Arhitectura sistemelor de calcul



Yüklə 234.5 Kb.
səhifə1/4
tarix28.10.2017
ölçüsü234.5 Kb.
  1   2   3   4


ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL

(AUXILIAR DIDACTIC)



Prof. Grecu Daniela
Anexa 3 a Metodologiei de avizare a auxiliarelor didactice nr. 10142/14.11.2012

Înregistrat la I.S.J. Dolj:

Nr. 2729 din 2.04.2015

ARHITECTURA SISTEMELOR DE CALCUL

(auxiliar didactic)

pentru

Modulul IV. Arhitectura unui sistem de calcul







Autorul

Prof. Grecu Daniela



Aria curriculară: Tehnologii

Clasa/clasele: Anul I, Postliceala, calificarea ”Tehnician echipamente de calcul”

Programa şcolară suport: Anexa nr. 9 la OMECI nr. 4857 din 31.08.2009

2015

CUPRINS



Istoric

Structura generala

Unitatea centrala

Placa de bază

Microprocesoare

Memoria

Hard disk-ul

Placa grafică

Placa de sunet

Placa de retea

Echipamente periferice

Bibliografie

Webografie


ISTORIC

Calculatoarele electronice sunt urmasele unor dispozitive de calcul mai rudimentare dar foarte ingenioase, născute din pasiunea si ambitia oamenilor de a efectua calcule din ce în ce mai precise. Paradoxal însă, atât cei pasionati de calcule, între care amintim ilustrele nume ale lui Ampere si Gauss, cât si cei cărora le displăceau calculele (francezul de Condorcet, de exemplu, a împărtit un premiu al Academiei din Berlin în 1774 cu astronomul Tempelhoff fiindcă avea oroare de calcule) erau interesati de dezvoltarea dispozitivelor de calcul automate. Primele probleme de calcul erau exclusiv numerice, dar calculatoarele de astăzi pot solutiona probleme complicate, prelucrând informatii complexe, de tipuri diverse.

Vom enumera în continuare etapele evolutiei dispozitivelor de calcul până la aparitia calculatoarelor moderne, enumerând, cu titlu informativ, si mai ales pentru ingeniozitatea lor, câteva dintre acestea.


  1. Dispozitive de calcul simple

John Napier (1550-1617) a inventat un dispozitiv cu bastonase prismatice pe care erau înscrise produsele cu 1,2,...,9 ale cifrelor de la 1 la 9 pentru simplificarea înmultirii. E. Gunter (1581-1626) a construit scara logaritmică, reducând înmultirea a două numere la operatia de adunare a două segmente prin folosirea formulei log(a x b)=log(a)+log(b). E. Wingate (1593-1656) a perfectionat scara logaritmică cu două rigle gradate care pot aluneca una de-a lungul celeilalte, creând rigla logaritmică ce se mai foloseste si astăzi.

De remarcat că dispozitivele amintite mai sus nu efectuează adunări si necesită operare exclusiv manuală.

În 1642, Blaise Pascal (1623-1662) a inventat o masină de adunat mecanică pentru a-si ajuta tatăl, care era administrator financiar. Masina consta din sase cilindri ce aveau reprezentate cifrele 0,1,...,9 pe câte o bandă. La fiecare rotatie cu 1/10 din lungimea cercului corespunzător, se schimba cifra iar fiecare 10 atins de un cilindru determina trecerea automată, pe cilindrul următor, a unei unităti de ordin superior. Astfel, suma a două numere rezulta în urma rotatiilor succesive făcute pentru primul si al doilea număr. Masina lui Pascal a fost simplificată de Lepine (1725) iar în 1851, V. Schilt a prezentat la Londra o masină de adunat în care cifrele se înscriau pe clape.

Gottfried von Leibniz (1646-1716) a construit masini de adunat si înmultit (1694, 1704) inventând un cilindru suplimentar care permitea repetarea adunărilor în vederea efectuării unei înmultiri (antrenorul). Dispozitivele de calcul descrise de el pentru efectuarea celor patru operatii aritmetice au aplicatii si astăzi.

Thomas de Colmar a creat în 1820 prima masină de adunat si înmultit care a intrat în viata economică.

Charles Babbage a proiectat, între 1834 si 1854, o masină care, folosind rotite de calcul zecimal, urma să execute o adunare într-o secundă dar care n-a fost, din păcate, complet realizată. Munca lui Babbage a fost încurajată de ideile inovatoare ale Adei Byron, numele celor doi rămânând de referintă în pionieratul informaticii prin intuirea unor principii general valabile în informatică, cum ar fi separarea memoriei si unitătii de executie în construirea unui calculator sau posibilitatea utilizării acestuia pentru rezolvarea unor probleme complexe.

P. L. Cebîsev (1821-1894) a construit o masină de adunat si înmultit cu miscare continuă, care semnala sonor momentul de stopare a manivelei.

Viteza de lucru a acestor masini va creste până la câteva zeci de operatii pe secundă prin înlocuirea învârtirii manuale a manivelei cu operatii electrice.

La expozitia de la Paris din anul 1920, Torres y Quevedo a prezentat o masină care efectua înmultiri si împărtiri, numerele fiind introduse prin apăsarea pe clape.

2) În prima jumătate a secolului al XX-lea au fost inventate masini analogice care transformau o problemă matematică (teoretică sau practică) într-una bazată pe mărimi fizice (segmente, unghiuri, intensitatea curentului electric, variatii de potential) pe baza unei analogii. În final se obtinea un rezultat aproximativ dar convenabil din punct de vedere practic. Un exemplu de transpunere a unei probleme numerice în termeni analogici este reducerea înmultirii a două numere la adunarea a două segmente folosind scara logaritmică.

3) Către mijlocul secolului al XX-lea apar calculatoarele electronice (care pot fi si ele numerice sau analogice), capabile să rezolve probleme complexe.

Pe scurt, orice calculator trebuie să fie capabil să memoreze informatii (date si programe), deci contine un dispozitiv de memorie, să comande executia operatiilor, deci contine un dispozitiv de comandă si să le execute (dispozitiv aritmetico-logic).Aceste componente sunt interconectate pentru buna functionare a calculatorului. În scopul realizării legăturilor dintre calculator si exterior, apar dispozitive de introducere a datelor, respectiv extragere a rezultatelor.http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4e/eniac.jpg

Primul calculator electronic a fost construit în 1943 în Statele Unite (Philadelphia) si s-a numit ENIAC. Acesta folosea procedeele de calcul aplicate la calculatoarele mecanice dar, datorită pieselor electronice, avea o viteză mai mare: 32.000 de operatii aritmetice pe secundă. Era de dimensiuni mari, componentele sale principale fiind o memorie pentru date, una pentru instructiuni si o unitate de comandă pentru executia instructiunilor.

În 1947, John von Neumann stabileste principiile de bază pentru calculatoarele clasice (arhitectură von Neumann), valabile până astăzi: la un moment dat, unitatea centrală a calculatorului execută o singură instructiune, instructiunile programului fiind retinute în memoria internă calculatorului.


STRUCTURĂ GENERALA
Un sistem de calcul este un ansamblu de componente hardware (ecipamente fizice,dispozitive) şi componente software (echipamente logice: sistem de operare şi programe specializate)  ce oferă servicii utilizatorului pentru coordonarea şi controlul executării operaţiilor prin intermediul programelor. Echipamentele fizice asigura comunicarea omului cu sistemul de calcul precum si prelucrarea automata a informatiei. Echipamentele logice sunt de fapt programe necesare pentru prelucrarea datelor si afisarea rezultatelor.

Un calculator personal actual este alcătuit din unitate centrală şi dispozitive periferice. Unitatea centrală poate fi montată într-o carcasă orizontală (desktop) sau verticală (tower, care poate fi mini, midi sau big).

Unitatea centrală conţine:

- placa de bază pe care sunt conectate:



  • microprocesorul (UCP);

  • memoria RAM principală;

  • memoria ROM;

  • dispozitive interne suplimentare:

  • placa video;

  • placa de sunet;

  • modem intern;

  • extensii de memorie etc.;

  • porturile ce permit conectarea dispozitivelor periferice;

- dispozitive de memorie externă:

  • HDD

  • FD

  • CD etc.

- sursa de alimentare;

- ventilator etc.

Dispozitivele periferice externe (monitor, tastatura mouse etc.) sunt conectate la UC

prin intermediul unor cabluri seriale sau paralele.




UNITATEA CENTRALA




Placa de bază reprezintă circuitul integrat principal care conţine magistralele sau circuitele electrice care se găsesc într-un calculator.

Procesorul reprezintă unitatea centrală de prelucrare, cea mai importantă componentă a sistemului de calcul. UPC-urile sunt fabricate sub diferite forme, fiecare model având nevoie de un anumit tip de slot sau soket pe placa de bază. Cei mai cunoscuţi producători de microprocesoare sunt Intel şi AMD.

Memoria internă a calculatorului are rolul de a înregistra valori şi de a reda valori. Memoria internă a unui calculator este acea parte a memoriei care intră în contact direct cu microprocesorul. Ea este alcatuită din două mari părţi ROM şi RAM.

ROM (Read Only Memory - Memorie doar citibilă) este o memorie care conţine informaţii, de obicei programe, nemodificabile pe durata utilizării calculatorului. Memoria ROM este scrisă o singură dată, de regulă la fabricarea calculatorului. Acest tip de memorie nu poate fi rescrisă ori ştearsă. Avantajul principal pe care această memorie îl aduce este insensibilitatea faţă de curentul electric. Conţinutul memoriei se păstrează chiar şi atunci când nu este alimentată cu energie. Memoria ROM este o memorie remanentă adică la scoaterea de sub tensiune informaţiile se păstrează.

RAM (Random Access Memory - Memorie cu acces aleator) este o memorie volatilă, ceea ce face ca informaţia conţinută aici să se piardă la decuplarea calculatorului de sub tensiune. Aceasta este memoria care poate fi citită ori scrisă în mod aleator, în acest mod putându-se accesa o singură celulă a memoriei fără ca acest lucru să implice utilizarea altor celule. În practică este memoria de lucru a PC-ului, utilă pentru prelucrarea tempoarară a datelor, după care este necesar ca acestea să fie stocate (salvate) pe un suport ce nu depinde direct de alimentarea cu energie pentru a menţine informaţia. Memoria RAM este o memorie neremanentă, adică la scoaterea de sub tensiune informaţiile se pierd.

HARD-DISK-ul este un disc magnetic, de mare capacitate, care ajută la stocarea datelor pentru sistemele cu microprocesoare. Capacitatea de stocare a unui hard disk este măsurată în biţi. Viteza unui hard disk este măsurată în numărul de mişcări de rotaţie pe minut (RPM). Pentru a mări capacitatea de stocare a unui sistem de calcul se pot adăuga mai multe hard disk-uri.

Placa video reprezintă componenta care generează imaginea de pe ecranul monitorului, la parametrii ceruţi, convertind codurile digitale în modele de biţi pentru fiecare punct vizibil determinând totodată numărul de culori afişate şi rezoluţia finală a imaginii.

Placa de sunet înglobează toate componentele electronice necesare producerii de sunete şi asigură prin caracteristicile hardware câteva funcţii referitoare la componenta audio. Cea mai importantă funcţie este conversia datelor audio digitale în formă analogică, redată de difuzoare sub formă de sunete.

Unităţile CD-ROM reprezintă cel mai popular mediu de distribuţie a datelor cu ajutorul discului denumit compact disk (CD). Aceste dispozitive sunt folosite pentru citirea informaţiilor de pe CD care are o capacitate standard de 650 MB.

Unităţile CD-RW sunt acele unităţi optice cu ajutorul cărora putem transfera informaţiile dintr-un sistem de calcul pe CD, dar şi pentru a citi informaţiile de pe suportul de stocare.

O placă de reţea, numită şi adapter de reţea sau placă cu interfaţă de reţea, este o piesă electronică proiectată petru a permite calculatoarelor să se conecteze la o reţea de calculatoare.

Ventilatorul (unităţile de răcire) sunt acele dispozitive care au rolul de a păstra o temperatură corespunzătoare a diferitelor componente ale sistemului de calcul prin mişcarea aerului din interiorul carcasei.

Sursa de alimentare reprezintă componenta care transformă curentul alternativ, care provine dintr-o priză de curent alternativ, în curent continuu, care are un voltaj mai scăzut. Curentul continuu este folosit pentru alimentarea tuturor componentelor unui calculator.sursa

Alimentarea componentelor sistemului de calcul este realizată de la sursă prin intermediul conectorilor cu care sursa este echipată.



PLACA DE BAZĂ
DEFINIȚIE

Placa de bază– reprezinta suportul fizic şi logic pentru celelalte componente, fiind componenta hardware ce asigură interconectarea fizică a tuturor elementelor din configuraţia unui sistem de calcul.

Placa de bază conține și conectori electrici pentru comunicarea cu celelalte componente ale sistemului calculator. Pe placa de bază se conectează între ele unitatea centrală de prelucrare (UCP) și alte subsisteme și dispozitive electronice: interfețe, memorie, etc.
1280px-acer_e360_socket_939_motherboard_by_foxconn

Placă de bază Acer E360 produsă de Foxconn din 2005
ISTORIE. De mai bine de 20 de ani placa de baza a fost parte integranta a majoritatii calculatoarelor personale reprezentand infrastructura transferului de date pentru computere. Placile de baza (numite si placi principale – “mainboards”) au preluat arhitectura pe care o aveau computerele de tip mainframe: circuite diverse care au diferite roluri, conectate in conectori similari aflati pe aceeasi placa. Ca urmare a imbunatatirii circuitelor si a modului de amplasare placile de baza si-au pastrat dimensiunile sau s-au micsorat in timp ce functionalitatea lor a explodat in ultimii 30 de ani.

La lansarea primului PC in 1982 acel computer continea o placa de baza produsa de IBM (normal, nu?) ce avea un procesor 8088, BIOS-ul, suporti pentru RAM-ul procesorului si o colectie de slot-uri in care puteau fi conectate card-uri auxiliare. Daca doreai o unitate de discheta trebuia sa o achizitionezi separat si sa o conectezi la unul din slot-uri. Facilitand adaugarea de noi carduri IBM si Apple (alt “monstru sacru” al industriei de calculatoare) au realizat doua lucruri:



  • au usurat procedura de crestere a functionalitatii computerului;

  • au deschis calea altor producatori in crearea de componente care sa creasca functionalitatea computerului.


STRUCTURĂ. Elementele principale din structura unei plăci de bază sunt următoarele:

  1. Slotul pentru procesor

  2. Sloturile pentru memoria RAM

  3. Sloturile PCI (Peripheral Component Interconect)

  4. Slotul AGP (Accelerated Graphics Port)

  5. Sloturile PCI Express

  6. Conectorii SATA (Serial AT Attachment)

  7. Conectorii IDE (sau PATA) (Integrated Drive Electronics / Parallel AT Attachment)-

  8. Porturile USB (Universal Serial Bus)

  9. Porturile PS/2

  10. Portul paralel

  11. Conectorul pentru sursa de alimentare

  12. Conectorul de alimentare de 12v pentru procesor

  13. Cipul BIOS

  1. Slotul pentru procesor – este locul unde se introduce procesorul.

21

Socketuri AMD pentru procesoarele desktop:



  • Socket A – Suporta Athlon, Duron, Athlon XP, Athlon MP cat si procesoarele Sempron

  • Socket 754 – Suporta Athlon 64, Sempron, si Turion avand suport pentru DDR-SDRAM in single channel

  • Socket 939 – Suporta Athlon 64, Athlon 64 FX, Athlon 64 X2, cat si seria Opteron 100 avand suport pentru DDR-SDRAM in dual channel.

  • Socket AM2 – Inlocuieste socketurile 754 cat si 939 avand suport pentru DDR2-SDRAM. Suporta procesoarele Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX cat si seria Opteron

  • Socket AM2+ – Are suport pentru DDR2 cat si pentru HyperTransport 3 alaturi de etaje de alimentare separate. Inlocuieste socketul AM2, suportand aceleasi procesoare.

  • Socket AM3 – Viitorul socket de la AMD, va avea suport pentru DDR3 si HyperTransport 3 cat si etaje de alimentare separate. Este anuntat in a doua jumatate a anului 2008.

  • Socket F – Socket pentru procesoarele AMD Quad FX

  • Socketuri INTEL pentru procesoarele desktop:

  • Socket 478 – Suport pentru procesoarele Intel Pentium 4, Celeron, Pentium 4 Extreme Edition, Pentium M.

  • Socket M – Suport pentru procesoarele Intel Core Solo, Intel Core Duo si Intel Core 2 Duo.

  • Socket T (cunoscut ca Socket 775 sau LGA 775) – Suport pentru procesoarele Intel Pentium 4, Intel Pentium D, Pentium Extreme Edition, Core 2 Duo, Core 2 Extreme, Celeron, Xeon 3000, Core 2 Quad (nucleele Northwood, Prescott, Conroe, Kentsfield si Cedar Mill).

  • Socket H (LGA 715) – Viitorul socket, inlocuitor pentru socket T (LGA 775), nu va mai avea controlerul de memorie integrat si va avea un interconect punct-punct mai nou si mai performant.

  1. Sloturile pentru memoria RAM: Sunt sloturile unde sunt introduse placutele de memorie RAM.

dual_channel_color

  • Memorii SDRAM – au un numar de 164 de pini si 2 crestaturi in partea de jos. Acestea nu pot fi conectate in nici un alt slot decat SDRAM.

  • Memorii DDR (DDR1) – au un numar de 184 de pini si o singura crestatura in partea de jos. Aceste memorii se pot conecta numai in sloturi DDR1.

  • Memorii DDR2 – au un numar de 240 de pini si o singura crestatura in partea de jos. Crestatura este asezata diferit fata de DDR1 si DDR3, astfel acest tip de memorie este compatibila doar cu slotul DDR2.

  • Memorii DDR3 – au un numar de 240 de pini si o singura crestatura in partea de jos. Crestatura este asezata diferit fata de DDR1 si DDR2 astfel incat, aceste memorii sa se potriveasca numai in slotul DDR3.




  1. Sloturile PCI (Peripheral Component Interconect): Sunt sloturile unde sunt introduse placile periferice pe platforma PCI (ex.: placa audio, placa de retea, etc.)

4


  1. Slotul AGP (Accelerated Graphics Port) – A fost slotul vechi dedicat pentru placile video. Nu se mai fabrica placi de baza cu slot AGP.

5

  1. Sloturile PCI Express – Sunt sloturile unde sunt introduse perifericele pe platforma PCI Express, cum ar fi placile video.

PCI-ul convențional (PCI este un acronim provenind de la Peripheral Component Interconnect), o parte din standardul PCI Local Bus, este o magistrală pentru atașarea dispozitivelor hardware dintr-un calculator. Aceste dispozitive pot lua fie forma de circuit integrat montat pe placa in sine, numit dispozitiv planar în specificația PCI, fie un card de expansiune care se montează într-un slot. PCI Local Bus a fost implementat mai întâi în PC-urile compatibile IBM, unde a înlocuit combinația de ISA plus un VESA Local Bus, la configurare. Acesta a fost ulterior adoptat și pentru alte tipuri de calculatoare. PCI este înlocuit mai recent cu PCI-X și PCI Express, dar la nivelul anului 2011 majoritatea plăcilor de bază sunt încă prevăzute cu unul sau mai multe sloturi PCI, care sunt suficiente pentru numeroase întrebuințări.

Specificația PCI acoperă dimensiunea fizică (inclusiv de dimensiuni și spațiere de la placa de circuit la marginea contactelor electrice), caracteristici electrice, distribuție și protocoalele. Specificațiile pot fi cumparate de la PCI Grupul interes special (PCI-SIG). Carduri PCI utilizate Tipic la pc-uri includ: cardurile de rețea, plăci de sunet, modemuri, porturi suplimentare cum ar fi USB sau serial, tuner TV carduri și disc controlere. Placile video PCI inlocuiesc AIS și carduri VESA, până când cresterea cerințelor de lățime de bandă depasea capacitățile PCI; interfață preferata pentru plăci video a devenit AGP, și apoi PCI Express. Plăci video PCI rămân disponibile pentru utilizarea cu pc-uri vechi fără sloturi AGP sau PCI Express.



Specificații hardware convenționale. Aceste specificații reprezintă cele mai comune versiuni PCI utilizate în pc-uri normale:

• transferuri de 33 MHz cu ceas sincron rată maxima de transfer de 133 MB/s (133 mb pe secundă) pentru lățime 32-bit (33,33 MHz x 32 biti ÷ 8 biti/byte = 133 MB/s)

• 32-Bit lățime bus

• 32 sau 64 de biți spațiu pentru adrese de memorie (4 gb sau 16 exabyte)

• 32-Bit I/O spatiu port

• 256-Byte (per dispozitiv) spațiu de configurare

• 5-volt semnalare

board_pciexpress


  1. Conectorii SATA (Serial AT Attachment): Sunt conectorii pentru dispozitivele cu cablu SATA (ex.: hard disk, DVD ROM, etc.)

sata-ports


  1. Conectorii IDE, care nu prea se mai gasesc pe placa de baza deoarece se folosesc mai mult acum conectorii SATA (sau PATA) (Integrated Drive Electronics / Parallel AT Attachment)- Sunt conectorii pentru dispozitivele cu cablu IDE (ex.: hard disk, CD/DVD-ROM, floppy, etc.)

motherboard_slot_ide

  1. Porturile USB (Universal Serial Bus) – Sunt sloturile pentru dispozitivele USB.

asus-p6x58



  1. Dostları ilə paylaş:
  1   2   3   4


Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©muhaz.org 2017
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə