Тема 1: Принципы построения компьютеров

План лекции:

1.7 История развития ПК

1.8 Структурная схема ПК

1.9 Состав системного блока

1.7 История развития пк

История персональных компьютеров (ПК) началась в 80-е гг. XX в., когда практически одновременно компании Motorola, Zilog и Intel выпустили на рынок достаточно мощные микропроцессоры М68000, Z80 и Intel 8086.

На этих микропроцессорах были построены первые микроком­пьютеры (ПК):

• Каурго II (Zilog);

• Macintosh 128K (Motorola);

• IBM PC XT (Intel — INTegrated ELectronics).

Каурго II был представлен публике в августе 1982 г. (рис. 4.1, а). компания Э. Кея Каурго Corporation.

При весе более десяти килограмм, Каурго II позиционировался как переносная система. Возможность работы в полевых условиях была подтверждена во время ралли Париж-Дакар в 1984 г., на кото­ром организаторами использовалось десять компьютеров Каурго II.

Каурго II Macintosh 128K

Рисунок 1.2-Первые ПК

Каурго II оснащался процессором Zilog Z80 с тактовой частотой 2,5 МГц. Объем ОЗУ составлял 64 Кб, ПЗУ — 2 Кб. Встроенный дисплей размером 9" был способен работать в текстовом режиме 80 х 24, поддержка графического режима не предусматривалась. Клавиатура компьютера была довольно удобной, с курсорными и цифровыми клавишами. Устройством хранения данных служили два дисковода для односторонних 5,25" дисков двойной плотности емко­стью 190 Кб. Работал Каурго II под управлением ОС СР/М (Control Program for Microprocessor) и стоил на момент выхода 1795 долл.

Модель 128К — первый продукт в семействе компьютеров Macintosh (рис. 4.1, б). Корпорация Apple представила ее в январе 1984 г.

Macintosh 128K базировался на 32-разрядном микропроцессоре Motorola 68000 с тактовой частотой 8 МГц, имел 128 Кб ОЗУ, 64 Кб ПЗУ, односторонний флоппи-дисковод (400 Кбайт; 3,5"), встроенный 9" черно-белый экран с графическим разрешением 512x342 точки, оснащался, помимо клавиатуры, манипулятором «мышь» и весил 20 фунтов (8 кг).

Однако очень скоро пользователи Macintosh 128K столкнулись с проблемой слишком малого объема оперативной памяти, при том, что возможностей для расширения ОЗУ конструкцией модели пре­дусмотрено не было. Посыпались многочисленные нарекания, по­будившие корпорацию Apple усовершенствовать свой продукт, и уже осенью того же 1984 г. был представлен новый «Мак» — модель Macintosh 512K (модель Macintosh 128K была снята с производства в октябре 1985 г.).

1.8 Структурная схема

Структурная схема современного IBM PC-совместимого компьютера приведе­на на рис. 1.3.

Рисунок 1.3 - Структурная схема компьютера

Ядром компьютера являются процессор (один или несколько), ОЗУ, ПЗУ с BIOS и интерфейсные средства, связывающие их между собой и с остальными компонентами. Эти средства на рисунке изображены в виде «облака», поскольку их формы разнообразны (шины, хабы). Это «облако» обычно имеет интерфейсы одной или нескольких шин расширения (ISA, PCI/PCI-X, PCI-E), а также порта AGP (уже вытесняемого PCI-E). Стандартная архитекту­ра PC определяет набор обязательных средств ввода-вывода и средств под­держки периферии, включая систему аппаратных прерываний (i8259A), систему прямого доступа к памяти (i8237A), трехканальный счетчик (i8254), интерфейс клавиатуры и управления (i8042), канал управления звуком, память и часы CMOS.

На рисунке изображены лишь логические связи между этими устройст­вами; подразумевается, что с помощью средств того же «облака» они представ­лены своими стандартизованными регистрами в общедоступном пространстве ввода-вывода. Также подразумевается, что все компоненты получают требуе­мое питание, что превращает весь этот, набор компонентов в работоспособный компьютер. Конечно же, он должен быть дополнен периферией: дисплеем со своим адаптером, подключаемым к порту AGP, шине расширения или прямо в «облако», контроллерами шин периферийных устройств (ATA, SATA, SCSI, SAS, USB, FireWire), интерфейсов портов (COM, LPT, GAME...), дисководов, аудиосредств и пр.

«Облако» вместе со средствами ввода-вывода и поддержки периферии реализуется чипсетом системной платы, который обычно включает в себя и перечисленные выше интерфейсы.

Любой PC-совместимый компьютер имеет следующие характерные черты:

• процессор, программно совместимый с семейством х86 фирмы Intel;

• специфическую систему распределения пространства адресов памяти;

• традиционное распределение адресов пространства ввода-вывода с фиксиро­ванным положением обязательных портов и совместимостью их программной модели;

• систему аппаратных прерываний, позволяющую периферийным устройствам сигнализировать процессору о необходимости исполнения некоторых обслу­живающих процедур;

• систему прямого доступа к памяти, позволяющую периферийным устрой­ствам обмениваться массивами данных с оперативной памятью, не отвлекая на это процессор;

• набор системных (стандартных) устройств и интерфейсов ввода-вывода;

• унифицированные по конструктиву и интерфейсу шины расширения (ISA, EISA, MCA, VLB, PCI/PCI-X, PCI-E, PC Card, Card Bus), состав которых может варьироваться в зависимости от назначения и модели компьютера;

• базовую систему ввода-вывода (BIOS), выполняющую начальное тестирова­ние и загрузку операционной системы, а также имеющую набор функций, обслуживающих системные устройства ввода-вывода.