Аппаратное обеспечение персонального компьютера
Автор: Федорова Светлана Леонидовна (преподаватель информатики, Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Свердловской области "Уральский колледж технологий и предпринимательства")
Тип документа: Презентация. Аудитория: Преподаватели информатики и обучающиеся. Дата публикации: 29.10.2015
Описание: Презентация к учебному занятию по дисциплине информатика.

L/O/G/O  
Тема  
«Архитектура компьютеров»  
 
 

В ходе изучения темы вы узнаете  
-о многообразии компьютеров,  
-о магистрально -модульном 
принципе организации ПК,  
-о устройствах, подключаемых к 
компьютеру.  

Составить  
конспект по теме  
(работа с учебным материалом и 
тетрадью)  
25-22 баллов «5»  
21-18 баллов «4»  
17-14 баллов «3»  
 

Архитектура компьютеров  
это (architecture ) описание  структуры,  функций  и ресурсов  компьютера,  
достаточное  для понимания  принципов  его работы,  но скрывающее  
подробности  его технического  и физического  устройства  (например : 
архитектура  Джона  фон Неймана ); 
это логическая  организация  вычислительной  машины,  которая  
определяет  набор  качеств  вычислительной  машины,  влияющих  на ее 
взаимодействие  с пользователем . 
Компьютер  - это совокупность  технических  средств  и программных  
продуктов,  предназначенных  для выполнения  различных  
арифметических,  логических  и аналитических  задач  (от латинского  
computo  – считаю,  вычисляю ). 
 

Многообразие компьютеров  
Современная классификация компьютеров  
Все существующие  современные  компьютеры  можно  
разделить  на семь  категорий,  причем  каждой  из них 
соответствует  специфическая  программно -аппаратная  
инфраструктура : 
карманные  компьютеры  (Pocket  PC – «наладонники »); 
портативные  компьютеры  (Notebook ); 
настольные  компьютеры  (Base  PC); 
рабочие  станции  (Workstation ); 
серверы  (Server ); 
суперкомпьютеры  (Super  Computer ); 
кластерные  системы  (Cluster  System ). 
 
Карманные персональные 
компьютеры (КПК)  
гораздо  проще  компьютеров,  однако  в комплекте  с 
сотовым  телефоном,  специальным  факс -модемом  и 
мобильным  принтером  могут  представлять  собой  
полноценный  мобильный  офис . Корпоративные  
пользователи  приобретают  такие  автономные  продукты  
для удаленного  доступа  к локальной  сети предприятия . 
Карманные  компьютеры  разрабатывают  и выпускают  
многие  известные  фирмы : Apple , Asus , HP, Rover , 
Toshiba  и др.  
В 2003  г. было  продано  более  12 млн карманных  
компьютеров . Такое  широкое  распространение  данной  
категории  объясняются  тем, что при небольшом  размере  
по своей  функциональности  КПК  все больше  
приближаются  к настольным  компьютерам . 
 
 

       Портативные компьютеры  
(ноутбуки)  появились  в 1981  г. Первым  был выпущен  
так называемый  «Osborne  I», который  имел  2 дисковода  
формата  5,25 дюйма,  пятидюймовый  дисплей  и весил  
почти  12 кг при стоимости  около  1800  долларов . В 1985  
г. компания  Nippon -Shingo  выпустила  следующую  
примечательную  модель  портативного  компьютера  
«Ampere  WS-1», которая  весила  уже 4 кг, имела  
центральный  процессор  с тактовой  частотой  8 МГц  и 
работала  под управлением  операционной  системы  «BIG  
DOS» . 
К 1990  г. уже появляются  модели  с цветными  
экранами,  а в 1991  г. начинает  применяться  цветная  
активная  матрица  на тонкопленочных  транзисторах  
(Thin -Film  Transistor  – TFT) . В 1994  г. в ноутбуках  уже 
применяется  процессор  Intel Pentium . 

      Настольные компьютеры  
– это самая  большая  категория  представленных  на 
рынке  персональных  компьютеров . 
Настольные  компьютеры  активно  применяются  как 
корпоративными  пользователями  (Office  PC), так и в 
сфере  домашнего  хозяйства  (Home  PC). Данная  
категория  персональных  компьютеров  способна  решать  
огромный  круг  задач,  охватывая  широкий  спектр  
направлений : от игровых  развлечений  до управления  
системой  сигнализации  и энергоресурсами . Кроме  того,  
компьютер  может  работать  как автоответчик,  вести  
календарь  или домашнюю  бухгалтерию,  получать  
электронную  почту  и делать  заказы  в магазинах .  
Для связи  с датчиками  и исполнительными  
механизмами  может  использоваться  инфракрасный  или 
радиоканал . 

Рабочие станции  
– это более  дорогостоящие,  чем ранее  
рассматриваемые,  компьютерные  системы,  которые  
предназначены  для использования  в специальных  
областях,  например,  там, где нужно  работать  со сложной  
графикой  (трехмерная  графика  или издательские  
системы) . 
Рабочие  станции  занимают  промежуточное  
положение  между  настольными  компьютерами  и 
серверами  – по производительности  примерно  
соответствуют  серверам  нижнего  уровня . Границы  
между  этими  системами  четко  не определены,  однако  на 
рабочую  станцию  обычно  устанавливают  только  один  
процессор,  а на сервер  начального  уровня  – один  или 
два. 
 

Серверы  
– это специальные  высокопроизводительные  
компьютеры,  способные  обслуживать  несколько  
одновременно  подключающихся  к ним компьютеров  для 
выполнения  определенных  задач,  например,  обработки  
информации  или получения  каких -либо  данных . 
Все серверы можно разделить на три уровня : 
Сервер  начального  уровня  может  поддерживать  локальную  сеть (до 50 пользователей) . Внешне  такой  сервер  отличается  от 
компьютера  только  большим  корпусом  и значительным  количеством  разъемов  расширения . Серверы  среднего  уровня  обычно  имеют  от двух  до восьми  
специальных  процессоров,  не менее  двух  источников  питания  и вентиляторов,  заменяемых  «на ходу»,  несколько  интегрированных  контроллеров  Ultra  SCSI . 
Серверы  высокого  уровня  обычно  имеют  более  четырех  наиболее  производительных  процессоров,  не менее  двух  источников  питания  и вентиляторов,  заменяемых  «на ходу»,  содержат  большие  
объемы  оперативной  и дисковой  памяти,  несколько  интегрированных  контроллеров  Ultra -Wide  SCSI .  

Кластерная система  
представляет  собой  объединение  машин,  являющееся  
единым  целым  для операционной  системы,  прикладных  
программ  и пользователей . В последнее  время  они 
получили  широкое  распространение,  так как 
обеспечивают  высокую  степень  отказоустойчивости  за 
счет возможности  мгновенного  автоматического  
перехода  с вышедшего  из строя  узла на работающий . 
Другое  достоинство  таких  систем  – более  низкая,  чем у 
суперкомпьютеров,  стоимость  создания  и эксплуатации . 
Практическая  область  применения  кластерных  систем  – 
реализация  технологии  параллельных  баз данных . 

Суперкомпьютеры  
С начала  50-х гг. быстродействие  больших  компьютеров  
для научных  исследований  удваивалось,  в среднем,  
каждые  два года. Возрастание  быстродействия  привело  к 
увеличению  емкости  памяти,  необходимой  для хранения  
данных  и результатов . Высокий  уровень  мощности  
суперкомпьютеров  определяется  успехами  быстро  
развивающейся  микроэлектроники  и принципиально  
новыми  концепциями  в архитектуре  компьютеров .  
Когда  выполняемые  задачи  оказываются  не под силу  
персональным  компьютерам  и высокопроизводительным  
серверам,  в таких  областях  применяются  
суперкомпьютеры :  
- аэродинамика ;                - метеорология ;  
- сейсмология ;                  - атомная  и ядерная  физика ;  
- физика  плазмы ;              - военные  исследования ;  
- математическое  моделирование  сплошных  сред . 
 

 

5 самых мощных суперкомпьютеров мира  
5. Mira  – Blue  Gene /Q 
Местоположение : США  
Производительность :  
8,56 петафлопс  
Теоретический  максимум   
производительности :  
10,06 петафлопс  
Мощность : 3,9 МВт  
Суперкомпьютер  «Мира»  был разработан  компанией  IBM  в рамках  
проекта  Blue  Gene  в 2012  году. Отделение  высокопроизводительных  
вычислений  Аргонской  национальной  лаборатории,  в котором  
располагается  кластер,  было  создано  при помощи  государственного  
финансирования . Считается,  что рост  интереса  к 
суперкомпьютерным  технологиям  со стороны  Вашингтона  в конце  
2000 -х и начале  2010 -х годов  объясняется  соперничеством  в этой  
области  с Китаем . 

5 самых мощных суперкомпьютеров мира  
4. K Computer   
Местоположение: Япония  
Производительность :  
10,51 петафлопс  
Теоретический максимум  
производительности :  
11,28 петафлопс  
Мощность : 12,6 МВт  
 Разработанный  компанией  Fujitsu  и расположенный  в Институте  
физико -химических  исследований  в городе  Кобе  K Сomputer  
является  единственным  японским  суперкомпьютером,  
присутствующим  в первой  десятке  Top-500. 
В ноябре  2011  года K Computer  стал первым  в истории,  которому  
удалось  достичь  мощности  выше  10 петафлопс . 

5 самых мощных суперкомпьютеров мира  
3. Sequoia  – Blue  Gene /Q 
Местоположение : США  
Производительность :  
17,17  петафлопс  
Теоретический   
максимум   
производительности :  
20,13 петафлопс  
Мощность : 7,8 МВт  
 
Мощнейший  из четверки  суперкомпьютеров  семейства  Blue  
Gene /Q, попавших  в первую  десятку  рейтинга,  расположен  в США  
в Ливерморской  национальной  лаборатории . IBM  разработали  
Sequoia  для Национальной  администрации  ядерной  безопасности  
(NNSA),  которой  требовался  высокопроизводительный  компьютер  
для вполне  конкретной  цели  – моделирования  ядерных  взрывов . 
 

5 самых мощных суперкомпьютеров мира  
2. Titan  – Cray  XK7 
Местоположение : США  
Производительность :  
17,59 петафлопс  
Теоретический  максимум  
производительности :  
27,11 петафлопс  
Мощность : 8,2 МВт  
Наиболее  производительный  из когда -либо  созданных  на Западе  
суперкомпьютеров,  а также  самый  мощный  компьютерный  кластер  под 
маркой  компании  Cray  находится  в США  в Национальной  лаборатории  
Оук-Ридж . Несмотря  на то, что находящийся  в распоряжении  
американского  Министерства  энергетики  суперкомпьютер  официально  
доступен  для любых  научных  исследований,  в октябре  2012  года,  когда  
Titan  был запущен,  количество  заявок  превысило  всякие  пределы . 

5 самых мощных суперкомпьютеров мира  
1. Tianhe -2 / Млечный  путь -2 
Местоположение : Китай  
Производительность :  
33,86 петафлопс  
Теоретический  максимум   
производительности :  
54,9 петафлопс   
Мощность : 17,6 МВт  
 С момента  своего  первого  запуска  «Тяньхэ -2», или «Млечный -
путь -2», вот уже около  двух  лет является  лидером  Top-500. Этот  
монстр  почти  в два раза превосходит  по производительности  №2 в 
рейтинге  – суперкомпьютер  TITAN . 
Учитывая  секретность,  свойственную  военным  проектам  КНР ,  
остается  лишь  догадываться,  какое  именно  применение  время  от 
времени  получает  «Млечный  путь -2» в руках  китайской  армии . 

 

О самом главном  
Магистрально -модульный 
принцип  организации ПК 
построен на взаимосвязях 
между отдельными его 
частями  
М
А
Г
И
С
Т
Р
А
Л
Ь 
М
О
Д
У
Л
Ь 
ШИНА УПР АВЛЕНЯ  
ШИНА АДРЕСА  
ШИНА ДАННЫХ  
УСТРОЙСТВО  
АДАПТЕР  
ПОРТ  
ПРОЦЕССОР  
ОПЕР АТИВНАЯ 
ПАМЯТЬ  
МАГИСТР АЛЬ  
УСТРОЙСТВА 
ВВОДА  
ДОЛГОВРЕМЕННАЯ 
ПАМЯТЬ  
УСТРОЙСТВА 
ВЫВОДА  
СЕТЕВЫЕ  
УСТРОЙСТВА  

 

ШИНА – 
СОВОКУПНОСТЬ 
ТОКОПРОВОДЯЩИХ 
ЛИНИЙ, ПО КОТОРЫМ 
ОБМЕНИВАЮТСЯ 
ИНФОРМАЦИЕЙ 
УСТРОЙСТВА ПК.  
ША – АДРЕСА 
ДОМОВ  
ШД – ЛЮДИ  
ШУ – ПРИЧИНЫ 
ПЕРЕМЕЩЕНИЯ  

УСТРОЙСТВО  – 
ОБОРУДОВАНИЕ?  
АДАПТЕР  – УЗЕЛ 
СОЕДИНЕНИЯ 
ОТДЕЛЬНОГО 
УСТРОЙСТВА С 
СИСТЕМОЙ ИЛИ ДРУГИМ 
УСТРОЙСТВОМ.  
 
ПОРТ  – РАЗЪЕМ, К 
КОТОРОМУ 
СТЫКУЕТСЯ 
СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ 
КАБЕЛЬ ИЛИ ШИНА 
СВЯЗЫВАЮЩАЯ ДВА 
УСТРОЙСТВА.  
 
 

Системный блок  

Материнская плата  

Жесткий диск HDD  

Блок питания  

Видеокарта  

Звуковая карта  
ТВ тюнер  

Оперативная память  

Процессор и кулер  

Оптический привод  
дисковод  

 


Устройство, предназначенное для обработки 
информации и управления процессом обработки. 
Основные характеристики процессора:  
1) быстродействие - число выполняемых 
операций в единицу времени;  
2) разрядность - объем информации, которую 
процессор обрабатывает за одну операцию . 
Устройства процессора  
Основными блоками процессора являются арифметико -логическое 
устройство (АЛУ), устройство управления (УУ) и несколько ячеек 
внутренней памяти - регистров. В регистрах хранятся команды, данные и 
адреса.  
АЛУ выполняет числовые и логические операции с данными в соответствии 
с кодом команды, хранящимся в регистре команд (сложение, сравнение и т. 
п.). 
 - это память, 
предназначенная для 
длительного хранения 
программ и данных. 
Целостность содержимого 
ВЗУ не зависит от того, 
включен или выключен 
компьютер.  

 энергозависимая  часть 
системы  компьютерной 
памяти, в которой во время 
работы компьютера хранится 
выполняемый машинный код 
(программы), а также входные, 
выходные и промежуточные 
данные, 
обрабатываемые  процессором.  

это устройство для 
ввода  рисунков от руки 
непосредственно 
в компьютер.  
Состоит из пера и плоского планшета, 
чувствительного к нажатию или близости пера. 
Также может прилагаться специальная мышь.  
 комплект расположенных в 
определенном 
порядке  клавиш  для 
управления каким -либо 
устройством или для 
ввода  данных. Как правило, 
кнопки 
нажимаются  пальцами  рук. 
координатное  устройство 
ввода  для 
управления  курсором  и 
отдачи различных 
команд компьютеру.  
Управление курсором осуществляется путём 
перемещения мыши по поверхности стола 
или коврика для мыши . 
устройство 
ввода  информации 
в персональный компьютер, 
которое представляет собой 
качающуюся в двух 
плоскостях вертикальную 
ручку.  
Основная необходимость применения джойстика — это 
возможность управления виртуальным объектом в 
виртуальном трехмерном пространстве (координаты по 
осям «X -Y-Z»). 

это устройство, которое, 
анализируя какой -либо 
объект (обычно 
изображение, текст), 
создаёт цифровую копию 
изображения объекта. 
Процесс получения этой 
копии называется 
сканированием.  

устройство 
ввода  информации, 
представляющее 
собой  экран, 
реагирующий на 
прикосновения к 
нему.  

дополнительное 
оборудование  ПК, 
позволяющее 
обрабатывать  звук (выводи
ть на  акустические 
системы  и/или  записывать)
.  На момент появления звуковые платы представляли 
собой отдельные  карты расширения, устанавливаемые 
в соответствующий слот. В современных материнских 
платах представлены в виде интегрированного в 
материнскую плату  аппаратного кодека  

устройство, 
преобразующее  графический 
образ, хранящийся как 
содержимое  памяти   
компьютера   
(или самого адаптера),  
в форме, пригодной для дальнейшего вывода 
на экран  монитора, и 
отображения  видеосигнала, генерируемого 
видеокартой.  
устройство, 
предназначенное  для 
вывода графической, 
текстовой или 
звуковой 
информации.  
Печатающее 
устройство, 
предназначенное для 
вывода текстовой и 
графической 
информации на 
бумагу, то есть для 
получения 
документированной 
копии.  
Выводит на бумагу 
графические данные - 
выполняет качественные 
цветные печатные копии 
сложных схем, графиков, 
чертежей, 
географических и 
геодезических карт, 
архитектурных проектов.  
устройство для 
объединения компьютеров 
в сеть  Ethernet  c 
применением кабельной 
инфраструктуры 
типа  витая пара . В 
настоящее время 
вытеснены  сетевыми 
коммутаторами.  
дополнительное устройство, 
позволяющее  компьютеру  взаимо
действовать с другими 
устройствами  сети. В настоящее 
время в персональных 
компьютерах и ноутбуках 
контроллер и компоненты,  
выполняющие функции сетевой платы, довольно часто 
интегрированы в  материнские платы  для удобства, в том 
числе унификации драйвера и удешевления всего 
компьютера в целом.  
 

Благодарю за работу!