Функциональная схема ЭВМ

Основные узлы ЭВМ

Основными узлами ЭВМ являются: центральный процессор; внешние запоминающие устройства; устройство управления; пе­риферийные устройства, к которым относятся устройства ввода — вывода. Необходимыми вспомогательными узлами являются блок питания и соединительные провода (кабели) между отдельными основными узлами.

Электросеть Телефонная сеть

Рис. 1. Персональный компьютер с периферийными устройствами:

1 — монитор; 2 — системный блок; 3 — модем; 4 — мышь; 5 — клавиатура; 6 — звуковая колонка; 7 — принтер; 8 —• сканер; 9 — источник бесперебойного питания

Рассмотрим эти основные узлы на примере наиболее широко распространенной ЭВМ — персонального компьютера (ПК). В ми­нимальный состав ПК (рис. 1) входят системный блок 2, монитор 1 и клавиатура 5. В большинстве компьютеров теперь ис­пользуется удобное устройство ввода — манипулятор типа мышь 4. Для ввода информации непосредственно с бумажных носителей применяется сканер 8. Устройствами вывода информации являют­ся принтер 7 и звуковые колонки 6. Для работы компьютера в сети служит модем 3. Для повышения надежности работы компьютера используют источник бесперебойного питания 9. В случае внезап­ного отключения напряжения в электросети это устройство ко­роткое время (не менее 5 мин) обеспечивает питание ПК элект­роэнергией.

Системный блок со снятой крышкой показан на рис. 2, кото­рый состоит из двух видов (а и б), позволяющих лучше предста­вить компоновку элементов в блоке. Части блока, изображенные на рис. 2, а, не показаны на рис. 2, б, чтобы они не загоражи­вали другие элементы.

Довольно часто системный блок называют компьютером, по­скольку именно в нем сосредоточены те узлы, в которых осуще­ствляется обработка информации. Центральный процессор в со­временном компьютере представляет собой единый электронный элемент, в котором с помощью современной технологии созданы миллионы полупроводниковых переходов и соединений между ними. Другими словами, это — сверхбольшая интегральная мик­росхема, называемая микропроцессором. В микропроцессоре вы­полняются арифметические и логические операции по обработке информации, он содержит запоминающие устройства, в которых на время выполнения указанных операций хранится необходимая для этого информации. Кроме того, в микропроцессоре есть схе­мы управления, обеспечивающие взаимодействие его с другими устройствами компьютера. Микропроцессор 3 имеет несколько сотен выводов-ножек, с помощью которых он устанавливается в главную электронную плату 2 системного блока. По-английски эту плату называют mainboard, по-русски - часто системной, или материнской, платой. На системной плате размещены также спе­циальные схемы для взаимодействия микропроцессора с другими узлами компьютера — монитором, клавиатурой, иными устрой­ствами ввода и вывода информации. Эти схемы тоже являются интегральными, т.е. в состав каждой из них может входить много полупроводниковых переходов (но не так много, как в микропро­цессоре). Раньше компьютер имел более 100 различных микро­схем, обеспечивающих взаимодействие всех компонентов систем­ного блока. Такой набор называют чипсет (chip set). В современ­ных компьютерах благодаря высокой степени интеграции полу­проводниковых элементов удается сосредоточить все необходи­мые функции взаимодействия микропроцессора с остальными устройствами всего лишь в двух сверхбольших интегральных мик­росхемах, которые получили названия северный мост и южный мост. Слова «северный» и «южный» обусловлены расположением этих микросхем на системной плате. Ближе к микропроцессору (как бы сверху) находится северный мост, южный мост распо­ложен ниже — в районе разъемов для подключения внешних за­поминающих устройств и устройств ввода и вывода. Слово «мост» означает, что данные микросхемы представляют собой систему соединений, т. е. как бы мостов, связывающих микропроцессор с другими устройствами.

На системной плате имеются также разъемы, называемые сло­тами (от англ. slot — щель), для подключения микросхем полу­проводниковой оперативной памяти. У этой памяти быстро­действие выше, чем у внешней, но ниже, чем у памяти, разме­щенной в самом микропроцессоре. Оперативная память может быть использована микропроцессором в процессе обработки ин­формации. Обмен с ней микропроцессор осуществляет через се­верный мост. Кроме того, обычно через северный мост результа­ты обработки информации передаются на экран монитора, кото­рый подсоединен через электронную схему, называемую видео­картой.

На рис. 2, а показана вставленная в слот системной платы электронная схема (плата) 4 для дополнительных функций. Таких плат может быть несколько.

Рис. 2. Системный блок персонального компьютера:

а — вид с системной платой; 6 — вид с запоминающими устройствами;

1 — блок питания; 2— системная плата; 3 — микропроцессор; 4— электронная плата; 5 — дисковод компакт-дисков (СD-RОМ); 6— дисковод жестких дисков; 7— диско­вод гибких дисков

Южный мост содержит схемы управления (контроллеры) для подсоединения (объединения в компьютерную сеть) дисковых запоминающих устройств, клавиатуры, мыши и звуковых коло­нок. Через южный мост с помощью быстродействующего USB-порта могут быть подключены цифровые фото- и видеокамеры, внешнее полупроводниковое запоминающее устройство типа флэш-памяти.

Микропроцессор обменивается информацией с северным мо­стом напрямую, а с южным — через северный. Для ускорения процесса обработки информации некоторые функции южного моста могут передаваться северному. Такая возможность появля­ется по мере совершенствования технологии производства набо­ров микросхем (чипсетов).

На системной плате размещены разъемы для подключения раз­личных устройств — клавиатуры, мыши, принтера, сканера, иг­ровой приставки, модема и т.п. Эти разъемы позволяют выпол­нить подключение нужного устройства без разборки системного блока, не снимая его корпуса. На системной плате обычно имеют­ся переключатели (джамперы), с помощью которых выполняется настройка компьютера на работу при той или иной конфигура­ции устройств.

В системном блоке предусмотрена возможность установки не­скольких внешних запоминающих устройств, которые обычно называют дисководами. К ним относятся: дисковод жестких дисков 6 (см. рис. 2, б), на котором хранится вся информация, исполь­зуемая при повседневной работе на компьютере; дисковод /гиб­ких дисков, с помощью которого могут выполняться чтение (т. е. ввод в ЭВМ) и запись информации сравнительно небольшого объема; дисковод 5 компакт-дисков для большого объема инфор­мации (английское сокращение СD-RОМ — компакт-диск только для чтения из памяти). В насто­ящее время получают распространение дисководы компакт-дис­ков с возможностью не только чтения, но и записи информации.

В системном блоке располагается также блок питания 7 (см. рис. 2, а), обеспечивающий подачу напряжения питания нужного уровня для всех потребителей электроэнергии внутри системного блока и для некоторых потребителей, подключаемых к этому бло­ку через разъемы.

Даже кратковременный перерыв в подаче питания приводит к потере введенной перед этим информации. Чтобы избежать этого применяют так называемые источники бесперебойного питания 9 (см. рис. 1), в состав которых входит аккумулятор, обеспечива­ющий подачу напряжения сразу после того, как произошло от­ключение питающей электросети. Даже если этот источник мало­мощный и способен обеспечивать питание компьютера всего лишь в течение нескольких минут, пользователь успеет дать команду на сохранение информации.

Пользователь компьютера управляет его работой и вводит в него информацию с помощью клавиатуры 5 и ручного манипуля­тора 4, который широко известен под названием «мышь».

Основное устройство для вывода информации из компьютера — монитор 1 (его называют также дисплей, хотя точнее дисплеем является сам экран монитора). На мониторе отображается видео­информация, окончательные (а если требуется, то и промежуточ­ные) результаты обработки информации.

Для вывода звуковой информации служат звуковые динамики (колонки) 6, которые могут помещаться и в системный блок, и в корпус монитора. Для подачи простых сигналов обычно использу­ется небольшой динамик в самом системном блоке.

Для печати документов, подготовленных на компьютере, и распечатки результатов выполненной на нем обработки инфор­мации применяются печатающие устройства — принтеры 7.

Для ввода графической (текст и рисунки) информации в ком­пьютер служат сканеры 8. Они преобразуют эту информацию в понятные компьютеру кодовые комбинации.

Обмен информацией с другими компьютерами через телефон­ную сеть осуществляется с помощью специального устройства 3, называемого модемом, которое выполняет необходимое согласо­вание электрических сигналов, направляемых в сеть и получае­мых из нее.

Поиск по сайту: