ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ СТАТИСТИКИ И ИНФОРМАТИКИ
(МЭСИ)
Институт Компьютерных технологий
Специальность: прикладная информатика в экономике
КУРСОВАЯ РАБОТА
ПО ДИСЦИПЛИНЕ: “Вычислительные системы, сети и телекоммуникации"
ТЕМА РАБОТЫ: “ Центральные устройства ПЭВМ ”
Выполнил:
Меньшаков Олег Николаевич
Научный руководитель:
Калинин Леонид Валерьевич
Дата защиты курсовой работы: 12.03.2009 г.
Москва 2009
Оглавление
Введение
1. Материнская плата (motherboard)
1.1 Общие сведения
1.2 Северный мост
1.3 Южный мост
2. Центральный процессор
2.1 Общие сведения о процессорах х86
2.2 Тактовая частота
2.3 Кэш память
2.4 Дополнительные инструкции
2.5 Вычислительные ядра
3. Оперативная память
3.1 Общие сведения
3.2 Типы памяти
3.3 Объём памяти
3.4 Тактовая частота RAM
3.5 Тайминги
3.6. Контроллеры памяти
4. Видеоадаптер
4.1 Основные сведения и возможности
4.2 Дополнительные возможности
5. Жесткий диск
6. Дисководы оптических дисков
7. Звуковые адаптеры
8. Сетевые адаптеры
8.1 Общие сведения
8.2 Проводные сети
8.3 Беспроводные сети
Заключение
Список используемой литературы
В данной курсовой работе хотелось бы раскрыть тему центральных устройств ПК, другими словами - комплектующих, перечислить основные из них, описать их предназначение. Выделить значимость характеристик отдельных составляющих для компьютера в целом, а так же выделить наиболее значимые параметры устройств для специализированных задач.
В настоящее время тема может оказаться достаточно актуальной ввиду очень широкого распространения домашних компьютеров, необходимость в которых также значительно возросла, но несмотря на это, не далеко не многие пользователи разбираются в устройстве ПК, и при покупке оного смутно представляют что им от него именно требуется, на что следует обращать внимание при покупке, и, что обозначают различные сокращения, аббревиатуры, названия и числа.
Также эта работа достаточно актуально ввиду того, что многие компоненты системы несколько "переориентировались" за последние годы. Какие-то обзавелись новыми функциями, не свойственными им ранее, некоторые элементы системы "перекочевали" в другие устройства с тех "мест" в которых они создавались изначально.
Для описания вышеописанных изменений необходимо не только описать нынешний порядок вещей, но и рассказать о том, как первоначально выглядело то или иное устройство. Особо углубляться в историю не имеет смысла, т.к. работа посвящена не рассказу об эволюции ЭВМ, а описанию основного функционала современных комплектующих ПК.
Начать данное исследование я бы хотел с описания пожалуй базового компонента системы, который во многом определяет возможность установки того или иного устройства на данную ЭВМ, максимально возможные характеристики этих устройств, а так же возможности дальнейшей модернизации системы - с материнской платы.
На самом деле большинство пользователей расставляет приоритеты в первую очередь на приобретаемом процессоре, оперативной памяти, видеокарте, и потом, после выбора этих составляющих подбирает материнскую плату которая позволила бы установку вышеперечисленных устройств. Но всё же я начну именно с нёё.
Работа компьютера была бы невозможна без материнской платы. Несмотря на то, что казалось бы, всю работу выполняют другие устройства: процессор - выполняет основные вычисления, оперативная память - хранит временные данные для вычисления, жесткий диск - является хранилищем всей информации на компьютере, и т.д., именно материнская плата служит связующим звеном между ВСЕМИ компонентами в ПК.
На системной плате установлены разъёмы (сокеты, слоты), в которые и производиться установка комплектующих.
За основные характеристики материнской платы отвечают два ее базовых компонента: так называемые северный и южный мосты (northernbridge, southernbridge).
Северный мост (или чипсет системной платы) предназначен для обеспечения работы наиболее скоростных и требовательных к пропускной способности интерфейса устройств, таких как процессор, оперативная память и разъёмы PCI-Express.
Ранее в системных планах для внутренних связей таких устройств использовались широкие параллельные шины, в настоящее же время им на смену пришли более узкие и быстрые последовательные шины, так называемые линии (QPB от Intel и HyperTransport от AMD).
Более узкие шины легче конфигурировать, они требуют меньшее количество физических проводников, а следовательно и меньшего энергопотребления, что очень актуально в связи с ростом потребляемой мощности и высоким тепловыделением современных ПК. Также для связи устройств на слотах PCI-Express используется свои, отдельные, так называемые “линии", на сегодняшний день пропускная способность одной линии составляет порядка 1Гбайта/с. На одно устройство может выделяться разное количество линий, в зависимости от его потребностей к пропускной способности интерфейса, тем самым неиспользуемые линии могут быть перераспределены на другие устройства, или вовсе отключены в целях экономии энергии. Так например к чипсету nVidianForce 780a, имеющему 35 линий, может быть подключено до двух видеокарт с шиной PCI-Express 16х, и трёх устройств с интерфейсом PCI-Express 1х, в случае же подключения, к вышеупомянутой конфигурации ещё одного устройства на шине PCI-Ex 4х, линий не хватит, чипсет при этом не откажется подключить оборудование, а просто переведёт один видеоадаптер в режим 8х, перераспределив линии на устройство 4х, а оставшиеся 4 линии обесточит.
Наверное, основной характеристикой чипсета можно назвать поддерживаемый им сокет процессора, а следовательно и сам процессор. А так же максимальные частоты оных, техпроцесс по которому изготовлен ЦПУ, максимальную потребляемую мощность.
Так же чипсетом определяется и возможный тип устанавливаемой оперативной памяти, частоты, тайминги (задержки), поддерживаемые инструкции и прочие параметры ОЗУ. Но про память немного позднее.
Южный мост отвечает за периферийные (если их можно так назвать) устройства, точнее слоты расширения, к ним относятся: шина PCI, USB, PATA, SATA, PS/2, а так же за сопряжение с интегрированными устройствами, такими как звуковой контроллер, сетевой адаптер, модем, но об интегрированных устройствах также позднее.
Шина PCI, так же как и шина PCI-Express 4х и менее, используется для подключения дискретных плат расширения, чаще всего это звуковые платы, ТВ/ФМ тюнеры, модемы, сетевые адаптеры, ускорители симуляции физики, RAID и другие контроллеры жестких дисков, платы видеозахвата, дополнительные USB контроллеры, Цифро-Аналоговые и Аналого-Цифровые преобразователи, и превеликое множество различных других, в том числе и узко специализированных плат расширения.
USB (UniversalSerialBus) шина, является на сегодняшний день самой распространённой шиной подключения всевозможных внешних устройств, она компактна, поддерживает “горячую замену”, способна подавать питание до 0.5 А, и обладает достаточно высокой пропускной способностью в 480Мбит\с, поэтому и перечень устройств очень и очень широк. Помимо практически всех вышеперечисленных устройств для шины PCI, к шине USB подключаются такие устройства как: принтеры, сканеры, МФУ, мобильные мультимедиа устройства, веб-камеры, внешние накопители, устройства интерфейса с пользователем и многие другие.
Интерфейс SATA является наследником интерфейса PATA (IDE), и отличается от него более узкой физической шиной, и максимальной скоростью передачи, а в остальном служит тем же целям: подключению жестких дисков и устройств чтения оптических дисков.
Интерфейс PS/2 служит для подключения клавиатуры и мышки, хотя и они в последнее время всё чаще используют USBшину, а сам разъём используется в первую очередь для более безболезненной модернизации со старых систем, т.е. для обратной совместимости, вобщем, то так же как и до сих пор присутствующие интерфейсы PATA, FDD, LPT, или COM.
Как упоминалось ранее в современных материнских платах не только используются слоты расширения для установки плат, но и сами устройства, такие как аудио-, видео-, и сетевые контроллеры, но зачастую их производительность или качество обработки уступают дискретным платам, а так же в большинстве случаев требуют дополнительного процессорного времени (являются полу “софт устройствами”), из-за того, что большая часть обработки данных выполняется программно, а не аппаратными средствами, как это реализовано на дискретных картах. Поэтому использование подобных решений является целесообразным только в тех случаях, если нет особых требований к тому или иному устройству.
Так же хотелось бы отметить наличие дополнительного чипа CMOS-памяти, использующегося для хранения Базовой системы ввода-вывода (BIOS), используемой для первоначальной загрузки, а так же для хранения дополнительных аппаратных настройках материнской платы.
В настоящее время используются разные архитектуры процессоров, я не считаю целесообразным описывать все их, а остановлюсь лишь на самых распространенных - процессорах х86 (х86 64) архитектуры.
Итак, центральный процессор используется главным для произведения основных вычислений, а если в каких-то процессах не участвует непосредственно, то принимает участие в распределении команд и потоков данных, поэтому процессор является неотъемлемой частью ПК, и к его выбору стоит отнестись также очень внимательно.
На самом деле факторов определяющих быстродействие ЦПУ, достаточно много и многие из них слишком громоздки да и не совсем уместны для данного исследования, хотелось бы остановиться на основных.