- •Московский государственный университет
- •Глава V. Системные платы 44
- •Физическое представление обрабатываемой информации
- •Поколения эвм
- •Назначение эвм
- •Размеры и вычислительная мощность
- •Вопросы для самопроверки
- •Представление информации в эвм Понятие информации
- •Измерение количества информации.
- •Кодирование информации
- •Правила перевода смешанных чисел
- •Представление чисел в эвм
- •Алгебраическое представление двоичных чисел
- •Элементы двоичной арифметики
- •Особенности представления информации в эвм
- •Вопросы для самопроверки
- •Архитектура и структура эвм
- •Принципы фон Неймана
- •Основные блоки эвм:
- •Простейшие типы архитектур.
- •Центральный процессор
- •Оперативная память
- •Системная шина
- •Источник питания
- •Внешние устройства
- •Дополнительные интегральные микросхемы
- •Конструктивные элементы эвм (пк)
- •Функциональные характеристики эвм
- •Вопросы для самопроверки
- •Центральный процессор Общие характеристики мп
- •Примеры мпIntel
- •Основные понятия
- •Системы команд
- •Функциональная структура мп
- •Устройство Управления (уу)
- •Микропроцессорная память (мпп)
- •Интерфейсная система мп
- •Классы процессоров
- •Технологии повышения производительности процессоров
- •Конвейеризация
- •Суперскалярные архитектуры
- •Матричный и векторный процессоры
- •Технология динамического исполнения
- •ТехнологияHyper-Threading.
- •Мультипроцессоры
- •Мультикомпьютеры
- •Двухядерные процессоры
- •Вопросы для самопроверки
- •Системные платы
- •Виды системных плат
- •Чипсеты системных плат
- •Вопросы для самопроверки
- •Организация памяти Характеристики устройств памяти
- •Иерархическая структура памяти эвм
- •Виды памяти Постоянная память пзу
- •Оперативная память
- •Физическая структура оп
- •Виды динамических запоминающих устройств.
- •Кэш-память
- •Стековая память
- •Защита памяти
- •Ключи защиты
- •Кольца защиты
- •Метод граничных регистров
- •Вопросы для самопроверки
- •4.4.4. Методы повышения пропускной способности оперативной памяти
- •4.4.5. Методы защиты памяти
- •4.4.6. Методы ускорения процессов обмена между оп и взу
- •Интерфейсы
- •Характеристики интерфейсов
- •Внутренние интерфейсы
- •Интерфейсы внешней памяти.
- •Универсальные последовательные интерфейсы.
- •Беспроводные интерфейсы
- •Вопросы для самопроверки
- •Вычислительные системы
- •Уровни и средства комплексирования
- •Классификация архитектуры вс с параллельной обработкой данных
- •Вопросы для самопроверки
Основные блоки эвм:
ЭВМ с классической архитектурой включает следующую иерархию устройств:
ЦУ
ЦП
УУ с интерфейсом процессора
АЛУ
Процессорная память
ОП
ВУ
Внутренний интерфейс
Простейшие типы архитектур.
Различают центральные (ЦУ) и внешние устройства (ВУ) и внутримашинный интерфейс (каналы связей КС).
Центральные устройства (ЦУ) – основная компонента ЭВМ, включает ЦП и ОП.
ЦПобеспечивает обработку информации и управление вычислительным процессом. Он выбирает из ОП команды и данные, записывает в неё данные, включает и отключает ВУ.
Основные блоки ЦП:
УУ с интерфейсом процессора (системой сопряжения и связи ЦП с другими устройствами ЭВМ
АЛУ
процессорная память (внутренний кэш)
ОП– временно хранит данные и программы в процессе выполнения вычислительных и логических операций
Для характеристик ЦУ используются следующие параметры:
Длина машинного слова (разрядность, адресность)
Система команд
Объём ОП
Быстродействие (тактовая частота ЦП, цикл записи/чтения ОП)
ВУпредназначены для организации эффективного взаимодействия с внешней средой – пользователями, объектами управления, другими ЭВМ.
ВУ подразделяются на такие группы:
Устройства хранения данных (накопители)
Устройства ввода данных
Устройства вывода данных
Для специализированныхЭВМ (управление ракетами, связью) устройствами ввода могут быть датчики (расстояния, давления и т.д.), а устройствами вывода - манипуляторы (пневмо- и гидроприводы рулей, вентилей и т.д.). в универсальных ЭВМ внешними устройствами являются принтеры, плоттеры, терминалы и т.д.
Внутренний интерфейс (Каналы связей)выполняют сопряжение центральных узлов ЭВМ с ВУ.
Все вышеупомянутые элементы ЭВМ физически реализованы на следующих схемных элементах и узлах:
Память – обычно использует возможности и свойства триггера
Счётчик (регистр) адреса команд - схемный узел «счётчик»
Сумматор – полный сумматор или полусумматор
Дешифратор (например, команд) – также здесь используется
Можно выделить 3 основных типа архитектур ЭВМ: «звезда»,иерархическаяимагистральная.
Рис. 8. Типы архитектур ЭВМ: а)«Звезда»
б)иерархическая
в)магистральная
В ЭВМ 1-го и 2-го поколения (архитектура «звезда») ЦУ соединено непосредственно с ВУ и управляет их работой.
Рис. 9. Структурная схема ЭВМ 1-го и 2-го поколения , «звезда».
Классическая архитектура включает одно АЛУ, через которое проходит поток данных, и одно УУ, через которое проходит программа. Это однопроцессорный компьютер.
При иерархической архитектуре (3-е поколение) ЦУ соединено с каналами ввода/вывода (КВВ) (периферийными процессорами), которые управляют контроллерами, к которым подключены различные внешние устройства. Такую архитектуру имеют ЭВМ системы IBM360/370 и ЕС ЭВМ.
Рис. 10. Структурная схема ЭВМ 3-го поколения (иерархическая архитектура).
При магистральной архитектуре (общая шина) один или несколько процессоров и блоки ОП взаимодействуют между собой и с контроллерами ВУ через внутренний канал, общий для всех устройств. Так реализованы ПК типа IBMPCиDEC. Физически магистраль представляет собой многопроводную линию с гнёздами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали делятся на шину адреса, шину данных и шину управления.
Рис. 11. Структурная схема ПК (магистральная архитектура)
Рис. 5.12. Структурная схема ПК – пример магистральной архитектуры.
Рассмотрим кратко основные блоки ЭВМ