ПЕОМ: характеристика, історія розвитку, структурна схема

ПЕОМ: характеристика, історія розвитку, структурна схема

Персональні комп'ютери класу IBM PC

Найбільшою популярністю в даний час користуються персональні комп'ютери фірми IBM, перші моделі яких з'явилися в 1981 р Істотно їм поступаються за популярністю ПК фірм Apple і DEC (Digital Equipment Corporation) і їх аналоги, що займають по поширеності 2-е место.За кордоном найпоширенішими моделями комп'ютерів в даний час є IBM PC з мікропроцесорами типу Pentium.В даний час численні комп'ютерні фірми в Росії займаються складанням з зарубіжних компонентів в основному IBM-сумісних персональних компьютеров.По поко леніям персональні комп'ютери діляться на:

ПК 1-го покоління: використовують 8-бітові мікропроцесори;

ПК 2-го покоління: використовують 16-бітові мікропроцесори;

ПК 3-го покоління: використовують 32-бітові мікропроцесори;

ПК 4-го покоління: використовують 64-бітові мікропроцесори;

ПК 5-го покоління: використовують 128-бітові мікропроцесори.

Основні усереднені характеристики сучасних ПЕОМ IBM PC:

Основні блоки персонального комп'ютера і їх призначення:

Персональний комп'ютер в своєму складі містить наступні основні елементи:

· мікропроцесор

· Системну шину

· Основну пам'ять

· Зовнішню пам'ять

· Порти введення-виведення зовнішніх пристроїв

· Адаптери пристроїв

· Зовнішні пристрої.

Історія комп'ютера тісним чином пов'язана зі спробами полегшити та автоматизувати великі обсяги обчислень. Навіть прості арифметичні операції з великими числами скрутні для людського мозку. Тому вже в давнину з'явилося найпростіший рахунковий пристрій - абак. У сімнадцятому столітті була винайдена логарифмічна лінійка, що полегшує складні математичні розрахунки. У 1642 році Блез Паскаль сконструював восьмирозрядний підсумовує. У 1820 році француз Шарль де Кольмар створив арифмометр, здатний виробляти множення і ділення.

Всі основні ідеї, які лежать в основі роботи комп'ютерів, були висловлені ще в 1833 році англійським математиком Чарльзом Беббідж. Він розробив проект машини для виконання наукових і технічних розрахунків, де передбачив основні пристрої сучасного комп'ютера, а також його завдання. Управління такою машиною повинне було здійснюватися програмним шляхом. Для введення і виведення, даних Беббідж пропонував використовувати перфокарти - листи з щільного паперу з інформацією, що наноситься за допомогою отворів. У той час перфокарти вже використовувалися в текстильній промисловості. Отвори в них пробивалися з допомогою спеціальних пристроїв - перфораторів. Ідеї ​​Беббіджа стали реально втілюватися в життя в кінці 19 століття.

У 1888 році американський інженер Герман Холлеріт сконструював першу електромеханічну рахункову машину. Ця машина, названа табулятором, могла зчитувати і сортувати статистичні записи, закодовані на перфокартах. У 1890 році винахід Холлерита було вперше використано в 11-й американському переписі населення. Робота, яку п'ятсот співробітників виконували протягом семи років, Холлерит зробив з 43 помічниками на 43 табуляторах за один місяць.

У 1896 році Герман Холлеріт заснував фірму, яка стала основою для майбутньої Інтернешнл Бізнес Мешинс - компанії, яка внесла гігантський внесок в розвиток світової комп'ютерної техніки.

Подальші розвитку науки і техніки дозволили в 1940-х роках побудувати перші обчислювальні машини. Творцем першого чинного комп'ютера Z1 з програмним керуванням вважають німецького інженера КонрадаЦузе.

У лютому 1944 року на одному з підприємств Ай-Бі-Ем (IBM) у співпраці з вченими Гарвардського університету за замовленням ВМС США була створена машина "Mark 1". Це був монстр вагою близько 35 тонн. В "Mark 1" використовувалися механічні елементи для представлення чисел і електромеханічні - для управління роботою машини. Числа зберігалися в регістрах, що складаються з десятізубних рахункових коліс. Кожен регістр містив 24 колеса, причому 23 з них використовувалися для представлення числа (тобто "Mark 1" міг "перемелювати" числа довжиною до 23 розрядів), а одне - для представлення його знака. Регістр мав механізм передачі десятків і тому використовувався не тільки для зберігання чисел, що знаходиться в одному регістрі, число могло бути передано в інший регістр і додано до що знаходиться там числу (або відніме з нього). Всього в "Mark 1" було 72 регістра і, крім того, додаткова пам'ять з 60 регістрів, утворених механічними перемикачами. У цю додаткову пам'ять вручну вводилися константи - числа, які не змінювалися в процессевичісленій.

Множення і ділення вироблялося в окремому пристрої. Крім того, машина мала вбудовані блоки, для обчислення sin x, 10 ^x і log x.

Швидкість виконання арифметичних операцій в середньому становила: додавання і віднімання - 0,3 секунди, множення - 5,7 секунди, розподіл - 15,3 секунди. Таким чином "Mark 1" був "еквівалентний" приблизно 20 операторам, які працюють з ручними рахунковими машинами.

Нарешті, в 1946 в США була створена перша електронна обчислювальна машина (ЕОМ).

У Радянському Союзі перша електронна цифрова обчислювальна машина була розроблена в 1950 році під керівництвом академіка С. А. Лебедєва в Академії наук Української РСР. Вона називалася "МЕСМ".

Основоположниками комп'ютерної науки по праву вважаються Клод Шеннон - творець теорії інформації, Алан Тьюринг - математик, який розробив теорію програм і алгоритмів, і Джон фон Нейман - автор конструкції обчислювальних пристроїв, яка до сих пір лежить в основі більшості комп'ютерів. У ті ж роки виникла ще одна нова наука, пов'язана з інформатикою, - кібернетика, наука про управління як одному з основних інформаційних процесів. Засновником кібернетики є американський математик Норберт Вінер. У свій час слово "кібернетика" використовувалося для позначення взагалі всієї комп'ютерної науки, а особливо тих її напрямів, які в 60-і роки вважалися найперспективнішими: штучного інтелекту і робототехніки.

Перше покоління ЕОМ

Розвиток ЕОМ ділиться на кілька періодів. Покоління ЕОМ кожного періоду відрізняються один від одного елементної базою і математичним забезпеченням. Перше покоління (1945-1954) - ЕОМ на електронних лампах (на зразок тих, що були в старих телевізорах). Це доісторичні часи, епоха становлення обчислювальної техніки. Більшість машин першого покоління були експериментальними пристроями і будувалися з метою перевірки тих чи інших теоретичних положень. Вага та розміри цих комп'ютерів, які нерідко вимагали для себе окремих будівель, давно стали легендою. Введення чисел вперше машини проводився за допомогою перфокарт, а програмне керування послідовністю виконання операцій здійснювалося, наприклад в ENIAC, як у лічильно-аналітичних машинах, за допомогою штекерів і набірних полів. Хоча такий спосіб програмування і вимагав багато часу для підготовки машини, тобто для з'єднання на складальному полі (комутаційної дошці) окремих блоків машини, він дозволяв реалізовувати лічильні "здібності" ENIACа і тим вигідно відрізнявся від способу програмної перфострічки, характерного для релейних машин. Солдати, приписані до цієї величезної машині, постійно носилися вогруг неї, скриплячи візками, доверху набитими електронними лампами. Варто було перегоріти хоча б одній лампі, як ENIAC тут же вставав, і починалося сум'яття: всі спішно шукали згорілу лампу. Однією з причин - можливо, і не дуже достовірною - настільки частої заміни ламп вважалася така: їх тепло і світіння залучали метеликів, які залітали всередину машини і викликали коротке замикання. Коли всі лампи працювали, інженерний персонал міг налаштувати ENIAC на яку-небудь задачу, вручну змінивши підключення 6 000 проводів. Всі ці дроти доводилося знову перемикати, коли вставала інше завдання.

Першою серійно випускалася ЕОМ 1-го покоління став комп'ютер UNIVAC (Універсальний автоматичний комп'ютер). Розробники: Джон Мочлі і Дж. Преспер Еккерт. Він був першим електронним цифровим комп'ютером загального призначення. UNIVAC, робота зі створення, якого почалася в 1946 році і завершилася в 1951-м, мав час складання 120 мкс, множення -1800 мкс і розподілу - 3600 мкс. UNIVAC міг зберігати 1000 слів, 12000 цифр згодом доступу до 400 мкс максимально. Магнітна стрічка несла 120000 слів і 1440000 цифр. Введення / висновок здійснювався з магнітної стрічки, перфокарт і перфоратора.

Програмне забезпечення комп'ютерів 1-го покоління складалося в основному зі стандартних підпрограм.

Машини цього покоління: "ENIAC", "МЕСМ", "БЕСМ", "IBM -701", "Стріла", "М-2", "М-3", "Урал", "Урал-2", "Мінськ -1 "," Мінськ-12 "," М-20 "і ін.
Ці машини займали велику площу, використовували багато електроенергії і складалися з дуже великого числа електронних ламп. Наприклад, машина "Стріла" складалася з 6400 електронних ламп і 60 тис. Штук напівпровідникових діодів. Їх швидкодія не перевищувало 2-3 тис. Операцій в секунду, оперативна пам'ять не перевищувала 2 Кб. Тільки у машини "М-2" (1958) оперативна пам'ять була 4 Кб, а швидкодія 20 кВт.

ЕОМ 2-го покоління були розроблені в 1950--60 рр. В якості основного елемента були використані вже не електронні лампи, а напівпровідникові діоди і транзистори, а в якості пристроїв пам'яті стали застосовуватися магнітні сердечники і магнітні барабани - далекі предки сучасних жорстких дисків. Друга відмінність цих машин - це те, що з'явилася можливість програмування на алгоритмічних мовах. Були розроблені перші мови високого рівня - Фортран, Алгол, Кобол. Ці два важливих удосконалення дозволили значно спростити та прискорити написання програм для комп'ютерів. Програмування, залишаючись наукою, набуває рис ремесла. Все це дозволило різко зменшити габарити і вартість комп'ютерів. Машини цього покоління: "роздали-2", "IВМ-7090", "Мінськ-22, -32", "Урал-14, -16", "БЕСМ-3, -4, -6".

Застосування напівпровідників в електронних схемах ЕОМ привели до збільшення вірогідності, продуктивності до 30 тис.операцій в секунду, і оперативної пам'яті до 32 Кб. Зменшилися габаритні розміри машин і споживання електроенергії. Але головні досягнення цієї епохи належать до області програм. На другому поколінні комп'ютерів вперше з'явилося те, що сьогодні називається операційною системою. Відповідно розширювалася і сфера застосування комп'ютерів. Тепер уже не тільки вчені могли розраховувати на доступ до обчислювальної техніки; комп'ютери знайшли застосування в плануванні та управлінні, а деякі великі фірми навіть комп'ютеризували свою бухгалтерію, передбачаючи моду на двадцять років.

Третє покоління ЕОМ

Розробка в 60-х роках інтегральних схем - цілих пристроїв і вузлів з десятків і сотень транзисторів, виконаних на одному кристалі напівпровідника (то, що зараз називають мікросхемами) привело до створення ЕОМ 3-го покоління. В цей же час з'являється напівпровідникова пам'ять, яка і до цього дня використовується в персональних комп'ютерах в якості оперативної.

Застосування інтегральних схем набагато збільшило можливості ЕОМ. Тепер центральний процесор отримав можливість паралельно працювати і управляти численними периферійними пристроями. ЕОМ могли одночасно обробляти кілька програм (принцип мультипрограмування). В результаті реалізації принципу мультипрограмування з'явилася можливість роботи в режимі поділу часу в діалоговому режимі. У ці роки виробництво комп'ютерів набуває промисловий розмах. Пробилася в лідери фірма IBM першою реалізувала сімейство ЕОМ - серію повністю сумісних один з одним комп'ютерів від самих маленьких, розміром з невелику шафу (менше тоді ще не робили), до найбільш потужних і дорогих моделей. Найбільш поширеним в ті роки було сімейство System / 360. Починаючи з ЕОМ 3-го покоління, традиційним стала розробка серійних ЕОМ. До ЕОМ цього покоління також відноситься "IВМ-370", "Електроніка - 100/25", "Електроніка - 79", "СМ-3", "СМ-4" і ін. Невисока якість електронних комплектуючих було слабким місцем радянських ЕОМ третього покоління. Звідси постійне відставання від західних розробок по швидкодії, вагою та габаритами, але, як наполягають розробники СМ, ​​не по функціональним можливостям. Для того щоб компенсувати це відставання, розроблялися спецпроцесори, що дозволяють будувати високопродуктивні системи для приватних завдань. Ще на початку 60-х з'являються перші мінікомп'ютери - невеликі малопотужні комп'ютери, доступні за ціною невеликим фірмам або лабораторіям. Мінікомп'ютери представляли собою перший крок на шляху до персональних комп'ютерів, пробні зразки яких були випущені тільки в середині 70-х років. Відоме сімейство мінікомп'ютерів PDP фірми Digital Equipment послужило прототипом для радянської серії машин СМ.

Тим часом кількість елементів і з'єднань між ними, що вміщується в одній мікросхемі, постійно зростала, і в 70-і роки інтегральні схеми містили вже тисячі транзисторів. Це дозволило об'єднати в єдиній маленької детальці більшість компонентів комп'ютера - що і зробила в 1971 р фірма Intel, випустивши перший мікропроцесор, який призначався для щойно з'явилися настільних калькуляторів. Цьому винаходу судилося провести в наступному десятилітті справжню революцію - адже мікропроцесор є серцем і душею сучасного персонального комп'ютера.

Але і це ще не все - воістину, рубіж 60-х і 70-х років був доленосним часом. У 1969 р зародилася перша глобальна комп'ютерна мережа - що ми зараз називаємо Інтернетом. І в тому ж 1969 року одночасно з'явилися операційна система Unix і мова програмування С ( "Сі"), що зробили величезний вплив на програмний світ.

Стало можливим комунальне використання потужності різних машин (з'єднання машин в єдиний обчислювальний вузол і робота з поділом часу).

З 1985, коли з'явилися супервелику інтегральні схеми (НВІС. У кристалі такої схеми може розміщуватися до 10 млн. Елементів.), Слід відраховувати роки життя власне четвертого покоління.

Розвиток ЕОМ 4-го покоління пішло за 2 напрямками:

1-е напрямок - створення суперЕОМ - комплексів багатопроцесорних машин. Швидкодія таких машин сягає кількох мільярдів операцій в секунду. Вони здатні обробляти величезні масиви інформації. Сюди входять комплекси ILLIAS-4, CRAY, CYBER, "Ельбрус-1", "Ельбрус-2" і ін. Багатопроцесорні обчислювальні комплекси (МВК) "Ельбрус-2" активно використовувалися в Радянському Союзі в областях, що вимагають великого обсягу обчислень, перш за все, в оборонній галузі. Обчислювальні комплекси "Ельбрус-2" експлуатувалися в Центрі управління космічними польотами, в ядерних дослідницьких центрах. Нарешті, саме комплекси "Ельбрус-2" з 1991 року використовувалися в системі протиракетної оборони і на інших військових об'єктах.

2-е напрямок - подальший розвиток на базі БІС і НВІС мікро-ЕОМ і персональних ЕОМ (ПЕОМ). Першими представниками цих машин є Apple, IBM - PC (XT, AT, PS / 2), "Іскра", "Електроніка", "Мазовія", "Агат", "ЄС-1840", "ЄС-1841" і ін.

Починаючи з цього покоління ЕОМ стали називати комп'ютерами.

Завдяки появі та розвитку персональних комп'ютерів (ПК), обчислювальна техніка стає по-справжньому масовою і загальнодоступною. Складається парадоксальна ситуація: незважаючи на те, що персональні та мінікомп'ютери як і раніше в усіх відношеннях відстають від великих машин, левова частка нововведень - графічний користувальницький інтерфейс, нові периферійні пристрої, глобальні мережі - зобов'язані своєю появою і розвитком саме цієї "несерйозною" техніки. Великі комп'ютери і суперкомп'ютери, звичайно ж, не вимерли і продовжують розвиватися.

ЕОМ п'ятого покоління - це ЕОМ майбутнього. Програма розробки, так званого, п'ятого покоління ЕОМ була прийнята в Японії в 1982 р Передбачалося, що 1991 р будуть створені принципово нові комп'ютери, орієнтовані на рішення задач штучного інтелекту. За допомогою мови Пролог і нововведень в конструкції комп'ютерів планувалося впритул підійти до вирішення однієї з основних завдань цієї гілки комп'ютерної науки - завдання зберігання і обробки знань. Передбачається, що їх елементної базою будуть служити не НВІС, а створені на їх базі пристрою з елементами штучного інтелекту. На ЕОМ п'ятого покоління ставляться зовсім інші завдання, ніж при розробки всіх колишніх ЕОМ. Якщо перед розробниками ЕОМ з I по IV поколінь стояли такі завдання, як збільшення продуктивності в області числових розрахунків, досягнення великої ємкості пам'яті, то основним завданням розробників ЕОМ V покоління є створення штучного інтелекту машини (можливість робити логічні висновки з представлених фактів), розвиток " інтелектуалізації "комп'ютерів - усунення бар'єру між людиною і комп'ютером.

На жаль, японський проект ЕОМ п'ятого покоління повторив трагічну долю ранніх досліджень в області штучного інтелекту. Більше 50-ти мільярдів йен інвестицій були витрачені даремно, проект припинений, а розроблені пристрої по продуктивності виявилися не вище масових систем того часу. Однак, проведені в ході проекту дослідження і накопичений досвід щодо методів представлення знань і паралельного логічного висновку сильно допомогли прогресу в області систем штучного інтелекту в цілому.

Уже зараз комп'ютери здатні сприймати інформацію з рукописного або друкованого тексту, з бланків, з людського голосу, дізнаватися користувача по голосу, здійснювати переклад з однієї мови на іншу. Це дозволяє спілкуватися з комп'ютерами всім користувачам, навіть тим, хто не має спеціальних знань у цій області.

Сучасні персональні комп'ютери (ПК) відповідно до прийнятої класифікації треба віднести до ЕОМ четвертого покоління. Персональні комп'ютери з'явилися на рубежі 60 - 70-х років. Американська фірма Intel розробила перший 4-розрядний мікропроцесор (МП) 4004 для калькулятора. Він містив близько тисяч транзисторів і міг виконувати 8000 операцій в секунду. Незабаром була випущена 8-бітна версія даного МП, що отримала назву 8008. Обидва МП всерйоз сприйняті були, оскільки розраховувалися для конкретних застосувань. Вони відносяться до МП першого покоління.

У наприкінці 1973 р Intel розробила однокристальний 8-розрядний МП 8080, розрахований для багатоцільових застосувань. Він був відразу помічений комп'ютерної промисловістю і швидко став "стандартним". За вартістю він був доступний навіть для любителів. Одні фірми почали випускати МП 8080 за ліцензіями, інші - запропонували його поліпшені варіанти. Так, група інженерів фірми Intel, утворивши власну фірму Zilog, в 1976 р випустила МП Z80, який зберігає базову архітектуру 8080. Фірма Motorola розробила власний 8-розрядний МП М6800, знайшов згодом широке застосування.

Фірма IBM звернула увагу на персональні комп'ютери, коли ринок "виріс з пелюшок". До 1980 року тільки в США вже було продано більше мільйона ПК, і маркетологи пророкували вибухонебезпечне зростання попиту. Свої моделі представили десятки компаній. Комп'ютери при всій зовнішній схожості відрізнялися більшою розмаїтістю і були несумісні один з одним. Кожен виробник розробляв власну архітектуру ПК. Вважалося, що найбільш перспективною архітектурою володіє комп'ютер PDP-11, розроблений компанією DEC. Технічні рішення цієї компанії лягли в основу перших вітчизняних комп'ютерів.

Однак в кінці 1980 року рада директорів IBM прийняв рішення створити "машину, яка потрібна людям". Стратегічним партнером в якості постачальника процесорів була обрана Intel. Команда розробників IBM PC уклала союз і з недовчений студент Гарвардського університету Біллом Гейтсом. На існуючі тоді ПК ставилася популярна операційна система CP / M, створена компанією Digital Research, або система UCSD компанії Softech. Однак ці операційні системи коштували $ 450 і $ 550 відповідно, а Гейтс за свою PC-DOS брав всього лише $ 40. IBM зробила вибір на користь дешевизни.

12 серпня 1981 року IBM представила свій ПК.

IBM пішла на несподіваний крок. Вирішивши затвердити свою архітектуру в якості стандарту, вона відкрила технічну документацію. Тепер кожен виробник ПК міг придбати ліцензію у IBM і збирати подібні комп'ютери, а виробники мікропроцесорів - виготовляти елементи для них. IBM розраховувала "перетягнути ковдру" на себе, знищивши стандарти конкурентів. Так і сталося. Зберегти власну архітектуру змогла тільки Apple: вона знайшла свою нішу в сферах графічного дизайну і освіти. Всі інші виробники або розорилися, або прийняли стандарт IBM.

Навесні 1983 році фірма IBM випускає модель PC XT з жорстким диском, а також оголошує про створення нового покоління мікропроцесорів - 80286. Новий комп'ютер IBM PC AT (Advanced Technologies), побудований на основі МП 80286, швидко завоював весь світ.

Перші 32-розрядні мікропроцесори з'явилися на світовому ринку в 1983-1984 рр., Але їх широке використання в високопродуктивних ПК почалося з 1985 р після випуску фірмами Intel і Motorola мікропроцесорів 80386 і М68020 відповідно. У 1989 р було розпочато випуск більш потужного МП 80486 з швидкодією понад 50 млн. Операцій в секунду. У березні 1993 р фірма Intel продовжує ряд 80х86 випуском мікропроцесора Р5 "Pentium" з 64-розрядної архітектурою. Потім були "Pentium 2", "Pentium 3". Сьогодні найпопулярнішим МП є "Pentium 4" з технологією НТ, що дозволяє обробляти інформацію по 2-м паралельним потокам. Тобто отримувати як би два процесора.

Тактові частоти сучасних ПК перевищують 3 ГГц, об'ма ОЗУ до 4 ГБ.Ємність накопичувачів на жорстких дисках виросла до 500 ГБ. Сучасні технології дозволяють на ПК прослуховувати і записувати високоякісні ауді-файли. Широке поширення отримали сьогодні переносні ПК - nootbook, кишенькові ПК (КПК) і мобільні ПК - смартфони, які об'єднують функції ПК і телефону.

Основні блоки персоналом ного комп'ютера і їх призначення

Персональний комп'ютер в своєму складі містить наступні основні елементи:

· Мікропроцесор;

· Системну шину;

· Основну пам'ять;

· Зовнішню пам'ять;

· Порти введення-виведення зовнішніх пристроїв;

· Адаптери пристроїв;

· Зовнішні пристрої.

мікропроцесор

Мікропроцесор (МП) - центральний блок ПК, призначений для управління роботою всіх блоків машини і для виконання арифметичних і логічних операцій над інформацією.

До складу мікропроцесора входять наступні пристрої:

Пристрій управління (УУ), що забезпечує виконання таких функцій:

формує та подає в усі блоки машини в потрібні моменти часу певні сигнали управління (керуючі імпульси), обумовлені специфікою виконуваної операції і результатами попередніх операцій;

формує адреси осередків пам'яті, використовуваних виконуваної операцією, і передає ці адреси у відповідні блоки ЕОМ;

формує опорну послідовність імпульсів, що отримується від генератора тактових імпульсів.

Арифметико-логічний пристрій (АЛП) призначено для виконання всіх арифметичних і логічних операцій над числовою і символьної інформацією.

Інтерфейс (interface) - сукупність засобів сполучення і зв'язку пристроїв комп'ютера, що забезпечує їхню ефективну взаємодію.

Порт введення-виведення (I / O port) - апаратура сполучення, що дозволяє підключити до мікропроцесора інший пристрій.

Генератор тактових імпульсів генерує послідовність електричних імпульсів; частота генеруючих імпульсів визначає тактову частоту машини.

Проміжок часу між сусідніми імпульсами визначає час одного такту роботи машини, або просто, такт роботи машини.

Частота генератора тактових імпульсів є однією з основних характеристик персонального комп'ютера і багато в чому визначає швидкість його роботи, бо кожна операція в машині виконується за певну кількість тактів.

Системна шина - основна інтерфейсна система комп'ютера, що забезпечує сполучення і зв'язок всіх його пристроїв між собою.

Системна шина включає в себе:

· Шину даних, що містить проведення й схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів числового коду (машинного слова) операнда;

· Шину адреси, що містить проведення й схеми сполучення для паралельної передачі всіх розрядів коду адресному осередки основний пам'яті або порту вводу-виводу зовнішнього пристрою;

· Шину команд, що містить проведення й схеми сполучення для передачі інструкцій (керуючих сигналів, імпульсів) у всі блоки машини;

· Шину харчування, що містить проведення й схеми сполучення для підключення блоків ПК до системи енергоживлення.

Всі блоки, а точніше їх порти введення-виведення, через відповідні уніфіковані роз'єми (стики) підключаються до шини одноманітно: безпосередньо або через контролери (адаптери). Управління системною шиною здійснюється мікропроцесором або безпосередньо, або, що частіше, через додаткову мікросхему контролер шини, яка формує основні сигнали управління. Обмін інформацією між зовнішніми пристроями та системною шиною виконується з використанням ASCII-кодів.

Основна пам'ять (ОП) призначена для зберігання і оперативного обміну інформацією з іншими блоками машини. ОП містить два види запам'ятовуючих пристроїв: постійний запам'ятовуючий пристроїв (ПЗУ) і оперативний пристрій (ОЗУ).

ПЗУ призначено для зберігання незмінної (постійної) програмної та довідкової інформації дозволяє оперативно тільки зчитувати інформацію, що зберігається в ньому (змінити інформацію в ПЗУ можна).

ОЗП призначений для оперативного запису, зберігання і зчитування інформації (програм і даних), безпосередньо бере участь в інформаційно-обчислювальному процесі, що виконується ПК в поточний період часу.

Головними перевагами оперативної пам'яті є її висока швидкодія і можливість звертання до кожної комірки пам'яті окремо (прямий адресний доступ до осередку). Як недолік оперативної пам'яті слід зазначити неможливість збереження інформації в ній після вимикання харчування машини (енергозалежність).

Крім основної пам'яті на системній платі ПК є і незалежна пам'ять, постійно харчується від свого акумулятора; в ній зберігається інформація про апаратної конфігурації ПК (про всю апаратурі, наявної в комп'ютері), яка перевіряється при кожному включенні системи.

Зовнішня пам'ять відноситься до зовнішніх пристроїв ПК і використовується для довготривалого зберігання будь-якої інформації, яка може коли-небудь знадобитися для вирішення завдань. Зокрема, у зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпечення комп'ютера. Зовнішня пам'ять містить різноманітні види запам'ятовуючих пристроїв, але найбільш поширеними з них, які є практично на будь-якому комп'ютері, є показання на структурній схемі (рис. 2.) накопичувачі на жорстких (НЖМД) і гнучких (НГМД) магнітних дисках.

Призначення цих накопичувачів: зберігання великих обсягів інформації, запис і видача інформації, що зберігається за запитом в оперативний пристрій. Розрізняються НЖМД і НГМД лише конструктивно, обсягами інформації, що зберігається і часом пошуку, запису та зчитування інформації.

Як пристрої зовнішньої пам'яті часто використовуються також накопичувачі на лазерних оптичних дисках (CD-ROM - Compact Disk Read Only Memory) і рідше - пристрої, що запам'ятовують на касетної магнітній стрічці (стримери).

Джерело живлення - блок, що містить системи автономного та мережевого енергоживлення ПК.

Таймер - Внутримашинное електронний годинник реального часу, щоб забезпечити, при необхідності, автоматичний з'їм поточного моменту часу (рік, місяць, години, хвилини, секунди і долі секунд). Таймер підключається до автономного джерела живлення - акумулятора і при відключенні машини від мережі продовжує працювати.

Зовнішні пристрої (ВУ) ПК - найважливіша складова частина будь-якого обчислювального комплексу, досить сказати, що за вартістю ВУ складають до 80 - 85% вартості всього ПК.

ВУ ПК забезпечують взаємодію машини з навколишнім середовищем: користувачами, об'єктами управління та іншими ЕОМ.

До зовнішніх пристроїв відносяться:

· Зовнішні запам'ятовуючі пристрої (ВЗУ) або зовнішня пам'ять ПК;

· Діалогові засоби користувача;

· Пристрої введення інформації;

· Пристрої виведення інформації;

· Засоби зв'язку і телекомунікації.

Діалогові засоби користувача включають в свій склад відеомонітори (дисплеї) і пристрої мовного введення-виведення інформації.

Відеомонітор (дисплей) - пристрій для відображення вводиться і виводиться з ПК інформації.

Пристрої мовного введення-виведення відносяться до швидко розвиваються засобів мультимедіа.

Пристрої мовного введення - це різні мікрофонні акустичні системи, "звукові миші", наприклад, зі складним програмним забезпеченням, що дозволяє розпізнавати вимовлені людиною звуки у вигляді букв, слів і цифр, ідентифікувати їх, закодувати в цифровий вигляд і видати команду ПК.

Пристрої мовного виведення - це різні синтезатори звуку, що виконують перетворення цифрових кодів в букви і слова, відтворювані через гучномовці (динаміки) або звукові колонки, приєднані до комп'ютера.

До пристроїв введення інформації належать:

клавіатура - пристрій для ручного введення числової, текстової та керуючої інформації в ПК;

графічні планшети (дигітайзери) - для ручного введення графічної інформації, зображень шляхом переміщення по планшету спеціального покажчика (пера); при переміщенні пера автоматично виконується зчитування координат його місця розташування і введення цих координат в ПК;

сканери (читають автомати) - для автоматичного зчитування з паперових носіїв і введення в ПК машинописних текстів, графіків, малюнків, креслень;

пристрою вказівки (графічні маніпулятори) - для введення графічної інформації на екран дисплея шляхом управління рухом курсору по екрану з подальшим кодуванням координат курсору і введенням їх в ПК (джойстик - важіль, "миша", трекбол - куля в оправі, світлове перо та ін.);

сенсорні екрани - для введення окремих елементів зображення, програм або команд з поліекрана дисплея в ПК.

До пристроїв виведення інформації відносяться:

принтери - друкуючі пристрої для реєстрації інформації на паперовий носій;

графопостроители (плоттери) - для виведення графічної інформації (графіків, креслень, малюнків) з ПК на паперовий носій.

Пристрої зв'язку і телекомунікації використовуються для зв'язку з приладами та іншими засобами автоматизації (согласователі інтерфейсів, адаптери, цифро-аналогові і аналого-цифрові перетворювачі і т.п.) і для підключення ПК до каналів зв'язку, до інших ЕОМ і обчислювальних мереж (мережні інтерфейсні плати, "стики", мультиплексори передачі даних, модеми).

Зокрема, мережевий адаптер є зовнішнім інтерфейсом ПК і служить для підключення її до каналу зв'язку для обміну інформацією з іншими ЕОМ, для роботи в складі обчислювальної мережі. Як мережевого адаптера підключення до віддаленої ЕОМ через телефонну лінію використовується модулятор-демодулятор телефонного сигналу (модем).

Багато з названих вище пристроїв відносяться до умовно виділеної групи - засобів мультимедіа.

Мультимедіа (multimedia - многосредовост') кошти - це комплекс апаратних і програмних засобів, що дозволяють людині спілкуватися з комп'ютером, використовуючи найрізноманітніші, природні для себе середовища: звук, відео, графіку, тексти, анімацію та ін.

До засобів мультимедіа відносяться:

· Пристрої мовного введення і виведення інформації;

· Мікрофони і відеокамери;

· Акустичні і відеозаписів системи з підсилювачами, звуковими колонками, великими відеоекранами;

· Звукові та відеоплати, плати відеозахвату, що знімають зображення з відеомагнітофона або відеокамери і вводять його в ПК;

· Сканери (оскільки вони дозволяють автоматично вводити в комп'ютер друковані тексти та малюнки);

· Зовнішні запам'ятовуючі пристрої великої ємності на лазерних оптичних дисках, часто використовувані для запису звукової та відеоінформації.

Основні елементи конструкції ПК

Конструктивно ПК виконані у вигляді центрального системного блоку, до якого через роз'єми - стики підключаються зовнішні пристрої: додаткові блоки пам'яті, клавіатура, дисплей, принтер і ін.

Системний блок зазвичай включає в себе системну плату, блок живлення, накопичувачі на дисках, роз'єми для додаткових пристроїв і плати розширення з контролерами - адаптерами зовнішніх пристроїв.

На системній платі (часто її називають материнською платою - motherboard), в свою чергу, розміщуються:

· Мікропроцесор;

· Математичний співпроцесор;

· Генератор тактових імпульсів;

· Модулі (мікросхеми) ОЗУ і ПЗУ;

· Мікросхема CMOS-пам'яті;

· Адаптери клавіатури, НМД і НГМД;

· Порти введення-виведення;

· Контролер переривань;

· Таймер і ін.

Всі вони приєднуються до материнської плати за допомогою роз'ємів (слотів).