Tổ chức cấu trúc của PC. Kiến trúc máy tính hiệu năng cao hiện đại - file n1.doc Cấu trúc chức năng của máy tính
Từ "máy tính" có nghĩa là "máy tính", tức là. thiết bị tin học. Nhu cầu tự động hóa việc xử lý dữ liệu, bao gồm cả tính toán, đã nảy sinh từ lâu. Cách đây hàng ngàn năm, que đếm, sỏi, v.v. đã được sử dụng để đếm. vân vân. Hơn 1.500 năm trước (và có lẽ sớm hơn nhiều), bàn tính bắt đầu được sử dụng để làm mọi việc dễ dàng hơn.
Do đó, những nỗ lực tự động hóa các quy trình tính toán đã được thực hiện ở tất cả các giai đoạn phát triển của nền văn minh nhân loại.
Thế kỷ VI BC đ. — Pythagoras đưa ra khái niệm về con số làm nền tảng cho mọi thứ trên trái đất.
Thế kỷ V BC đ. - Đảo Salamis - thiết bị đếm bàn tính đầu tiên.
thế kỷ IV BC đ. - Aristotle đã phát triển logic suy diễn.
thế kỷ III BC đ. — Diophantus của Alexandria đã viết “Số học” trong 13 cuốn sách.
thế kỷ thứ 9 — Al-Khorezmi đã khái quát hóa những thành tựu của toán học Ả Rập và đưa ra khái niệm đại số.
thế kỷ XV — Leonardo da Vinci đã phát triển một thiết kế cho một máy tính để thực hiện các phép tính trên các số 12 bit.
thế kỷ XVI - Bàn tính Nga với hệ thống số có 10 chữ số được phát minh.
thế kỷ XVII - Anh - quy tắc trượt.
Sự khởi đầu của sự phát triển của công nghệ máy tính được coi là với Blaise Pascal, người vào năm 1642. đã phát minh ra một thiết bị có thể thực hiện phép cộng các số một cách cơ học.
Kết quả quan trọng tiếp theo đã đạt được bởi nhà toán học và triết học xuất sắc người Đức Gottfried Wilhelm Leibniz, người vào năm 1672 đã bày tỏ ý tưởng về phép nhân cơ học mà không cần phép cộng tuần tự. Một năm sau, ông đã giới thiệu một chiếc máy có thể thực hiện bốn phép tính số học một cách cơ học cho Học viện Paris. Máy của Leibniz cần một chiếc bàn đặc biệt để lắp đặt vì nó có kích thước ấn tượng: 100` 30 ` 20 cm.
Năm 1812, nhà toán học người Anh Charles Babbage bắt đầu nghiên cứu cái gọi là công cụ sai phân, được cho là tính toán bất kỳ hàm nào, bao gồm cả hàm lượng giác, cũng như biên dịch các bảng.
Là người gốc Alsace, Karl Thomas, người sáng lập và giám đốc của hai công ty bảo hiểm ở Paris, đã thiết kế một chiếc máy tính toán vào năm 1818, tập trung vào khả năng sản xuất của cơ chế này và gọi nó là máy cộng.
Trong những thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 20, các nhà thiết kế đã chú ý đến khả năng sử dụng các phần tử mới trong thiết bị đếm - rơle điện từ. Năm 1941, kỹ sư người Đức Konrad Zuse đã chế tạo một thiết bị điện toán hoạt động trên các rơle như vậy.
Gần như đồng thời, vào năm 1943, Howard Aiken người Mỹ, với sự trợ giúp từ công trình của Babbage dựa trên công nghệ thế kỷ 20 - rơle cơ điện - đã chế tạo được chiếc Harvard Mark-1 huyền thoại (và sau này là Mark-2) tại một trong những doanh nghiệp của IBM . “Mark-1” dài 15 mét và cao 2,5 mét, chứa 800 nghìn bộ phận, có 60 thanh ghi hằng số, 72 thanh ghi lưu trữ để cộng, một đơn vị nhân chia trung tâm và có thể tính toán các hàm siêu việt cơ bản. Máy làm việc với các số thập phân có 23 chữ số và thực hiện các phép tính cộng trong 0,3 giây và phép nhân trong 3 giây.
Công việc tạo ra chiếc máy tính điện tử đầu tiên rõ ràng đã được bắt đầu vào năm 1937 tại Hoa Kỳ bởi Giáo sư John Atanasov, một người gốc Bulgaria. Chiếc máy này được thiết kế chuyên dụng và nhằm giải quyết các vấn đề vật lý toán học. Trong quá trình phát triển của mình, Atanasov đã tạo ra và cấp bằng sáng chế cho các thiết bị điện tử đầu tiên, sau đó chúng được sử dụng khá rộng rãi trên những chiếc máy tính đầu tiên. Dự án của Atanasov chưa hoàn thành hoàn toàn nhưng ba thập kỷ sau, nhờ thử nghiệm, vị giáo sư này đã được công nhận là người sáng lập ra công nghệ điện toán điện tử.
Bắt đầu từ năm 1943, một nhóm chuyên gia do Howard Aiken, J. Mauchly và P. Eckert ở Mỹ dẫn đầu đã bắt đầu thiết kế một máy tính dựa trên các ống chân không, thay vì dựa trên rơle điện từ. Chiếc máy này được gọi là ENIAC (Bộ tích hợp số điện tử và máy tính) và nó hoạt động nhanh hơn Mark-1 hàng nghìn lần. ENIAC chứa 18 nghìn ống chân không và chiếm diện tích 9´
15 mét, nặng 30 tấn và tiêu thụ điện năng 150 kilowatt.
Năm 1945, nhà toán học nổi tiếng John von Neumann đã tham gia vào việc chế tạo một chiếc máy tính, người đã chuẩn bị một báo cáo về chiếc máy này. Trong báo cáo này, von Neumann đã trình bày rõ ràng và đơn giản các nguyên tắc chung về hoạt động của các thiết bị máy tính phổ thông, tức là. máy tính. Đây là chiếc máy hoạt động đầu tiên được chế tạo trên ống chân không và được chính thức đưa vào hoạt động vào ngày 15/2/1946. Họ đã cố gắng sử dụng chiếc máy này để giải quyết một số bài toán do von Neumann chuẩn bị và liên quan đến dự án bom nguyên tử. Sau đó nó được chuyển đến Aberdeen Proving Ground, nơi nó hoạt động cho đến năm 1955.
ENIAC trở thành đại diện đầu tiên của thế hệ máy tính đầu tiên. Bất kỳ sự phân loại nào cũng đều có điều kiện, nhưng hầu hết các chuyên gia đều đồng ý rằng các thế hệ nên được phân biệt dựa trên cơ sở nguyên tố mà máy móc được tạo ra. Vì vậy, thế hệ đầu tiên xuất hiện là các máy dạng ống.
Cấu trúc và hoạt động của máy tính theo “nguyên lý von Neumann”. Hãy để chúng tôi lưu ý điều quan trọng nhất trong số họ:
bàn phím để nhập thông tin chữ và số.
Để dễ điều khiển, các thao tác như “chuột” và “cần điều khiển” cũng được sử dụng (loại sau, chủ yếu dành cho trò chơi).
Trong số các bộ phận này của máy tính, bộ phận hệ thống trông kém ấn tượng nhất; nó là bộ phận “chính” của nó. Tất cả các thành phần chính của máy tính đều nằm trong đó:
các mạch điện tử điều khiển hoạt động của máy tính (bộ vi xử lý, RAM, bộ điều khiển thiết bị, v.v.);
nguồn điện chuyển đổi nguồn điện mạng thành dòng điện một chiều điện áp thấp cung cấp cho các mạch điện tử của máy tính;
ổ đĩa mềm (hoặc các ổ đĩa) dùng để đọc và ghi vào đĩa mềm (đĩa mềm);
ổ đĩa từ cứng được thiết kế để đọc và ghi vào đĩa từ cứng (ổ cứng) không thể tháo rời;
Các thiết bị khác.
Cơm. 4. Các loại đơn vị hệ thống
Trái tim của máy tính chắc chắn là bộ xử lý trung tâm, nằm trên bo mạch chủ bên trong bộ phận hệ thống. Nó là một mạch tích hợp cực lớn bao gồm hàng triệu bóng bán dẫn bên trong. Bộ xử lý có khả năng thực hiện một số lượng lớn lệnh bên ngoài và xử lý thông tin nhận được dưới dạng tín hiệu điện. Để tăng tốc độ tính toán toán học, một con chip khác được sử dụng - một bộ đồng xử lý toán học, giúp tăng đáng kể tốc độ thực hiện các phép toán (tính sin, cos, logarit, v.v.). 
Cơm. 5. Bộ phận hệ thống đã tháo nắp vỏ
Tốc độ của bộ xử lý được xác định bởi cấu trúc (mạch) của nó, cũng như tần số xung nhịp bên ngoài, được tạo ra bởi bộ tạo xung trên bo mạch chủ. Bo mạch hệ thống (bo mạch chủ) là bo mạch chính của máy tính, trên đó đặt bộ vi xử lý, RAM, bộ nhớ đệm, bus và bộ điều khiển.
Để lưu trữ các chương trình thực thi và dữ liệu nguồn, để xử lý và ghi lại kết quả trung gian và cuối cùng, máy tính có bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM). Bộ nhớ này nhận được tên là “RAM” vì nó hoạt động rất nhanh, do đó bộ xử lý thực tế không phải chờ khi đọc dữ liệu từ bộ nhớ hoặc ghi vào bộ nhớ khi máy tính bị tắt, khởi động lại hoặc mất điện ngẫu nhiên. nội dung của RAM sẽ bị xóa. Do đó, khi gõ bất kỳ dữ liệu, văn bản, v.v. cần định kỳ ghi dữ liệu trung gian vào đĩa cứng hoặc đĩa mềm.
Để tăng tốc độ truy cập vào RAM, các máy tính tốc độ cao hiện đại sử dụng bộ nhớ tĩnh “cực nhanh” đặc biệt, được gọi là bộ nhớ đệm và giống như một bộ đệm giữa bộ xử lý rất nhanh và RAM chậm hơn.
Để kết nối bộ xử lý và RAM với các thiết bị bên ngoài: bàn phím, màn hình, ổ đĩa, v.v., các mạch hoặc bo mạch điện tử đặc biệt được sử dụng. Trong trường hợp này, việc trao đổi thông tin giữa RAM và thiết bị (tức là đầu vào-đầu ra) không diễn ra trực tiếp: có hai liên kết trung gian giữa bất kỳ thiết bị nào và RAM:
1. Mỗi thiết bị đều có mạch điện tử riêng điều khiển nó. Mạch này được gọi là bộ điều khiển hoặc bộ chuyển đổi. Một số bộ điều khiển (ví dụ: bộ điều khiển đĩa) có thể điều khiển nhiều thiết bị cùng một lúc)
2. Tất cả các bộ điều khiển (bộ điều hợp) tương tác với bộ vi xử lý và RAM thông qua bus truyền dữ liệu hệ thống (bus). Ngày nay, hầu hết các máy tính được sản xuất đều được trang bị bus PCI và ISA.
Một trong những bộ điều khiển có mặt ở hầu hết mọi máy tính là bộ điều khiển cổng I/O, có các loại sau: song song, nối tiếp, trò chơi.
Một thành phần quan trọng của máy tính là bộ điều hợp video (hoặc card màn hình), được sử dụng để tạo tín hiệu video hiển thị thông tin trên màn hình điều khiển. Card màn hình nhận lệnh từ bộ vi xử lý để tạo thành hình ảnh, xây dựng hình ảnh này trong bộ nhớ phục vụ - bộ nhớ video, đồng thời chuyển đổi nội dung của bộ nhớ video thành tín hiệu cung cấp cho màn hình - tín hiệu video
Màn hình máy tính (màn hình) được thiết kế để hiển thị thông tin văn bản và đồ họa trên màn hình. Loại màn hình hiện đại và theo đó, card màn hình là SVGA.
Để lưu trữ vĩnh viễn thông tin cần thiết khi làm việc với máy tính, ổ đĩa cứng được sử dụng. Chúng thường lưu trữ các chương trình và tệp hệ điều hành, các gói phần mềm khác nhau, trình chỉnh sửa tài liệu, trò chơi máy tính và nhiều hơn thế nữa. Đơn vị hệ thống cũng có thể bao gồm: ổ đĩa (trên đĩa laser - CD-ROM; bên trong trên băng từ - bộ truyền phát); card âm thanh để tái tạo các hiệu ứng âm thanh khác nhau; modem fax nội bộ; card mạng.
Hầu hết mọi máy tính đều có ít nhất một ổ đĩa mềm cho đĩa mềm, ổ đĩa này cho phép bạn chuyển tài liệu và chương trình từ máy tính này sang máy tính khác. Hệ điều hành và các chương trình khác nhau có thể được tải từ đĩa mềm.
Để cấp nguồn cho tất cả các thiết bị đang chạy trong bộ phận hệ thống, cần có một nguồn điện chuyển mạch mạnh mẽ.
Để tất cả các thiết bị điện tử và cơ khí tương tác tốt với nhau, chúng phải được điều khiển bằng các chương trình đặc biệt. Các chương trình kiểm tra nội bộ của màn hình (POST - thủ tục, Tự kiểm tra khi bật nguồn), khởi chạy bộ điều hợp video và tải hệ điều hành từ đĩa, cũng như các chương trình thực hiện các chức năng cơ bản để quản lý thiết bị I/O được lưu trữ trên bo mạch chủ trong một con chip đặc biệt - thiết bị bộ nhớ chỉ đọc.
Bộ sưu tập các vi chương trình này được gọi là (BIOS hoặc hệ thống đầu vào-đầu ra cơ bản). Để thay đổi và ghi nhớ các thông số cấu hình máy tính, BIOS có chương trình cấu hình đặc biệt – SETUP. Bản thân các thông số được lưu trữ trong một chip nhớ CMOS riêng biệt, được cung cấp năng lượng bởi một loại pin đặc biệt trên bo mạch chủ.
Để làm việc với nhiều chương trình hiện đại, gần như bắt buộc phải sử dụng chuột hoặc thiết bị khác thay thế nó, tức là. thiết bị trỏ, vì chúng cho phép bạn trỏ tới các phần tử nhất định trên màn hình máy tính.
Chuột là một dụng cụ điều khiển có dạng hộp nhỏ với nhiều nút bấm dễ dàng thu gọn trong lòng bàn tay. Khi bạn di chuyển chuột trên bề mặt trên màn hình điều khiển, con trỏ chuột (thường là mũi tên) sẽ di chuyển tương ứng. Khi cần thực hiện hành động này hay hành động kia, người dùng nhấn nút chuột này hoặc nút chuột khác.
2014-05-25
Nossiter J. Microsoft Exel 2002 – M.: Dialectics, 2003. Tổ chức và sử dụng hệ thống doanh nghiệp TỔ CHỨC VÀ NGUYÊN TẮC XÂY DỰNG WEBSITE
máy sử dụng các phần tử điện tử không được hoạt động ở hệ thập phân mà ở hệ thống số nhị phân;
chương trình, giống như dữ liệu nguồn, phải được đặt trong bộ nhớ của máy;
chương trình, giống như các con số, phải được viết bằng mã nhị phân;
những khó khăn trong việc triển khai vật lý của thiết bị lưu trữ, tốc độ tương ứng với tốc độ hoạt động của các mạch logic, đòi hỏi phải tổ chức bộ nhớ theo cấp bậc (nghĩa là phân bổ RAM, bộ nhớ trung gian và dài hạn);
một thiết bị số học (bộ xử lý) được xây dựng trên cơ sở các mạch thực hiện phép tính cộng; việc tạo ra các thiết bị đặc biệt để thực hiện các phép tính số học và các phép toán khác là không thực tế;
Máy sử dụng nguyên lý song song tổ chức quá trình tính toán (các thao tác trên số được thực hiện đồng thời trên tất cả các chữ số).
Chiếc máy tính đầu tiên thể hiện các nguyên lý của von Neumann được chế tạo vào năm 1949 bởi nhà nghiên cứu người Anh Maurice Wilkes. Kể từ đó, máy tính đã trở nên mạnh mẽ hơn nhiều, nhưng phần lớn chúng được chế tạo theo các nguyên tắc mà John von Neumann đã nêu trong báo cáo năm 1945 của ông.
Những chiếc xe mới thuộc thế hệ đầu tiên thay thế nhau khá nhanh. Năm 1951, chiếc máy tính điện tử MESM đầu tiên của Liên Xô có diện tích khoảng 50 mét vuông bắt đầu hoạt động.
Năm 1952, máy EDWAC của Mỹ ra đời.
Năm 1952, các nhà thiết kế Liên Xô đã đưa vào sử dụng BESM, cỗ máy nhanh nhất ở châu Âu, và năm sau, Strela, cỗ máy sản xuất cao cấp đầu tiên ở châu Âu, bắt đầu hoạt động ở Liên Xô. Trong số những hãng tạo ra ô tô nội địa, cái tên S.A. phải được nhắc đến đầu tiên. Lebedeva, B.Ya. Bazilevsky, I.S. Bruka, B.I. Rameeva, V.A. Melnikova, MA Kartseva, A.N. Myamlina. Vào những năm 50, các máy tính khác đã xuất hiện: “Ural”, M-2, M-3, BESM2, “Minsk1” - thể hiện các giải pháp kỹ thuật ngày càng tiến bộ hơn.
Các dự án và triển khai máy Mark-1, EDSAC và EDVAC ở Anh và Mỹ, MESM ở Liên Xô đã đặt nền móng cho sự phát triển công việc chế tạo máy tính công nghệ ống chân không - máy tính nối tiếp thế hệ đầu tiên. Sự phát triển của máy sản xuất điện tử đầu tiên, UNIVAC (Máy tính tự động vạn năng), bắt đầu vào khoảng năm 1947 bởi Eckert và Mauchli. Mẫu máy đầu tiên (UNIVAC-1) được chế tạo cho Cục điều tra dân số Hoa Kỳ và đưa vào hoạt động vào mùa xuân năm 1951. Máy tính đồng bộ, tuần tự UNIVAC-1 được tạo ra trên nền tảng của máy tính ENIAC và EDVAC. Nó hoạt động với tần số xung nhịp 2,25 MHz và chứa khoảng 5.000 ống chân không.
So với Mỹ, Liên Xô và Anh, sự phát triển của công nghệ máy tính điện tử ở Nhật Bản, Đức và Ý bị chậm lại. Máy Fujik đầu tiên của Nhật Bản được đưa vào hoạt động vào năm 1956; việc sản xuất hàng loạt máy tính ở Đức chỉ bắt đầu vào năm 1958.
Chất bán dẫn đã trở thành nền tảng cơ bản của thế hệ thứ hai. Không còn nghi ngờ gì nữa, bóng bán dẫn có thể được coi là một trong những điều kỳ diệu ấn tượng nhất của thế kỷ 20.
Bằng sáng chế cho việc phát hiện ra bóng bán dẫn đã được cấp vào năm 1948 cho người Mỹ D. Bardeen và W. Brattain, và 8 năm sau, họ cùng với nhà lý thuyết W. Shockley đã trở thành những người đoạt giải Nobel.
Máy tính trên tàu đầu tiên để lắp đặt trên tên lửa xuyên lục địa, Atlas, được đưa vào hoạt động tại Hoa Kỳ vào năm 1955. Máy sử dụng 20 nghìn bóng bán dẫn và điốt và tiêu thụ 4 kilowatt.
Năm 1956, IBM phát triển các đầu từ nổi trên đệm khí. Phát minh của họ giúp tạo ra một loại bộ nhớ mới - thiết bị lưu trữ đĩa, tầm quan trọng của nó đã được đánh giá đầy đủ trong những thập kỷ phát triển tiếp theo của công nghệ máy tính. Các thiết bị lưu trữ đĩa đầu tiên xuất hiện trong máy IBM-305 và RAMAC.
Các máy tính lớn được sản xuất hàng loạt đầu tiên có bóng bán dẫn được ra mắt đồng thời vào năm 1958 tại Mỹ, Đức và Nhật Bản.
Ở Liên Xô, những chiếc máy không đèn đầu tiên “Setun”, “Razdan” và “Razdan2” được tạo ra vào năm 1959-1961. Vào những năm 60, các nhà thiết kế Liên Xô đã phát triển khoảng 30 mẫu máy tính bán dẫn, hầu hết trong số đó bắt đầu được sản xuất hàng loạt. Mạnh nhất trong số họ, Minsk32, thực hiện 65 nghìn thao tác mỗi giây. Toàn bộ dòng xe đã xuất hiện: “Ural”, “Minsk”, BESM.
Người giữ kỷ lục trong số các máy tính thế hệ thứ hai là BESM6, có tốc độ khoảng một triệu thao tác mỗi giây - một trong những máy tính có năng suất cao nhất trên thế giới. Kiến trúc và nhiều giải pháp kỹ thuật trong chiếc máy tính này tiến bộ và đi trước thời đại đến mức nó đã được sử dụng thành công gần như cho đến thời đại chúng ta.
Đặc biệt là đối với việc tự động hóa các tính toán kỹ thuật tại Viện Điều khiển học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Xô viết Ukraine dưới sự lãnh đạo của Viện sĩ V.M. Glushkov đã phát triển máy tính MIR (1966) và MIR-2 (1969). Một tính năng quan trọng của máy MIR-2 là sử dụng màn hình tivi để kiểm soát thông tin trực quan và bút đèn, có thể sửa dữ liệu trực tiếp trên màn hình.
Ưu tiên trong việc phát minh ra mạch tích hợp, vốn đã trở thành nền tảng cơ bản của máy tính thế hệ thứ ba, thuộc về các nhà khoa học Mỹ D. Kilby và R. Noyce, những người đã thực hiện khám phá này một cách độc lập với nhau. Việc sản xuất hàng loạt mạch tích hợp bắt đầu vào năm 1962 và vào năm 1964, quá trình chuyển đổi từ các phần tử rời rạc sang phần tử tích hợp bắt đầu diễn ra nhanh chóng. ENIAC cỡ 9 đã đề cập ở trên´
15 mét vào năm 1971 có thể được lắp ráp trên một tấm 1,5 cm vuông. Sự chuyển đổi điện tử thành vi điện tử bắt đầu.
Bất chấp những thành công của công nghệ tích hợp và sự ra đời của máy tính mini, những cỗ máy lớn vẫn tiếp tục thống trị trong thập niên 60. Vì vậy, thế hệ máy tính thứ ba, bắt nguồn từ thế hệ thứ hai, dần dần phát triển từ đó.
Dòng máy đầu tiên dựa trên các bộ phận tích hợp bắt đầu được sản xuất vào năm 1964 bởi IBM. Dòng sản phẩm này, được gọi là IBM-360, đã có tác động đáng kể đến sự phát triển của công nghệ máy tính vào nửa sau thập niên 60. Nó hợp nhất cả một dòng máy tính với nhiều hiệu suất và tương thích với nhau. Điều này có nghĩa là có thể liên kết các máy thành các tổ hợp và cũng có thể chuyển các chương trình được viết cho máy tính này sang máy tính khác trong chuỗi mà không cần bất kỳ sửa đổi nào. Vì vậy, lần đầu tiên, một yêu cầu khả thi về mặt thương mại đối với việc tiêu chuẩn hóa phần cứng và phần mềm máy tính đã được xác định.
Kể từ nửa sau thập niên 60, Liên Xô cùng với các nước CMEA bắt đầu phát triển dòng máy phổ thông tương tự hệ thống ibm-360. Năm 1972, việc sản xuất hàng loạt mẫu khởi đầu, ít mạnh mẽ nhất của Hệ thống Hợp nhất - máy tính ES-1010, và một năm sau - năm mẫu khác. Hiệu suất của chúng dao động từ mười nghìn (EC-1010) đến hai triệu (EC-1060) mỗi giây.
Là một phần của thế hệ thứ ba, một cỗ máy độc đáo “ILLIAK-4” đã được chế tạo tại Hoa Kỳ, trong phiên bản ban đầu của nó được lên kế hoạch sử dụng 256 thiết bị xử lý dữ liệu được chế tạo trên các mạch tích hợp nguyên khối.
Sự khởi đầu của thập niên 70 đánh dấu sự chuyển đổi sang máy tính thế hệ thứ tư - các mạch tích hợp quy mô rất lớn (VLSI). Một dấu hiệu khác của thế hệ máy tính mới là những thay đổi mạnh mẽ về kiến trúc.
Công nghệ thế hệ thứ tư đã khai sinh ra một bộ phận máy tính mới về chất lượng - bộ vi xử lý. Năm 1971, họ nảy ra ý tưởng hạn chế khả năng của bộ xử lý bằng cách đưa vào nó một tập hợp hoạt động nhỏ, các vi chương trình trong đó phải được nhập trước vào bộ nhớ vĩnh viễn.
Trong số các máy tính cỡ lớn thế hệ thứ tư dựa trên các mạch tích hợp cực lớn, nổi bật là các máy “Krey-1” và “Krey-2” của Mỹ, cũng như các mẫu “Elbrus-1” và “Elbrus-2” của Liên Xô. đặc biệt là tốt. Mẫu đầu tiên của họ xuất hiện gần như cùng thời điểm - năm 1976. Tất cả chúng đều thuộc loại siêu máy tính, vì chúng có những đặc điểm cực kỳ có thể đạt được trong thời gian sử dụng và rất đắt tiền.
Các máy thế hệ thứ tư đã có sự khởi đầu từ kiến trúc von Neumann vốn là đặc điểm hàng đầu của đại đa số các máy tính trước đó.
Mặc dù máy tính cá nhân thuộc thế hệ máy tính thứ 4 nhưng khả năng chúng được phân phối rộng rãi, bất chấp những thành tựu của công nghệ VLSI, sẽ vẫn rất nhỏ.
Năm 1970, một bước quan trọng đã được thực hiện trên con đường tạo ra máy tính cá nhân - Marchian Edward Hoff từ Intel đã thiết kế một mạch tích hợp có chức năng tương tự như bộ xử lý trung tâm của một máy tính lớn. Đây là cách bộ vi xử lý Intel 4004 đầu tiên xuất hiện, được bán vào năm 1971. Đó là một bước đột phá thực sự, bởi vì bộ vi xử lý Intel 4004, có kích thước chưa đến 3 cm, có năng suất cao hơn các cỗ máy khổng lồ thuộc thế hệ 1. Đúng vậy, khả năng của Intel 4004 khiêm tốn hơn nhiều so với khả năng của bộ xử lý trung tâm của máy tính lớn thời đó - nó hoạt động chậm hơn nhiều và chỉ có thể xử lý đồng thời 4 bit thông tin (bộ xử lý của máy tính lớn xử lý đồng thời 16 hoặc 32 bit) , mà còn có giá rẻ hơn hàng chục nghìn lần. Nhưng sự tăng trưởng về hiệu suất của bộ vi xử lý sẽ không còn lâu nữa.
Máy tính cá nhân được sản xuất hàng loạt đầu tiên là Altair-8800, được một công ty nhỏ ở Albuquerque, New Mexico tạo ra vào năm 1974.
Năm 1981, phiên bản đầu tiên của hệ điều hành dành cho máy tính IBM PC, MS DOS 1.0, xuất hiện. Sau đó, khi máy tính IBM PC được cải tiến, các phiên bản DOS mới đã được phát hành, có tính đến các khả năng mới của máy tính và mang lại sự tiện lợi hơn cho người dùng.
Vào tháng 8 năm 1981, một chiếc máy tính mới mang tên IBM Personal Computer đã chính thức được giới thiệu ra công chúng và ngay sau đó nó đã nhận được sự yêu thích rất lớn của người dùng. Máy tính IBM có RAM 64 KB, một máy ghi băng để tải/lưu các chương trình và dữ liệu, một ổ đĩa mềm và một phiên bản cài sẵn của ngôn ngữ BASIC.
Sau một hoặc hai năm, máy tính IBM PC đã chiếm vị trí dẫn đầu trên thị trường, thay thế các mẫu máy tính 8-bit.
Cứ hai năm một thế hệ bộ vi xử lý mới sẽ thay thế thế hệ trước và trở nên lỗi thời sau 3–4 năm. Bộ vi xử lý, cùng với các thiết bị vi điện tử khác, có thể tạo ra các hệ thống thông tin khá tiết kiệm chi phí.
Ngày 8 tháng 11 năm 1993 – Windows for Workgrounds 3.11 được phát hành. Nó cung cấp khả năng tương thích hoàn chỉnh hơn với NetWare và Windows NT; Ngoài ra, nhiều thay đổi đã được thực hiện đối với kiến trúc hệ điều hành nhằm cải thiện hiệu suất và độ ổn định, sau này được đưa vào Windows 95. Sản phẩm này được các công ty Mỹ đón nhận nồng nhiệt hơn nhiều.
Năm 1993, bộ xử lý Pentium đầu tiên xuất hiện với tần số 60 và 66 MHz - đây là những bộ xử lý 32 bit với bus dữ liệu 64 bit.
Kể từ thời điểm đó, máy tính đã phát triển với tốc độ chóng mặt. Tần số hoạt động của các tiến trình đã đạt tới 3,5 GHz và dung lượng RAM khoảng 8 GB.
2.
2.1. Khái niệm và đặc điểm chung về cấu trúc chức năng của máy tính
Sự đa dạng của máy tính hiện đại là rất lớn. Nhưng cấu trúc của chúng dựa trên các nguyên tắc logic chung giúp phân biệt các thiết bị chính sau trong bất kỳ máy tính nào:
bộ nhớ (thiết bị lưu trữ, bộ nhớ), bao gồm các ô được đánh số lại;
bộ xử lý bao gồm bộ điều khiển (CU) và bộ logic số học (ALU);
thiết bị đầu vào;
thiết bị đầu ra.
Các thiết bị này được kết nối bằng các kênh liên lạc thông qua đó thông tin được truyền đi.
Cơm. 1. Sơ đồ máy tính tổng quát
Chức năng bộ nhớ:
nhận thông tin từ các thiết bị khác;
ghi nhớ thông tin;
– cung cấp thông tin theo yêu cầu cho các thiết bị khác của máy.
Chức năng xử lý:
xử lý dữ liệu theo chương trình nhất định bằng cách thực hiện các phép tính số học và logic;
phần mềm điều khiển hoạt động của các thiết bị máy tính.
Phần của bộ xử lý thực thi các lệnh được gọi là đơn vị logic số học (ALU) và phần còn lại thực hiện các chức năng điều khiển thiết bị được gọi là đơn vị điều khiển (CU).
Thông thường hai thiết bị này được phân biệt hoàn toàn có điều kiện; chúng không tách biệt về mặt cấu trúc.
Bộ xử lý chứa một số ô nhớ bổ sung chuyên biệt gọi là các thanh ghi.
Thanh ghi thực hiện chức năng lưu trữ ngắn hạn một số hoặc lệnh.
Người đầu tiên xây dựng các nguyên tắc cơ bản về hoạt động của các thiết bị máy tính phổ thông, tức là. máy tính, là nhà toán học nổi tiếng John von Neumann.
Trước hết, một máy tính hiện đại phải có các thiết bị sau:
một thiết bị logic số học thực hiện các phép toán số học và logic;
thiết bị điều khiển tổ chức quá trình thực hiện chương trình;
thiết bị lưu trữ hoặc bộ nhớ để lưu trữ chương trình và dữ liệu;
thiết bị bên ngoài để nhập/xuất thông tin.
Nói một cách tổng quát, nguyên lý hoạt động của máy tính có thể được mô tả như sau.
Đầu tiên, sử dụng một số thiết bị bên ngoài, một chương trình sẽ được nhập vào bộ nhớ máy tính. Thiết bị điều khiển đọc nội dung của ô nhớ nơi chứa (các) lệnh đầu tiên của chương trình và tổ chức thực hiện lệnh đó. Lệnh này có thể thực hiện các phép tính số học hoặc logic, đọc dữ liệu từ bộ nhớ để thực hiện các phép tính số học hoặc logic hoặc ghi kết quả của chúng vào bộ nhớ, nhập dữ liệu từ thiết bị bên ngoài vào bộ nhớ hoặc xuất dữ liệu từ bộ nhớ ra thiết bị bên ngoài
Thông thường, sau khi thực hiện một lệnh, thiết bị điều khiển bắt đầu thực hiện lệnh đó từ ô nhớ nằm ngay sau lệnh vừa thực hiện. Tuy nhiên, thứ tự này có thể được thay đổi bằng cách sử dụng các lệnh chuyển điều khiển (nhảy). Các lệnh này cho thiết bị điều khiển biết rằng nó sẽ tiếp tục thực thi chương trình, bắt đầu từ lệnh chứa ở một số vị trí bộ nhớ khác. Việc “nhảy” hoặc chuyển đổi như vậy trong chương trình có thể không phải lúc nào cũng được thực hiện mà chỉ khi đáp ứng một số điều kiện nhất định, ví dụ: nếu một số số bằng nhau, nếu phép toán số học trước đó dẫn đến kết quả bằng 0, v.v. Điều này cho phép bạn sử dụng cùng một chuỗi lệnh trong một chương trình nhiều lần (tức là tổ chức các vòng lặp), thực thi các chuỗi lệnh khác nhau tùy thuộc vào việc đáp ứng các điều kiện nhất định, v.v., tức là. tạo ra các chương trình phức tạp.
Do đó, thiết bị điều khiển thực hiện các lệnh của chương trình một cách tự động, tức là sự can thiệp của con người. Nó có thể trao đổi thông tin với RAM và các thiết bị bên ngoài của máy tính. Vì các thiết bị bên ngoài thường hoạt động chậm hơn nhiều so với phần còn lại của máy tính nên thiết bị điều khiển có thể tạm dừng thực hiện chương trình cho đến khi thao tác I/O với thiết bị bên ngoài hoàn tất. Tất cả kết quả của chương trình được thực thi phải được xuất ra các thiết bị bên ngoài của máy tính, sau đó máy tính tiến hành chờ bất kỳ tín hiệu nào từ các thiết bị bên ngoài.
Trong các máy tính hiện đại, bộ phận logic số học và bộ điều khiển được kết hợp thành một thiết bị duy nhất - bộ xử lý trung tâm. Ngoài ra, quá trình thực hiện chương trình có thể bị gián đoạn để thực hiện các hành động khẩn cấp liên quan đến tín hiệu nhận được từ các thiết bị máy tính bên ngoài—gián đoạn.
Nhiều máy tính tốc độ cao thực hiện xử lý song song trên nhiều bộ xử lý.
Tuy nhiên, về cơ bản, hầu hết các máy tính hiện đại đều tuân thủ các nguyên tắc do von Neumann đặt ra.
2.2. Tổ chức cơ cấu
Hãy xem xét thiết kế của một máy tính bằng ví dụ về hệ thống máy tính phổ biến nhất - máy tính cá nhân.
Máy tính cá nhân thường được thiết kế dựa trên nguyên tắc kiến trúc mở.
Nguyên tắc của kiến trúc mở như sau:
Chỉ mô tả nguyên lý hoạt động của máy tính và cấu hình của nó (một bộ phần cứng nhất định và các kết nối giữa chúng) mới được quy định và tiêu chuẩn hóa. Do đó, một máy tính có thể được lắp ráp từ các bộ phận và linh kiện riêng lẻ do các nhà sản xuất độc lập thiết kế và sản xuất;
Máy tính có thể dễ dàng mở rộng và nâng cấp do có các khe cắm mở rộng bên trong mà người dùng có thể lắp nhiều loại thiết bị đáp ứng một tiêu chuẩn nhất định và từ đó định cấu hình máy theo sở thích cá nhân của mình.
Cơm. 2 Cấu trúc chung của máy tính cá nhân với các thiết bị ngoại vi được kết nối
Để kết nối các thiết bị máy tính khác nhau với nhau phải có cùng một giao diện (giao diện tiếng Anh từ inter - between, và face - face).
Giao diện là phương tiện kết nối hai thiết bị, trong đó tất cả các thông số vật lý và logic đều nhất quán với nhau.
Nếu giao diện được chấp nhận rộng rãi, chẳng hạn như được phê duyệt ở cấp độ hiệp định quốc tế, thì nó được gọi là tiêu chuẩn.
Mỗi thành phần chức năng (bộ nhớ, màn hình hoặc thiết bị khác) được liên kết với một loại bus nhất định - bus địa chỉ, điều khiển hoặc dữ liệu.
Cơm. 3. Sơ đồ kết nối giao diện thiết bị ngoại vi
Cổng còn được gọi là thiết bị giao diện tiêu chuẩn: cổng nối tiếp, cổng song song và cổng trò chơi (hoặc giao diện).
Cổng nối tiếp trao đổi dữ liệu với bộ xử lý theo từng byte và với các thiết bị bên ngoài - từng chút một. Cổng song song nhận và gửi dữ liệu theo byte.
Cổng nối tiếp thường được sử dụng để kết nối các thiết bị chậm hoặc khá xa, chẳng hạn như chuột và modem. Các thiết bị nhanh hơn như máy in và máy quét được kết nối với cổng song song. Cần điều khiển được kết nối thông qua cổng trò chơi. Bàn phím và màn hình được kết nối với các cổng chuyên dụng riêng, đơn giản chỉ là các đầu nối.
Các linh kiện điện tử chính quyết định kiến trúc bộ xử lý được đặt trên bo mạch máy tính chính, được gọi là bo mạch hệ thống hay Bo mạch chủ. Và bộ điều khiển và bộ điều hợp của các thiết bị bổ sung, hoặc chính các thiết bị này, được chế tạo dưới dạng bảng mở rộng (DaughterBoard - bảng con) và được kết nối với bus bằng các đầu nối mở rộng, còn gọi là khe cắm mở rộng (khe tiếng Anh - slot, rãnh).
2.3. Khối máy tính cơ bản
Theo quy định, bất kỳ máy tính nào cũng bao gồm ba nút (khối) chính:
đơn vị hệ thống;
Màn hình (hiển thị) để hiển thị thông tin;
Mô tả bài thuyết trình theo từng slide:
1 slide
Mô tả slide:
2 cầu trượt
Mô tả slide:
Bộ nhớ trong là một thiết bị điện tử lưu trữ thông tin trong khi chạy bằng điện. Khi máy tính bị ngắt kết nối mạng, thông tin từ RAM sẽ biến mất. Chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ trong của máy tính trong quá trình thực thi. (Nguyên lý Von Neumann – nguyên lý chương trình lưu trữ). Bộ nhớ ngoài bao gồm nhiều phương tiện từ tính khác nhau (băng, đĩa), đĩa quang. Việc lưu trữ thông tin trên chúng không cần nguồn điện liên tục. Hình này cho thấy sơ đồ cấu trúc máy tính có tính đến hai loại bộ nhớ. Mũi tên chỉ hướng trao đổi thông tin
3 cầu trượt
Mô tả slide:
1. Các thiết bị có trong đơn vị hệ thống 1.1. Bo mạch chủ Bo mạch chủ cung cấp khả năng liên lạc giữa tất cả các thiết bị PC bằng cách truyền tín hiệu từ thiết bị này sang thiết bị khác. Trên bề mặt bo mạch chủ có rất nhiều đầu nối được thiết kế để lắp đặt các thiết bị khác: socket - socket cho bộ xử lý; khe cắm – đầu nối cho RAM và thẻ mở rộng; Bộ điều khiển cổng I/O. Bo mạch chủ là một bảng mạch in trên đó hầu hết các thành phần của hệ thống máy tính được gắn vào. Tên này xuất phát từ bo mạch chủ tiếng Anh, đôi khi người ta sử dụng chữ viết tắt MB hoặc từ mainboard - main board.
4 cầu trượt
Mô tả slide:
A – đầu nối (ổ cắm) của bộ xử lý trung tâm B – đầu nối cho RAM C – đầu nối để kết nối card màn hình, modem bên trong, v.v. D – đầu nối để kết nối các thiết bị đầu vào/đầu ra bên ngoài 1. Các thiết bị có trong bộ phận hệ thống 1.1. Bo mạch chủ Nối các đầu nối được chỉ ra trong hình (thiết bị chuyển mạch) và mục đích của chúng:
5 cầu trượt
Mô tả slide:
Bộ xử lý có bộ tản nhiệt lớn được làm mát bằng quạt (cooler). Về mặt cấu trúc, bộ xử lý bao gồm các ô trong đó dữ liệu không chỉ có thể được lưu trữ mà còn có thể được thay đổi. Các ô bên trong của bộ xử lý được gọi là các thanh ghi. Các thiết bị có trong đơn vị hệ thống 1.2. Bộ xử lý trung tâm Bộ xử lý trung tâm, hay bộ xử lý trung tâm (CPU), là chip máy tính chính trong đó tất cả các phép tính được thực hiện.
6 cầu trượt
Mô tả slide:
Địa chỉ xe buýt. Bộ xử lý Intel Pentium (cụ thể là chúng phổ biến nhất trong máy tính cá nhân hiện nay) có bus địa chỉ 32 bit, nghĩa là nó bao gồm 32 đường song song. Xe buýt dữ liệu. Bus này sao chép dữ liệu từ RAM sang các thanh ghi bộ xử lý và ngược lại. Trong các máy tính được xây dựng trên bộ xử lý Intel Pentium, bus dữ liệu là 64-bit, nghĩa là nó bao gồm 64 dòng, dọc theo đó 8 byte được nhận tại một thời điểm để xử lý. Xe buýt chỉ huy. Để bộ xử lý xử lý dữ liệu, nó cần có hướng dẫn. Nó phải biết phải làm gì với các byte được lưu trong các thanh ghi của nó. Các lệnh này cũng đến bộ xử lý từ RAM, nhưng không phải từ những khu vực lưu trữ mảng dữ liệu mà từ nơi lưu trữ chương trình. Các lệnh cũng được biểu diễn bằng byte. Các lệnh đơn giản nhất vừa với một byte, nhưng cũng có những lệnh yêu cầu hai, ba byte trở lên. Các thiết bị có trong đơn vị hệ thống 1.2. Bộ xử lý trung tâm Bộ xử lý được kết nối với các thiết bị máy tính còn lại và chủ yếu với RAM bằng một số nhóm dây dẫn được gọi là bus. Có ba bus chính: bus dữ liệu, bus địa chỉ và bus lệnh.
7 cầu trượt
Mô tả slide:
Điện áp hoạt động của bộ xử lý được cung cấp bởi bo mạch chủ, vì vậy các nhãn hiệu bộ xử lý khác nhau tương ứng với các bo mạch chủ khác nhau (chúng phải được chọn cùng nhau). Các mẫu bộ xử lý đời đầu có điện áp hoạt động là 5V, nhưng ngày nay nó nhỏ hơn 3V. Dung lượng bộ xử lý cho biết nó có thể nhận và xử lý bao nhiêu bit dữ liệu trong các thanh ghi của nó tại một thời điểm (trong một chu kỳ xung nhịp). Bộ xử lý đầu tiên là 4-bit. Bộ xử lý hoạt động dựa trên nguyên tắc đồng hồ giống như trên đồng hồ thông thường. Việc thực hiện mỗi lệnh cần một số chu kỳ xung nhịp nhất định. Trong máy tính cá nhân, xung đồng hồ được thiết lập bởi một trong các vi mạch có trong bộ vi xử lý (chipset) nằm trên bo mạch chủ. Tần số xung nhịp vào bộ xử lý càng cao thì nó có thể thực thi càng nhiều lệnh trên một đơn vị thời gian, hiệu suất của bộ xử lý càng cao. Trao đổi dữ liệu trong bộ xử lý diễn ra nhanh hơn nhiều lần so với trao đổi với các thiết bị khác, chẳng hạn như RAM. Để giảm số lượng truy cập vào RAM, một vùng đệm được tạo bên trong bộ xử lý - cái gọi là bộ nhớ đệm. Nó giống như "siêu RAM". Khi bộ xử lý cần dữ liệu, trước tiên nó sẽ truy cập vào bộ nhớ đệm và chỉ khi không có dữ liệu cần thiết thì nó mới truy cập vào RAM của các Thiết bị có trong đơn vị hệ thống 1.2. Bộ xử lý trung tâm Các thông số chính của bộ xử lý là: điện áp hoạt động, độ sâu bit, tần số xung nhịp hoạt động, hệ số nhân tần số xung nhịp bên trong và kích thước bộ nhớ đệm.
8 trượt
Mô tả slide:
Có hai loại RAM - bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM - Random Access Memory) và bộ nhớ chỉ đọc (ROM - Read Only Memory). Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM) được sử dụng để lưu trữ các chương trình, dữ liệu và kết quả tính toán trung gian trong khi máy tính đang chạy. Dữ liệu có thể được chọn từ bộ nhớ theo thứ tự ngẫu nhiên, thay vì tuần tự nghiêm ngặt, chẳng hạn như trường hợp làm việc với băng từ. Các thiết bị có trong hệ thống 1.3. Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM - bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên). Bộ nhớ chỉ đọc (ROM) được sử dụng để chứa vĩnh viễn một số chương trình nhất định, chẳng hạn như chương trình khởi động máy tính - BIOS (hệ thống đầu vào-đầu ra cơ bản). Nội dung của bộ nhớ này không thể thay đổi khi máy tính đang chạy. RAM không ổn định, tức là dữ liệu chỉ được lưu trữ trong đó cho đến khi PC tắt.
Trang trình bày 9
Mô tả slide:
Không giống như đĩa “mềm” (đĩa mềm), thông tin trong ổ đĩa cứng được ghi trên các tấm cứng (nhôm hoặc thủy tinh) được phủ một lớp vật liệu sắt từ. Ở chế độ vận hành, đầu đọc không chạm vào bề mặt của các tấm do lớp không khí được hình thành trong quá trình quay nhanh của các đĩa. Các thiết bị có trong đơn vị hệ thống 1.4. Ổ cứng Ổ đĩa cứng, ổ cứng hoặc ổ cứng (tiếng Anh Hard Disk Drive, HDD) - một thiết bị lưu trữ máy tính không ổn định, có thể ghi lại
10 slide
Mô tả slide:
Ổ cứng được đặt tên là Win Winchester nhờ IBM, hãng đã phát hành mẫu ổ cứng 3340 vào năm 1973, lần đầu tiên kết hợp đĩa và đầu đọc trong một vỏ nguyên khối. Khi phát triển nó, các kỹ sư đã sử dụng tên nội bộ ngắn gọn “30-30”, có nghĩa là hai mô-đun (ở cấu hình tối đa) mỗi mô-đun có dung lượng 30 MB. Kenneth Haughton, giám đốc dự án, phù hợp với tên gọi của loại súng săn phổ biến “Winchester 30-30”, đã đề xuất gọi chiếc đĩa này là “Winchester”. Ở Châu Âu và Châu Mỹ, cái tên "Winchester" không còn được sử dụng vào những năm 1990; Trong tiếng lóng máy tính của Nga, cái tên “ổ cứng” vẫn được giữ nguyên, rút gọn thành từ “vít”. Các thiết bị có trong hệ thống 1.4. ổ cứng
11 slide
Mô tả slide:
Giao diện là một phương thức được sử dụng để truyền dữ liệu. Các ổ đĩa hiện đại có thể sử dụng các giao diện ATA (IDE, EIDE), Serial ATA, SCSI, SAS, FireWire, USB và Fibre Channel. Dung lượng là lượng dữ liệu mà ổ đĩa có thể lưu trữ. Dung lượng của các thiết bị hiện đại có thể lên tới 1,5 TB; ổ cứng có dung lượng 80, 120, 200, 320 GB là phổ biến trong PC hiện nay. Ngược lại với hệ thống tiền tố được áp dụng trong khoa học máy tính, biểu thị bội số của 1024 giá trị (kilo = 1024), các nhà sản xuất sử dụng bội số của 1000 giá trị khi chỉ định dung lượng ổ cứng. Vì vậy, ví dụ, dung lượng “thực” của ổ cứng có nhãn “200 GB” là 186,2 GB. Kích thước vật lý - Hầu hết tất cả các ổ đĩa hiện đại dành cho máy tính cá nhân và máy chủ đều có kích thước 3,5 hoặc 2,5 inch. Loại thứ hai thường được sử dụng nhiều hơn trong máy tính xách tay. Tốc độ trục chính là số vòng quay của trục chính trong một phút. Thời gian truy cập và tốc độ truyền dữ liệu phần lớn phụ thuộc vào thông số này. Hiện nay, ổ cứng được sản xuất với các tốc độ quay tiêu chuẩn sau: 4200, 5400 và 7200 (laptop), 7200 và 10000 (máy tính cá nhân), 10000 và 15000 vòng/phút. (máy chủ và máy trạm hiệu suất cao). Các thiết bị có trong đơn vị hệ thống 1.4. Thông số ổ cứng
12 trượt
Mô tả slide:
Thông thường card màn hình là một card mở rộng và được lắp vào một khe đặc biệt (ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express) dành cho card màn hình trên bo mạch chủ, nhưng nó cũng có thể được tích hợp sẵn. Một card đồ họa hiện đại bao gồm các bộ phận chính sau: Bộ xử lý đồ họa (GPU) - xử lý các tính toán của hình ảnh đầu ra, loại bỏ trách nhiệm này của bộ xử lý trung tâm và thực hiện các tính toán để xử lý các lệnh đồ họa 3D. Card đồ họa (còn gọi là card đồ họa, card màn hình, card video) là thiết bị chuyển đổi hình ảnh được lưu trong bộ nhớ máy tính thành tín hiệu video cho màn hình. Các thiết bị có trong đơn vị hệ thống 1.5. Card đồ họa Bộ điều khiển video - chịu trách nhiệm tạo hình ảnh trong bộ nhớ video. Bộ nhớ video - hoạt động như một bộ đệm trong đó hình ảnh được lưu trữ ở định dạng kỹ thuật số để hiển thị trên màn hình điều khiển. Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC) - được sử dụng để chuyển đổi hình ảnh do bộ điều khiển video tạo ra thành các mức cường độ màu được cung cấp cho màn hình analog
Trang trình bày 13
Mô tả slide:
Trên bo mạch chủ, card âm thanh được cài đặt trong các khe cắm ISA (định dạng cũ) hoặc PCI (định dạng hiện đại). Khi card âm thanh được lắp đặt, các cổng sẽ xuất hiện ở mặt sau của vỏ máy tính để kết nối loa, tai nghe và micrô. Các thiết bị có trong bộ hệ thống 1.6. Card âm thanh Card âm thanh (còn gọi là card âm thanh, bộ điều hợp âm thanh) được dùng để ghi và phát lại các tín hiệu âm thanh khác nhau: lời nói, âm nhạc, hiệu ứng âm thanh. 1.7. Card mạng Card mạng (còn gọi là card mạng, network adapter, Ethernet card, NIC (tiếng Anh là network card giao diện)) là một bảng mạch in cho phép các máy tính giao tiếp với nhau thông qua mạng cục bộ. Thông thường, card mạng có dạng một thiết bị riêng biệt và được lắp vào các khe cắm mở rộng của bo mạch chủ (chủ yếu là PCI, các mẫu đời đầu sử dụng bus ISA).
Trang trình bày 14
Mô tả slide:
Thông thường, đĩa mềm là một tấm nhựa dẻo được phủ một lớp sắt từ, do đó có tên tiếng Anh là “đĩa mềm”. Tấm này được đặt trong một lớp vỏ bảo vệ giúp bảo vệ lớp từ tính khỏi bị hư hại vật lý. Vỏ có thể dẻo hoặc bền. Đĩa mềm được ghi và đọc bằng một thiết bị đặc biệt - ổ đĩa mềm. Đĩa mềm thường có tính năng chống ghi cho phép truy cập dữ liệu chỉ đọc. Các thiết bị có trong đơn vị hệ thống 1.8. Đĩa mềm 3,5'' là phương tiện lưu trữ từ tính di động được sử dụng để ghi và lưu trữ nhiều lần dữ liệu tương đối nhỏ. Đĩa mềm đầu tiên có đường kính 200 mm (8") và dung lượng 80 kilobyte được IBM giới thiệu vào năm 1971. 1981, Sony phát hành Đĩa mềm có đường kính 3½" (90 mm) được giới thiệu ra thị trường. Phiên bản sau này có dung lượng 1440 kilobyte hoặc 1,40 megabyte. Chính loại đĩa mềm này đã trở thành tiêu chuẩn và vẫn được sử dụng. được sử dụng ngày nay.
15 trượt
Mô tả slide:
Các thiết bị có trong đơn vị hệ thống 1.9. Lưu trữ đĩa compact Thông tin kỹ thuật số được thể hiện trên đĩa CD bằng các vết lõm xen kẽ (các điểm không phản chiếu) và các hòn đảo phản chiếu ánh sáng. Đĩa CD chỉ có một rãnh vật lý có dạng xoắn ốc liên tục chạy từ đường kính ngoài của đĩa đến đường kính trong. Việc đọc thông tin từ đĩa CD xảy ra bằng cách sử dụng chùm tia laze, chùm tia này rơi trên một hòn đảo phản chiếu, bị lệch về phía bộ tách sóng quang, nó hiểu đây là đơn vị nhị phân. Chùm tia laser đi vào khoang bị tán xạ và hấp thụ: bộ tách sóng quang ghi lại số 0 nhị phân. Tốc độ truyền dữ liệu cho ổ đĩa được xác định bởi tốc độ quay của đĩa. Nó thường được chỉ định khi so sánh với tiêu chuẩn Audio CD, có tốc độ đọc dữ liệu khoảng 150 KB/s. Những thứ kia. CDx2 có nghĩa là tốc độ trao đổi dữ liệu với đĩa như vậy cao gấp đôi 150 KB/s. Tốc độ quay tối đa của đĩa CD cao gấp 52 lần tốc độ đọc của Audio CD. 52x150 KB/s=7800 KB/s. Hiện nay, các ổ đĩa có khả năng ghi thông tin một lần (CD-R) và ghi lại (CD-RW) đã được cung cấp cho người dùng đại chúng.
16 trượt
Mô tả slide:
Các thiết bị có trong đơn vị hệ thống 1.10. Ổ đĩa DVD DVD (Đĩa đa năng kỹ thuật số, đĩa đa năng kỹ thuật số hoặc đĩa phổ thông) là đĩa quang dung lượng cao được sử dụng để lưu trữ phim có thời lượng đầy đủ, nhạc chất lượng cao và các chương trình máy tính. Có một số tùy chọn DVD khác nhau về dung lượng: một mặt và hai mặt, một lớp và hai lớp. DVD một mặt, một lớp có dung lượng 4,7 GB thông tin, hai lớp - 8,5 GB; loại một lớp hai mặt chứa 9,4 GB, loại hai lớp - 17 GB. Chùm tia laser trong ổ đĩa CD-ROM thông thường có bước sóng 780 nm, trong khi ở các thiết bị DVD, nó nằm trong khoảng từ 635 nm đến 650 nm, khiến mật độ ghi DVD cao hơn đáng kể. Ngoài việc đọc dữ liệu từ DVD ở tốc độ khoảng 1,2 MB/s, ổ đĩa DVD có thể đọc đĩa CD-ROM thông thường ở tốc độ gần tương đương với ổ đĩa CD-ROM tốc độ 8-10.
18 trượt
Mô tả slide:
Bất kỳ vật thể sinh học nào (con người, động vật, côn trùng) trong quá trình sống đều phải đáp ứng đầy đủ trước những tác động từ các vật thể trong thế giới xung quanh. Điều này chỉ có thể thực hiện được nếu các đối tượng sinh học có các cơ quan thực hiện các chức năng cần thiết để làm việc với thông tin (dữ liệu) (Hình 18.1.).Chức năng của đối tượng thực hiện xử lý dữ liệu
Cơm. 18.1.
Đầu vào (tiếp nhận) dữ liệu (thông tin0 từ đối tượng khác;
Lưu trữ dữ liệu (thông tin);
Xử lý dữ liệu (thông tin);
Đầu ra (truyền) dữ liệu (thông tin) sang đối tượng khác.
18.1. Chức năng của máy tính như một hệ thống xử lý dữ liệu
Cơm. 18.1.1.
Trong hình 18.1.1. Sơ đồ hệ thống chống bó cứng phanh (AST) được trình bày. Rõ ràng là việc quản lý bất kỳ đối tượng nào đều dựa trên đặc thù hoạt động của đối tượng điều khiển này. Điều khiển bao gồm việc đối tượng điều khiển được chuyển sang các trạng thái khác nhau bằng chương trình điều khiển được cài đặt trên máy tính. Mục đích của ACT là đảm bảo bánh xe ô tô luôn quay. Nếu bánh xe bị bó cứng, xe sẽ di chuyển không kiểm soát được bằng tay lái.
Người lái nhấn bàn đạp phanh khi phanh. Nhiệm vụ của AST là ngăn bánh xe bị bó cứng.
Chức năng (đầu vào) đầu tiên là các tín hiệu analog từ cảm biến quay bánh xe được chuyển đổi thành tín hiệu số (mã số) và đưa vào bộ nhớ máy tính. Chức năng thứ hai (lưu trữ) là các mã tình trạng bánh xe được lưu trong bộ nhớ sẽ được chương trình điều khiển nhận biết. Nếu mã tương ứng với vòng quay của bánh xe, hệ thống điều khiển sẽ im lặng. Nếu mã tương ứng với trạng thái bánh xe “đứng yên”, chương trình sẽ tạo mã điều khiển được cấp (chức năng đầu ra) cho DAC. Mã này được DAC chuyển đổi thành điện áp và được AST coi là hành động điều khiển để “giảm lực phanh”. AST làm lực phanh yếu đi và bánh xe bắt đầu quay.
Phân tích sơ đồ này cho thấy máy tính có thể được coi là một thiết bị xử lý dữ liệu, bởi vì Thiết bị này thực hiện cả 4 chức năng. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các chức năng này được thực hiện bằng phần cứng và phần mềm. Rõ ràng là nhiệm vụ thực tế của việc điều khiển kính hiển vi điện tử được thực hiện bởi chương trình. Thiết bị đóng vai trò hỗ trợ. Chính vì lý do này mà họ nói về việc kiểm soát phần cứng và phần mềm.
Trong hình 18.1.2. một công cụ phần cứng và phần mềm phức tạp hơn được trình bày.
Cơm. 18.1.2.
Trong mạch điều khiển kính hiển vi điện tử này, một người có mặt trong vòng điều khiển. Tín hiệu về đối tượng đang nghiên cứu được chuyển thành mã và hiển thị trên thiết bị hiển thị. Một người khi nhìn vào hình ảnh của một vật thể, có thể điều khiển kính hiển vi điện tử bằng cách ra lệnh cho nó: phóng to hình ảnh (di chuyển thấu kính hiển vi đến gần vật thể hơn), thu nhỏ hình ảnh, di chuyển thấu kính sang phải, v.v. Các lệnh của con người được chương trình chuyển đổi thành mã điều khiển, sau đó được DAC chuyển đổi thành tín hiệu có điện áp khác nhau. Các tín hiệu được cảm nhận bằng bộ điều khiển của kính hiển vi điện tử và kính hiển vi thực hiện các lệnh do người dùng chỉ định.
Phân tích hai hình cho thấy máy tính có thể hoạt động mà không cần thiết bị như màn hình. Màn hình có thể được coi là thiết bị hiển thị cũng như thiết bị đầu ra. Việc nhập thông tin của con người được thực hiện bằng bàn phím.
Thiết bị chức năng của máy tính: phần cứng thực hiện một chức năng máy tính cụ thể.
Nguyên tắc tổ chức theo mô-đun xương sống máy tính: tất cả các thành phần chức năng của máy tính được kết nối với nhau bằng đường trục (bus) chung (hệ thống) và trao đổi dữ liệu với nhau thông qua thiết bị chức năng này (Hình 18.1.3.).
Thành phần của thân hệ thống:
xe buýt dữ liệu;
xe buýt địa chỉ;
điều khiển xe buýt.
Cơm. 18.1.3.
Chúng ta đã xem xét quá trình thực hiện chương trình. Bộ xử lý phải liên hệ với OP để nhận lệnh tiếp theo, sau đó bộ xử lý phải liên hệ với OP để tìm nạp các toán hạng và cuối cùng, bộ xử lý phải liên hệ với OP để ghi lại kết quả của thao tác trên các toán hạng. Nếu trong quá trình thực thi chương trình cần thực hiện các thao tác đầu vào hoặc đầu ra thì chỉ người phát triển chương trình mới biết thời điểm các thao tác này bắt đầu. Điều này có nghĩa là hệ thống lệnh có thể chứa không chỉ các lệnh số học và logic mà còn cả các lệnh điều khiển thiết bị. Kết luận: nguồn trao đổi chính giữa hai thiết bị là bộ xử lý thực thi lệnh chương trình. Bộ xử lý xuất ra bus địa chỉ (ABA) địa chỉ của các thiết bị (người đăng ký) mà việc trao đổi dữ liệu phải diễn ra giữa đó. Người đăng ký phải phối hợp hành động của mình bằng cách sử dụng tín hiệu điều khiển thông qua bus điều khiển. Tất nhiên, dữ liệu phải được truyền qua bus dữ liệu. Trong hình 18.1.4. Cấu trúc chức năng của máy tính được trình bày dưới dạng tổng quát.
Cơm. 18.1.4.
CPU: một thiết bị chức năng thực hiện các lệnh chương trình.
Bộ nhớ máy tính: một thiết bị chức năng cung cấp khả năng lưu trữ dữ liệu được trình bày dưới dạng điện tử.
Bộ xử lý không có chức năng lưu trữ. Vì lý do này, như đã thảo luận trước đây, bộ xử lý phải truy cập bộ nhớ liên tục. Trong mỗi chu kỳ, 1 từ được trao đổi giữa bộ xử lý và bộ nhớ. Rõ ràng, bộ nhớ phải có cùng tốc độ hoạt động (hiệu suất) với bộ xử lý. Người ta nhận thấy các yếu tố kỹ thuật có hiệu suất gần bằng hiệu suất của bộ xử lý. Tuy nhiên, những yếu tố này có 2 nhược điểm. Hạn chế đầu tiên: dữ liệu lưu trong bộ nhớ này sẽ bị mất khi tắt nguồn. Nhược điểm thứ hai liên quan đến lĩnh vực kinh tế: những thiết bị này khá đắt tiền. Vì vậy, trong máy tính hiện đại có 2 cấp độ bộ nhớ. Cấp độ đầu tiên là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM). Chỉ với nó, bộ xử lý mới trao đổi dữ liệu trong quá trình thực hiện chương trình.
Bộ nhớ cấp hai là đĩa từ cứng (HMD). Đây là một thiết bị chậm. Nó trao đổi dữ liệu với hệ điều hành và các thành phần chức năng khác của máy tính. Nếu theo dõi sự phát triển của máy tính cá nhân, bạn có thể thấy dung lượng RAM không ngừng tăng lên. Điều này cũng là do yếu tố kinh tế: khi sản lượng tăng lên và công nghệ sản xuất cơ sở linh kiện phát triển, các mô-đun RAM trở nên rẻ hơn. Sự phát triển của khối lượng OP: 128 KB, 256 KB, 512 KB, 1 MB, 128 MB, 256 MB, 512 MB, 1 GB, 2 GB, v.v.
Trong mỗi chu kỳ, OP trao đổi 1 từ với bộ xử lý. Trong mỗi chu kỳ, OP trao đổi một khối gồm một số từ với LMD (Hình 18.1.5.).
Lõi máy tính: một tập hợp các thiết bị chức năng thực hiện các chức năng lưu trữ và xử lý. Lõi máy tính bao gồm: bộ xử lý, RAM và ổ đĩa cứng.
Cơm. 18.1.5.
Ghi chú. Xin lưu ý rằng khái niệm “lõi máy tính” mang tính chức năng chứ không phải mang tính kỹ thuật (chính thức). Một ví dụ về cách tiếp cận hình thức là việc phân chia bộ nhớ thành bên trong và bên ngoài. Bộ nhớ trong được coi là RAM và bộ nhớ ngoài được coi là bộ nhớ dài hạn. Tiêu chí cho sự tách biệt này là khả năng chính thức của các thiết bị bộ nhớ trong việc lưu trữ thông tin sau khi tắt nguồn. Đồng thời, cách phân loại này không giải thích được khái niệm “bên trong” và “bên ngoài”. Đối tượng liên quan đến những khái niệm này được sử dụng là gì?
Khuyên bảo. Khi đưa ra bất kỳ cách phân loại nào cũng cần xác định rõ ràng tiêu chí phân loại và tất cả các khái niệm dùng để mô tả việc phân loại.
Các thiết bị còn lại là thiết bị vào/ra liên quan đến kernel.
Bàn phím là thiết bị đầu vào đơn giản nhất trong máy tính cá nhân.
Máy in: thiết bị xuất dữ liệu ra giấy.
Để thuận tiện cho người dùng, máy tính cá nhân có bộ điều khiển và hiển thị đồ họa.
Thao tác đồ họa: một thiết bị chức năng cho phép con trỏ đồ họa di chuyển trên màn hình hiển thị và đưa ra tín hiệu cho chương trình để thực hiện lệnh được chỉ định bởi con trỏ đồ họa.
Triển khai cấu trúc của bộ điều khiển đồ họa: chuột, bi xoay, bàn di chuột.
Chỉ số đồ họa: một biểu tượng mà người dùng dùng để xác định cho các chương trình một đối tượng mà trên đó một thao tác do người dùng chỉ định sẽ được thực hiện.
Trưng bày: một thiết bị chức năng của máy tính cung cấp hiển thị thông tin trực quan trên màn hình cho phép người dùng sử dụng hiệu quả các khả năng của máy tính.
Như bạn có thể thấy, con trỏ và màn hình đồ họa không thực hiện bất kỳ chức năng nào trong 4 chức năng của thiết bị xử lý dữ liệu.
Ổ đĩa mềm: một thiết bị đầu vào/đầu ra để trao đổi dữ liệu với phương tiện lưu trữ bên ngoài dựa trên đĩa mềm (đĩa mềm).
Bộ truyền độngđĩa CD-đĩa: Thiết bị I/O để trao đổi dữ liệu với phương tiện lưu trữ dựa trên đĩa CD bên ngoài.
Cấu hình cơ bản của một máy tính cá nhân: một bộ thiết bị chức năng tối thiểu được cung cấp cho người mua.
Bộ cơ bản thay đổi phù hợp với khả năng công nghệ của nhà sản xuất. Hiện tại cấu hình cơ bản bao gồm: core, display, ổ CD (DVD). Ổ đĩa mềm không còn luôn được kèm theo máy tính khi nó được bán.
Modem: Thiết bị I/O dùng để trao đổi dữ liệu máy tính với các kênh tín hiệu analog (chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu rời rạc và ngược lại).
Nguyên tắc xương sống - mô-đun của tổ chức máy tính kết hợp các khía cạnh chức năng và mang tính xây dựng của tổ chức máy tính.
mô-đun: một thành phần chức năng của máy tính được thực hiện dưới dạng một thiết kế cụ thể.
Ví dụ, một bộ xử lý được triển khai trên một vi mạch, được thiết kế có cấu trúc dưới dạng ống song song với nhiều tiếp điểm để kết nối điện với các phần tử chức năng khác và được lắp vào một đầu nối. Ổ đĩa CD, ổ DVD, ổ đĩa từ cứng được chế tạo dưới dạng hộp song song.
Máy tính, với tư cách là một hệ thống kỹ thuật, phải bao gồm các mô-đun thực hiện các chức năng phụ trợ: làm mát các thiết bị khác nhau (bắt buộc), bảo vệ con người khỏi bức xạ, kết nối tất cả các mô-đun dưới dạng cấu trúc thuận tiện cho việc lắp đặt và chuyển giao (các bộ phận lắp ráp).
Mỗi thiết bị chức năng có thể được thực hiện theo các nguyên tắc vật lý khác nhau và có thiết kế khác nhau. Việc lắp ráp máy tính được thực hiện bằng cách cài đặt và cố định các mô-đun trong các phần tử lắp ráp. Sửa chữa máy tính được thực hiện ở mức độ thay thế mô-đun.
Các bộ phận lắp ráp của máy tính cá nhân: bộ phận hệ thống, bo mạch chủ, vỏ màn hình, vỏ modem.
18.2. Mục đích của bộ điều khiển thiết bị chức năng
Trong các máy tính cá nhân hiện đại, mỗi thiết bị chức năng của máy tính được kết nối với bus hệ thống (Hình 18.2.1.).
Cơm. 18.2.1.
Để có thể điều khiển một thiết bị chức năng, ra lệnh cho nó, nhận thông tin từ nó về kết quả thực hiện lệnh và nếu cần, cấp dữ liệu cho nó hoặc nhận dữ liệu từ nó, các tín hiệu, cả điều khiển và thông tin, phải được trao đổi giữa nó và đường trục của hệ thống. Đương nhiên, việc trao đổi các tín hiệu này phải diễn ra theo những quy luật nhất định.
Giao diện: quy tắc tương tác giữa phần cứng hoặc phần mềm.
Do nhu cầu về máy tính ngày càng tăng, các công ty phát triển mới đã xuất hiện. Kết quả công việc của họ là sự xuất hiện của các nền tảng máy tính và các dòng máy tính có giao diện khác nhau trên các đường cao tốc hệ thống. Đồng thời, các nhà sản xuất thiết bị chức năng cũng rơi vào tình thế khó khăn. Họ phải sản xuất những sản phẩm công nghiệp khác nhau có cùng chức năng. Để giảm chi phí sản xuất, giải pháp sau đây đã được tìm ra. Thiết bị chức năng được chia thành 2 phần (Hình 18.2.2.). Phần đầu tiên có tất cả các chức năng cần thiết và có giao diện cố định cơ bản. Phần này phức tạp nhất và theo quy luật, xác định giá thành của toàn bộ thiết bị chức năng. Phần thứ hai, được gọi là bộ điều khiển, chỉ cung cấp sự phối hợp giữa giao diện phần cứng cơ bản của thiết bị chức năng với giao diện bus hệ thống của một nền tảng máy tính cụ thể.
Do đó, nhà sản xuất có thể sản xuất một sản phẩm phức tạp và một số sản phẩm đơn giản, đảm bảo việc sử dụng một thiết bị phức tạp trong các máy tính có giao diện bus hệ thống khác nhau.
Cơm. 18.2.2.
Ý tưởng này được phát triển liên quan đến màn hình (Hình 18.2.3.). Bộ điều khiển - bộ điều hợp video (bộ điều khiển video) là một sản phẩm phức tạp được sản xuất bởi nhà sản xuất thứ ba, nhưng giao diện của nó với màn hình đã được chuẩn hóa. Vì lý do này, các nhà sản xuất màn hình không sản xuất bộ điều khiển video.
Cơ quan Giáo dục Liên bang
giáo dục nhà nước
cơ sở giáo dục chuyên nghiệp cao hơn
"Đại học Bách khoa Tomsk"
Khoa AVT
Sở VT
“TRẠNG THÁI HIỆN TẠI, TỔ CHỨC CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG VÀ TRIỂN VỌNG PHÁT TRIỂN MÁY TÍNH ĐỂ BÀN.”
Lời giới thiệu………………………………………..3
I. Tổ chức chức năng và cấu trúc của PC…………………4
II. Hiện trạng máy tính để bàn………………………..14
III. Triển vọng phát triển của máy tính để bàn.......................16
Kết luận………………………………..19
Tài liệu tham khảo………………………..20
Giới thiệu
Ngày nay, khi công nghệ máy tính đang phát triển với tốc độ chóng mặt, nhiều kiến trúc, “giống” máy tính mới đã xuất hiện và việc một thiết bị thuộc loại này hay loại khác sẽ quyết định mục đích và nhiệm vụ được giao của nó.
Trong những năm gần đây, máy tính cá nhân để bàn (PC) đã trở nên phổ biến. Nói đúng ra, máy tính là một tập hợp các công cụ kỹ thuật và phần mềm được thiết kế để xử lý thông tin tự động trong quá trình giải quyết các vấn đề về tính toán và thông tin. Kiến trúc máy tính đề cập đến tổ chức cấu trúc và chức năng chung của máy, xác định các phương pháp mã hóa dữ liệu, thành phần, mục đích và nguyên tắc tương tác giữa phần cứng và phần mềm. Đối với bất kỳ máy tính nào, bao gồm cả máy tính để bàn, có thể phân biệt các thành phần kiến trúc quan trọng sau:
1. Khả năng chức năng và logic của bộ xử lý (hệ thống lệnh, định dạng lệnh và dữ liệu, phương pháp đánh địa chỉ, độ sâu bit của các từ được xử lý, v.v.)
2. Tổ chức cấu trúc và nguyên tắc quản lý phần cứng (bộ xử lý trung tâm, bộ nhớ, đầu vào/đầu ra, giao diện hệ thống, v.v.)
3. Phần mềm (hệ điều hành, trình dịch ngôn ngữ lập trình, phần mềm ứng dụng)
Trong bài viết này tôi sẽ xem xét cấu trúc và khả năng phát triển hơn nữa của máy tính để bàn.
Ưu điểm của PC là:
- chi phí thấp, trong tầm tay của người mua cá nhân;
- tự chủ vận hành mà không có yêu cầu đặc biệt về điều kiện môi trường;
- tính linh hoạt của kiến trúc, đảm bảo khả năng thích ứng với nhiều ứng dụng khác nhau trong lĩnh vực quản lý, khoa học, giáo dục và đời sống hàng ngày;
- tính “thân thiện” của hệ điều hành và phần mềm khác, giúp người dùng có thể làm việc với nó mà không cần đào tạo chuyên môn đặc biệt;
- độ tin cậy hoạt động cao (hơn 5 nghìn giờ giữa các lần thất bại).
TÔI . Tổ chức cấu trúc và chức năng của PC
Hãy xem xét thành phần và mục đích của các khối PC chính:
Sơ đồ khối của máy tính cá nhân
Bộ vi xử lý (MP).Đây là bộ phận PC trung tâm được thiết kế để điều khiển hoạt động của tất cả các khối máy và thực hiện các phép tính số học và logic trên thông tin.
Bộ vi xử lý bao gồm:
- thiết bị điều khiển (UU)- tạo ra và cung cấp cho tất cả các bộ phận của máy vào đúng thời điểm các tín hiệu điều khiển nhất định (xung điều khiển), được xác định theo đặc thù của hoạt động đang được thực hiện và kết quả của các hoạt động trước đó; tạo địa chỉ của các ô nhớ được sử dụng cho thao tác đang được thực hiện và truyền các địa chỉ này đến các khối máy tính tương ứng; thiết bị điều khiển nhận chuỗi xung tham chiếu từ bộ tạo xung đồng hồ;
- đơn vị logic số học (ALU)- được thiết kế để thực hiện tất cả các phép toán số học và logic trên thông tin số và ký hiệu (trong một số kiểu PC, ALU bổ sung được kết nối với ALU để tăng tốc độ thực hiện các phép toán bộ đồng xử lý toán học);
- bộ nhớ vi xử lý (MPP)- phục vụ cho việc lưu trữ ngắn hạn, ghi và xuất thông tin được sử dụng trực tiếp trong tính toán trong các chu kỳ vận hành máy tiếp theo. MPP được xây dựng trên các thanh ghi và được sử dụng để đảm bảo tốc độ cao của máy, vì bộ nhớ chính (RAM) không phải lúc nào cũng cung cấp tốc độ ghi, tìm kiếm và đọc thông tin cần thiết cho hoạt động hiệu quả của bộ vi xử lý tốc độ cao. Đăng ký- các ô nhớ tốc độ cao có độ dài khác nhau (ngược lại với các ô OP, có độ dài tiêu chuẩn là 1 byte và tốc độ thấp hơn);
- hệ thống giao diện vi xử lý- thực hiện ghép nối và liên lạc với các thiết bị PC khác; bao gồm giao diện MP bên trong, các thanh ghi lưu trữ bộ đệm và mạch điều khiển cho các cổng đầu vào/đầu ra (I/O) và bus hệ thống. Giao diện(giao diện) - một bộ phương tiện để ghép nối và liên lạc với các thiết bị máy tính, đảm bảo sự tương tác hiệu quả của chúng. Cổng I/O (I/O ≈ Cổng vào/ra)- thiết bị giao diện cho phép bạn kết nối một thiết bị PC khác với bộ vi xử lý.
Máy phát điện đồng hồ. Nó tạo ra một chuỗi xung điện; tần số của các xung được tạo ra xác định tần số xung nhịp của máy. Khoảng thời gian giữa các xung liền kề xác định thời gian của một chu kỳ hoạt động của máy hoặc đơn giản là chu kỳ vận hành máy .
Tần số của bộ tạo xung đồng hồ là một trong những đặc điểm chính của máy tính cá nhân và quyết định phần lớn tốc độ hoạt động của nó, bởi vì mỗi thao tác trong máy được thực hiện trong một số chu kỳ đồng hồ nhất định.
Xe buýt hệ thống.Đây là hệ thống giao diện chính của máy tính, đảm bảo việc ghép nối và liên lạc giữa tất cả các thiết bị của nó với nhau.
Bus hệ thống bao gồm:
- bus dữ liệu mã(KSD), chứa các dây và mạch giao tiếp để truyền song song tất cả các bit của mã số (từ máy) của toán hạng;
- xe buýt mã địa chỉ(KSA), bao gồm dây và mạch giao diện để truyền song song tất cả các bit của mã địa chỉ của ô nhớ chính hoặc cổng đầu vào/đầu ra của thiết bị bên ngoài;
- xe buýt mã lệnh(KShI), chứa dây và mạch giao diện để truyền hướng dẫn (tín hiệu điều khiển, xung) đến tất cả các khối của máy;
- xe buýt điện, có dây và mạch giao diện để kết nối các bộ phận PC với hệ thống cấp điện.
Bus hệ thống cung cấp ba hướng truyền thông tin:
1) giữa bộ vi xử lý và bộ nhớ chính;
2) giữa bộ vi xử lý và các cổng đầu vào/đầu ra của thiết bị bên ngoài;
3) giữa bộ nhớ chính và các cổng I/O của thiết bị bên ngoài (ở chế độ truy cập bộ nhớ trực tiếp).
Tất cả các khối, hay đúng hơn là các cổng I/O của chúng, được kết nối với bus theo cách giống nhau thông qua các đầu nối (khớp) thống nhất tương ứng: trực tiếp hoặc thông qua bộ điều khiển (bộ điều hợp). Bus hệ thống được điều khiển bởi bộ vi xử lý trực tiếp hoặc thường xuyên hơn thông qua một chip bổ sung - bộ điều khiển xe buýt, tạo ra các tín hiệu điều khiển chính. Việc trao đổi thông tin giữa các thiết bị bên ngoài và bus hệ thống được thực hiện bằng mã ASCII.
Bộ nhớ chính (RAM). Nó được thiết kế để lưu trữ và trao đổi thông tin kịp thời với các bộ phận khác của máy. OP chứa hai loại thiết bị lưu trữ: bộ nhớ chỉ đọc (ROM) và bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM).
rom dùng để lưu trữ thông tin tham chiếu và chương trình không thể thay đổi (vĩnh viễn); nó cho phép bạn chỉ đọc nhanh thông tin được lưu trữ trong đó (thông tin trong ROM không thể thay đổi).
ĐẬPđược thiết kế để ghi, lưu trữ và đọc trực tuyến thông tin (chương trình và dữ liệu) liên quan trực tiếp đến quá trình thông tin và tính toán được thực hiện bởi PC trong khoảng thời gian hiện tại. Ưu điểm chính của RAM là tốc độ cao và khả năng truy cập từng ô nhớ riêng biệt (truy cập địa chỉ trực tiếp vào ô). Nhược điểm của RAM là không thể lưu trữ thông tin trong đó sau khi tắt bộ nhớ. sức mạnh của máy (sự phụ thuộc vào sự biến động).
Bộ nhớ ngoài. Nó đề cập đến các thiết bị bên ngoài của PC và được sử dụng để lưu trữ lâu dài mọi thông tin có thể cần thiết để giải quyết vấn đề. Đặc biệt, mọi phần mềm máy tính đều được lưu trữ ở bộ nhớ ngoài. Bộ nhớ ngoài chứa nhiều loại thiết bị lưu trữ khác nhau, nhưng loại phổ biến nhất, có sẵn trên hầu hết mọi máy tính, là ổ đĩa cứng (HDD) và ổ đĩa mềm (FLMD).
Mục đích của các ổ đĩa này là lưu trữ lượng lớn thông tin, ghi và giải phóng thông tin được lưu trữ theo yêu cầu vào một thiết bị bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Ổ đĩa cứng và ổ đĩa phẳng chỉ khác nhau về thiết kế, khối lượng thông tin lưu trữ và thời gian tìm kiếm, ghi và đọc thông tin.
Các thiết bị lưu trữ trên băng từ cassette (bộ truyền phát), ổ đĩa quang (CD-ROM - Bộ nhớ chỉ đọc đĩa compact - CD có bộ nhớ chỉ đọc), v.v. cũng được sử dụng làm thiết bị bộ nhớ ngoài.
Nguồn cấp.Đây là khối chứa các hệ thống cung cấp điện mạng và tự động cho PC.
Hẹn giờ.Đây là đồng hồ điện tử trong máy, cung cấp tính năng tự động ghi lại thời điểm hiện tại (năm, tháng, giờ, phút, giây và phân số của giây), nếu cần. Bộ hẹn giờ được kết nối với nguồn điện tự trị - pin và tiếp tục hoạt động khi máy bị ngắt kết nối mạng.
Thiết bị bên ngoài (ED).Đây là thành phần quan trọng nhất của bất kỳ tổ hợp máy tính nào. Chỉ cần nói rằng về mặt chi phí, VC đôi khi chiếm tới 50–80% tổng số PC. Thành phần và đặc điểm của VC phần lớn phụ thuộc vào khả năng và hiệu quả của việc sử dụng PC trong các hệ thống điều khiển và trong nền kinh tế quốc dân với tư cách là một phương tiện. trọn.
Bộ điều khiển PC đảm bảo sự tương tác của máy với môi trường; người dùng, đối tượng điều khiển và các máy tính khác. VE rất đa dạng và có thể được phân loại theo một số đặc điểm. Vì vậy, theo mục đích sử dụng, có thể phân biệt các loại thiết bị sau:
- thiết bị lưu trữ ngoài (ESD) hoặc bộ nhớ PC bên ngoài;
- công cụ hộp thoại người dùng;
- thiết bị nhập thông tin;
- thiết bị xuất thông tin;
- phương tiện thông tin liên lạc và viễn thông.
Công cụ đối thoại thiết bị người dùng bao gồm màn hình video (màn hình), máy đánh chữ điều khiển từ xa ít phổ biến hơn (máy in có bàn phím) và thiết bị nhập/xuất giọng nói.
Màn hình video (màn hình) - một thiết bị để hiển thị thông tin đầu vào và đầu ra từ PC.
Thiết bị vào/ra giọng nói thuộc về các phương tiện truyền thông đang phát triển nhanh chóng. Thiết bị nhập giọng nói là các hệ thống âm thanh micrô khác nhau, chẳng hạn như “chuột âm thanh”, với phần mềm phức tạp cho phép chúng nhận dạng các chữ cái và từ mà một người nói, nhận dạng và mã hóa chúng.
Thiết bị đầu ra giọng nói là các bộ tổng hợp âm thanh khác nhau giúp chuyển đổi mã kỹ thuật số thành các chữ cái và từ được tái tạo qua loa (loa) hoặc loa được kết nối với máy tính.
Đến thiết bị nhập thông tin liên quan:
- bàn phím- thiết bị nhập thủ công thông tin số, văn bản và điều khiển vào PC;
- máy tính bảng đồ họa (số hóa)- để nhập thông tin đồ họa và hình ảnh theo cách thủ công bằng cách di chuyển con trỏ (bút) đặc biệt trên máy tính bảng; khi bạn di chuyển bút, tọa độ vị trí của nó sẽ tự động được đọc và các tọa độ này được nhập vào PC;
- máy quét(máy đọc) - để tự động đọc từ phương tiện giấy và nhập văn bản đánh máy, đồ thị, hình ảnh, hình vẽ vào PC; trong thiết bị mã hóa máy quét ở chế độ văn bản, các ký tự đọc, sau khi so sánh với các đường viền tham chiếu bằng các chương trình đặc biệt, được chuyển đổi thành mã ASCII và ở chế độ đồ họa, các biểu đồ và hình vẽ đọc được chuyển đổi thành chuỗi tọa độ hai chiều;
- kẻ thao túng(thiết bị trỏ): cần điều khiển - cánh tay đòn, chuột, bi xoay - quả bóng trong khung, bút ánh sáng v.v. - để nhập thông tin đồ họa trên màn hình hiển thị bằng cách điều khiển chuyển động của con trỏ trên màn hình, sau đó mã hóa tọa độ con trỏ và nhập chúng vào PC;
- những màn hình cảm ứng- để nhập các thành phần hình ảnh, chương trình hoặc lệnh riêng lẻ từ màn hình chia đôi vào PC.
- ĐẾN thiết bị xuất thông tin liên quan:
- máy in- thiết bị in để ghi thông tin trên giấy;
- máy vẽ (plotter)- xuất thông tin đồ họa (đồ thị, bản vẽ, hình vẽ) từ PC lên giấy; Có máy vẽ vector dùng bút vẽ hình ảnh và máy vẽ raster: nhiệt kế, tĩnh điện, phun mực và laser. Theo thiết kế, máy vẽ được chia thành máy vẽ phẳng và máy vẽ trống. Các đặc điểm chính của tất cả các máy vẽ gần như giống nhau: tốc độ vẽ - 100 - 1000 mm/s, các mẫu tốt nhất có hình ảnh màu và khả năng truyền bán sắc; Máy vẽ laser có độ phân giải và hình ảnh rõ nét cao nhất, nhưng chúng đắt nhất.
Thiết bị thông tin liên lạc và viễn thôngđược sử dụng để liên lạc với các thiết bị và thiết bị tự động hóa khác (bộ điều hợp giao diện, bộ điều hợp, bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự và tương tự sang kỹ thuật số, v.v.) và để kết nối PC với các kênh liên lạc, với các máy tính và mạng máy tính khác (thẻ giao diện mạng , "khớp" ", bộ ghép kênh truyền dữ liệu, modem).
Nhiều thiết bị được đề cập ở trên thuộc nhóm được chọn có điều kiện - đa phương tiện.
đa phương tiện(đa phương tiện - đa phương tiện) là một bộ phần cứng và phần mềm cho phép một người giao tiếp với máy tính bằng nhiều phương tiện tự nhiên: âm thanh, video, đồ họa, văn bản, hình ảnh động, v.v.
Phương tiện đa phương tiện bao gồm các thiết bị đầu vào và đầu ra giọng nói; máy quét đã phổ biến rộng rãi (vì chúng cho phép tự động nhập văn bản và bản vẽ in vào máy tính); thẻ video (video-) và âm thanh (âm thanh) chất lượng cao, thẻ ghi video (videograbber), ghi lại hình ảnh từ VCR hoặc máy quay video và nhập vào PC; hệ thống tái tạo âm thanh và video chất lượng cao với bộ khuếch đại, loa âm thanh, màn hình video lớn. Tuy nhiên, có lẽ, với lý do lớn hơn nữa, đa phương tiện bao gồm các thiết bị lưu trữ bên ngoài có dung lượng lớn, thường được sử dụng để ghi thông tin âm thanh và video.
Ngày nay, đĩa CD, DVD cũng như ổ đĩa flash, những thứ gần đây đã trở nên phổ biến, được sử dụng để ghi, lưu trữ và tái tạo thông tin. Tính dễ sử dụng, kích thước tối thiểu, dung lượng bộ nhớ tăng và giá giảm khiến loại đĩa này vượt xa sự cạnh tranh và rất có thể trong tương lai điều này sẽ dẫn đến việc loại bỏ đĩa quang khỏi thị trường, vì đĩa CD trước đây đã thay thế đĩa mềm.
Đề án bổ sung.Đến bus hệ thống và tới PC MP cùng với đặc trưng các thiết bị bên ngoài có thể được kết nối và một số thêm vào bo mạch có mạch tích hợp mở rộng và cải thiện chức năng của bộ vi xử lý: bộ đồng xử lý toán học, bộ điều khiển truy cập bộ nhớ trực tiếp, bộ đồng xử lý đầu vào/đầu ra, bộ điều khiển ngắt, v.v.
Bộ đồng xử lý toán họcđược sử dụng rộng rãi để thực hiện nhanh các phép toán trên số dấu phẩy động nhị phân, trên số thập phân được mã hóa nhị phân và để tính một số hàm siêu việt, bao gồm cả hàm lượng giác. Bộ đồng xử lý toán học có hệ thống lệnh riêng và hoạt động song song (chia sẻ theo thời gian) với MP chính, nhưng dưới sự kiểm soát của MP chính. Hoạt động được tăng tốc gấp 10 lần. Các mẫu MP mới nhất, bắt đầu với MP 80486 DX, bao gồm bộ đồng xử lý trong cấu trúc của chúng.
Bộ điều khiển truy cập bộ nhớ trực tiếp giải phóng MP khỏi sự kiểm soát trực tiếp của ổ đĩa từ, giúp tăng đáng kể hiệu suất hiệu quả của PC. Nếu không có bộ điều khiển này, việc trao đổi dữ liệu giữa VSD và RAM sẽ được thực hiện thông qua thanh ghi MP và nếu có, dữ liệu sẽ được truyền trực tiếp giữa VSD và RAM, bỏ qua MP.
Bộ đồng xử lý I/O do hoạt động song song với MP, nó tăng tốc đáng kể việc thực hiện các quy trình I/O khi bảo trì một số thiết bị bên ngoài (màn hình, máy in, HDD, HDD, v.v.); giải phóng MP khỏi việc xử lý các thủ tục I/O, bao gồm cả việc thực hiện chế độ truy cập bộ nhớ trực tiếp.
Bộ điều khiển ngắt đóng một vai trò quan trọng trong PC.
Ngắt- tạm dừng việc thực hiện một chương trình nhằm mục đích thực hiện nhanh chóng một chương trình khác, hiện tại quan trọng hơn (ưu tiên).
Sự gián đoạn xảy ra liên tục khi máy tính đang chạy. Chỉ cần nói rằng tất cả các thủ tục vào/ra thông tin đều được thực hiện bằng cách sử dụng các ngắt, ví dụ, các ngắt hẹn giờ xảy ra và được bộ điều khiển ngắt phục vụ 18 lần mỗi giây (đương nhiên, người dùng không nhận thấy chúng).
Bộ điều khiển ngắt phục vụ các thủ tục ngắt, nhận yêu cầu ngắt từ các thiết bị bên ngoài, xác định mức độ ưu tiên của yêu cầu này và phát tín hiệu ngắt tới MP. MP sau khi nhận được tín hiệu này sẽ tạm dừng việc thực hiện chương trình hiện tại và tiến hành thực hiện một chương trình đặc biệt để phục vụ ngắt mà thiết bị bên ngoài yêu cầu. Sau khi hoàn thành chương trình bảo trì, chương trình bị gián đoạn sẽ được tiếp tục. Bộ điều khiển ngắt có thể lập trình được.
Yếu tố thiết kế PC
Về mặt cấu trúc, PC được chế tạo dưới dạng một đơn vị hệ thống trung tâm, trong đó các thiết bị bên ngoài được kết nối thông qua các đầu nối: thiết bị bộ nhớ bổ sung, bàn phím, màn hình, máy in, v.v.
Đơn vị hệ thống thường bao gồm bo mạch hệ thống, nguồn điện, ổ đĩa, đầu nối phụ kiện và bảng mở rộng với bộ điều khiển - bộ điều hợp của các thiết bị bên ngoài.
TRÊN bo mạch hệ thống(thường được gọi là bo mạch chủ Ban Mẹ), theo quy định, được đặt tại:
- bộ vi xử lý;
- bộ đồng xử lý toán học;
- máy phát đồng hồ;
- Khối RAM và ROM (chip);
- bộ điều hợp bàn phím, ổ cứng và ổ cứng;
- bộ điều khiển ngắt;
- hẹn giờ, v.v.
Thông số chức năng của PC
Các đặc điểm chính của PC là:
1. Tốc độ, hiệu suất, tốc độ đồng hồ.
Đơn vị hiệu suất phục vụ:
- MIPS (MIPS - Mega Hướng dẫn mỗi giây) - một triệu phép tính trên các số có điểm cố định (dấu chấm);
- MFLOPS (Hoạt động nổi lớn mỗi giây) - một triệu thao tác trên các số dấu phẩy động (dấu chấm);
- KOPS (KOPS - Kilo Operations Per Second) dành cho máy tính hiệu suất thấp - một nghìn thao tác trung bình nhất định trên các con số;
- GFLOPS (Hoạt động nổi Giga mỗi giây) - tỷ hoạt động mỗi giây trên các số dấu phẩy động (dấu chấm).
Đánh giá hiệu suất của máy tính luôn mang tính gần đúng, vì trong trường hợp này, chúng được hướng dẫn bởi một số loại hoạt động trung bình hoặc ngược lại, cụ thể. Trong thực tế, các tập hợp hoạt động khác nhau được sử dụng để giải quyết các vấn đề khác nhau. Do đó, để mô tả đặc điểm của PC, thay vì hiệu suất, chúng thường biểu thị tần số xung nhịp, yếu tố này xác định khách quan hơn tốc độ của máy, vì mỗi thao tác yêu cầu một số chu kỳ xung nhịp rất cụ thể để hoàn thành. Biết được tần số xung nhịp, bạn có thể xác định khá chính xác thời gian thực hiện của bất kỳ hoạt động nào của máy.
2. Dung lượng bit của máy và bus mã giao diện.
Độ sâu bit≈ đây là số bit tối đa của số nhị phân mà thao tác máy có thể được thực hiện đồng thời, bao gồm cả thao tác truyền thông tin; Độ sâu bit càng lớn thì hiệu suất của PC càng lớn, các yếu tố khác đều bằng nhau.
3. Các loại hệ thống và giao diện cục bộ.
Các loại giao diện khác nhau cung cấp tốc độ truyền thông tin khác nhau giữa các nút máy, cho phép bạn kết nối nhiều thiết bị bên ngoài khác nhau và các loại khác nhau của chúng.
4. Dung lượng RAM.
Dung lượng RAM thường được đo bằng megabyte (MB), ít thường xuyên hơn bằng kilobyte (KB). 1 MB = 1024 KB = 1024 2 byte.
Nhiều chương trình ứng dụng hiện đại có dung lượng RAM dưới 8 MB đơn giản là không hoạt động hoặc hoạt động mà rất chậm.
Cần lưu ý rằng việc tăng dung lượng bộ nhớ chính lên gấp 2 lần, trong số những thứ khác, sẽ làm tăng hiệu suất hiệu quả của máy tính khi giải quyết các vấn đề phức tạp lên khoảng 1,7 lần.
5. Dung lượng của ổ đĩa cứng (hard drive). Dung lượng ổ cứng thường được đo bằng megabyte hoặc gigabyte (1 GB = 1024 MB).
Theo các chuyên gia, nhiều sản phẩm phần mềm năm 1997 sẽ cần tới 1 GB bộ nhớ ngoài để hoạt động.
6. Kiểu Và dung lượng của ổ đĩa mềm.
Ngày nay ổ đĩa mềm được sử dụng chủ yếu, sử dụng đĩa mềm có đường kính 3,5 và 5,25 inch (1 inch = 25,4 mm). Cái trước có dung lượng tiêu chuẩn là 1,44 MB, cái sau - 1,2 MB.
7. Các loại và dung lượng của bộ nhớ đệm.
Bộ nhớ đệm là bộ nhớ đệm, bộ nhớ tốc độ cao, người dùng không thể truy cập, được máy tính tự động sử dụng để tăng tốc các hoạt động với thông tin được lưu trữ trong các thiết bị lưu trữ chậm hơn. Ví dụ: để tăng tốc hoạt động với bộ nhớ chính, bộ nhớ đệm thanh ghi được tổ chức bên trong bộ vi xử lý (bộ nhớ đệm cấp một) hoặc bên ngoài bộ vi xử lý trên bo mạch chủ (bộ nhớ đệm cấp hai); Để tăng tốc hoạt động với bộ nhớ đĩa, bộ nhớ đệm được tổ chức trên các ô nhớ điện tử.
Hãy nhớ rằng sự hiện diện của bộ nhớ đệm 256 KB sẽ tăng hiệu suất của PC lên khoảng 20%.
8. Loại màn hình video (màn hình) và bộ điều hợp video.
9.Loại máy in.
10.Sự sẵn có của một bộ đồng xử lý toán học.
Bộ đồng xử lý toán học cho phép bạn tăng tốc các thao tác trên số dấu phẩy động nhị phân và số thập phân được mã hóa nhị phân lên hàng chục lần.
11. Phần mềm có sẵn và loại hệ điều hành
12. Khả năng tương thích phần cứng và phần mềm với các loại máy tính khác.
Khả năng tương thích phần cứng và phần mềm với các loại máy tính khác có nghĩa là khả năng sử dụng trên máy tính tương ứng các yếu tố kỹ thuật và phần mềm giống như trên các loại máy khác.
13. Khả năng làm việc trên mạng máy tính
14. Khả năng làm việc ở chế độ đa nhiệm.
Chế độ đa nhiệm cho phép bạn thực hiện các phép tính đồng thời trên nhiều chương trình (chế độ đa chương trình) hoặc cho nhiều người dùng (chế độ nhiều người dùng). Việc kết hợp thời gian hoạt động của một số thiết bị máy có thể thực hiện được ở chế độ này có thể làm tăng đáng kể tốc độ hiệu quả của máy tính.
15. Độ tin cậy.
Độ tin cậy là khả năng của một hệ thống thực hiện đầy đủ và chính xác tất cả các chức năng được giao. Độ tin cậy của PC thường được đo bằng thời gian trung bình giữa các lần hỏng hóc.
16. Giá.
17. Kích thước và trọng lượng.
II . Trạng thái của máy tính để bàn
Ở giai đoạn phát triển PC hiện nay, có thể phân biệt hai nền tảng chính: Wintel và Apple.
Phổ biến nhất là nền tảng Wintel dựa trên bộ xử lý x86 do tính linh hoạt và giá thành của nó. Nền tảng này có nhiều bản sao, tức là. các máy tính tương tự được sản xuất bởi nhiều công ty khác nhau ở Mỹ, Tây Âu, Nga, Nhật Bản, v.v.
Nền tảng Apple được đại diện bởi máy tính Macintosh, loại máy tính này khá phổ biến ở phương Tây. Họ chiếm một phân khúc khá hẹp nhưng khá ổn định trên thị trường thế giới.
Sự khác biệt chính thức giữa các nền tảng là loại bộ xử lý và hệ điều hành. Macintosh sử dụng kiến trúc bộ xử lý RISC và nhân hệ điều hành giống UNIX. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, xét về mặt phần cứng, hai nền tảng này đang dần xích lại gần nhau hơn. Do đó, sự khác biệt chính có thể coi là số lượng phần cứng và phần mềm được sản xuất trên thế giới, nơi Wintel vượt xa đối thủ. Apple có số lượng ít mẫu máy cao cấp và cũng thua kém đáng kể về số lượng phần mềm sản xuất. Từ đó, với máy tính Wintel, bạn có thể thực hiện bất kỳ thao tác nào, nhưng không phải lúc nào cũng nhanh chóng và thuận tiện. Trên Apple, thao tác tương tự có thể được thực hiện nhanh chóng hoặc hoàn toàn không.
Dưới đây là một số ví dụ về các mẫu PC phổ biến hiện nay:
· Hacker Ph945
Nền tảng này được xây dựng trên nền tảng của ASUS M4A78, một bo mạch chủ tầm trung chất lượng cao dựa trên chipset AMD 770 có hỗ trợ DDR2. Nó được trang bị tốt, nhưng không có bất kỳ kiểu cách nào. Trong số các tính năng thực tế, chúng tôi lưu ý đến sự hiện diện của cổng S/PDIF quang và cổng eSATA ở bảng phía sau. Hệ thống này sử dụng bộ xử lý AMD Phenom II X4 945 lõi tứ được công bố gần đây với sức mạnh xử lý khá và RAM 4 GB. Hệ thống con video cũng ngang bằng. Bộ điều hợp đồ họa GeForce GTS 250 phù hợp với PC tối ưu; với tỷ lệ giá/hiệu suất rất tốt, chúng có thể cung cấp số lượng khung hình mỗi giây thoải mái trong các trò chơi mới nhất.
Sự kết hợp Phenom II X4 945 + GeForce GTS 250 nhìn chung hoạt động rất tốt trong quá trình thử nghiệm. Có thể, trong sự kết hợp này có một chút thiên về bộ xử lý mạnh hơn một chút, nhưng khả năng của nó sẽ hữu ích trong các tác vụ đa luồng không phải chơi game.
Hệ thống được lắp ráp trong vỏ Microlab M4812. Mô hình này khá thú vị về ngoại hình và tính thực tế khi sử dụng. Ở mặt trước, trong ngăn dành cho thiết bị 3,5 inch có đầu đọc thẻ đa định dạng Samsung SFD-321F/T4XB, cho phép bạn làm việc với tất cả các loại thẻ flash thông dụng. Ở đây, ở mặt trước, có bộ điều khiển tốc độ analog cho quạt 120 mm được gắn trên thành sau của thùng máy. Khả năng cung cấp điện khá đủ để cấu hình đề xuất hoạt động nhưng không cần dự trữ nhiều. Model M-ATX-420W tuân thủ tiêu chuẩn ATX 1.3, không ngụ ý tải nặng trên đường 12 V được sử dụng bởi các card video và hệ thống nguồn CPU hiện đại. Trong cấu hình được xem xét, mức tiêu thụ điện năng của máy tính ở chế độ không tải vào khoảng 120 W, tăng lên 270 W ở những cảnh “nặng” trong Crysis.
Hệ thống không im lặng; ở chế độ chờ, máy tính hoạt động khá yên tĩnh; khi tải, quạt của bộ nguồn và card màn hình hoạt động mạnh hơn, mặc dù nhìn chung độ ồn “dưới mức trung bình”.
· Dell HPS 730 H2C
Dell vừa cập nhật dòng máy tính chơi game XPS 730 H2C của mình. Trong vỏ nhôm nguyên khối, các kỹ sư đã đặt một bo mạch chủ dựa trên chipset NVIDIA nForce 790i Ultra SLI với bộ xử lý Intel Core 2 Extreme được cài đặt sẵn (được ép xung tại nhà máy), một cặp card màn hình ATI Radeon HD 3870 X2 hoặc NVIDIA GeForce 8800GT SLI và Corsair DOMINATOR RAM DDR3. Hệ thống làm mát H2C được sử dụng trong PC là duy nhất và là kết quả của sự phát triển chung của Dell, Intel, Delphi và CoolIT. 
Thị trường máy tính để bàn toàn cầu là thị trường lớn nhất, nhưng trong những năm gần đây đã phải trải qua một cuộc khủng hoảng trầm trọng do nhu cầu về sản phẩm của hãng này sụt giảm. Máy tính di động đang ngày càng trở nên phổ biến. Điều này là do năng suất của máy tính di động tăng lên và giá của chúng đồng thời giảm.
III . Triển vọng phát triển của máy tính để bàn
Do tỷ lệ doanh số bán máy tính xách tay tăng hàng năm, có vẻ như PC di động có thể sớm thay thế máy tính để bàn. Tuy nhiên, các chuyên gia cho rằng còn quá sớm để loại bỏ máy tính để bàn. Bất chấp năng suất của PC di động ngày càng tăng, sự phát triển của máy tính để bàn cũng không hề chậm lại.
Sự phổ biến của máy tính xách tay chủ yếu được giải thích bởi sự tập trung của chúng vào việc giải quyết những nhiệm vụ mà máy tính ở nhà không thể đáp ứng được (do đó, có liên quan đến khả năng cung cấp năng lượng tự động của máy tính xách tay). Tuy nhiên, phải nói rằng máy tính để bàn được đặc trưng chủ yếu bởi hiệu suất, cho phép người dùng thực hiện hầu hết mọi tác vụ trên đó. Một PC di động phải có một số đặc điểm bổ sung (chẳng hạn như trọng lượng, kích thước, thời lượng pin), giúp giảm hiệu suất xuống nền. Ngoài ra, việc nâng cấp laptop rất khó: có thể khó thực hiện hoặc đơn giản là không thể.
|
|||||||||||||||||||||||||||||
| So sánh đặc điểm giữa laptop và máy tính để bàn |
|||||||||||||||||||||||||||||
| Xem xét các yếu tố về giá cả, hiệu suất, nâng cấp, sửa chữa và các yếu tố khác, cần nhận ra rằng để có được một hệ thống cân bằng và hiệu quả, việc mua một chiếc máy tính để bàn sẽ thực tế hơn. Nếu tính di động và tất cả các yếu tố đi kèm đều quan trọng thì việc mua một chiếc laptop sẽ là lựa chọn tốt nhất. Hệ thống máy tính để bàn không chỉ cho phép bạn giải quyết các vấn đề rất phức tạp mà còn cung cấp khả năng mở rộng quy mô để phù hợp với các nhiệm vụ thay đổi. Khi dự đoán tương lai gần của máy tính cá nhân về khả năng mở rộng của chúng, cần lưu ý các lĩnh vực như: · Tăng hiệu suất xử lý; · Thu nhỏ bộ xử lý; · Nhập dữ liệu bằng cử chỉ và lời nói; · Tăng dung lượng ổ cứng và mật độ ghi; · Giảm kích thước PC; · Giới thiệu công nghệ nano, điện toán sinh học phân tử và lượng tử. Phần kết luận Sự phát triển hơn nữa của máy tính cá nhân để bàn theo các hướng trên chắc chắn sẽ dẫn đến một sự thay đổi không chỉ về hình thức bên ngoài mà còn rất có thể là về các thuật toán điện toán mới và một khái niệm mới về PC nói chung. Cũng không còn nghi ngờ gì nữa, theo thời gian, hầu hết người dùng sẽ chuyển sang sử dụng máy tính tự cấp nguồn. Nhưng điều này sẽ xảy ra khi PC di động có đặc tính đủ cao để thay thế hoàn toàn máy tính để bàn. Tuy nhiên, máy tính để bàn ngày nay còn có nhiều cách để phát triển và hầu hết các nhà sản xuất đều tiếp tục cải tiến chúng. Thư mục 1. Cheredov A.D. Tổ chức máy tính và hệ thống: Sách giáo khoa. – Tomsk: TPU, 2005. Trang 3 – 30. 2. Phần cứng máy tính Murakhovsky V.I. Cơ hội mới. – St. Petersburg: Peter, 2005. trang 27 – 191. 3. Home PC: Tạp chí trực tuyến. - http://www.dpk.com.ua/ 4. Computerra: Tạp chí trực tuyến. – St. “PC (triển vọng và đường nét) của tương lai.” - http://offline.computerra.ru/2002/426/15178/ |
|||||||||||||||||||||||||||||
Bất chấp sự đa dạng to lớn của công nghệ máy tính và sự cải tiến nhanh chóng bất thường của nó, các nguyên tắc cơ bản của thiết kế máy móc hầu như không thay đổi. Đặc biệt, ngay từ những thế hệ đầu tiên, bất kỳ máy tính cá nhân nào cũng bao gồm các thiết bị chính sau: bộ xử lý, bộ nhớ (bên trong và bên ngoài) và các thiết bị đầu vào và đầu ra. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn mục đích của từng người trong số họ.
Bộ xử lý là thiết bị chính của máy tính
Bộ xử lý là thiết bị chính của máy tính, trong đó tất cả các loại thông tin đều được xử lý thực sự. Một chức năng quan trọng khác của bộ xử lý là đảm bảo hoạt động phối hợp của tất cả các nút tạo nên máy tính. Theo đó, phần quan trọng nhất của bộ xử lý là đơn vị logic số học ALU và đơn vị điều khiển CU.
Mỗi bộ xử lý có khả năng thực hiện một tập hợp các lệnh phổ quát rất cụ thể, thường được gọi là lệnh máy. Chính xác thì bộ này được xác định bởi thiết kế của một bộ xử lý cụ thể, nhưng nó không lớn lắm và về cơ bản là giống nhau đối với các bộ xử lý khác nhau. Công việc của máy tính cá nhân bao gồm việc thực hiện một chuỗi các lệnh như vậy được chuẩn bị dưới dạng một chương trình. Bộ xử lý có khả năng tổ chức việc đọc lệnh tiếp theo, phân tích và thực thi lệnh đó, đồng thời, nếu cần, nhận dữ liệu hoặc gửi kết quả xử lý của chúng đến thiết bị được yêu cầu. Bản thân bộ xử lý cũng phải chọn lệnh chương trình nào sẽ thực hiện tiếp theo và kết quả của lựa chọn này thường có thể phụ thuộc vào thông tin hiện đang được xử lý.
Mặc dù luôn có các ô (thanh ghi) đặc biệt bên trong bộ xử lý để lưu trữ hoạt động của dữ liệu đã xử lý và một số thông tin dịch vụ, nhưng nó cố tình không cung cấp không gian cho việc lưu trữ chương trình. Một thiết bị khác được sử dụng trong máy tính cho mục đích quan trọng này là bộ nhớ. Chúng ta chỉ xem xét các loại bộ nhớ máy tính quan trọng nhất, vì phạm vi của nó không ngừng mở rộng và được bổ sung ngày càng nhiều loại mới.
Bộ nhớ nói chung được thiết kế để lưu trữ cả dữ liệu và chương trình để xử lý nó: theo nguyên tắc cơ bản của von Neumann, một thiết bị duy nhất được sử dụng cho cả hai loại thông tin.
Bộ nhớ máy tính
Bắt đầu từ những chiếc máy tính cá nhân đầu tiên, bộ nhớ ngay lập tức được chia thành bên trong và bên ngoài. Về mặt lịch sử, điều này thực sự gắn liền với việc bố trí bên trong hoặc bên ngoài tủ bộ xử lý. Tuy nhiên, khi kích thước của máy giảm, số lượng thiết bị có thể được đặt bên trong vỏ bộ xử lý chính ngày càng tăng và ý nghĩa trực tiếp ban đầu của sự phân chia này dần dần bị mất đi. Tuy nhiên, thuật ngữ đã được bảo tồn.
Bộ nhớ trong
Bộ nhớ trong của máy tính hiện đại thường được hiểu là bộ nhớ điện tử tốc độ cao nằm trên bo mạch chủ của nó. Giờ đây, bộ nhớ như vậy được sản xuất trên cơ sở các công nghệ bán dẫn hiện đại nhất (trước đây, các thiết bị từ tính dựa trên lõi ferrite đã được sử dụng - bằng chứng nữa cho thấy các nguyên tắc vật lý cụ thể không quan trọng). Phần thiết yếu nhất của bộ nhớ trong được gọi là RAM - bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên. Mục đích chính của nó là lưu trữ dữ liệu và chương trình cho các vấn đề hiện đang được giải quyết. Chắc hẳn người dùng nào cũng biết rằng khi tắt nguồn thì nội dung trong RAM sẽ bị mất hoàn toàn. Ngoài RAM, bộ nhớ trong của máy tính hiện đại còn bao gồm một số loại bộ nhớ khác. Ở đây chúng tôi sẽ chỉ đề cập đến bộ nhớ chỉ đọc (ROM), đặc biệt là lưu trữ thông tin cần thiết để khởi động máy tính lần đầu khi bật nguồn. Rõ ràng từ cái tên, thông tin trong ROM không phụ thuộc vào trạng thái của máy tính (để hiểu rõ hơn, bạn có thể chỉ ra một số điểm tương đồng giữa thông tin trong ROM và phản xạ vô điều kiện “bẩm sinh” ở sinh vật sống). Trước đây, nội dung của ROM được hình thành một lần và mãi mãi tại nhà máy, nhưng giờ đây, công nghệ hiện đại cho phép cập nhật nó, nếu cần, mà không cần tháo nó ra khỏi bo mạch máy tính.
Bộ nhớ ngoài
Bộ nhớ ngoài được thực hiện dưới dạng khá nhiều loại thiết bị lưu trữ thông tin và thường được thiết kế dưới dạng các khối độc lập. Trước hết, điều này phải bao gồm các ổ đĩa trên đĩa mềm và đĩa từ cứng (người dùng thường gọi loại sau là ổ đĩa cứng một cách hơi khó hiểu), cũng như ổ đĩa quang (thiết bị làm việc với CD ROM). Các thiết bị bộ nhớ ngoài có các bộ phận chuyển động cơ học và do đó hoạt động ở tốc độ thấp hơn đáng kể so với bộ nhớ trong hoàn toàn bằng điện tử. Tuy nhiên, bộ nhớ ngoài cho phép bạn lưu trữ lượng thông tin khổng lồ để sử dụng sau này. Chúng tôi nhấn mạnh rằng thông tin trong bộ nhớ ngoài trước hết được dành cho chính máy tính và do đó được lưu trữ ở dạng thuận tiện cho nó; Ví dụ, một người không sử dụng máy móc thậm chí không thể tưởng tượng được từ xa nội dung của một đĩa mềm hoặc CD ROM không có nhãn.
Các hệ thống phần mềm hiện đại có thể kết hợp bộ nhớ trong và bộ nhớ ngoài thành một tổng thể duy nhất và do đó, những thông tin hiếm khi được sử dụng nhất sẽ khiến bộ nhớ ngoài hoạt động chậm hơn. Phương pháp này giúp mở rộng đáng kể khối lượng thông tin được xử lý bằng máy tính.
Nếu bộ xử lý được bổ sung bộ nhớ thì hệ thống như vậy đã có thể hoạt động. Nhược điểm đáng kể của nó là không có khả năng tìm hiểu bất cứ điều gì đang xảy ra bên trong một hệ thống như vậy. Để có được thông tin về kết quả, cần bổ sung cho máy tính các thiết bị đầu ra cho phép chúng được trình bày dưới dạng mà con người có thể tiếp cận được. Thiết bị đầu ra phổ biến nhất là màn hình có thể hiển thị nhanh chóng và hiệu quả cả thông tin văn bản và đồ họa trên màn hình. Để có được bản sao kết quả trên giấy, người ta sử dụng thiết bị in hoặc máy in.
Thiết bị đầu vào
Cuối cùng, vì người dùng thường xuyên có nhu cầu nhập thông tin mới vào hệ thống máy tính nên các thiết bị đầu vào cũng cần thiết. Thiết bị nhập đơn giản nhất là bàn phím. Việc sử dụng rộng rãi các chương trình giao diện đồ họa đã góp phần tạo nên sự phổ biến của một thiết bị đầu vào khác - chuột. Cuối cùng, một thiết bị hiện đại rất hiệu quả để tự động nhập thông tin vào máy tính là máy quét, cho phép bạn không chỉ chuyển đổi hình ảnh từ một tờ giấy thành một tệp đồ họa trên máy tính mà còn sử dụng phần mềm đặc biệt để nhận dạng văn bản trong đọc hình ảnh và lưu nó ở dạng phù hợp để chỉnh sửa trong trình soạn thảo văn bản thông thường.
Sơ đồ chức năng của một máy tính hiện đại
Bây giờ chúng ta đã biết các thiết bị cơ bản của máy tính và chức năng của chúng, việc còn lại là tìm hiểu cách chúng tương tác với nhau. Để làm điều này, chúng ta hãy chuyển sang sơ đồ chức năng của một máy tính hiện đại như trong hình.
Bức tranh 1
Để kết nối các thiết bị máy tính chính với nhau, một đường cao tốc thông tin đặc biệt được sử dụng, thường được các kỹ sư gọi là bus. Lốp xe bao gồm ba phần:
bus địa chỉ, trên đó đặt địa chỉ của ô nhớ hoặc thiết bị cần thiết để trao đổi thông tin;
một bus dữ liệu qua đó thông tin cần thiết sẽ thực sự được truyền đi; và cuối cùng
một bus điều khiển điều chỉnh quá trình này (ví dụ: một trong các tín hiệu trên bus này cho phép máy tính phân biệt giữa địa chỉ của bộ nhớ và thiết bị đầu vào/đầu ra).
Hãy lấy một ví dụ về cách bộ xử lý đọc nội dung của ô nhớ. Sau khi đảm bảo rằng bus hiện đang rảnh, bộ xử lý sẽ đặt địa chỉ cần thiết trên bus địa chỉ và cài đặt thông tin dịch vụ cần thiết (vận hành - đọc, thiết bị - RAM, v.v.) trên bus điều khiển. Bây giờ anh ấy chỉ có thể chờ phản hồi từ RAM. Sau đó, “nhìn thấy” yêu cầu đọc thông tin được gửi đến nó trên bus, trích xuất nội dung của ô được yêu cầu và đặt nó lên bus dữ liệu. Chúng tôi đặc biệt lưu ý rằng việc trao đổi trên bus, trong một số điều kiện nhất định và với sự hiện diện của một số thiết bị phụ trợ nhất định, có thể xảy ra mà không có sự tham gia trực tiếp của bộ xử lý, chẳng hạn như giữa thiết bị đầu vào và bộ nhớ trong.
Chúng tôi cũng nhấn mạnh rằng tổ chức chức năng của máy tính mà chúng tôi mô tả trong thực tế có thể phức tạp hơn nhiều. Một máy tính hiện đại có thể chứa một số bộ xử lý phối hợp, các kênh thông tin trực tiếp giữa các thiết bị riêng lẻ, một số đường cao tốc tương tác, v.v. Tuy nhiên, nếu bạn hiểu sơ đồ chung nhất thì việc hiểu một hệ thống máy tính cụ thể sẽ dễ dàng hơn. Cấu trúc xương sống giúp dễ dàng kết nối với máy tính chính xác những thiết bị bên ngoài cần thiết cho một người dùng nhất định. Nhờ nó, có thể lắp ráp bất kỳ cấu hình máy tính riêng lẻ nào từ các khối tiêu chuẩn.
Thông tin liên quan.
