ЭВМ и периферийные устройства

ЭВМ 
И ПЕРИФЕРИЙНЫЕ 
УСТРОЙСТВА

В.Ф. ЛЯНГ

Москва
ИНФРА-М
2023

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

УДК 004.35(075.8)
ББК 32.971.3я73
 
Л97

Лянг В.Ф.
Л97  
ЭВМ и периферийные устройства : учебное пособие / В.Ф. Лянг. — 
Москва : ИНФРА-М, 2023. — 580 с. — (Высшее образование: Бакалав-
риат). — DOI 10.12737/1912429.

ISBN 978-5-16-018135-6 (print)
ISBN 978-5-16-111138-3 (online)
В учебном пособии рассматриваются вопросы организации электронных 
вычислительных машин и систем, в состав которых входят периферийное 
оборудование и устройства для создания сетей, а также вопросы 
архитектуры шин, устройств и принципов работы основных элементов вычислительных 
систем.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных 
стандартов высшего образования последнего поколения.
Адресовано студентам, обучающимся по направлению подготовки «Информатика 
и вычислительная техника», при подготовке к лабораторным 
работам и экзамену. Может быть использовано студентами других направлений 
подготовки и специальностей при изучении курсов «Основы информатики», «
Сети и телекоммуникации» и «Защита информации».

УДК 004.35(075.8)
ББК 32.971.3я73

Р е ц е н з е н т ы:
Гданский Н.И., доктор технических наук, профессор, заведующий 
кафедрой «Системы автоматизированного управления» Московского 
государственного университета технологий и управления имени 
К.Г. Разумовского (Первый казачий университет);
Рюмин Ю.А., кандидат технических наук, начальник отдела технической 
политики и инновационных технологий государственной компании «
Российские автомобильные дороги»

ISBN 978-5-16-018135-6 (print)
ISBN 978-5-16-111138-3 (online)
© Лянг В.Ф., 2023

Оглавление 

ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................ 18 

1. АРХИТЕКТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕРСОНАЛЬНЫХ 

КОМПЬЮТЕРОВ ........................................................................... 22 

1.1.  Принципы Джона фон Неймана ........................................ 22 

1.2.  Основные блоки ПК ............................................................ 23 

1.3.  Блок-схема устройства компьютера .................................. 25 

1.4.  Системный блок .................................................................. 27 

1.5.  Классификация компьютеров ............................................ 30 

Контрольные вопросы к главе 1 ................................................ 32 

Практика ...................................................................................... 33 

2. СИСТЕМНАЯ ПЛАТА ..................................................................... 35 

2.1. Типы основных плат ПК ....................................................... 35 

2.2. Основные элементы материнской платы .......................... 36 

2.3. Примеры расположения основных  элементов на 

материнской плате ПК......................................................... 39 

Системная плата начала 90-х годов ................................... 39 

Системная плата конца 90-х годов ..................................... 41 

Современные системные платы ......................................... 43 

2.4.  Система BIOS – базовая система ввода/вывода .............. 45 

2.4.1. Назначение BIOS ........................................................... 45 

2.4.2. Функциональные возможности  
современной BIOS .................................................................. 46 

2.4.3.  Фирмы-разработчики BIOS ......................................... 47 

2.5. Шины и слоты ....................................................................... 48 

2.5.1. Типы шин ....................................................................... 48 

2.5.2.  Шина процессора ......................................................... 48 

2.5.3. Шина памяти ................................................................. 50 

2.5.4. Шина данных ................................................................. 51 

2.5.5. Шина адреса .................................................................. 52 

2.5.6. Шина ввода/вывода ..................................................... 53 

Шина ISA ............................................................................. 54 

Шина MCA и ее управление ............................................... 58 

Шины EISA .......................................................................... 60 

Управление шинами EISA и MCA ...................................... 61 

Локальная шина .................................................................. 62 

Шина PCI............................................................................. 65 

Шина PC-Card .................................................................... 69 

2.6. Развитие архитектуры шин ................................................. 69 

2.6.1. Развязка шин системных плат 1995–2000 годов ........ 69 

2.6.2. Развязка шин системных плат 2000–2015 годов ........ 71 

2.7. Системные ресурсы ............................................................. 74 

2.7.1. Прерывания ................................................................... 74 

2.7.2. Каналы прямого доступа к памяти .............................. 80 

2.7.3. Адреса ввода/вывода ................................................... 80 

2.8.  Признаки конфликтов ......................................................... 82 

2.8.1. Предотвращение конфликтов вручную ...................... 82 

2.8.2.  Автоматическое конфигурирование системы ........... 83 

2.9. Системные платы российского  производства .................. 84 

2.9.1. Системная плата к процессору Эльбрус ..................... 84 

2.9.2. Системная плата к процессору Байкал ....................... 86 

2.9.3. Системная плата к процессору MALT .......................... 87 

Контрольные вопросы к главе 2 ................................................ 90 

Практика ...................................................................................... 93 

Построение архитектуры системной платы  
иностранного производства ............................................. 93 

Построение архитектуры системной платы  
российского производства ................................................. 94 

Сравнительный анализ системных плат   
иностранного и российского производства ..................... 95 

3. МИКРОПРОЦЕССОРЫ .................................................................. 97 

3.1. Параметры процессоров ..................................................... 97 

3.1.1. Процессоры фирмы Intel .............................................. 97 

3.1.2. Внутренние регистры ................................................... 99 

3.1.3. Быстродействие ............................................................ 99 

3.2.  Процессоры фирмы Intel .................................................. 103 

3.2.1.  Процессор 286 ............................................................ 103 

3.2.2. Процессор 386 ............................................................. 104 

3.2.3.  Процессор 486 ............................................................ 106 

3.2.4.  Кэш .............................................................................. 108 

3.2.5. Процессор Pentium ..................................................... 110 

3.2.6.  Процессор Pentium с технологией MMX .................. 113 

3.2.7.  Маркировка процессора Pentium ............................ 114 

3.2.8.  Процессор Pentium Pro .............................................. 115 

3.2.9.  Процессор Pentium II ................................................. 119 

Отличительные черты Pentium II .................................. 122 

Структура процессора Pentium II .................................. 123 

3.2.10.  Процессор Pentium 4 ............................................... 127 

Структура процессора Pentium 4 ................................... 128 

Архитектура процессора Pentium 4 ............................... 134 

Характерные черты процессора Pentium 4 ................... 136 

3.3.  Intel-совместимые процессоры ....................................... 139 

3.4.  Процессоры фирмы IBM ................................................... 139 

3.5. Процессоры фирмы AMD .................................................. 141 

3.5.1. RISC- и CISC-процессоры ............................................. 141 

3.5.2.  Процессор AMD K5 ..................................................... 143 

3.5.3.  Процессор AMD K6 ..................................................... 144 

3.5.4.  Процессор AMD K7 ..................................................... 145 

Характерные черты AMD K7 ......................................... 145 

Архитектура Athlon ......................................................... 147 

3.6. Процессоры фирмы Cyrix .................................................. 149 

3.7. Тестирование производительности  процессоров ......... 150 

3.8. Сопроцессоры .................................................................... 153 

3.9.  Проверка процессоров ..................................................... 154 

3.9.1.  Дефект процессора Pentium ..................................... 154 

3.9.2. Дефект системы управления потребляемой  
мощностью ............................................................................ 156 

3.9.3. Перегрев и охлаждение ............................................. 157 

3.10. Российские микропроцессоры ....................................... 157 

3.10.1. Процессоры Эльбрус ................................................ 157 

3.10.2. Микропроцессоры MultiClet .................................... 160 

3.10.3. Микропроцессоры MALT.......................................... 163 

3.10.4. Микропроцессор КОМДИВ-МК ............................... 166 

3.10.5. Процессоры Байкал .................................................. 170 

Контрольные вопросы к главе 3 .............................................. 176 

Практика .................................................................................... 179 

Установка процессора......................................................... 179 

Сравнительный анализ технических свойств   
процессоров .......................................................................... 180 

4. ПАМЯТЬ ...................................................................................... 181 

4.1.  Логическая организация памяти ..................................... 181 

4.1.1. Типы памяти ................................................................ 181 

4.1.2. Логическая карта памяти ........................................... 182 

4.1.3.  Основная память ........................................................ 183 

4.1.4.  Область верхней памяти (UMA) ................................ 183 

4.1.5.  Сегментные и линейные адреса ............................... 185 

4.1.6.  Видеопамять............................................................... 187 

4.1.7. ПЗУ адаптеров и специальное ОЗУ ........................... 189 

BIOS видеоадаптеров ....................................................... 189 

BIOS контроллера жесткого диска и основного  
адаптера SCSI .................................................................. 190 

Сетевые адаптеры .......................................................... 191 

Другие ПЗУ в области верхней памяти (UMA) ............. 192 

4.1.8. Память системной BIOS .............................................. 192 

4.1.9. Расширенная память .................................................. 193 

4.1.10. Расширенная память XMS ........................................ 194 

4.1.11. Область старшей памяти HMA и линия А20 ........... 195 

4.1.12. Дополнительная память (Expanded Memory)......... 196 

4.2.  Использование памяти ..................................................... 198 

4.2.1.  Предотвращение конфликтов и перекрытий  
областей памяти ПЗУ BIOS ................................................... 198 

4.2.2. Теневая память ПЗУ .................................................... 198 

4.2.3. Установленная и доступная память .......................... 199 

4.2.4.  Конфигурирование и оптимизация памяти ............. 200 

4.3.  Физическая память ........................................................... 202 

4.3.1.  Микросхемы ОЗУ ....................................................... 202 

4.3.2. Конструкция и организация микросхем  
и модулей памяти ................................................................. 202 

4.3.3. Контроль четности ...................................................... 207 

4.3.4. Принципы организации памяти ................................ 208 

Страничная организация памяти ................................... 209 

Память с чередованием ................................................... 209 

Кэширование памяти ....................................................... 209 

Контрольные вопросы к главе 4 .............................................. 211 

Практика .................................................................................... 213 

Установка модуля оперативной памяти ........................ 213 

Карта памяти ...................................................................... 214 

5. БЛОК ПИТАНИЯ ......................................................................... 215 

5.1.  Назначение блока питания .............................................. 215 

5.2. Конструкция блоков питания ............................................ 216 

5.3. Разъемы блоков питания .................................................. 222 

5.4. Сетевые выключатели ....................................................... 225 

5.5. Разъемы питания дисковых  накопителей ...................... 226 

5.6. Сигнал Power Good ............................................................ 227 

5.7. Факторы неисправности блока питания .......................... 228 

5.8. Батареи питания КМОП-памяти ....................................... 228 

Контрольные вопросы к главе 5 .............................................. 230 

Практика .................................................................................... 231 

Установка блока питания .................................................. 231 

Конструкция блока питания .............................................. 232 

6. НАКОПИТЕЛИ НА ЖЕСТКИХ ДИСКАХ ....................................... 234 

6.1. История создания накопителя .......................................... 234 

6.2. Основные узлы накопителя на жестком диске ............... 235 

6.2.1. Принципы работы накопителя  
на жестком диске .................................................................. 236 

6.2.2. Диски ............................................................................ 237 

Технология образования рабочего слоя ........................... 238 

6.2.3. Головки записи/воспроизведения ............................ 239 

6.2.4. Механизм привода головок ....................................... 243 

6.2.5. Двигатель привода дисков ........................................ 249 

6.2.6. Плата управления ....................................................... 250 

6.2.7. Кабели и разъемы....................................................... 250 

6.3. Магнитная регистрация данных ....................................... 252 

6.4. Способы кодирования данных ......................................... 254 

6.4.1. Частотная модуляция ― FM ....................................... 255 

6.4.2. Модифицированная частотная модуляция .............. 256 

6.4.3. Метод RLL .................................................................... 257 

6.4.4. Сравнение способов кодирования ........................... 259 

6.4.5. Секторы ........................................................................ 260 

6.4.6. Форматирование дисков ............................................ 261 

6.5.  Интерфейсы накопителей на жестких дисках ............ 263 

6.6. Интерфейс SCSI ................................................................... 264 

6.6.1. Стандарты SCSI ............................................................ 264 

6.6.2. Схема связей основных элементов  
конструкции SCSI-накопителя .............................................. 266 

6.6.3. Драйвер SCSI ................................................................ 269 

6.6.4. Стандарты SPI-3 и SPI-4 ............................................... 269 

6.6.5. Разъемы подключения SCSI ....................................... 271 

6.7. Интерфейс IDE .................................................................... 273 

6.7.1. Стандарты IDE .............................................................. 273 

6.7.2. Разъемы подключения IDE......................................... 275 

6.7.3. Стандарт ATA RAID ...................................................... 277 

6.8. Сравнение интерфейсов SCSI и IDE .................................. 281 

Контрольные вопросы к главе 6 .............................................. 283 

Практика .................................................................................... 285 

Установка жесткого диска в системный блок ................ 285 

Конструкция накопителя с жестким   
магнитным диском .............................................................. 286 

7. НАКОПИТЕЛИ НА ГИБКИХ ДИСКАХ .......................................... 288 

7.1. Конструкция дисковода .................................................... 288 

7.1.1. Головка записи/воспроизведения ............................ 291 

7.1.2. Привод головок ........................................................... 292 

7.1.3. Двигатель привода диска ........................................... 294 

7.1.4. Платы управления....................................................... 294 

7.1.5. Разъемы ....................................................................... 295 

7.2. Контролеры накопителей ................................................. 295 

7.3. Конфигурирование накопителей ..................................... 296 

7.4. Конструкция дискеты ........................................................ 298 

7.5. Перемычка смены дискеты............................................... 300 

7.6. Физические характеристики ............................................. 301 

Контрольные вопросы к главе 7 .............................................. 303 

Практика .................................................................................... 304 

8. УСТРОЙСТВА ОПТИЧЕСКОГО ХРАНЕНИЯ ДАННЫХ ................. 305 

8.1. История создания оптического  накопителя ................... 305 

8.2. Оптические накопители .................................................... 306 

8.2.1. Устройство накопителя на CD-ROM ........................... 306 

8.2.2. Принципы работы накопителя CD-ROM ................... 308 

8.2.3. Устройство накопителя DVD ...................................... 312 

8.2.4. Устройство записывающих  
накопителей  CD-ROM .......................................................... 313 

8.3. Оптические носители ........................................................ 317 

8.3.1. Производство дисков CD-ROM .................................. 317 

8.3.2. Диски DVD.................................................................... 321 

8.3.3. Диск CD-RW ................................................................. 324 

8.4. Кодирование данных ........................................................ 325 

8.4.1. Структура диска CD-ROM ............................................ 325 

8.4.2. Кодирование данных по методу EFM ....................... 327 

8.4.3. Структура диска DVD .................................................. 330 

8.4.4. Кодирование данных по методу EFM+ ..................... 332 

8.5. Скорость работы накопителей.......................................... 334 

8.5.1. Скорость накопителей CD-ROM ................................. 334 

8.5.2. Скорость накопителей DVD ........................................ 336 

8.6. Форматы компакт-дисков  и накопителей ...................... 337 

8.6.1. Стандарты CD .............................................................. 337 

Red Book ............................................................................. 337 

Yellow Book ........................................................................ 337 

Green Book ......................................................................... 338 

CD-ROM XA ....................................................................... 339 

Orange Book ....................................................................... 339 

PhotoCD ............................................................................. 340 

White Book .......................................................................... 341 

CD EXTRA .......................................................................... 342 

8.6.2. Стандарты DVD ............................................................ 343 

DVD-RAM .......................................................................... 345 

DVD-R ................................................................................ 346 

DVD-RW ............................................................................. 346 

DVD+RW ........................................................................... 347 

8.7. Файловые системы CD-ROM ............................................. 348 

8.7.1. High Sierra .................................................................... 349 

8.7.2. ISO 9660 ........................................................................ 350 

8.7.3. Joliet ............................................................................. 352 

8.7.4. Универсальный дисковый формат ............................ 353 

8.7.5. Macintosh HFS .............................................................. 354 

8.7.6. Rock Ridge .................................................................... 354 

8.8. Интерфейс оптических накопителей ................................ 354 

Контрольные вопросы к главе 8 .............................................. 357 

Практика .................................................................................... 360 

Установка оптического диска ........................................... 360 

Конструкция оптического дисковода ............................... 361 

9. Видеосистемы ........................................................................... 363 

9.1. Мониторы ........................................................................... 363 

9.1.1. Устройство дисплеев с электронно-лучевыми  
трубками ................................................................................ 363 

9.1.2. Устройство жидкокристаллических дисплеев ......... 365 

9.1.4. Устройство плазменных мониторов ......................... 368 

9.1.5. Мониторы на светоизлучающих полимерах ............ 370 

9.1.6. Сравнение мониторов ................................................ 372 

9.2. Разрешающая способность ............................................... 374 

9.3. Развертка ............................................................................ 378 

9.4. Видеоплаты ........................................................................ 378 

9.4.1. Монохроматический адаптер MDA ........................... 379 

9.4.2. Цветной графический адаптер CGA ........................... 379 

9.4.3. Улучшенный графический адаптер EGA ................... 379 

9.4.4.  Адаптеры VGA ............................................................ 380 

9.4.5.  Адаптеры SVGA........................................................... 381 

9.4.6.  Адаптеры XGA и XGA-2 .............................................. 382 

9.5. Компоненты видеосистемы .............................................. 382 

9.5.1. BIOS видеоадаптера ................................................... 383 

9.5.2. Графический процессор ............................................. 384 

9.5.3. Цифроаналоговый преобразователь ........................ 385 

9.5.4. Видеопамять ............................................................... 385 

9.5.5. Разъемы для подключения монитора ...................... 387 

9.5.6. Видеодрайвер ............................................................. 388 

9.6. Быстродействие видеоадаптера ...................................... 389 

9.6.1. Видеопроцессор ......................................................... 389 

9.6.2. ОЗУ ............................................................................... 390 

9.6.3. Шина ............................................................................ 391 

9.6.4. Ускоренный графический порт AGP .......................... 392 

Контрольные вопросы к главе 9 .............................................. 395 

Практика .................................................................................... 397 

Дисплей с электронно-лучевой трубкой .......................... 397 

Жидкокристаллический монитор ..................................... 397 

10. УСТРОЙСТВО ВВОДА ............................................................... 399 

10.1. Клавиатура ........................................................................ 399 

10.1.1. 101- и 104-клавишные клавиатуры ......................... 399 

10.1.2. Конструкция клавиш ................................................. 401 

Клавиатуры с механическими переключателями ......... 402 

Клавиатуры с замыкающими накладками ..................... 403 

Клавиатуры с резиновыми колпачками .......................... 404 

Мембранная клавиатура .................................................. 404 

Клавиатуры с емкостными датчиками ......................... 405 

10.1.3. Принцип работы и интерфейс клавиатуры............. 407 

10.2. Мышь ................................................................................ 409 

10.2.1. Устройство оптико-механической мыши ................ 410 

10.2.2. Устройство оптической мыши ................................. 413 

10.2.3. Интерфейсы мыши ................................................... 414 

10.2.4. Драйвер мыши .......................................................... 416 

10.3. Разъемы для подключения клавиатуры и мыши .......... 417 

Контрольные вопросы к главе 10 ............................................ 419 

Практика .................................................................................... 421 

Клавиатура ........................................................................... 421 

Мышь ..................................................................................... 421 

11. МОНОБЛОК И НОУТБУК .......................................................... 423 

11.1. Устройство моноблока .................................................... 423 

11.2. Устройство ноутбука ........................................................ 425 

11.2.1. Внешний вид и разъемы подключения  
ноутбука ................................................................................. 425 

11.2.2. Внутреннее устройство ноутбука ............................ 429 

11.3. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТИПОВ ПК ............................ 431 

Контрольные вопросы к главе 11 ............................................ 433 

Практика .................................................................................... 435 

Взаимосвязь основных элементов ноутбука ................... 435 

Извлечение и установка жесткого диска ......................... 437 

Извлечение и установка оптического диска   
и оперативной памяти ....................................................... 440 

12. ПРИНТЕРЫ ............................................................................... 442 

12.1. Матричные принтеры ...................................................... 442 

12.1.1. Устройство матричных принтеров .......................... 442 

12.1.2. Формирование изображения на бумаге ................ 444 

12.1.3. Шрифты ...................................................................... 445 

12.1.4. Строчные матричные принтеры .............................. 446 

12.1.5. Преимущества и недостатки  
матричных  принтеров ......................................................... 448 

12.2. Лазерные принтеры..................................................... 448 

12.2.1. Устройство лазерного принтера .............................. 449 

12.2.2. Устройство цветного лазерного принтера .............. 451 

12.2.3. Разрешение ............................................................... 451 

12.3. Печатающая головка с использованием  

светодиодного источника света ....................................... 452 

12.4. Струйные принтеры ......................................................... 454 

12.4.1. Метод газовых пузырей ........................................... 454 

12.4.2. Пьезоэлектрический метод ..................................... 455 

12.4.3. Метод drop-on-demand ............................................ 457 

12.5. Термопечатающие принтеры ......................................... 458 

12.6. Принтеры с изменением фазы  красителя .................... 459 

12.7. 3D-принтеры ..................................................................... 460 

12.8. Языки принтеров ............................................................. 463 

PCL6 ........................................................................................ 463 

HP-GL ...................................................................................... 464 

PostScript ................................................................................ 464 

3D-принтеры ........................................................................ 465 

Контрольные вопросы к главе 12 ............................................ 477 

Практика .................................................................................... 479 

13. СКАНЕРЫ .................................................................................. 481 

13.1. Устройство сканера .......................................................... 481 

13.2. Технология формирования  изображения .................... 483 

13.3. Виды сканеров ................................................................. 484 

13.3.1. Фотосканер ................................................................ 484 

13.3.2. Видеосканеры ........................................................... 485 

13.3.3. Ручной сканер ........................................................... 485 

13.3.4. Настольные сканеры ................................................ 487 

Роликовые сканеры ........................................................... 487 

Барабанные сканеры ........................................................ 488 

Проекционные сканеры .................................................... 489 

13.3.5. Устройство OCR ......................................................... 491 

Контрольные вопросы к главе 13 ............................................ 492 

Практика .................................................................................... 494 

14. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ ................................................................... 496 

14.1. Компоненты локальной сети .......................................... 496 

14.2. Типы сетей ........................................................................ 496 

14.3. Топология сети ................................................................. 498 

14.3.1. Шинная топология .................................................... 498 

14.3.2. Звездообразная топология ...................................... 498 

14.3.3. Кольцевая топология ................................................ 499 

14.4. Аппаратное обеспечение сети ........................................ 501 

14.4.1. Сетевые адаптеры..................................................... 502 

14.4.2. Разъемы сетевых адаптеров .................................... 503 

14.4.3. Концентраторы для Ethernet ................................... 505 

14.4.4. Коммутаторы Ethernet .............................................. 509 

14.4.5. Сетевые кабели ......................................................... 511 

Коаксиальный кабель для Thick и Thin Ethernet ............. 512 

14.5. Беспроводная сеть Ethernet ............................................ 515 

14.5.1. Стандарт беспроводной Ethernet IEEE 802.11b ...... 515 

14.5.2. Альтернативы стандарту IEEE 802.11b .................... 517 

14.5.3. Логические топологии беспроводных сетей .......... 519 

14.6. Сетевые протоколы ......................................................... 520 

Контрольные вопросы к главе 14 ............................................ 521 

Практика .................................................................................... 523 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .................................................. 524 

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОВ ......................................... 530 

Русские сокращения и термины .............................................. 530 

Иностранные сокращения и термины .................................... 555 

 

 
 

ВВЕДЕНИЕ 

Компьютер — дословно означает вычислитель.  
Различают два крупных этапа в развитии компьютеров механический 
и электротехнический /1, 9, 19, 37/. 

Механический этап начинается с 1642 года, когда Блез Паскаль 
изобрел механическое устройство, выполняющее сложение 
чисел. В 1673 году Готфрид Вильгельм Лейбниц сконструировал 
первый арифмометр, позволяющий выполнять четыре арифметических 
действия. 

Эра аналитических машин начинается с первой половины XIX 

века. Впервые английский математик Чарльз Бэббидж разработал 
проект аналитической машины, которая должна была выполнять 
запрограммированные вычисления без участия человека. Воплотить 
свой проект в жизнь Чарльзу Бэббиджу не позволил существующий 
уровень технического развития. Идея работы аналитической 
машины состояла в автоматическом управлении механическими 
вычислениями с помощью управляющих перфокарт, использовавшихся 
при работе ткацких станков Жаккарда. Предполагалось, 
что машина будет обеспечивать: вывод символьных 
промежуточных и конечных результатов на бумажный носитель, 
а графическую информацию на графопостроитель; хранение информации 
на специальных вращающихся дисках. Основными 
элементами аналитической машины являлись зубчатые колеса. 
Для приведения машины в действие сам автор предполагал использовать 
паровой двигатель. 

В 1843 году Адой Лавлейс для машины Бэббиджа была написана 
первая в мире программа для вычислений чисел Бернулли. 
Ада Лавлейс занималась популяризацией идей Бэббиджа, проектированием 
некоторых узлов машины и исследованием вопросов 
применения двоичной системы счисления. Основной заслугой 
Ады Лавлейс является создание основ программирования для 
цифровых машин. Ее именем ADA назван один из наиболее мощных 
языков программирования. 

Работы Чарльза Бэббиджа и Ады Лавлейс опередили свою 

эпоху на столетие. Первые компьютеры на основе их идей были 
построены, независимо друг от друга, в 1941 году немецким ин-
женером Конрадом Цузе и в 1943 году американцем Говардом 

Эйкеном на одном из предприятий фирмы IBM. Основными эле-
ментами представленных ЭВМ стали электромеханические реле. 
В 1945 году известный математик Джон фон Нейман сформули-
ровал общие принципы функционирования универсальных вы-
числительных устройств, на основе которых в 1949 году англий-
ским исследователем Морисом Уилксом была построена первая 
ЭВМ. 

Сегодня невозможно представить себе проектную организа-

цию без персональных компьютеров и автоматизированных си-
стем проектирования. Есть организации, в которых вычислитель-
ные системы и программное обеспечение не меняются десять и 
более лет. В проектных организациях машиностроительного про-
филя подобная ситуация просто не возможна. Современные про-
граммные комплексы в машиностроении позволяют создавать 
плоские и пространственные модели машин, аппаратов, механиз-
мов и т.д., проводить их анимацию и расчеты на прочность. Такие 
программы требуют высокопроизводительную вычислительную 
технику. Бакалавр по направлению подготовки «Информатика и 
вычислительная техника» после освоения дисциплины «ЭВМ и 
периферийные устройства» должен уметь подбирать персональ-
ные компьютеры согласно требованиям устанавливаемого про-
граммного обеспечения, решать монтажно-наладочные и сер-
висно-эксплуатационные задачи. 

Целью учебного пособия является обучение студентов: 

наладке, настройке, регулировке и проверке ЭВМ и периферий-
ного оборудования; сопряжению устройств и узлов вычислитель-
ного оборудования, его монтаж и испытание; проверки техниче-
ского состояния и остаточного ресурса вычислительного обору-
дования, организации профилактических осмотров и текущего 
ремонта; приемке и освоению вводимого оборудования; составле-
нию инструкций по эксплуатации оборудования и программ испы-
таний. 

Цель достигается за счет постоянного выполнения студентами 

большого набора лабораторных работ по сборке и разборке пер-
сонального компьютера, проверке его работоспособности, изуче-
нию устройств ПК и периферийного оборудования. 

Учебное пособие входит в базовую часть профессионального 

цикла, которая расширяет и углубляет знания в других обязатель-
ных дисциплинах направления «Информатика и вычислительная 
техника». Для успешного овладения дисциплиной «ЭВМ и пери-
ферийные устройства» необходимо знать дисциплины: 
— «Информатика», как средство организации вычислительных 

устройств. 

— «Физика», основные физические законы в области механики, 

электричества, магнетизма и оптики, как средство организации 
ЭВМ и понимания принципов работы его устройств и перифе-
рийного оборудования. 

— «Электротехника, электроника и схемотехника», как средство 

взаимодействия электронных устройств ПК между собой. 

Освоение дисциплины «ЭВМ и периферийные устройства» 

необходимо для изучения следующих дисциплин: 
— Операционные системы, как средство по организации интер-

фейса между пользователем и ЭВМ. 

— Сети и телекоммуникации, как средство по созданию сетей. 
— Защита информации, как одно из необходимых средств взаи-

модействия программного обеспечения с устройствами ПК. 

— Администрирование компьютерных сетей, как одно из необ-

ходимых средств при создании и настройке сетей. 

В результате освоения дисциплины студент должен обладать 

следующими компетенциями: 
— владеть культурой мышления, способностью к обобщению, 

анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору 
путей её достижения; 

— осознавать социальную значимость своей будущей профес-

сии, обладать высокой мотивацией к выполнению професси-
ональной деятельности; 

— участвовать в настройке и наладке программно-аппаратных 

комплексов; 

— сопрягать аппаратные и программные средства в составе ин-

формационных и автоматизированных систем. 

В результате освоения дисциплины студент должен: 
Знать: 

— основы построения и архитектуру ЭВМ. Принципы построе-

ния, параметры и характеристики цифровых и аналоговых 

элементов ЭВМ. Разработку бизнес-планов и технических за-
даний на оснащение отделов, лабораторий, офисов компью-
терным и сетевым оборудованием; 

— современные технические и программные средства взаимо-

действия с ЭВМ.  

Уметь: 

— ставить и решать задачи, связанные с выбором системы эле-

ментов ЭВМ при заданных требованиях к параметрам: вре-
мени, мощности, габаритам и надежности. Выбирать, ком-
плексировать и эксплуатировать программно-аппаратные 
средства в создаваемых в вычислительных системах и сете-
вых структурах;  

— тестировать, испытывать и использовать программно-аппа-

ратные средства вычислительных и информационных систем.  

Владеть: 

— методами выбора элементной базы для построения различ-

ных архитектур вычислительных средств; 

— навыками организации и конфигурирования локальных се-

тей. Навыками работы с компьютером как средством управ-
ления информацией. 
Учебное пособие предназначено для бакалавров, магистров, 

студентов высших учебных заведений и всех желающих овладеть 
навыками сборки, настройки и модернизации ПК. Может быть 
полезно школьникам на уроках информатики. 

Желаю успеха в освоении персонального компьютера. 

1. АРХИТЕКТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ 

ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ 

1.1.  Принципы Джона фон Неймана 

Компьютер должен иметь следующие устройства /1, 21, 22/: 

— арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее 

арифметические и логические операции, – 2; 

— устройство управления (УУ), которое организует процесс вы-

полнения программ – 1; 

— оперативную память (ОП) или оперативно-запоминающее 

устройство (ОЗУ) для хранения программ и данных – 4; 

— внешнее устройство (ВУ) ввода-вывода информации – 3. 

Связь устройств компьютера показана на рис. 1.1. 

 

Рис. 1.1. Связи между устройствами компьютера  

В ОЗУ через внешнее устройство вводится программа. Память 

(ОЗУ или ОП) состоит из пронумерованных ячеек, в которых располагаются 
данные или инструкции программы. УУ считывает 
содержимое ячейки ОП, где находится первая инструкция (команда) 
программы, и организует ее выполнение в устройствах (1, 
2, 4). Переработанная информация поступает в УУ, которое извлекает 
содержимое следующей ячейки ОП и т.д.  

Однако последовательный порядок извлечения информации 

из ОЗУ может быть нарушен с помощью команд передачи управ-

АЛУ 
УУ 
ВУ 

ОП или ОЗУ 

1 
2 
3 

4 

Информационные 
              связи 

Управляющие связи 

ления (перехода), если таковы требования разработанной программы, 
основанные на анализе ранее полученной информации 
(рис. 1.2). 

 

Рис. 1.2.  Блок-схема участка программы с передачей управления 


Современные компьютеры имеют ряд особенностей:  

— как правило, АЛУ и УУ объединены в одно устройство, называемое 
центральный процессор; 

— процесс выполнения программы может прерываться при поступлении 
сигналов от внешних устройств; 

— процесс функционирования компьютера существенно изменяется 
на компьютерах с несколькими процессорами, ведущими 
параллельную обработку данных. 
Несмотря на перечисленные особенности, устройство большинства 
современных компьютеров соответствует принципам 
Джона фон Неймана. 

1.2.  Основные блоки ПК 

В состав любого персонального компьютера (ПК) входят монитор (
или дисплей), клавиатура, мышь и системный блок, в котором 
находятся: системная плата, блок питания, оптический и 
магнитный или твердотельный накопитель (рис. 1.3). До недавнего 
времени в системный блок устанавливали НГМД.  

Информация 

Вычисление 
a>b 

Печать результатов 

Д

Нет 

Рис. 1.3.  Основные элементы персонального компьютера: 

1 — монитор; 2 — клавиатура; 3 — мышь; 4 — кабель для подключения 
сетевого напряжения 220 В; 5 — системный блок; 6 —
кнопка включения и выключения компьютера; 7 — накопитель 
на гибком магнитном диске; 8 — устройство CD или DVD; 9 —
интерфейсный кабель для соединения монитора с видеокартой 

Системный блок предназначен для размещения в специально 

изготовленном корпусе системной платы, дисковых накопителей, 
кнопок включениявыключения и перезагрузки компьютера, 
сигнальных лампочек, соединительных кабелей и, как правило, 
блока питания. Корпус системного блока может иметь несколько 
модификаций: настольный, башня, мини-башня (рис. 
1.3), моноблок и т. д. 

Монитор служит для отображения символьной и графической 

информации. 

Клавиатура служит для ввода символьной информации.  
Мышь — устройство ввода информации для работы в диалоговом 
режиме. 

220 В 

1 

2 

5 

8 

7 

3 

4 

9 

6 

В портативных компьютерах системный блок, монитор, клавиатура 
и в некоторых вариантах трекбол (зафиксированная 
мышь, перевернутая шариком вверх) заключены в один корпус. 

К системному блоку можно подключить внешние устройства 

вводавывода, такие, например, как принтер, плоттер, модем, 
джойстик и т.д.  

1.3.  Блок-схема устройства компьютера 

В системном блоке на материнской плате располагаются электронные 
схемы управления работой ПК /1, 2, 3, 36, 37, 38, 39/. 
Главным элементом управления является микропроцессор. Рабо-
той устройств (монитор, клавиатура, магнитные накопители и т. 
д.) управляют контроллеры, которые могут быть выполнены либо 
в виде отдельной электронной платы (видеокарта), либо в виде 
микросхемы, установленной на материнской плате (контроллер 
клавиатуры). Связь микропроцессора (рис. 1.4) с контроллерами 
и другими микросхемами осуществляется через шину. Блок пи-
тания преобразует переменное сетевое напряжение 220 В в по-
стоянные +5 и +12 В. Напряжение +5 В используется для работы 
электронных микросхем, +12 В для приводов дисковых магнит-
ных накопителей. 

Микросхема CMOS, выполненная по технологии complemen-

tary metaloxide semiconductor, обладает низким энергопотребле-
нием. Она хранит параметры конфигурации компьютера и ведет 
отсчет времени. Содержимое CMOS-памяти не исчезает при вы-
ключении компьютера, поскольку работает от батарейки или ак-
кумулятора. 

Будем понимать под периферийными устройствами, устрой-

ства, не входящие в материнскую плату. Сегодня такой подход к 
данному определению кажется необычным. Логичнее было бы 
отнести к периферийным устройствам те устройства, которые не 
входят в системный блок. Однако, если вернутся в эпоху созда-
ния первых электронновычислительных машин (ЭВМ) в 1940-е 
и 50-е годы, логика становится очевидной. Тогда для размещения 
машины (теперь это только лишь материнская плата), занимаю-
щейся непосредственно процессами вычислений и выполнения