Temat 2. Logiczna budowa komputera. 01.03.2015 1. Opis i schemat logicznej budowy komputera (rys. 28.4, ilustracje budowy komputera z uwzględnieniem elementów składowych, głównych podzespołów, procesami pamięci, urządzeń peryferyjnych. 2. Współpraca procesora z pamięcią oraz urządzeniami peryferyjnymi (wkleić zdjęcie przedstawiające współpracę z innymi elementami komputera) wyróżnić i opisać. Charakterystyka sygnałów sterujących pamięcią i urządzeniami peryferyjnymi, wysyłanych przez procesor (str. 99, opis). 3. Zależności pomiędzy procesorem i pamięcią, oraz urządzeniami wejścia wyjścia. Opisać za pomocą magistral danych (rys. 28.6, 28.7, wkleić obrazki z opisem, oraz krótko scharakteryzować). 4. Elementy jednostki centralnej: - schemat komputera z opisem poszczególnych elementów (rys. 29.1) - zdjęcia panelu przedniego i tylnego komputera stacjonarnego (rys. 29.2 / rys. 29.6) z opisem. Logiczna budowa komputera
Komputer składa się z procesora, pamięci wewnętrznej oraz urządzeń peryferyjnych. Urządzenia peryferyjne to urządzenia wejścia-wyjścia. Wszystkie elementy składowe łączą się za pomocą magistrali systemowej. Ad. 2. Współpraca procesora z pamięcią oraz urządzeniami peryferyjnymi Zasada współpracy układu mikroprocesowego z pamięcią oraz z układami wejścia-wyjścia Współpraca przedstawiona na schemacie powyżej odbywa się poprzez szynę danych, oraz szynę adresową. Procesor wysyła sygnały sterujące, które umożliwiają odczyt lub zapis z poszczególnych urządzeń. Sygnały sterujące: - MR (Memory Read) odczyt pamięci - MW (Memory Write) zapis pamięci - IOR (Input/Output Read) odczyt z urządzeń wejścia-wyjścia - IOW (Input/Output Write) zapis do urządzeń wejścia-wyjścia. Operacje wejścia-wyjścia wykonywane pod nadzorem procesora
INTA sygnał przyjęcia zgłoszenia INTR sygnał odebrania zgłoszenia przerwania przychodzącego do sprzętu IRQ2, IRQ3, IRQ5 numery kanałów przerwań urządzeń Operacje przedstawione na rysunku powyżej, powodują wolniejszą pracę komputera, gdyż procesor przerywa na czas ich realizacji wykonywanie programu. Operację taką rozpoczyna urządzenie żądające dostępu do procesora. Wysyła ono przerwanie IRQ (interrupt request). Przerwaniami zarządza komputer, który powiadamia procesor za pomocą sygnału INTR. Procesor potwierdza sygnałem INTA i rozpoczyna między pamięcią i urządzeniem wymianę danych. Każde urządzenie ma własny numer przerwania. Jeśli kilka urządzeń jednocześnie zażąda przerwania, zostanie obsłużone to, które ma przerwanie o wyższym priorytecie, czyli niższym numerze przerwania. Operacje wejścia-wyjścia z bezpośrednim dostępem do pamięci Schemat przedstawia operacje wykonywane bez udziału procesora, który w tym czasie może realizować inne operacje. Do sterowania tymi operacjami służy układ DMA (Direct Memory Access), który przejmuje kontrolę nad szyną danych i szyną adresową. Sygnałem DRQ urządzenie wejścia-wyjścia żądające dostępu do pamięci inicjuje pracę układu DMA. Układ DMA sygnałem HRQ sygnalizuje procesorowi możliwość przejęcia kontroli nad magistralmi. Procesor zawiesza swoje magistrale i sygnalizuje to sygnałem HLDA. Kontroler DMA za pomocą sygnału DACK przekazuje do urządzenia informację
o ustawionym trybie DMA. Rozpoczyna się transmisja danych z pamięci do urządzenia żądającego, z pominięciem procesora. Ad. 4. Elementy jednostki centralnej. Budowa jednostki centralnej komputera Panel przedni komputera PC Elementy wewnątrz komputera PC Elementy wewnętrzne komputera Płyta główna - jest podstawowym komponentem komputera, umożliwiającym komunikację wszystkim pozostałym komponentom i modułom.
Schemat działania płyty głównej Głównym elementem płyty głównej jest chipset składający się zazwyczaj z dwóch układów - zwanych mostkami. - mostek północny zajmuje się wymianą danych miedzy pamięcią a procesorem, oraz steruje magistralą AGP lub graficzną PCI-Express. - mostek południowy odpowiada za współpracę z pozostałymi urządzeniami takimi jak: dyski twarde, napędy optyczne, zintegrowane audio i LAN, karty rozszerzeń, USB itp.
Karta graficzna - najważniejszy komponent zestawu komputerowego. Może być zintegrowana z płytą główną komputera, częściej jest to osobna karta rozszerzeń Najważniejszymi parametrami karty graficznej są: szybkość pracy, ilość pamięci, rozdzielczość i ilość kolorów wyświetlanego obrazu i inne. Karta graficzna składa się z czterech podstawowych elementów: - płytki drukowanej - głównego procesor - pamięci wideo - układu RAMDAC (który często jest zintegrowany z procesorem w jednej obudowie). Karty graficzne budowane są na następujące magistrale: - ISA - PCI - AGP Zadaniem karty graficznej to przetwarzanie obrazu cyfrowego generowanego przez układy komputera na sygnał zrozumiały dla monitora (może to być sygnał: analogowy lub cyfrowy).
Gniazdo podłączenia monitora Złącze umożliwiające osadzenie karty na płycie głównej Zasilacz komputera - PSU (z ang. Power Supply Unit), dostosowuje napięcie, prostuje prąd płynący z sieci (Polska 230V), do potrzeb komputera na złącza ATX i inne. Standardowe napięcia to 3,3V, 5V i 12V, reszta to tzw. napięcia kontrolne, które służą do np. załączania zasilacza. Wyróżniamy wiele złącz wyjściowych z zasilacza: - 24 pin - obecnie stosowany do zasilania płyt głównych w standardzie ATX - 20 pin - w starszych płytach, tez standardu ATX - 4 pin - MOLEX do zasilania CD-ROMu, HDD itp. - 6 pin - stosowany do zasilania regulatorów napięcia na procesorze VMC. zasilacz wnętrze zasilacza Typy zasilaczy zasilacz impulsowy
zasilacz liniowy Karta dźwiękowa - zwana też kartą muzyczną, jest to karta rozszerzeń umożliwiająca pracę z dźwiękiem na komputerze klasy PC. Dzięki nim można zarówno odtwarzać dźwięk, jak i tworzyć pliki dźwiękowe. Do karty dźwiękowej podłącza się takie urządzenia jak głośniki, wzmacniacz czy mikrofon bądź urządzenie MIDI (np. syntezator). Zadaniem karty dźwiekowej to przetwarzanie sygnałów cyfrowych na analogowe (przy odtwarzaniu dźwięków) lub odwrotnie (przy nagrywaniu dźwięków) Gniazda wejścia i wyjścia sygnałów dźwiękowych Złącze umożliwiające osadzenie karty na płycie głównej Karta sieciowa - karta rozszerzeń niezbędna do podłączenia komputera do sieci LAN. Do karty sieciowej można podłączyć kabel koncentryczny lub kabel typu skrętka łączący komputer z siecią. Często karty mają możliwość podłączenia dwóch różnych typów kabla. Najważniejszym parametrem karty sieciowej jest jej prędkość transmisji, może ona wynosić 10 lub 100 Mbps. Karty sieciowe obsługują także sieci radiowe. Budowane są na następujące magistrale: - ISA - PCI.
Diody sygnalizacyjne Gniazdo kabla sieciowego Złącze umożliwiające osadzenie karty na płycie głównej Dysk twardy - dysk stały, (angielskie hard disk), pamięć dyskowa, w której nośnik magnetyczny jest nałożony na bardzo cienką warstwą (kilka µm) na niewymienną, sztywną płytę zwaną talerzem (lub zespół płyt na jednej osi), zamkniętą w hermetycznej obudowie. Pozwala na zapisywanie danych na stałe, bez ich utraty po odłączeniu zasilania. Obecnie produkuje się dyski o pojemnościach od kilkuset megabajtów do kilkuset gigabajtów. W dysku twardym Głowice magnetyczne są umieszczone ruchomo nad warstwami nośnika, nie dotykając płyty. Konstrukcja mechaniczna dysku stałego wymaga dużej precyzji, ale zapewnia bardzo dużą pojemność pamięci oraz mały czas dostępu. płyty; nośnik danych głowice magnetyczne dysk twardy w obudowie wnętrze twardego dysku Napęd CD-ROM - Compact Disk Read-Only Memory, popularny dysk kompaktowy zastosowany w komputerze jako pamięć tylko odczytywalna. Dane na dysku CD-ROM zachowywane są w formacie binarnym jako mikroskopijne wgłębienia w powierzchni dysku, za pomocą bardzo cienkiej wiązki lasera emitowanej przez napęd CD-ROM dane mogą być odczytywane. Na płycie CD może zmieścić się do 700 MB danych. stacja dysków CD CD-RW - płyta
CD-RW - Compact Disk Read-Write, dysk CD umożliwiającym wielokrotny zapis (do 1000x). Do zapisu tego nośnika stosowane są specjalne napędy które obsługują także tradycyjne nośniki. Napęd DVD - Digital Versatile Disc, rodzaj nośnika danych, przypominający płytę CD- ROM. Ilość danych zapisanych na płycie DVD jest jednak dużo większa. Istnieje kilka możliwych sposobów nagrywania płyty DVD różniących się pojemnością płyty. Można na niej nagrać aż do 17 GB danych. Podstawowa różnica pomiędzy CD a DVD polega na tym że DVD zapisane jest po obu stronach przy dodatkowo większej gęstości zapisu. Do odtwarzania DVD (w przeciwieństwie do CD) potrzeba sprzętowego urządzenia do dekodowania informacji zapisanych na nośniku. stacja dysków DVD nośnik DVD-R umożliwiający zapis DVD-R obecne napędy obsługujące płyty DVD umożliwiają ich nagrywanie Sposób zapisu danych na płycie DVD