Курс лекций «Вычислительные машины, системы и сети»
Персональный компьютер (ПК, PC – Personal Computer) — устройство для программируемой обработки данных. PC позволяет проводить без участия человека сложные последовательности вычислительных операций.
Обычно персональные компьютеры состоят из устройств:
— системный блок (для размещения основных элементов компьютера)
— клавиатура (для ввода символов в компьютер)
— монитор (для отображения текстовой и графической информации)
Описание составных частей PC мы начинаем с конструктивного элемента, не являющегося необходимым для функционирования вычислительной системы, т. е. корпуса (системный блок), однако это первое, что бросается в глаза. Корпус PC является не только «упаковочным ящиком», но и функциональным элементом, защищающим комплектующие PC от внешнего воздействия, и служит основой для последующего расширения системы.
Известно, что можно совершенствовать PC путем добавления в него новых или замены старых комплектующих. Поэтому при выборе корпуса рекомендуется руководствоваться не только эстетическими критериями, но и принимать во внимание его функциональные возможности.
Хотя из частей компьютера корпус выглядит наименее эффектно, в нем располагаются все основные узлы компьютера
— Электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и т. д.)
— Блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера
— Накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемых для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты)
— Накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер)
— Через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке корпуса к компьютеру можно подключить различные устройства.
Подключение этих устройств выполняется с помощью специальных проводов (кабелей). Для защиты от ошибок разъемы для вставки этих кабелей сделаны разными, так что кабель просто не воткнется в неподходящее гнездо.
Корпус состоит из двух изогнутых в форме буквы П жестяных или стальных листов, вставленных в друг друга. На одном из листов крепится материнская плата а другой лист является крышкой.
Обычно на передней панели корпуса размещаются несколько кнопок (кнопка включения питания и кнопка Reset — сброс для перезапуска PC) и светодиодных индикаторов (LED — Light Emiting Diod) для индикации включения питания и работы винчестера. Иногда встречаются цифровые индикаторы частоты процессора.
Внутри на фронтальной панели корпуса расположен динамик (PC Speaker), который является стандартным средством подачи акустических сигналов.
Вместе с корпусом вы приобретаете блок питания. Размер блока питания определяется конструкцией корпуса. Существует множество модификаций блоков питания разного типа. Все они различаются выходными мощностями.
Slimline — (тонкий) – по своему строению принадлежит к компактным корпусам. Они незаменимы там, где дорог каждый сантиметр рабочего стола. В таком корпусе использовано фактически все внутреннее пространство. И хотя конструкция корпуса экономит место, при необходимости замены составного элемента приходиться разбирать практически весь системный блок.
Desktop — (письменный стол) – до недавнего времени наиболее часто применяемый корпус. Самый большой недостаток – они занимаю много места на рабочем столе. Как правило ширина таких корпусов около 45 см. а высота – около 20 см.
Tower — (башня) – значительно экономит место на рабочем столе. Грубо говоря, это Desktop поставленный набок. Существует несколько модификаций таких корпусов отличающихся друг от друга по высоте: Mini-Tower (около 40 см. в высоту), Midi-Tower (около 50 см.), Big-Tower (около 60 см.).
Корпус типа АТХ — В июле 1995 г. корпорацией Intel была предложена новая спецификация на конструкцию корпуса PC (и материнской платы). В настоящее время эта спецификация принята всеми ведущими производителями PC. Появление спецификации АТХ обусловлено, с одной стороны, повышением требований к скорости работы процессора и, соответственно, теплорежиму внутри корпуса, а также увеличению количества микросхем на материнской плате (появление систем all-in-one, то есть когда на материнской карте интегрированы видео и звуковые карты, контроллеры приводов и др.). С другой стороны, появились требования более удобного и простого доступа к внутренним элементам PC. Если вы открывали крышку корпуса PC и устанавливали новые компоненты (карты расширения, винчестер и др.), то наверняка столкнулись с массой неудобств: кабели периферийных устройств перекрывают доступ к модулям памяти, CPU блокирует возможность установки полноразмерных карт в слоты расширения и пр.
Согласно стандарту АТХ материнская плата развернута на 90°, вследствие чего все слоты расширения становятся пригодными для использования полноразмерных плат, a CPU оказывается под блоком питания, и вентилятор блока питания дополнительно обдувает процессор.
Внешне корпус АТХ похож на корпус типа Desktop и Tower, однако:
— Корпус АТХ оборудован новым блоком питания, отличающимся от своих предшественников размерами, конструкцией и наличием нового разъема для подключения к материнской плате
— Все слоты расширения поддерживают полноразмерные платы
— Наличие интегрированных портов уменьшает количество кабелей и проводов внутри корпуса, что облегчает доступ к компонентам материнской платы
— Все порты ввода/вывода располагаются на одной стороне материнской платы в один ряд и выходят на заднюю стенку корпуса (здесь же могут размещаться видео, аудио и игровой порт)
— Разъемы интерфейсов дисководов и винчестеров расположены рядом с посадочными местами для 3,5″ приводов, следовательно, можно использовать более короткие кабели
В настоящее время появилось большое количество ATX-корпусов типа Desktop, Mini-Tower, Tower.
Вычислительные машины, комплексы, системы и сети
Совокупность технических и программных средств, предназначенных для информационного обслуживания людей и технических объектов, называют обобщающим термином система обработки данных. Другим обобщающим термином является информационная система. Если информационная система используется для управления в технических системах, ее часто называют информационно-управляющей системой. Это наиболее общие названия для систем такого назначения.
Вычислительный комплекс — это несколько ВМ (или вычислительных систем), информационно связанных между собой (обычно по последовательному каналу). При этом каждая ВМ самостоятельно управляет своими вычислительными процессами, и информационный обмен между ВМ комплекса не является интенсивным (в сравнении с информационным взаимодействием процессоров в мультипроцессорных системах). Особенно широкое применение ВК получили в информационно-управляющих системах. Объекты управления в технических системах часто имеют значительную протяженность в пространстве и содержат большое число агрегатов, технологических установок и т.п. Все эти технические средства снабжаются датчиками, характеризующими их состояние, исполнительными органами (двигателями, электромагнитами и пр.), сигнализаторами.
Вычислительной системой называют информационную систему, настроенную на решение задач конкретной области применения, т.е. в ней имеется аппаратная и программная специализация, обеспечивающая повышение производительности и снижение стоимости. Часто ВС содержит несколько процессоров, между которыми в процессе работы происходит интенсивный обмен информацией, которые имеют единое управление вычислительными процессами. Такие системы называются мультипроцессорными.
Современные передовые компьютерные технологии базируются на ТВС (используются также другие равнозначные термины: компьютерные сети, информационно-вычислительные сети). ТВС — сеть обмена и распределенной обработки информации, образуемая множеством абонентских систем и телекоммуникационной подсистемой, реализующей информационное взаимодействие абонентских систем. Отличительной особенностью сетей как класса информационных систем являются развитые функции информационного взаимодействия. По подходам к организации информационного взаимодействия ВМ в сетях телекоммуникационная подсистема напоминает почтовую службу и систему телефонной связи между людьми. При этом набор соответствующих функций непрерывно расширяется, а средства и технологии их реализации совершенствуются. Средства передачи и обработки информации в сети ориентированы на коллективное использование общесетевых ресурсов — аппаратных, информационных и программных.
Абонентская система — это совокупность ВМ, программного обеспечения (ПО), периферийного оборудования, средств связи с телекоммуникационной подсистемой (коммуникационной подсетью).
Коммуникационная подсистема — совокупность физической среды передачи информации, аппаратных и программных средств, обеспечивающих информационное взаимодействие абонентских систем. В качестве физической среды передачи информации используют витую пару, кабель, оптоволокно, электромагнитные волны. Аппаратуру информационных систем, включающую устройства вычислительной техники и телекоммуникаций, называют аппаратным обеспечением.
Второй важной составляющей информационных систем является математическое (программное) обеспечение. Оно включает в себя: программы, обрабатываемые данные, языки программирования, документацию к ним.
Средства вычислительной техники — аппаратные и программные модули, производимые компьютерной индустрией и используемые для построения вычислительных машин, комплексов, систем и сетей.