного кластера монтируемого в стойку, устанавливаются средства телеметрического управления и контроля (например, на основе коммутаторов или управляющего ПО, ориентированного на веб-интерфейс).

В основном (существуют специальные решения «безотвёрточного монтажа»), содержимое системного блока монтируется при помощи специально разработанных крепёжных элементов [1]

Размещено на Allbest.ru