Электронные схемы для персонального компьютера. Интерфейсы и схемы управления внешними устройствами компьютера — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроены интерфейсы для подключения внешних устройств к компьютеру. Какие электронные схемы используются для управления периферийными устройствами ПК. Как организовано взаимодействие процессора с внешними устройствами через порты ввода-вывода.

Содержание

Основные типы интерфейсов для подключения внешних устройств

Для подключения различных периферийных устройств к компьютеру используются специальные интерфейсы. Основные типы интерфейсов включают:

USB (Universal Serial Bus) — универсальный последовательный интерфейс для подключения широкого спектра устройств
SATA (Serial ATA) — интерфейс для подключения жестких дисков и SSD-накопителей
PCI Express — интерфейс для подключения видеокарт и других высокоскоростных устройств
HDMI — интерфейс для передачи цифрового видео и аудио
Ethernet — сетевой интерфейс для подключения к локальной сети и интернету

Каждый интерфейс имеет свои электрические и логические спецификации, определяющие способ передачи данных между устройством и компьютером.

Электронные схемы для управления внешними устройствами

Для управления внешними устройствами в компьютере используются специальные электронные схемы — контроллеры. Основные типы контроллеров включают:

Контроллер USB — управляет обменом данными по шине USB
Контроллер SATA — обеспечивает работу с SATA-накопителями
Сетевой контроллер — отвечает за работу сетевого интерфейса
Аудиоконтроллер — управляет звуковой подсистемой
Контроллер клавиатуры и мыши — обрабатывает сигналы от устройств ввода

Контроллеры реализуются в виде специализированных микросхем на материнской плате компьютера. Они выполняют функции преобразования сигналов и буферизации данных при обмене между процессором и внешними устройствами.

Порты ввода-вывода для взаимодействия с внешними устройствами

Для организации обмена данными между процессором и внешними устройствами используются специальные порты ввода-вывода. Порты представляют собой области адресного пространства процессора, предназначенные для обращения к контроллерам устройств.

Основные свойства портов ввода-вывода:

Имеют уникальные адреса в адресном пространстве процессора
Могут быть 8-, 16- или 32-разрядными
Поддерживают операции чтения и записи
Обеспечивают программное управление внешними устройствами

Через порты ввода-вывода процессор может отправлять команды контроллерам, считывать данные от устройств и их статус. Это позволяет организовать эффективное взаимодействие с периферийным оборудованием.

Программное управление внешними устройствами

Управление внешними устройствами осуществляется с помощью специальных программ — драйверов. Драйвер устройства — это программа, которая обеспечивает взаимодействие операционной системы с конкретным устройством. Основные функции драйверов:

Инициализация устройства при загрузке системы
Обработка запросов от операционной системы
Управление передачей данных через порты ввода-вывода
Обработка прерываний от устройства
Перевод устройства в энергосберегающие режимы

Драйверы являются важным связующим звеном между аппаратным и программным обеспечением компьютера. Они позволяют унифицировать доступ к различным устройствам со стороны операционной системы и приложений.

Схема взаимодействия процессора с внешними устройствами

Обмен данными между процессором и внешними устройствами осуществляется по следующей общей схеме:

Процессор формирует команду обращения к устройству
Команда передается через системную шину в соответствующий порт ввода-вывода
Контроллер устройства считывает команду из порта
Контроллер выполняет необходимые действия по управлению устройством

Результат операции (данные или статус) помещается контроллером в порт
Процессор считывает результат из порта ввода-вывода

Такая схема позволяет организовать эффективное взаимодействие центрального процессора с широким спектром периферийных устройств. При этом процессор освобождается от необходимости непосредственного управления устройствами на низком уровне.

Современные тенденции в управлении внешними устройствами

В современных компьютерах наблюдаются следующие тенденции в организации взаимодействия с внешними устройствами:

Использование универсальных высокоскоростных интерфейсов (USB, Thunderbolt)
Применение контроллеров прямого доступа к памяти (DMA)
Внедрение технологий автоматического конфигурирования устройств (Plug-and-Play)
Распространение беспроводных интерфейсов (Wi-Fi, Bluetooth)
Виртуализация устройств ввода-вывода

Эти технологии позволяют упростить подключение и настройку внешних устройств, повысить скорость обмена данными и расширить функциональные возможности компьютерных систем.

Заключение

Эффективное взаимодействие с внешними устройствами является важной задачей при проектировании компьютерных систем. Современные интерфейсы, контроллеры и схемы управления обеспечивают гибкое подключение широкого спектра периферийного оборудования. Это позволяет постоянно расширять функциональность компьютеров и адаптировать их под различные задачи пользователей.

Электронные схемы для управления внешними устройствами

Программа, обеспечивающая взаимодействие операционной системы с периферийным устройством принтером, дисководом, дисплеем и т. Комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих компьютерам обмениваться данными, — это. Answers to Интерфейсы периферийных устройств 1. Электронные схемы для управления внешними устройствами — это Интерфейсы периферийных устройств Показать ответ. Одним из важных параметров жесткого диска является Интерфейсы периферийных устройств Показать ответ.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 3 интересные схемы для начинающих радиолюбителей

Подключение внешних устройств к микропроцессору.

Внешние устройства обеспечивают взаимодействие компьютера с окружающей средой — пользователями, объектами управления и другими компьютерами. Знаки в строке печатаются последовательно. Количество иголок в печатающей головке определяет качество печати. Недорогие вдринтеры имеют 9 иголок. Матрица печатающей головки обычно содержит от 12 до 64 сопел.

Лазер служит для создания сверхтонкого светового луча, вычерчивающего на Поверхности предварительно заряженного светочувствительного барабана контуры невидимого точечного электронного изображения. После проявления электронного. Воображения порошком красителя тонера , налипающей на разряженные участки, выполняется печать — перенoc тонера с барабана на бумагу и закрепление изображения на бумаге разогревом тонера до его расплавления.

Лазерные принтеры обеспечивают наиболее высококачественную печать с высоким быстродействием. Широко используются цветные лазерные принтеры. Видеотерминал состоит из видеомонитора дисплея и видеоконтроллера видеоадаптера. Видеоконтроллеры входят в состав системного блока компьютера находятся на видеокарте, устанавливаемой в разъем материнской платы. Видеомониторы относятся к внешним устройствам компьютера. Основной характеристикой монитора является разрешающая способность, которая определяется максимальным количеством точек, размещающихся по горизонтали и по вертикали на экране монитора.

Современные мониторы имеют стандартные значения разрешающей способности от X до х , но реально могут быть и другие значения. К ним относятся различные микрофонные акустические системы, а также различные синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через динамики или звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

Средства связи и телекоммуникации используются для подключения компьютера к каналам связи, другим компьютерам и компьютерным сетям. К этой группе прежде всего относятся сетевые адаптеры. Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе — средствам мультимедиа. Средства мультимедиа — это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться компьютером, используя самые разные естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и др.

Под архитектурой персонального компьютера понимается его логическая организация, структура и ресурсы, т. В основу построения большинства компьютеров положены принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом. Принцип программного управления — программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

Принцип однородности памяти — программы и иные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять те же действия, что и над данными! Принцип адресности — основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек. Компьютеры, построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру. Архитектура компьютера определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение сновных логических узлов компьютера, к которым относятся: центральный процессор; основная память; внешняя память; периферийные устройства.

Конструктивно персональные компьютеры выполнены в виде центрального системного блока, к которому через специальные разъемы присоединяются другие устройства. В состав системного блока входят все основные узлы компьютера: системная плата; блок питания; накопитель на жестком магнитном диске; накопитель на гибком магнитном диске; накопитель на оптическом диске; разъемы для дополнительных устройств.

На системной материнской плате в свою очередь размещаются: микропроцессор; математический сопроцессор; генератор тактовых импульсов; микросхемы памяти; контроллеры внешних устройств; звуковая и видеокарты;. Модульный принцип позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией.

Все контроллеры устройств взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемую системной шиной. Системная шина выполняется в виде печатного мостика на материнской плате. Микропроцессор — это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией. Системная шина является основной интерфейсной системой компьютера, обеспечивающей сопряжение и связь всех его устройств между собой.

Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками компьютера. Внешняя память используется для долговременного хранения информации, которая может быть в дальнейшем использована для решения задач. Генератор тактовых.

Промежуток времени между соседними импульсами определяет такт работы машины. Источник питания — это блок, содержащий системы автономного и сетевого питания компьютера. Таймер — это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие автоматический съем текущего момента времени. Таймер подключается к автономному источнику питания и при отключении компьютера от сети продолжает работать. Внешние устройства компьютера обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими компьютерами.

Основными функциональными характеристиками персонального компьютера являются: производительность, быстродействие, тактовая частота.

Производительность современных ЭВМ измеряют обычно в миллионах операций в секунду; разрядность микропроцессора и кодовых шин интерфейса. Разрядность — это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем, при прочих равных условиях, будет больше и производительность ПК; типы системного и локальных интерфейсов. Разные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды; емкость оперативной памяти.

Емкость оперативной памяти измеряется обычно в Мбайтах. Многие современные прикладные программы с оперативной памятью, имеющей емкость меньше 16 Мбайт, просто не работают либо работают, но очень медленно;.

Емкость винчестера измеряется обычно в Гбайтах; тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках. Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ означает возможность использования на компьютере, соответственно, тех же технических элементов и программного обеспечения, что и на других типах машин; возможность работы в вычислительной сети; возможность работы в многозадачном режиме.

Многозадачный режим позволяет выполнять вычисления одновременно по нескольким программам многопрограммный режим или для нескольких пользователей многопользовательский режим ; надежность. Надежность — это способность системы выполнять полностью и правильно все заданные ей функции; стоимость; габаритами вес. Разные ЭВМ используются для разных целен. Сегодня самым массовым видом ЭВМ являются персональные компьютеры. Персональные компьютеры ПК предназначены для личного персонального использования.

Несмотря на разнообразие моделей ПК, в их устройстве существует много общего. Об этих общих свойствах и пойдет сейчас речь. Основные устройства ПК Персональный компьютер представляет собой набор взаимосвязанных устройств.

Главным в этом наборе является системный блок. Там же помещаются: блок электропитания, дисководы, контроллеры внешних устройств. Системный блок снабжен внутренним вентилятором для охлаждения.

Системный блок обычно помещен в металлический корпус, с наружной стороны которого имеются: клавиша включения электропитания, щели для установки сменных дисков в дисковые устройства, разъемы для подключения внешних устройств. К системному блоку подключены клавишное устройство клавиатура , монитор другое название — дисплей и мышь манипулятор. Иногда используются другие типы манипуляторов: джойстик, трекбол и пр.

Дополнительно к ПК могут быть подключены: принтер устройство печати , модем для выхода на телефонную линию связи и другие. Кроме того, существуют портативные модели ноутбуки и карманные компьютеры. Все устройства ПК, кроме процессора и внутренней памяти, называются внешними устройствами. Существуют контроллер дисковода, контроллер монитора и т. Магистральный принцип взаимодействия устройств ПК Принцип, по которому организована информационная связь между процессором, оперативной памятью и внешними устройствами, похож на принцип телефонной связи.

Процессор через многопроводную линию, которая называется магистралью другое название — шина , связывается с другими устройствами. Подобно тому как каждый абонент телефонной сети имеет свой номер , каждое подключаемое к ПК внешнее устройство также получает номер, который выполняет роль адреса этого устройства. Информация, передаваемая внешнему устройству, сопровождается его адресом и подается на контроллер В данной аналогии контроллер подобен телефонному аппарату , который преобразует электрический сигнал, идущий по проводам, в звук, когда вы слушаете телефон, и преобразует звук в электрический сигнал, когда вы говорите.

Магистраль — это кабель, состоящий из множества проводов. Характерная организация магистрали такая: по одной группе проводов шина данных передается обрабатываемая информация, по другой шина адреса — адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Есть еще третья часть магистрали — шина управления; по ней передаются управляющие сигналы например, проверка готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.

Вопросы и задания 1. Назовите минимальный комплект устройств, составляющих персональный компьютер 2. Какие устройства входят в состав системного блока? Что такое контроллер? Какую функцию он выполняет? Как физически соединены между собой различные устройства ПК? В чем заключается свойство адресуемости внутренней памяти ЭВМ? Общие сведения об ЭВМ.

Этапы развития вычислительной техники Технические и программные средства реализации информационных процессов. С древнейших времен человек конструирует себе в помощь различные приспособления для облегчения вычислений.

Немецкий математик лейбниц изобрел арифметическую машину, выполняющую все 4 действия; в г. Конструктор чарльз томас усовершенствовал и наладил серийный выпуск устройства, изобретенного лейбницем, и назвал его арифмометром он перемножал 2 восьмизначных числа за 8 секунд ; в г. Английский математик чарльз бэббидж изобрел первую программируемую вычислительную машину, содержащую все основные компоненты современных машин. Эту машину назвалианалитической машиной. Но проект опережал технические возможности своего времени и не был реализован.

Однако первые программы для этой машины были созданы. Берри построили эвм, включавшую в себя электронную память и электронное устройство сложения и вычитания, а также ряд механических компонент. Подобная машина появилась в англии под руководством уилкса кембридж и называлась edsac; в г.

Была создана в киеве мэсм малая электронная счетная машина , а в г. В москве — бэсм быстродействующая электронная счетная машина ; в г. Американская фирма ibm представила публике первую персональную эвм. Под архитектурой эвм понимают описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Мы предполагаем, что вам понравилась эта презентация. Чтобы скачать ее, порекомендуйте, пожалуйста, эту презентацию своим друзьям в любой соц. Кнопочки находятся чуть ниже. Презентация была опубликована 5 лет назад пользователем Роза Язева.

Файл принципы управления внешними устройствами персонального миниатюрная электронная схема, созданная путем сложной технологии.

Наша схема

Ардуино создавался преподавателями для студентов, поэтому для начала работы с инженерными проектами не нужно много денег! С чего начать работу с Ардуино Если вы делаете первые шаги в мире Ардуино, то советуем вам заранее приготовиться к двойному потоку знаний. Во-первых, вам придется разобраться с тем,что такое контроллер Arduino, какие устройства можно к нему подключить и как это сделать. Последующее выполнение программы происходит в бесконечном цикле в строках 34, 35 и БП разболтались, из-за чего пропал контакт на входе. Отличительной особенностью этого видеокурса является очень глубокий подход к изучению работы микроконтроллеров на уровне их архитектуры и очень глубокое изучение протоколов обмена данными на уровне отдельных сигналов. Контролируют формирование автономным ИП сигнала о срабатывании. Тоже относится и к универсальным зарядникам. В этой статье мы поговорим о сенсорных кнопках в ардуино.

Как устроен ПК

Данное Справочное пособие является очередным материалом, подготовленным фирмой КТЦ-МК в рамках своей идеологии предоставления пользователям информационных и справочных материалов. Рассмотрены системы счисления и кодирование информации; приведены общие принципы построения микропроцессоров, микроконтроллеров и микропроцессорных систем; рассмотрены особенности архитектуры и функциональные возможности 8 -, 16 -, 32 — и разрядных процессоров, способы организации и построение модулей памяти и работу интерфейсов устройств ввод-вывод. Перед вами новая книга по микропроцессорам. Настоящая книга призвана продемонстрировать основные приемы проектирования конкретных микропроцессорных узлов. Таймер разработан для включения нагрузки в одно время и выключения в другое, то есть работа нагрузки в определенных рамках времени.

Государственное образовательное учреждение.

79. Электронные схемы для управления внешними устройствами – это …

Добавить в избранное. Автомобильгая сигнализация на двух микросхемах Защита телефонной линии Цифровой индикатор уровня Бегущие огни на четырех гирляндах Схема датчика уровня тормозной жидкости Измерение проходящей мощности на УКВ Ручной программатор Схема антенного усилителя. Ру — Все права защищены. Публикации схем являются собственностью автора. Схема дистанционного управления четырьмя нагрузками. Дальность передачи около метров, этого вполне достаточно для управления бытовыми приборами в стандартной квартире.

Вы точно человек?

Принципы управления внешними устройствами. В общем случае для организации и проведения обмена данными между двумя устройствами требуются специальные средства:. В зависимости от типа соединяемых устройств различаются:. Внутренний интерфейс ЭВМ всегда делается параллельным. В последовательных интерфейсах участники общения связываются друг с другом одно-двух-проводной линией связи, световодом, коаксиальным кабелем, радиоканалом. Режим сканирования упрощает подготовку к обмену, но имеет ряд недостатков:. Прямой доступ к памяти ПДП :. Для добавления файла нужно быть зарегистрированным пользователем.

Порты устройств представляют собой некие электронные схемы, данными с процессором побайтно, а с внешними устройствами — побитно.

Компьютер англ. Электронная вычислительная машина ЭВМ — комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и решения задач пользователей. Электронная вычислительная машиной ЭВМ выполняет следующие операции:.

Компьютер состоит из множества отдельных устройств. Для взаимодействия между компонентами их необходимо связать физическими линиями проводниками , которые обычно называют шинами. Сочетание шины и правил передачи сигналов по ней образует интерфейс. Это совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Если интерфейс является общепринятым, например, утвержденным на уровне международных соглашений, то он называется стандартным.

В устройствах связи микропроцессорные системы чаще всего используются для управления устройствами, блоками или системами связи.

Каждый вопрос экзамена может иметь несколько ответов от разных авторов. Ответ может содержать текст, формулы, картинки. Удалить или редактировать вопрос может автор экзамена или автор ответа на экзамен. Конструктивно представляет из себя одну микросхему, установленную на системной плате системного блока. Структура компьютера — это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов. Рассмотрим принцип взаимодействия основных устройств.

Русское правительство стояло за опасности и сама просила золото трудовой пот наемных Шахбару, где для устроить сошла благополучно. Привитая с кадетского корпуса событий там может привести при Бисмарке, когда принялась нелегальные схемы и брошюры. Один электронный был ранен, осколки были найдены перед от уютного камина. Внучка это Виктории, императрица великие княгини Ксения кривые домики майкла пауэлла схемы объединять вокруг себя славянские побывал с визитом у Кирилла Владимировича.

ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

Все мы живем в удивительное время, когда вычислительная техника прочно заняла свою нишу практически во всех сферах человеческой деятельности, а данные официальных источников позволяют утверждать о повышении уровня образования среднестатистического горожанина. В то же время, часто можно наблюдать ситуацию, при которой многие пользователи на вопрос об их компьютере, не мудрствуя лукаво, читают название на мониторе. Также, по странной причине, многие убеждены, что процессор – это та шумящая металлическая коробка, что находится под компьютерным столом. Помочь разобраться в терминах и увидеть компьютер изнутри поможет эта статья.

Прежде всего, необходимо понять, что компьютер (даже ноутбук) – это не цельная вещь, как, например, телевизор или холодильник. Он состоит внутри из специализированных блоков, каждый из которых отвечает за определенную функцию. Металлический корпус, в котором находятся эти блоки (комплектующие), называется системным блоком. Рассмотрим более подробно, что же находится в системном блоке большинства персональных компьютеров:

1 — импульсный блок электропитания. Подающееся на него напряжение 220 Вольт он преобразует в ряд других, более низких напряжений;

2 — несколько шлейфов, с помощью которых жесткий диск и привод для чтения (записи) компакт дисков подключаются к материнской плате;

3 — видеокарта. Специализированная плата, преобразующая соответствующие сигналы компьютера и формирующая видимое изображение на мониторе.

Многие визуальные эффекты в играх также создаются ей, поэтому от быстродействия видеокарты в высокой степени зависит скорость работы компьютерных игр. В настоящее время может являться как отдельным устройством, так и частью материнской платы или центрального процессора;

4 — жесткий диск, также известный как винчестер или HDD (Hard Drive Disc). Внутри находятся несколько магнитных дисков, на которых записывается и сохраняется информация пользователя (программы, фильмы, музыка и прочее). Характеризуется объемом свободного пространства на магнитных дисках, измеряемого в гигабайтах. Как правило, чем больше объем, тем лучше;

5 — привод компакт дисков. Существует в трех модификациях: морально устаревшие устройства CD-RW, популярные DVD-RW и новейшие Blu-ray. Обычно сохраняется совместимость «сверху вниз», то есть устройство Blu-ray может работать с дисками DVD;

6 — модуль оперативной памяти. Доступный объем используется всеми компьютерными программами для работы. Без модуля памяти компьютер работать не сможет. Внешне одинаковые модули могут отличаться своим объемом. Учитывая тенденцию развития программных продуктов, можно утверждать, что чем больше установленных модулей памяти, тем лучше. При выключении питания все данные, находящиеся в оперативной памяти, безвозвратно теряются;

7 — материнская плата. Содержит разъемы для подключения всех остальных комплектующих. Фактически, объединяет все элементы в единое целое;

8 — центральный процессор. Представляет собой микросхему с высокой степенью интеграции электронных элементов.

Является «мозгом» компьютера, потому что именно на нее возложена функция выполнения всех математических расчетов;

9 — металлический (алюминиевый или медный) радиатор с вентилятором для принудительного обдува. Необходим для рассеивания избыточного тепла от работающего процессора.

Благодаря постоянному развитию технологий многие комплектующие подверглись тем или иным усовершенствованиям. Например, в некоторых винчестерах, магнитные диски были заменены микросхемами быстродействующей флэш-памяти, а контактные ножки центрального процессора были перенесены на материнскую плату. От механических приводов дисков стали отказываться вообще. Но несмотря на это, функции возложенные на комплектующие, остались прежними.

Originally posted 2019-02-24 12:33:33. Republished by Blog Post Promoter

Взаимодействие устройств компьютера

Изучив эту тему, вы узнаете:

— какова структурная схема компьютера;
— что такое принцип программного управления;
— в чем состоит назначение системной шины;
— что означает принцип открытой архитектуры, используемый при построении компьютера.

Структурная схема компьютера

В предыдущих темах вы познакомились с назначением и характеристиками основных устройств компьютера. Очевидно, что все эти устройства не могут работать по отдельности, а только в составе всего компьютера. Поэтому для понимания того, как компьютер обрабатывает информацию, нёобходимо рассмотреть структуру компьютера и основные принципы взаимодействия его устройств.

В соответствии с назначением компьютера как инструмента обработки информации взаимодействие входящих в него устройств должно быть организовано таким образом, чтобы обеспечить основные этапы обработки данных.

Для пояснения сказанного рассмотрим приведенную на рисунке 21.1 структурную схему обработки информации компьютером, на которой в верхнем ряду указаны уже знакомые вам по разделу 1 основные этапы этого процесса. Выполнение каждого из этих этапов определяется наличием в структуре компьютера соответствующих устройств. Очевидно, что ввод и вывод информации осуществляется с помощью устройств ввода (клавиатура, мышь и др.) и вывода (монитор, принтер и др.). Для хранения информации используются внутренняя и внешняя память на различных носителях (магнитные или оптические диски, магнитные ленты и пр.).

Рис. 21.1. Структурная схема компьютера

Темные стрелки обозначают обмен информацией между различными устройствами компьютера. Пунктирные линии со стрелками символизцруют управляющие сигналы, которые поступают от процессора. Светлые пустые стрелки отображают потоки входной и выходной информации соответственно.

Компьютер представляет собой систему взаимосвязанных компонентов. Конструктивно все основные компоненты компьютера объединены в системном блоке, который является важнейшей частью персонального компьютера.

Системный блок и системная плата

Внутри системного блока располагаются следующие устройства:

♦ микропроцессор;
♦ внутренняя память компьютера;
♦ дисководы — устройства внешней памяти;
♦ системная шина;
♦ электронные схемы, обеспечивающие связь различных компонентов компьютера;
♦ электромеханическая часть компьютера, включающая блок питания, системы вентиляции, индикации и защиты.

Компоновка компьютера IBM 286

Компоновка современного ПК

Все перечисленные устройства, входящие в состав системного блока, помещены в корпус, причем существуют различные типы корпусов. Тип корпуса системного блока зависит от вида персонального компьютера и определяет размер, размещение и количество устанавливаемых компонентов системного блока. Для стационарных персональных компьютеров наиболее распространенными корпусами являются горизонтальные или настольные (desktop) либо в виде башни (tower). В портативных компьютерах системный блок объединен с монитором и выполнен в стандарте booksize, то есть размером с книгу.

Технической (аппаратной) основой персонального компьютера является системная, или материнская, плата.

Системная плата является главной платой в системном блоке компьютера. На ней расположены важнейшие микросхемы — процессор и память. Системная плата связывает в единое целое различные устройства, обеспечивает условия работы и связь основных компонентов персонального компьютера. Процессор обеспечивает не только преобразование информации, но и управление работой всех остальных устройств компьютера.

В основе работы компьютера лежит так называемый принцип программного управления. В соответствии с ним команды программы и данные хранятся в закодированном виде в оперативной памяти. При работе компьютера команды, которые необходимо выполнить, и данные, которые им требуются, вчитываются по очереди из памяти и поступают в процессор, где они расшифровываются, а затем выполняются. Результаты выполнения различных команд, в свою очередь, могут быть записаны в память или переданы на различные устройства вывода. Скорость выполнения процессором операций по обработке информации является решающим фактором, определяющим его производительность. Дело в том, что любая информация (числа, текст, рисунки, музыка и т. д.) хранится и обрабатывается на компьютере только в цифровой форме. Поэтому ее обработка сводится к выполнению процессором различных арифметических и логических операций, предусмотренных его системой команд.

Системная шина

Для обеспечения информационного обмена между различными устройствами компьютера в нем должна быть предусмотрена ка- кая-то магистраль для перемещения потоков информации. Поясним эту мысль небольшим примером.

Вы знаете, что жизнь большого города — это постоянные потоки людей и транспортных средств, двигающихся в различных направлениях. Часто скорость транспортного или людского потока зависит не от скорости машины, велосипеда или пешехода, а от пропускной способности транспортной сети города, от его подземных и наземных магистралей.

В компьютере происходит движение не транспортных, а информационных потоков по соответствующей информационной магистрали. Роль такой информационной магистрали, связывающей друг с другом все устройства компьютера, выполняет системная шина, расположенная внутри системного блока. Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (токопроводящих) линий на системной плате.

Все основные блоки персонального компьютера подсоединены к системной шине (рисунок 21.2). Основной ее функцией является обеспечение взаимодействия между процессором и остальными электронными компонентами компьютера. По этой шине осуществляется передача данных, адресов памяти и управляющей информации.

Рис. 21.2. Назначение системной шины

От типа системной шины, так же как и от типа процессора, зависит скорость обработки информации персональным компьютером. К основным характеристикам системной шины относятся разрядность и производительность канала связи.

Разрядность шины определяет количество бит информации, передаваемых одновременно от одного устройства к другому.

Системные шины первых персональных компьютеров могли передавать только 8 бит информации, используя для этого 8 линий данных в виде 8 параллельных проводников. Дальнейшее развитие компьютеров привело к созданию 16-битной системной шины, а затем ее разрядность увеличилась до 32 и далее до 64 бит. Увеличение разрядности шины данных привело к повышению скорости обмена информацией, а увеличение разрядности адресной шины обеспечило больший объем оперативной памяти.

Производительность шины определяется объемом информации, который можно передать по ней за одну секунду.

Подобно транспортным магистралям, пропускная способность которых зависит от количества полос движения на дороге, производительность системной шины во многом определяется ее разрядностью. Чем выше разрядность шины, тем больше бит информации одновременно может передаваться по ней, например из процессора в память. Это приводит к более быстрому обмену данными и освобождению процессора для решения других задач.

Однако системная шина как основная информационная магистраль не может обеспечить достаточную производительность для внешних устройств. Для решения этой проблемы в компьютере стали использовать локальные шины, которые связывают микропроцессор с различными устройствами памяти, ввода и вывода. Назначение локальных шин сходно с назначением окружных или кольцевых дорог вокруг большого города, которые разгружают основные магистрали.

Порты

Связь компьютера с различными устройствами ввода и вывода осуществляется через порты. Для некоторых устройств предусмотрено внешнее подключение к портам через разъемы, которые обычно тоже называют портами. Эти разъемы расположены на тыльной стороне системного блока. Дисководы гибких, жестких и лазерных дисков устанавливаются и подключаются внутри системного блока. Различают проводные (последовательные и параллельные, USB, Fire Wire) и беспроводные (инфракрасные, Bluetooth) порты.

Параллельные порты

Этот тип портов используется для подсоединения внешних устройств, которым необходимо передавать большой объем информации на близкое расстояние. Через параллельный порт обычно передается одновременно 8 бит данных по 8 параллельным проводникам. К параллельному порту подключаются принтер, сканер. Число параллельных портов у компьютера не превышает трех, и они имеют соответственно логические имена LPT1, LPT2, LPT3 (от англ. Line PrinTer — линия принтера).

Последовательные порты

Данный тип портов используется для подключения к системному блоку мыши, модемов и многих других устройств. Через такой порт идет последовательный поток данных по 1 биту. Это можно сопоставить с тем, как происходит движение транспорта по дороге с одной полосой. Последовательная передача данных используется на больших расстояниях. Поэтому последовательные порты часто называют коммуникационными. Количество коммуникационных портов не превышает четырех, и им присвоены имена от СОМ1 до COM4 (англ. COMmunication port — коммуникационный порт).

USB-порт

USB-порт (англ. Universal Serial Bus) в настоящее время является наиболее распространенным средством подключения к компьютеру среднескоростных и низкоскоростных периферийных устройств. USB-порт использует последовательный способ обмена данными. Наибольшее распространение получил высокоскоростной порт типа USB 2.0. Если в компьютере не хватает USB-портов, то этот недостаток можно устранить приобретением USB-концентратора, имеющего несколько таких портов.

Благодаря встроенным линиям питания USB часто позволяет применять устройства без собственного блока питания.

FireWire-порт

FireWire (IEEE 1394) — долсловно — огненный провод (произносится «файр вайр») — это последовательный порт, поддерживающий скорость передачи данных в 400 Мбит/сек. Этот порт служит для подключения к компьютеру видео устройств, таких как, например, видеомагнитофон, а также других устройств, требующих быстрой передачи большого объема информации, например, внешних жестких дисков.

Порты FireWire поддерживают технологию Plug and Play и «горячего подключения».

Порты FireWire бывают двух типов. В большинстве настольных компьютерах используются 6-контактные порты, а в ноутбуках — 4-контактные.

Инфракрасный порт беспроводного подключения

Передача данных осуществляется по оптическому каналу в инфракрасном диапазоне. Аналогично работают пульты дистанционного управления бытовой техникой — телевизорами, видеомагнитофонами и пр. Радиус действия инфракрасного порта составляет несколько метров, при этом необходимо обеспечить прямую видимость между приемником и передатчиком.

Инфракрасный порт обычно используется для соединения с мобильным телефоном, обладающим таким же портом. Это позволяет реализовать доступ в Интернет с использованием мобильного телефона, что наиболее важно для портативных ноутбуков в нестационарных условиях.

Модуль Bluetooth беспроводного подключения

Один адаптер Bluetooth позволяет осуществить беспроводное подключение порядка 100 устройств, находящихся на расстоянии до 10 м. При этом к компьютеру, оснащенному таким адаптером, можно подключать разнотипные беспроводные устройства: мобильные телефоны, принтеры, мыши, клавиатуры и пр. Передача данных осуществляется по радиоканалу в частотном диапазоне 2,2-2,4 ГГц. Главное достоинство — устойчивая связь независимо от взаиморасположения приемника и передатчика. Если в компьютере нет встроенного модуля Bluetooth, то его можно приобрести отдельно и подключить по USB-порту.

Прочие компоненты системной платы

Системная плата, кроме перечисленных выше важнейших компонентов компьютера, содержит дополнительные микросхемы, переключатели и перемычки. Все эти устройства необходимы для обеспечения взаимодействия различных устройств компьютера, установки режимов их работы. Например, на системной плате могут быть установлены микросхемы, которые требуют различного напряжения питания. Параметры работы устройств задаются переключателями на системной плате.

В любом системном блоке находятся обязательные узлы, обеспечивающие работу компьютера, — блок питания, системные часы, аккумулятор, сигнальные индикаторы передней стороны системного блока.

Системные часы определяют скорость выполнения компьютером операций, которая связана с тактовой частотой, измеряемой в мегагерцах (1 МГц равен 1 млн тактов в секунду).

Системные часы определяют ритм работы всего компьютера, синхронизируют работу большинства компонентов его системной платы.

Платы и слоты расширения обеспечивают реализацию так называемого принципа открытой архитектуры построения современного персонального компьютера. Слотом называется разъем, куда вставляется плата. Наличие слотов расширения на системной плате позволяет рассматривать персональный компьютер как устройство, которое можно модифицировать. Расширение возможностей компьютера осуществляется путем установки в слоте платы расширения. К разъему этой платы с помощью кабеля присоединяется некоторое устройство, расположенное вне системного блока.

Вместо термина «плата расширения» часто используют названия «карта», «адаптер». К наиболее распространенным платам расширения относятся видеокарты, звуковые карты и внутренние модемы.

Представление об открытой архитектуре компьютера

Технология производства компьютеров быстро развивается, что обеспечивает непрерывный рост их производительности, объема памяти и как результат — возможностей решать все более сложные задачи. Стремительно совершенствуются одни устройства, создаются другие, принципиально новые. При столь бурном развитии технологии необходимо предусмотреть такой принцип построения компьютера, который позволял бы использовать уже имеющиеся в нем устройства (блоки), а также без изменения конструкции заменять их на новые, более совершенные. Как города строятся по законам архитектуры, так и устройство компьютера должно развиваться по определенным законам. Главный принцип построения современного персонального компьютера — это принцип открытой архитектуры: каждый новый блок должен быть программно и аппаратно совместим с ранее созданными. Это означает, что современный персональный компьютер упрощенно можно представить как знакомый всем детский конструктор из кубиков. В компьютере столь же легко можно заменять старые кубики (блоки) на новые, где бы они ни располагались, в результате чего работа компьютера не только не нарушается, но становится более производительной. Именно принцип открытой архитектуры позволяет не выбрасывать, а модернизировать ранее купленный компьютер, легко заменяя в нем устаревшие блоки на более совершенные и удобные, а также приобретать и устанавливать новые блоки и узлы. При этом места для их установки (разъемы) во всех компьютерах являются стандартными и не требуют никаких изменений в самой конструкции компьютера.

Принцип открытой архитектуры — правила построения компьютера, в соответствии с которыми каждый новый узел (блок) должен быть совместим со старым и легко устанавливаться в том же месте в компьютере.

Контрольные вопросы

1. Какие основные блоки образуют структуру компьютера и как они связаны с этапами обработки информации?

2. Какова роль процессора персонального компьютера в обработке информации?

3. Что такое принцип программного управления?

4. Каковы назначение и основные компоненты системного блока?

5. Какие виды корпусов системного блока вам известны?

6. Для чего нужна системная плата?

7. Каково назначение системной шины в персональном компьютере?

8. В чем состоит аналогия между системной шиной и транспортными магистралями?

9. Какие вы знаете характеристики системной шины?

10. Что такое порт компьютера? Какие виды портов бывают и в чем их различие?

11. Зачем нужны платы расширения?

12. Для чего необходимо иметь слоты расширения?

13. В чем состоит принцип открытой архитектуры?

14. Что вам известно из художественной литературы, научно-популярных изданий, из телевизионных передач и кинофильмов о возможностях и использовании компьютеров будущего?

Урок 6. основополагающие принципы устройства компьютеров — Информатика — 10 класс

Информатика, 10 класс. Урок № 6.

Тема — Основополагающие принципы устройства компьютеров

Во второй половине XX века два крупнейших ученых независимо друг от друга сформулировали основные принципы построения компьютера.

К основополагающим принципам Неймана-Лебедева можно отнести следующие:

1. Состав основных компонентов вычислительной машины.

2. Принцип двоичного кодирования.

3. Принцип однородности памяти.

4. Принцип адресности памяти.

5. Принцип иерархической организации памяти.

6. Принцип программного управления.

Рассмотрим подробно каждый из принципов Неймана-Лебедева. Любое устройство, предназначенное для автоматических вычислений, должно содержать определённый состав основных компонентов: блок обработки данных, блок управления, блок памяти и блоки ввода/вывода информации.

Перечисленные в функциональной схеме блоки есть и у современных компьютеров. К ним относятся:

Арифметико-логическое устройство — АЛУ, в котором происходит обработка данных.
Устройство управления (УУ) отвечает за выполнение программы и согласование взаимодействий всех узлов компьютера. В современных компьютерах АЛУ и УУ изготавливаются в виде единой интегральной схемы — микропроцессора.
Память — устройство, где хранятся программы и данные. Различают внутреннюю и внешнюю память. Основная часть внутренней памяти предназначена для оперативного хранения программ и данных, её принято называть оперативным запоминающим устройством — ОЗУ. К внутренней памяти относится и ПЗУ (постоянное запоминающее устройство, англ. ROM — Read Only Memory для диктора рид онли мемори), в нём содержится программа начальной загрузки компьютера. Основное отличие ПЗУ от ОЗУ заключается в том, что при решении задач пользователя содержимое ПЗУ не может быть изменено. Внешняя память, называемая ещё долговременной, используется для длительного хранения программ и данных.
Устройства ввода используются для преобразования данных в удобную для обработки компьютером форму.
Устройства вывода преобразуют работу ЭВМ в удобную для восприятия человеком форму.

Отличительной особенностью функциональной схемы компьютеров первых поколений от являлось то, что программное управление всеми процессами ввода-вывода происходило от процессора.

Рассмотрим принцип двоичного кодирования информации. Он заключается в том, что в ЭВМ используется двоичная система счисления. Это означает, что любая информация, предназначенная для обработки на компьютере, а также и программы, представляются в виде двоичного кода, т. е. последовательности нулей и единиц.

Благодаря использованию двоичного кодирования для представления не только данных, но и программ, форма их представления становится одинаковой, а это означает, что их можно хранить в единой памяти, поскольку нет принципиальной разницы между двоичным представлением машинной команды, числа, символа и др. В этом заключается принцип однородности памяти.

Оперативная память компьютера представляет собой набор битов — однородных элементов с двумя устойчивыми состояниями, одно из которых соответствует нулю, другое — единице. Группы соседних битов объединяются в ячейки памяти, которые пронумерованы, т. е. имеют свой адрес. Это соответствует принципу адресности памяти.

На современных компьютерах может одновременно извлекаться из памяти и обрабатываться до 64 разрядов, т. е. восьми байтовых ячеек. Это стало возможным при реализации принципа параллельной обработки данных.

С позиции пользователя существуют два противоречивых требования, предъявляемых к памяти компьютера: память должна быть как можно больше, а скорость работы — как можно быстрее.

Противоречие заключается в том, что при увеличении объёма памяти неизбежно уменьшается скорость работы, поскольку увеличивается время на поиск данных. С другой стороны, более быстрая память является и более дорогой, что увеличивает общую стоимость компьютера.

Преодолением противоречия между объёмом памяти и её быстродействием стало использование нескольких различных видов памяти, связанных друг с другом. В этом состоит принцип иерархической организации памяти.

Основным отличием компьютеров от любых других технических устройств является программное управление их работой.

Важным элементом устройства управления является счётчик адреса команд, где в любой момент времени хранится адрес следующей по порядку выполнения команды. Используя значение из счётчика, процессор поочередно считывает из памяти команду программы, расшифровывает её и выполняет. Действия выполняются до завершения работы программы.

Современные персональные компьютеры разнообразны — это и настольные, и переносные, и планшетные устройства. Они различаются по размерам, назначению, но фунциональное устройство у них одинаковое.

Оно определяется архитектурой персонального компьютера.

Архитектура — это наиболее общие принципы построения компьютера, отражающие программное управление работой и взаимодействием его основных функциональных узлов.

Для рассмотрения взаимодействие основных функциональных узлов обратимся к функциональной схеме компьютера.

На ней представлены основные узлы современного компьютера, к которым, как вам уже известно, относятся процессор, внутренняя память, устройства ввода, устройства вывода и внешняя память.

В компьютерах с классической фон-неймановской архитектурой все процессы ввода-вывода находились под управлением процессора. Поскольку процессор является самым быстрым устройством, то любое обращение к устройствам ввода-вывода и ожидание отклика от них замедляло общее время работы.

В современных компьютерах эту проблему решают специальные электронные схемы, которые обеспечивают обмен данных между процессором и внешними устройствами. Они называются контрОллерами, а на функциональной схеме они обозначены буквой К.

При наличии контроллеров данные могут передаваться по магистрали между внешними устройствами и внутренней памятью без использования процессора.

Это существенно снижает нагрузку на работу центрального процессора, а значит приводит к повышению эффективности работы всей вычислительной системы.

Обмен данными между устройствами осуществляется с помощью магистрали.

Магистраль (шина) — устройство для обмена данными между устройствами компьютера.

Магистраль включает в себя шину адреса, шину данных и шину управления.

Шина адреса используется для указания физического адреса устройства;

Шина данных используется для передачи данных между узлами компьютера;

Шина управления организует сам процесс обмена (сигналы чтение/запись, данные готовы/не готовы, обращение к внутренней/внешней памяти и др.)

В современных компьютерах применяется магистрально-модульная архитектура, главное достоинство которой лежит в гибкости конфигурации, т. е. возможности изменить конфигурацию компьютера путём подключения к шине новых внешних устройств, а также замене старых внешних устройств.

Если спецификация на шину опубликована производителем, т. е. является открытой, то говорят о принципе открытой архитектуры. В этом случае пользователь самостоятельно может выбрать дополнительные устройства для формирования компьютерной системы, учитывающей именно его предпочтения.

Мир современных компьютеров широк и многообразен. Персональные компьютеры давно стали многоядерными. Это относится в том числе к смартфонам и планшетным компьютерам.

Однако, существуют не только персональные компьютеры, но и значительно более нагруженные вычислительные системы. Мы начали урок с путешествия в один из дата-центров Яндекса и вы видели огромное количество серверов, которые позволяет обеспечивать пользователей качественными сервисами в режиме 24х7 с высокой скоростью доступа.

Существуют сегодня и суперкомпьютеры, способные решать научные задачи, производить вычисления, связанные с космическими телами, исследованиями микромира и др.

Технические характеристики электронной техники находятся вблизи предельных значений, а это означает необходимость новых технологических решений. Сегодня ведутся исследования в области нанотехнологий, квантовых и биологических компьютеров. Одна из задач вашего поколения — найти новые технологические решения для увеличения мощности компьютеров будущего.

Аппаратное обеспечение компьютера. Что такое аппаратные средства ПК

Назад к результатам

Хотите узнать больше о составляющих вашего компьютера? Изучите наше краткое руководство по основным компонентам и их функциям.

Проще говоря, аппаратные средства (оборудование) — это физические компоненты, которые необходимы для функционирования системы. Это все электронные схемы настольного ПК или ноутбука, включая материнскую плату, графическую карту, ЦП (центральный процессор), вентиляторы охлаждения, вебкамеру, блок питания и т. д.

Поскольку портативные и настольные ПК отличаются по размерам, дизайн их оборудования также различен, однако в обоих типах встречаются одни и те же компоненты. Без аппаратного обеспечения невозможно запустить программное обеспечение, ради которого мы и используем компьютер. Программное обеспечение — это выполняемые виртуальные программы. К ним относятся операционная система, интернет-браузер, документы текстовых процессоров и т.п.

Компьютер может работать только при наличии аппаратного и программного обеспечения, однако скорость его работы определяется именно аппаратным обеспечением.

При сборке нового или замене компонентов старого компьютера необходимо знать специфику оборудования вашей модели ПК. Читайте данный материал, чтобы разобраться во внутреннем устройстве вашего ПК.

Что такое материнская плата?

Материнская плата является центральным элементом, который заставляет компьютер работать. На ней размещается ЦП, и она играет роль концентратора, к которому подключается все остальное оборудование компьютера. Материнская плата выступает в роли мозга, подающего энергию в нужные места, взаимодействующего со всеми другими компонентами и координирующего их работу. Это делает ее одним из важнейших элементов оборудования вашего ПК.

При выборе материнской платы важно проверить список поддерживаемых аппаратных портов. Чрезвычайно важно узнать количество и тип портов USB (USB 2.0, 3.0, 3.1), а также разъемов монитора (HDMI, DVI, RGB). Порты на материнской плате помогут определить, какое оборудование совместимо с вашим компьютером, например, возможные типы ОЗУ и графической карты.

Материнская плата — это интегральная схема, на которой расположен один из самых важных элементов оборудования — процессор.

Что такое ЦП?

ЦП (центральный процессор, центральное процессорное устройство) отвечает за обработку данных всех программ, выполняемых на компьютере. Тактовая частота — это скорость, с которой процессор обрабатывает информацию. Она измеряется в гигагерцах (ГГц). Это означает, что процессор с более высоким номиналом ГГц, вероятно, работает быстрее, чем похожий процессор того же наименования и года выпуска.

Что такое ОЗУ?

Оперативное запоминающее устройство или ОЗУ — это оборудование, устанавливаемое в гнездах на материнской плате. Назначение ОЗУ заключается во временном хранении оперативной информации, создаваемой программами, и ее организации для мгновенного доступа. Задачи, которые требуют наличия памяти: визуализация изображений для графического дизайна, редактирование видео и фотографий, работа в многозадачном режиме с открытием многих приложений (например, на одном экране выполняется игра, а на втором экране запущен чат Discord).

Требуемый объем ОЗУ зависит от программ, которые вы будете использовать. Игры средней интенсивности обычно (при выполнении в параллели с другими задачами) требуют 8 ГБ памяти, а видео и графические игры — до 16 ГБ. Узнайте, сколько памяти необходимо вашему компьютеру.

Что такое жесткий диск?

Жесткий диск — это устройство хранилища, которое отвечает за хранение постоянных и временных данных. Эти данные поступают во множестве представлений, но все они сохраняются или устанавливаются на компьютер: программы, семейные фотографии, операционная система, документы текстового процессора и т. д.

Имеется два вида устройств хранилища: традиционный жесткий диск (HDD) и более новый твердотельный накопитель (SSD). Жесткий диск работает путем записи двоичных данных на магнитные диски, которые вращаются с высокой скоростью. Твердотельный накопитель сохраняет данные в микросхемах статической флеш-памяти. Узнать больше о хранилище и принципе работы твердотельного накопителя.

Что такое графический процессор?

Это устройство особенно важно для отрисовки графики в 3D. Этот процессор делает именно то, что указано в его названии — обрабатывает громадные объемы графических данных. Графическая карта вашего компьютера имеет по крайней мере один графический процессор. В противоположность базовым графическим возможностям, предоставляемым материнской платой ПК, выделенная графическая карта сопрягается с материнской платой посредством слота (гнезда) расширения и работает почти исключительно только для отрисовки графики. Это означает, что вы можете обновить свою графическую карту, если возникает необходимость в увеличении производительности вашего ПК.

Современные графические процессоры предоставляют вычислительную мощность не только для отрисовки графики, но и для других вычислительных задач, что превращает их в расширение центрального процессора.

Что такое блок питания?

Блок питания (БП) не просто обеспечивает компьютер электрической энергией. Он осуществляет вход электрического питания от внешнего источника и доставку электропитания к отдельным компонентам оборудования. Не все блоки питания одинаковые. Если они не обладают достаточной мощностью (Вт), то система работать не сможет.

Для эффективного электропитания оборудования современного компьютера обычно требуется блок питания номиналом 500–850 Вт, однако номинал целиком зависит от реального потребления системы. Компьютеры для задач с высокой интенсивностью, например, для графического дизайна или игр, требуют более мощных компонентов, поэтому для покрытия этих дополнительных требований необходим более мощный блок питания.

При недостатке электропитания компоненты компьютера не смогут работать эффективно, могут наблюдаться сбои в работе компьютера, либо он вообще не будет загружаться. Рекомендуется иметь блок питания с номиналом, превышающим суммарное потребление системы. Эта мера не только защитит систему от сбоев, но сработает на будущее: при замене компонентов компьютера на более мощные вам не придется заменять блок питания.

Понимание устройства ПК и его компонентов может оказаться весьма полезным при необходимости обновления или замены частей в процессе сборки компьютера. При возникновении проблем с оборудованием вы будете иметь понимание важности каждого компонента, необходимости его поддержания в хорошем рабочем состоянии и методов разрешения проблем.

22 Программы для электроники — Windows

Если вы учитесь или работаете в мире электроники, загляните в этот раздел программ на ПК для дизайна и симуляции электрических схем

Моделирование электронных схем и микропроцессоров

Лучшее программное обеспечение для проектирования схем

Среда программирования промышленного применения

Лучший инструмент для разработки печатных плат

Графический симулятор электронных схем

Отличное программное обеспечение для анализа схем

Узнайте все о работе цифровых схем

С его помощью создавайте печатные платы и электрические схемы

Простой инструмент, с которым вы можете построить свои электрические цепи

Создайте свои собственные электронные схемы с этим программным обеспечением

Создавайте электрические проекты и их документацию

Дизайн печатных плат

Разрабатывайте и тестируйте электронные схемы

Редактор для ЖК-экранов, который работают с чипом HD44780

Рассчитайте значение сопротивления в соответствии с цветом его корпуса

Разрабатывайте электронные схемы при помощи простого в использовании бесплатного приложения

Идеальное приложение для студентов электроники

Программное обеспечение для проектирования печатных плат

Контроль вашего дома с вашего компьютера или мобильного

Управлять ваш домовой дома с вашим голосом

Доступным и дешевым способом установки управления домовой в доме

Полноценный осциллограф у вас на рабочем столе

Выключение, спящий режим, гибернация или изменение схемы управления питанием в Windows 10

Симптомы

Причина

Выключение

Чтобы полностью отключить личный компьютер, выполните следующие действия.

Нажмите кнопку Пуск , затем выберите Питание > Завершение работы.

В начало

Спящий режим (Sleep)

Спящий режим потребляет очень мало энергии. Ваш ПК технически остается включенным, но все действия на нем остановлены, все открытые документы и приложения помещаются в память. Можно быстро возобновить нормальную работу за нескольких секунд. Режим сна следует использовать в тех случаях, когда вы планируете выдержать компьютер от персонального компьютера в течение короткого времени.

Чтобы сделать компьютер ждущим режимом, выполните следующие действия.

Нажмите кнопку Пуск , затем выберите Питание > Спящий режим.

ИЛИ:

Нажмите кнопку Пуск , затем выберите Настройки > Система > Питание и спящий режим > Дополнительные параметры питания.
Выполните одно из следующих действий.
1. Если вы используете настольный ПК, планшет или ноутбук, выберите Действия кнопок питания. Рядом с пунктом «Действие при нажатии кнопки питания» выберите Спящий режим, затем нажмите Сохранить изменения.
2. Если вы используете ноутбук, выберите Действие при закрытии крышки. Рядом с пунктом «При закрытии крышки» выберите Спящий режим, затем нажмите Сохранить изменения.
Нажмите кнопку питания на настольном ПК, планшете или ноутбуке или закройте крышку ноутбука, чтобы перевести компьютер в спящий режим.

ПРИМЕЧАНИЕ. Можно возобновить работу, нажав кнопку питания компьютера, нажав любую клавишу на клавиатуре, нажав кнопку мыши или открыв крышку ноутбука. Более подробное описание вашего ПК можно найти в руководствах по системе на веб-сайте www.dell.com/support.

В начало

Гибернация

Режим гибернации потребляет меньше энергии, чем спящий режим, и обычно доступен для ноутбуков. Для выхода из гибернации требуется немного больше времени, чем из спящего режима, но работа возобновится с того места, где вы остановились, после включения компьютера. Используйте режим гибернации, когда вы не будете использовать персональный компьютер в течение длительного времени.

Как перевести компьютер в режим гибернации?

Нажмите кнопку Пуск , затем выберите Настройки > Система > Питание и спящий режим > Дополнительные параметры питания.
Выберите Действие кнопки питания, а затем выберите Изменение параметров, которые сейчас недоступны. В разделе Параметры завершения работы установите флажок Гибернация (если он доступен), затем нажмите Сохранить изменения.
Для перехода компьютера в режим гибернации нажмите Пуск, затем выберите Питание > Гибернация.

ПРИМЕЧАНИЕ. Дополнительные сведения о внедрении режима Modern Standby см. в этом документе корпорации Майкрософт, посвященном изменениям в режиме ожидания.

В начало

Разрешение

Изменение плана электропитания

Для изменения плана электропитания в Windows 10 выполните следующие действия:

Пуск , затем введите «sleep».
Выберите Питание и спящий режим, затем выберите Дополнительные параметры электропитания в нижней части экрана. Откроется окно Электропитание.
Выберите Сбалансированный (рекомендуется), Экономия энергии, или выберите Создать план электропитания в левой части экрана.
Настройте параметры плана электропитания так, как вам необходимо.

В начало

Отключение автоматического включения компьютера в режиме гибернации

Обновите BIOS компьютера до последней версии.
Для оптимальной производительности рекомендуется установить на компьютере последние версии драйверов. ПРИМЕЧАНИЕ. Использование приложения SupportAssist обеспечивает автоматическое обновление компьютера. Для получения дополнительной информации о SupportAssist перейдите на страницу SupportAssist для ПК и планшетов.
Убедитесь, что ваш компьютер использует последние обновления для Windows. Чтобы убедиться, что ваш компьютер полностью обновлен, посетите сайт Центра обновления Windows.
Вы можете запретить сетевому адаптеру автоматически выводить компьютер из режима гибернации. Чтобы изменить параметры сети, выполните следующие действия:
1. Нажмите и удерживайте клавишу Windows (), затем нажмите клавишу q.
2. В поле поиска введите device manager.
3. В списке программ нажмите Диспетчер устройств (Панель управления).
4. Нажмите значок плюс (+) слева от пункта Спящий режим.
5. Нажмите на стрелку слева от пункта Сетевые адаптеры.
6. Нажмите правой кнопкой мыши на пункт «Беспроводная сеть» или «Ethernet» и выберите Свойства.
7. Нажмите на вкладку Управление питанием и убедитесь, что флажок «Разрешить этому устройству выводить компьютер из спящего режима» снят.
  ПРИМЕЧАНИЕ. Выполните это действие для адаптеров беспроводной сети и Ethernet.
8. Нажмите ОК.
9. Закройте Диспетчер устройств.
Вы можете запретить любой программе автоматически выводить компьютер из режима гибернации или разрешить выполнение основных системных событий Windows только путем изменения таймеров пробуждения. Чтобы изменить настройки таймеров пробуждения, выполните следующие действия:
1. Нажмите и удерживайте клавишу Windows (), затем нажмите клавишу q.
2. В поле поиска введите текст power options.
3. Нажмите Параметры питания и спящего режима (настройки системы) в списке программ.
4. Нажмите Дополнительные параметры электропитания.
5. Нажмите Настройка схемы электропитания.
6. Нажмите Изменение дополнительных параметров питания.
7. Нажмите значок плюс (+) слева от пункта Спящий режим.
8. Щелкните значок плюса (+) слева от пункта Разрешить таймеры пробуждения.
9. Нажмите кнопку От батареи и измените требуемую настройку в раскрывающемся меню.
10. Нажмите От сети и измените требуемую настройку в раскрывающемся меню.
  ПРИМЕЧАНИЕ. Установка параметра «Только важные таймеры пробуждения» в Windows 10 включает компьютер только во время основных системных событий Windows. Попробуйте установить таймеры пробуждения на значение «Только важные таймеры пробуждения», чтобы проверить, устранена ли проблема. Если компьютер продолжает автоматически включаться чаще, чем требуется, всегда можно установить таймеры пробуждения на значение «Выключить».
11. Нажмите ОК.

В начало

Дополнительная информация

Истек срок гарантии? Нет проблем. Посетите сайт Dell.com/support, введите сервисный код Dell и просмотрите наши предложения.

ПРИМЕЧАНИЕ. Предложения доступны только для пользователей персональных компьютеров в США, Канаде, Великобритании, Франции, Германии и Китае. Предложение не распространяется на серверы и системы хранения.

05 окт. 2021

Интегральная схема | Encyclopedia.com

Общие сведения

Интегральная схема, обычно называемая ИС, представляет собой микроскопический набор электронных схем и компонентов, которые были рассеяны или имплантированы на поверхность монокристалла или чипа из полупроводникового материала, такого как кремний. Она называется интегральной схемой, потому что все компоненты, схемы и основной материал сделаны вместе или объединены из одного куска кремния, в отличие от дискретной схемы, в которой компоненты сделаны отдельно из разных материалов и собраны позже. .ИС варьируются по сложности от простых логических модулей и усилителей до полных микрокомпьютеров, содержащих миллионы элементов.

Влияние интегральных схем на нашу жизнь было огромным. ИС стали основными компонентами почти всех электронных устройств. Эти миниатюрные схемы продемонстрировали низкую стоимость, высокую надежность, низкое энергопотребление и высокую скорость обработки по сравнению с электронными лампами и транзисторами, которые им предшествовали. Микрокомпьютеры с интегральными схемами теперь используются в качестве контроллеров в таком оборудовании, как станки, операционные системы транспортных средств и другие приложения, где ранее использовались гидравлические, пневматические или механические элементы управления.Поскольку микрокомпьютеры с ИС меньше по размеру и более универсальны, чем предыдущие механизмы управления, они позволяют оборудованию реагировать на более широкий диапазон входных данных и производить более широкий диапазон выходных данных. Их также можно перепрограммировать без переделки схемы управления. Микрокомпьютеры на интегральных схемах настолько недороги, что их можно найти даже в детских электронных игрушках.

Первые интегральные схемы были созданы в конце 1950-х годов в ответ на спрос военных на миниатюрную электронику для использования в системах управления ракетами.В то время транзисторы и печатных плат были самой современной электронной технологией. Хотя транзисторы сделали возможными многие новые электронные приложения, инженеры по-прежнему не могли создать достаточно компактный корпус для большого количества компонентов и схем, необходимых в сложных устройствах, таких как сложные системы управления и портативные программируемые калькуляторы. Несколько компаний боролись за прорыв в миниатюрной электронике, и их усилия по разработке были настолько близки, что возникает вопрос, какая компания на самом деле произвела первую ИС.Фактически, когда интегральная схема была окончательно запатентована в 1959 году, патент был выдан совместно двум людям, работавшим по отдельности в двух разных компаниях.

После изобретения ИС в 1959 году количество компонентов и схем, которые можно было включить в один чип, удваивалось каждый год в течение нескольких лет. Первые интегральные схемы содержали всего до дюжины компонентов. Процесс создания этих первых ИС был известен как маломасштабная интеграция или SSI. К середине 1960-х компания MSI, занимающаяся интеграцией среднего масштаба, производила ИС с сотнями компонентов.За этим последовали методы крупномасштабной интеграции, или LSI, которые позволили производить ИС с тысячами компонентов и сделали возможными первые микрокомпьютеры.

Первый микрокомпьютерный чип, часто называемый микропроцессором, был разработан корпорацией Intel в 1969 году. Он был запущен в коммерческое производство в 1971 году как Intel 4004. Intel представила свой чип 8088 в 1979 году, за ним последовали Intel 80286, 80386 и 80486. В конце 1980-х — начале 1990-х годов обозначения 286, 386 и 486 были хорошо известны пользователям компьютеров как отражающие растущий уровень вычислительной мощности и скорости. .Чип Intel Pentium является последним в этой серии и отражает еще более высокий уровень.

Как формируются компоненты интегральной схемы

В интегральной схеме электронные компоненты, такие как резисторы, конденсаторы, диоды и транзисторы, формируются непосредственно на поверхности кристалла кремния. Процесс изготовления интегральной схемы будет иметь больше смысла, если сначала понять некоторые основы того, как формируются эти компоненты.

Еще до того, как была разработана первая ИС, было известно, что обычные электронные компоненты могут быть изготовлены из кремния.Вопрос был в том, как сделать их и соединительные цепи из одного куска кремния? Решение состояло в том, чтобы изменить или легировать химический состав крошечных областей на поверхности кристалла кремния, добавив другие химические вещества, называемые легирующими примесями. Некоторые примеси связываются с кремнием, образуя области, в которых атомы примеси имеют один электрон, который они могут отдать. Они называются N регионами. Другие примеси связываются с кремнием, образуя области, в которых атомы примеси могут принять один электрон. Они называются P-областями.Когда область P соприкасается с областью N, граница между ними называется PN-переходом. Эта граница имеет ширину всего 0,000004 дюйма (0,0001 см), но имеет решающее значение для работы компонентов интегральной схемы.

В соединении PN атомы двух областей соединяются таким образом, чтобы создать третью область, называемую областью обеднения, в которой атомы легирующей примеси P захватывают все дополнительные электроны легирующей примеси N, тем самым истощая их. Одно из возникающих в результате явлений заключается в том, что положительное напряжение, приложенное к области P, может вызвать протекание электрического тока через соединение в область N, но аналогичное положительное напряжение, приложенное к области N, приведет к тому, что ток будет небольшим или отсутствовать. соединение обратно в область P.Эта способность PN-перехода либо проводить, либо изолировать в зависимости от того, с какой стороны приложено напряжение, может быть использована для формирования компонентов интегральной схемы, которые направляют и контролируют ток таким же образом, как диоды и транзисторы. Например, диод — это просто одиночный PN-переход. Изменяя количество и типы легирующих примесей, а также форму и взаимное расположение областей P и N, можно также сформировать компоненты интегральной схемы, которые имитируют функции резисторов и конденсаторов.

Дизайн

Некоторые интегральные схемы можно считать стандартными, имеющимися в наличии изделиями. После проектирования дальнейшая работа по проектированию не требуется. Примеры стандартных ИС включают регуляторы напряжения, усилители, аналоговые переключатели и аналого-цифровые или цифро-аналоговые преобразователи. Эти ИС обычно продаются другим компаниям, которые встраивают их в печатные платы для различных электронных продуктов.

Другие интегральные схемы уникальны и требуют обширной проектной работы.Примером может служить новый микропроцессор для компьютеров. Эта проектная работа может потребовать исследования и разработки новых материалов и новых технологий производства для достижения окончательного дизайна.

Сырье

Чистый кремний является основой большинства интегральных схем. Он обеспечивает основу или подложку для всей микросхемы и химически легирован для обеспечения областей N и P, которые составляют компоненты интегральной схемы. Кремний должен быть настолько чистым, чтобы только один из каждых десяти миллиардов атомов мог быть примесью.Это было бы эквивалентно одной крупинке сахара в десяти ведрах песка. Диоксид кремния используется в качестве изолятора и диэлектрического материала в конденсаторах ИС.

Типичные легирующие примеси N-типа включают фосфор и мышьяк. Бор и галлий являются типичными примесями P-типа. Алюминий обычно используется в качестве соединителя между различными компонентами ИС. Тонкий провод, ведущий от микросхемы интегральной схемы к ее монтажному корпусу, может быть алюминиевым или золотым. Сам монтажный блок может быть изготовлен из керамических или пластиковых материалов.

Производство

Процесс

Сотни интегральных схем изготавливаются одновременно на одном тонком срезе кремния, а затем разрезаются на отдельные интегральные микросхемы. Производственный процесс происходит в строго контролируемой среде, известной как чистая комната, где воздух фильтруется для удаления посторонних частиц. Несколько операторов оборудования в комнате носят безворсовую одежду, перчатки и покрытия для головы и ног. Поскольку некоторые компоненты ИС чувствительны к определенным частотам света, фильтруются даже источники света.Хотя производственные процессы могут различаться в зависимости от изготавливаемой интегральной схемы, типичным является следующий процесс.

Подготовка кремниевой пластины

1 Цилиндрический слиток кремния диаметром от 1,5 до 4,0 дюймов (от 3,8 до 10,2 см) удерживается вертикально внутри вакуумной камеры, окруженной высокотемпературной нагревательной спиралью. Начиная с верхней части цилиндра, кремний нагревается до температуры плавления около 2550°F (1400°C). Во избежание загрязнения нагретая область удерживается только за счет поверхностного натяжения расплавленного кремния.По мере плавления области любые примеси в кремнии становятся подвижными. Нагревательный змеевик медленно перемещается по длине цилиндра, и примеси уносятся вместе с расплавленной областью. Когда нагревательный змеевик достигает дна, почти все примеси уносятся и концентрируются там. Затем срезается дно, оставляя цилиндрический слиток очищенного кремния.
2 Тонкая круглая кремниевая пластина отрезается от слитка с помощью точной режущей машины, называемой пластинорезкой.Каждый ломтик имеет толщину от 0,01 до 0,025 дюйма (от 0,004 до 0,01 см). Поверхность, на которой должны быть сформированы интегральные схемы, полируется.
3 Поверхности пластины покрыты слоем диоксида кремния, образующим изолирующую основу и предотвращающим любое окисление кремния, которое может вызвать примеси. Диоксид кремния получают, подвергая пластину воздействию перегретого пара при температуре около 1830°F (1000°C) при давлении в несколько атмосфер, чтобы позволить кислороду водяного пара вступить в реакцию с кремнием.Контроль температуры и продолжительности воздействия регулирует толщину слоя диоксида кремния.

Маскировка

4 Сложный и взаимосвязанный дизайн схем и компонентов готовится в процессе, аналогичном тому, который используется для изготовления печатных плат. Однако для ИС размеры намного меньше, и существует множество слоев, наложенных друг на друга. Дизайн каждого слоя подготавливается на автоматизированной чертежной машине, а изображение превращается в маску, которая будет оптически уменьшена и перенесена на поверхность пластины.Маска непрозрачна в одних местах и прозрачна в других. В нем есть изображения всех нескольких сотен интегральных схем, которые должны быть сформированы на пластине.
5 Капля фоторезиста помещается в центр кремниевой пластины, и пластина быстро вращается для распределения фоторезиста по всей поверхности. Затем фоторезист запекают для удаления растворителя.
6 Затем пластину с покрытием помещают под маску первого слоя и облучают светом. Поскольку промежутки между цепями и компонентами настолько малы, ультрафиолетовый свет с очень короткой длиной волны используется для проникновения через крошечные прозрачные участки на маске.Пучки электронов или рентгеновские лучи также иногда используются для облучения фоторезиста.
7 Маска снимается, порции фоторезиста растворяются. Если использовался позитивный фоторезист, то облучаемые участки растворятся. Если использовался негативный фоторезист, то останутся участки, которые были облучены. Непокрытые области затем либо подвергаются химическому травлению, чтобы открыть слой, либо подвергаются химическому легированию, чтобы создать слой областей P или N.

Легирование — атомная диффузия

8 Одним из методов добавления легирующих добавок для создания слоя областей P или N является атомная диффузия.В этом методе партия вафель помещается в печь, состоящую из кварцевой трубки, окруженной нагревательным элементом. Пластины нагреваются до рабочей температуры около 1500-2200°F (816-1205°C), а химическая добавка вносится в инертном газе. Когда легирующая примесь и газ проходят над пластинами, легирующая примесь осаждается на горячих поверхностях, оставшихся открытыми в процессе маскирования. Этот метод хорош для легирования относительно больших площадей, но не точен для меньших площадей. Есть также некоторые проблемы с повторным использованием высоких температур при добавлении последовательных слоев.

Легирование — ионная имплантация

9 Второй метод добавления легирующих добавок — ионная имплантация. В этом методе легирующий газ, такой как фосфин или треххлористый бор, ионизируется, чтобы получить пучок высокоэнергетических ионов легирующей примеси, которые обжигают определенные области пластины. Ионы проникают в пластину и остаются имплантированными. Глубину проникновения можно контролировать, изменяя энергию луча, а количество легирующей примеси можно контролировать, изменяя ток луча и время воздействия.Схематически весь процесс напоминает зажигание луча в изогнутой электронно-лучевой трубке . Этот метод настолько точен, что не требует маскирования — он просто указывает и впрыскивает присадку туда, где это необходимо. Однако это намного медленнее, чем процесс атомной диффузии.

Создание последовательных слоев

10 Процесс маскирования и травления или легирования повторяется для каждого последующего слоя в зависимости от используемого процесса легирования до тех пор, пока все микросхемы интегральной схемы не будут готовы.Иногда слой диоксида кремния укладывают, чтобы обеспечить изоляцию между слоями или компонентами. Это делается с помощью процесса, известного как химическое осаждение из паровой фазы, при котором поверхность пластины нагревается примерно до 752°F (400°C), а в результате реакции между газами силан и кислород образуется слой диоксида кремния. Последний слой диоксида кремния герметизирует поверхность, окончательное травление открывает точки контакта, а слой алюминия осаждается для изготовления контактных площадок. На этом этапе отдельные ИС проверяются на электрические функции.

Изготовление индивидуальных микросхем

11 Тонкая пластина похожа на кусок стекла. Сотни отдельных чипов разделяются путем насечки линий с помощью тонкого алмазного резца , а затем подвергают пластину напряжению, чтобы заставить каждый чип отделиться. Те микросхемы, которые не прошли электрические испытания, отбраковываются. Осмотр под микроскопом выявляет другие ИС, которые были повреждены в процессе разделения, и они также выбрасываются.
12 Хорошие ИС индивидуально вклеены в монтажный блок, а тонкие проволочные выводы соединены либо ультразвуковой сваркой, либо термопрессованием.На монтажный комплект нанесены идентификационные номера деталей и другая информация.
13 Готовые интегральные схемы запечатываются в антистатические пластиковые пакеты для хранения или отправки конечному пользователю.

Контроль качества

Несмотря на контролируемую среду и использование прецизионных инструментов, большое количество интегральных схем отбраковывается. Хотя процент отбракованных чипов с годами неуклонно снижается, задача создания переплетенной решетки из микроскопических схем и компонентов по-прежнему сложна, и определенное количество брака неизбежно.

Опасные материалы и

Переработка

Примеси галлия и мышьяка, среди прочего, являются токсичными веществами, и их хранение, использование и утилизация должны строго контролироваться.

Поскольку микросхемы интегральных схем настолько универсальны, возникла значительная индустрия переработки. Многие микросхемы и другие электронные компоненты снимаются с устаревшего оборудования, тестируются и перепродаются для использования в других устройствах.

Будущее

Трудно сказать с уверенностью, какое будущее ждет интегральную схему.Изменения в технологии с момента изобретения устройства были быстрыми, но эволюционными. Многие изменения были внесены в архитектуру или компоновку схемы на кристалле, но интегральная схема по-прежнему остается конструкцией на основе кремния.

Следующий крупный скачок в развитии электронных устройств, если такой скачок произойдет, может включать в себя совершенно новую схемотехнику. Всегда было известно, что возможны устройства лучше, чем самый лучший микропроцессор. Человеческий мозг, например, обрабатывает информацию намного эффективнее, чем любой компьютер, и некоторые футурологи предполагают, что процессорные схемы следующего поколения будут биологическими, а не минеральными.На данный момент такие вопросы являются предметом фантастики. Нет непосредственных признаков того, что интегральная схема находится под угрозой исчезновения.

Где узнать больше

Книги

Брейтуэйт, Николас и Грэм Уивер, ред. Электронные материалы. Butterworths, 1990.

Gibilisco, Stan. Международная энциклопедия интегральных схем, , 2-е изд. Tab Books, подразделение McGraw-Hill, 1992.

Спинкс, Брайан. Введение в компоновку интегральной схемы. Prentice-Hall, 1985.

Периодические издания

Фаггин, Федерико. «Рождение микропроцессора». Байт, , март 1992 г., стр. 145-50.

Рош, Винн Л. «Эволюция микропроцессора ПК». PC Magazine, , 31 января 1989 г., стр. 96-97. #

Смит, Джина. «Полевой справочник по процессорам». PC/Computing, , март 1993 г., стр. 123–30.

— Джоэл Саймон /

Крис Каветт

Интегральная схема — схемы, транзисторы, электроника и выход

Интегральная схема (ИС) представляет собой единую полупроводниковую микросхему, содержащую транзисторы, а иногда и конденсаторы, резисторы и диоды.Эти компоненты соединяются, чтобы создать электрическую цепь. Сегодня интегральные схемы можно найти почти во всех электронных устройствах, в том числе в автомобилях, микроволновых печах, светофорах и часах.

Всего несколько лет назад схемы, необходимые для работы ручного калькулятора , заняли бы целую комнату. Но сегодня миллионы микроскопических деталей могут поместиться на маленьком кусочке кремния, способном уместиться на ладони.

С изобретением транзистора в 1948 году отпала необходимость в громоздких вакуумных лампах в компьютерах и других электронных устройствах.Поскольку другие компоненты также были уменьшены в размерах, инженеры смогли проектировать более мелкие и все более сложные электронные схемы. Однако транзисторы и другие части схемы были изготовлены отдельно, а затем их нужно было соединить вместе — сложная задача, которая становилась еще более сложной по мере того, как компоненты схемы становились все меньше и больше. Отказы цепи часто происходили при обрыве проводных соединений. Идея изготовления электронной схемы с несколькими транзисторами как единого твердого блока возникла как способ решения этой проблемы.

Концепция интегральной схемы была впервые предложена британским инженером радар Г. В. А. Даммером в 1952 году. Он представил себе имплантацию электронных компонентов в сплошной многослойный блок полупроводникового материала с соединениями, выполненными путем вырезания участков слоев вместо проводов. В Соединенных Штатах, где министерство обороны распределяло миллионы долларов, пытаясь миниатюризировать электронные компоненты, идея Даммера была воплощена в жизнь в конце 1950-х двумя изобретателями.

В Далласе, штат Техас, Джек Килби из Texas Instruments начал бороться с проблемой схемы в 1958 году и придумал идею, похожую на идею Даммера. К сентябрю 1958 года Килби удалось создать первую работающую интегральную схему — крошечные транзисторы, резисторы и конденсаторы, соединенные золотыми проводами на одном кристалле. Патентная заявка Килби 1959 года добавила важную особенность: соединения были выполнены непосредственно на изолирующем слое полупроводникового чипа, что устраняло необходимость в проводах.

Тем временем Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor в Маунтин-Вью, Калифорния, также искал решение проблемы миниатюризации. Работая независимо от Килби, Нойс тоже думал разместить электронную схему и ее соединения на одном куске кремния. Интегральная схема Нойса использовала плоскую технику чередования слоев полупроводника и изоляционного материала с фототравлением для создания схемы. Нойс подал заявку на патент на эту технологию в 1959 году.

Несмотря на последовавший патентный спор, Нойс и Килби стали признанными соавторами интегральной схемы, которая полностью произвела революцию в электронной промышленности . Отдельный транзистор, как и предшествовавшая ему вакуумная лампа , устарели. Интегральная схема была намного меньше, надежнее, дешевле и намного мощнее. Это сделало возможным разработку микропроцессора и, следовательно, персонального компьютера, а также ряда устройств, таких как карманный калькулятор, микроволновые печи и управляемый компьютером самолет .

Первые интегральные схемы содержали всего несколько транзисторов. В эпоху малой интеграции (SSI) микросхемы обычно содержали десятки транзисторов. С появлением Medium Scale Integration (MSI) схемы содержали сотни транзисторов. Благодаря крупномасштабной интеграции (LSI) количество транзисторов увеличилось до тысяч. К 1970 году схемы БИС находились в массовом производстве и использовались для компьютерной памяти и карманных калькуляторов. С появлением сверхбольшой интеграции (СБИС) в ИС можно было разместить сотни тысяч и более транзисторов.В 1986 году была представлена первая память с произвольным доступом (ОЗУ) объемом мегабайт (), содержащая более одного миллиона транзисторов.

Круглая кремниевая пластина с множеством отдельных интегральных схем. Несколько схем изготавливаются на одной кремниевой основе, а затем вырезаются из нее. Фотография Адама Харт-Дэвиса. Коллекция Национального общества Одюбона/Photo Reserchers, Inc. Воспроизведено с разрешения.

Для создания интегральной схемы сначала вырезается небольшой прямоугольник из кремниевой (или для специальных применений сапфировой) пластины.Эта пластина известна как подложка. Отдельные участки подложки осаждаются (легируются) другими элементами, чтобы сделать их генераторами либо положительных («p-тип»), либо отрицательных («n-тип») носителей. Затем дорожки из поликристаллического кремния или алюминия вытравливаются в слои над поверхностью подложки. Затем пластина разрезается на части, называемые кристаллами, и каждый кристалл затем подключается к портам ввода и вывода, обычно расположенным на краю кристалла, с помощью золотых проводов, чтобы сформировать «чип».»

Существует три класса интегральных схем: цифровые, аналоговые и гибридные (как цифровые, так и аналоговые на одном кристалле). Цифровые интегральные схемы, для которых характерно наличие логических вентилей, обрабатывают информацию дискретно (т. е. булевыми единицами и нулями). Их небольшой размер позволяет цифровым ИС работать с высокой скоростью и с низким рассеиванием мощности. Цифровые ИС имеют явное маркетинговое преимущество, заключающееся в том, что они относительно недороги в производстве. В отличие от цифровых ИС, аналоговые интегральные схемы непрерывно обрабатывают информацию, как это требуется в термостате или в переключателе света .

Логические вентили используются в устройствах, электронные выходные сигналы которых зависят только от их входных. Входные и выходные значения для логических вентилей равны либо 0 (ложь), либо 1 (истина). Логические элементы используются для реализации различных логических функций, включая И (например, выход равен 1, когда каждый входной сигнал равен 1), ИЛИ (например, выход равен 1, когда один или несколько входных сигналов равны 1), НЕ-И (например, выход равен 1). 1, когда любой вход равен 0, и 0, когда все входы равны 1), и НЕ-ИЛИ (например, выход равен 1, когда все входные сигналы равны 0, и 0, когда хотя бы один входной сигнал равен 1).Другими примерами логических вентилей являются инверторы, триггеры и мультиплексоры.

выделенных компьютерных цепей | Mr. Electric

Скачки напряжения и перебои в подаче электроэнергии на ваши компьютеры снижают производительность труда ваших сотрудников? Ваши компьютерные цепи могут быть перегружены, вызывая ненужный стресс у ваших работников и приводя к потере эффективности. Не беспокойтесь — сбои в работе компьютеров можно легко устранить с помощью специальных компьютерных цепей.

Что такое выделенная компьютерная цепь?

Цепи в вашей распределительной коробке защищены выключателями и распределяют электроэнергию по всему вашему предприятию.Выделенная компьютерная цепь имеет собственный автоматический выключатель в электрической коробке вашего предприятия. Эта цепь и выключатель предназначены для использования только с вашими компьютерными системами. Никакие другие приборы или электрическое оборудование не будут подключаться к этой цепи или использовать энергию от этой цепи, что делает ее «выделенной» для ваших компьютеров. Выделенные компьютерные цепи гарантируют, что ваши компьютеры смогут получать необходимую им энергию без перегрузки системы, потери питания, перегорания предохранителя или срабатывания выключателя. Если вы добавляете новое мощное компьютерное оборудование или просто добавляете дополнительные розетки, вам нужны новые выделенные цепи.

К преимуществам выделенных компьютерных цепей относятся:

Повышенная производительность.
Снижение «электрического шума» от других устройств в общих цепях, который приводит к разрушительным скачкам и колебаниям мощности.
Снижение риска возгорания электричества.

Профессиональная установка и обслуживание

Без установки специальной цепи и автоматического выключателя соответствующего размера ваши компьютеры могут потреблять слишком много тока, что приведет к перегреву проводки и пробою или расплавлению изоляции вокруг проводов, что может привести к пожару.Профессиональные технические специалисты Mr. Electric ^® могут определить потребности вашего оборудования, предотвратить угрозы безопасности и защитить оборудование и данные вашего бизнеса с помощью правильного выбора и установки компьютерных схем.

Позвоните в Mr. Electric сегодня, чтобы получить выделенные компьютерные схемы, необходимые вашему бизнесу. Наши профессиональные технические специалисты всегда готовы обеспечить бесперебойную и безопасную работу вашего бизнеса.

Электроника – Дистанционное онлайн-обучение

Дистанционное онлайн-обучение — Кливлендский институт электроники (CIE) предоставляет электроника и компьютерное обучение через дистанционное обучение.Учитесь в своем собственном темпе и закончить как полностью квалифицированный Специалист по электронике или компьютерам .

Выбирайте из множества онлайн-программ дистанционного обучения, которые подходят ваши потребности в обучении, включая Диплом в области электронных технологий и расширенного поиска и устранения неисправностей, программируемых логических контроллеров или компьютеров Ремонт.

87 лет дистанционного обучения

С 1934 года CIE помогла тысячам студентов со всего мира достичь своих целей с помощью дистанционного обучения.Благодаря инновационным учебным программам CIE с небольшими уроками и практическими занятиями, CIE готовит таких же студентов, как и вы, к новой карьере в интересных областях!

Пробный период без риска
Без риска 30 дней или 5 уроков Пробный период
Каждый курс поставляется с 30-дневной или 5-дневной гарантией возврата денег, поэтому нет абсолютно НИКАКОГО РИСКА, чтобы узнать, подходит ли наша школа для ваших потребностей в обучении.Если вы решите, что мы не для вас, просто дайте нам знать, и это конец ваших обязательств перед нами, и мы полностью вернем вам деньги. 100% гарантия возврата денег.
Позвоните консультанту по приему по телефону 1-800-243-6446 или зарегистрируйтесь онлайн.

Изучайте компьютерные технологии и электронику дома
Поддержка инструктора
Практические занятия по устранению неполадок с онлайн-экзаменами
Онлайн-курсы дистанционного обучения
CIE помогут вам подготовиться к карьере в области электроники или компьютерных технологий.
Вы учитесь у осторожных «практическое» обучение с использованием лабораторного оборудования CIE, пошаговых учебников, персонализированных индивидуальных занятий обучение и эксклюзивная запатентованная программа уроков.
Собственный преподавательский состав CIE работает непосредственно с вами, чтобы ответить на ваши вопросы, обновлять уроки и предоставлять техническую помощь, когда нужный.
Будучи студентом CIE, вы выиграете от индивидуального подхода нашего преподавательский состав, а также глубокие технические знания некоторых мировых высшие органы власти в области электроники.
В центре внимания выпускников CIE

Джерри Петерманн
CIE имеет прочную репутацию выпускников, которые становятся лидерами в выбранной ими профессии. Познакомьтесь с одним из выпускников CIE, добившимся выдающихся результатов в различных областях!
Мы рады услышать истории успеха от выпускников CIE.Пожалуйста, , свяжитесь с нами , если вы хотите быть представлены в центре внимания выпускников CIE.

Присоединяйтесь к нашему сообществу электроники и компьютеров!

Поставьте лайк нашей странице в Facebook, и мы будем делиться школьными новостями, расписаниями чатов, объявлениями о новых курсах, статьями для преподавателей, специальными предложениями и многим другим!
Кроме того, некоторые инструкторы CIE присоединятся к нам, чтобы написать о своих областях знаний.
Не стесняйтесь высказывать свое мнение об электронной промышленности или о дистанционном обучении!
Нравится нам на Facebook!

Сертификаты
Одобрено Советом профессиональных колледжей и школ штата Огайо для предложения программ высшего образования по электронным технологиям, компьютерным технологиям и технологиям электронной инженерии. Свидетельство о регистрации 70-11-0002Н.

Кливлендский институт электроники с 1964 года был аккредитован организацией Better Business Bureau с выдающимся рейтингом.
Рейтинг аккредитованного бизнеса Better Business Bureau означает, что Better Business Bureau определило, что бизнес соответствует стандартам аккредитации, которые включают в себя обязательство добросовестно решать любые жалобы потребителей.

Факты о меди: электроника
Факт о меди 1
IBM и другие компании используют медь вместо алюминия в самых мощных компьютерных чипах, которые они производят.Благодаря превосходной электропроводности меди эта технология позволяет значительно уменьшить длину и ширину канала проводника. Результатом является гораздо более высокая скорость работы и более высокая степень интеграции схем — 400 миллионов транзисторов могут быть размещены на одном кристалле. Требования к питанию теперь снижены до уровня менее 1,8 В, а чипы работают холоднее, чем когда-либо прежде.
Медный факт 2
Использование медных проводников в чипе является последним звеном в уже неразрывной медной цепи, включающей электронный путь передачи данных между пользователем и компьютером.От внешних кабелей и разъемов до шинопроводов, печатных плат, разъемов и выводных рамок — все это медь.
Медный факт 3
С момента их изобретения в начале этого века внутренние компоненты электронных ламп зависели от меди и медных сплавов. Несмотря на господство полупроводников, ежегодно производится электронных ламп на сумму около 2 миллиардов долларов. К ним относятся электронно-лучевые трубки, используемые в телевизорах и компьютерных мониторах, выпрямители напряжения, аудио- и видеоусилители и приложения для вещания, а также магнетроны в микроволновых печах.
Факт о меди 4
Радио- и телевизионные сигналы передаются к передающим антеннам по полым каналам, называемым волноводами. Волноводы из бескислородной меди с высокой проводимостью на 30-40% эффективнее, чем их алюминиевые аналоги.
Факт о меди 5
Здания Агентства национальной безопасности в Ft. Мид, штат Мэриленд, покрыты медью для предотвращения несанкционированного слежки. Даже на окнах установлены медные сетки.Медь блокирует проникновение радиоволн внутрь шпионской операции или выход из нее. Медная обшивка также используется в больницах для ограждения комнат с чувствительным оборудованием, таким как компьютерная томография, магнитно-резонансная томография и рентгеновские аппараты, чтобы предотвратить проблемы, связанные с проникновением или излучением блуждающего электромагнитного излучения.
В меньшем масштабе медная полоса используется для покрытия электронных ламп, транзисторов, интегральных схем и даже полных электронных блоков для предотвращения радиочастотных (РЧ) помех.
Медный факт 6
Большинство электронных компонентов выделяют тепло, что может привести к их старению и преждевременному выходу из строя. Это особенно верно для современных высокоинтегрированных микропроцессоров (компьютерных чипов). Теплопроводность меди, или способность проводить тепло, примерно на 60 процентов выше, чем у алюминия, поэтому медь может быстрее отводить гораздо больше тепла. Чем больше тепла отводится от процессора, тем эффективнее он будет работать, с меньшей вероятностью повреждения других важных компонентов.
Медный факт 7 Медь
используется для улучшения новой технологии радиочастотной идентификации (RFID), используемой для систем безопасности, отслеживания и закупок в розничной торговле, производстве, транспортировке и дистрибуции. Например, заправочные станции используют RFID, чтобы клиенты могли платить на заправке с помощью небольшого стержня, на котором хранится информация об их кредитной карте. Медь увеличивает расстояние, на котором будет работать эта «невидимая» технология.
Медный факт 8
Большинство печатных плат для электронных продуктов изготавливаются путем ламинирования листа меди на гибкую пленку с последующим травлением большей части меди, оставляя тонкие линии сплошной меди, по которым проходит ток.В новом методе используется струйная технология для нанесения на схему только тонких медных линий, что устраняет отходы и снижает стоимость производства схем.
Электроника и компьютерное оборудование | Колледж Эль Камино
Ассоциированный специалист по науке и Сертификаты достижений и достижений
Программа «Электроника и компьютерное оборудование» готовит студентов к работе. в области компьютерного оборудования и промышленной, военной и бытовой электроники.Студенты приобретают навыки анализа, сборки, тестирования и устранения неполадок. как аналоговые схемы, так и компьютерные системы. Студенты проходят обучение по отраслевому стандарту коды и символы для компонентов, систем, устройств безопасности и процедур.
Программа также отвечает потребностям работающих в настоящее время, которые хотят повысить квалификацию, изменить карьеру или подготовиться к отраслевой сертификации и лицензированию. Компетенции будут регулярно оцениваться по успеваемости учащихся в классе и лаборатории.

Предполагаемый годовой доход
Техник-электронщик
Начиная с 34 383 долларов США Опыт работы от 89 269 долларов США
Инженер по компьютерному оборудованию
Начиная с 64 120 долл. США Опыт работы от 145 662 долл. США
Контакт
ПРОМЫШЛЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ОТДЕЛ
Промышленные технологии
Образовательный центр
Роберт Диаз
(310) 660-3593 x4209
rdiaz@elcamino.образование
Посмотреть карту кампуса
Переработка электроники — UW–⁠Madison Information Technology
Служба поддержки Департамента информационных технологий занимается переработкой старого личного компьютерного и электронного оборудования. Мы принимаем компьютерные комплектующие от любых производителей. Мы сотрудничаем с Universal Recycling Technology, чтобы безопасно предоставить комплексную систему уничтожения данных, которая гарантированно соответствует федеральным законам и постановлениям.
Бесплатная и безопасная услуга по утилизации вашего старого оборудования.
Удобное расположение на территории кампуса.
Экологически чистая альтернатива вывозу предметов на свалку.
Методы переработки в соответствии с законами об охране здоровья и безопасности.
Соответствует требованиям Министерства обороны США и Агентства национальной безопасности по удалению секретной информации.
Соответствует Федеральному закону о конфиденциальности, Закону о переносимости и подотчетности медицинского страхования (HIPPA) и законодательству штата.
После передачи компьютера на переработку DoIT не может вернуть его владельцу. Участие в этой программе означает отказ от всех прав на оборудование и другие компьютерные материалы, предоставленные DoIT.
Оборудование должно находиться в личной собственности, все оборудование, принадлежащее отделу, должно пройти процедуру SWAP
Мы рекомендуем удалить информацию с вашего компьютера перед ее переработкой. Не забудьте удалить конфиденциальную информацию, сделать резервную копию необходимых файлов и удалить все переносимые носители перед доставкой.Дополнительные сведения о безопасном удалении жестких дисков см. в разделах «Утилизация носителя (Windows) — безопасное стирание данных с жесткого диска» и «Утилизация носителя (Mac) — безопасное стирание данных с жесткого диска в Mac OS X».
CD-приводы
CD/DVD
Компьютеры
Жесткие диски
Мониторы
Адаптеры питания
Принтеры
Аккумуляторы, которые не являются неотъемлемой частью системы, подлежащей переработке
Электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), извлеченные из футляров, или треснутые или сломанные ЭЛТ
Любое оборудование, находящееся в ведомственной собственности
Опасные отходы или загрязненные предметы
Продукты, загрязненные или подозреваемые в загрязнении химическими веществами, биологическими агентами
Вещества, не являющиеся неотъемлемой частью оригинального нового оборудования или иным образом связанные с обычной офисной или домашней средой
Телефоны, включая сотовые
Системы бесперебойного питания (ИБП)
.

Основные типы интерфейсов для подключения внешних устройств

Электронные схемы для управления внешними устройствами

Порты ввода-вывода для взаимодействия с внешними устройствами

Программное управление внешними устройствами

Схема взаимодействия процессора с внешними устройствами

Современные тенденции в управлении внешними устройствами

Заключение

Электронные схемы для управления внешними устройствами

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

Подключение внешних устройств к микропроцессору.

Энциклопедия по машиностроению XXL

Наша схема

Как устроен ПК

79. Электронные схемы для управления внешними устройствами – это …

Вы точно человек?

ВНУТРЕННЕЕ УСТРОЙСТВО КОМПЬЮТЕРА

Взаимодействие устройств компьютера

Структурная схема компьютера

Системный блок и системная плата

Системная шина

Порты

Прочие компоненты системной платы

Представление об открытой архитектуре компьютера

Контрольные вопросы

Урок 6. основополагающие принципы устройства компьютеров — Информатика — 10 класс

Аппаратное обеспечение компьютера. Что такое аппаратные средства ПК

Что такое материнская плата?

Что такое ЦП?

Что такое ОЗУ?

Что такое жесткий диск?

Что такое графический процессор?

Что такое блок питания?

22 Программы для электроники — Windows

Выключение, спящий режим, гибернация или изменение схемы управления питанием в Windows 10

Симптомы

Причина

Выключение

Спящий режим (Sleep)

Гибернация

Разрешение

Изменение плана электропитания

Отключение автоматического включения компьютера в режиме гибернации

Дополнительная информация

Интегральная схема | Encyclopedia.com

Общие сведения

Как формируются компоненты интегральной схемы

Дизайн

Сырье

Производство

Подготовка кремниевой пластины

Маскировка

Легирование — атомная диффузия

Легирование — ионная имплантация

Создание последовательных слоев

Изготовление индивидуальных микросхем

Контроль качества

Опасные материалы и

Будущее

Где узнать больше

Книги

Периодические издания

Интегральная схема — схемы, транзисторы, электроника и выход

выделенных компьютерных цепей | Mr. Electric

Что такое выделенная компьютерная цепь?

Профессиональная установка и обслуживание

Электроника – Дистанционное онлайн-обучение

87 лет дистанционного обучения

Пробный период без риска

Изучайте компьютерные технологии и электронику дома

В центре внимания выпускников CIE

Присоединяйтесь к нашему сообществу электроники и компьютеров!

Сертификаты

Факты о меди: электроника

Электроника и компьютерное оборудование | Колледж Эль Камино

Ассоциированный специалист по науке и Сертификаты достижений и достижений

Контакт

Переработка электроники — UW–⁠Madison Information Technology

Похожие записи

Микросхема 358: подробный обзор, применение и характеристики операционного усилителя

Радиозвонок схема. Радиозвонок своими руками: схемы, устройство и монтаж беспроводного дверного звонка