Розділ 9. Структурна схема ком’ютерів. Стандарти шинного інтерфейсу

9.1. Загальні стандарти сучасних комп’ютерів

Загальними стандартами структур сучасних комп’ютерів є:

• модульність побудови;

• магістральність;

• ієрархія керування.

Модульна побудова припускає виділення в структурі комп’ютера достатньо автономних, функціонально і конструктивно закінчених пристроїв, таких, як процесор, модуль пам'яті (МП), накопичувач на жорсткому або гнучкому магнітному диску.

Модульна конструкція комп’ютера робить його відкритою системою до адаптації і вдосконалення. До комп’ютера можна підключати додаткові пристрої, які покращують його технічні і економічні показники. З'являється можливість збільшити обчислювальну потужність, поліп­шити структуру шляхом заміни окремих пристроїв на більш досконаліші, внести зміни в керуванні конфігурацією системи, пристосувати її до конкретних умов відповідно до вимог користувачів.

У сучасних комп’ютерах принцип децентралізації і паралельної роботи поширений як на периферійні пристрої, так і на самі комп’ютери (процесори). Сучасні обчислювальні системи містять декілька процесорів, які працюють погоджено і паралельно. Усередині самого комп’ютера відбулося ще більш різке розділення функцій між засобами обробки, з'явилися окремі спеціалізовані процесори.

Всі існуючі типи комп’ютерів випускаються сімействами, в яких розрізняють старші і молодші моделі. Завжди є можливість заміни слабкої моделі на більш потужну. Це забезпечується інформаційною, апаратурною і програмною сумісністю. Програмна сумісність у сімействах встановлю­ється за принципом знизу-вгору, тобто програми, розроблені для ранніх і молодших моделей, можуть оброблятися і на старших, але, як правило, не навпаки.

Модульна структура комп’ютера вимагає стандартизації і уніфікації устаткування, номенклатури технічних і програмних засобів, засобів сполучення (інтерфейсів), конструктивних рішень, уніфікації типових елементів, заміни елементної бази і нормативно-технічної документації. Все це сприяє поліпшенню технічних і експлуатаційних характеристик комп’ю­терів, зростанню технологічності їх виробництва.

Децентралізація керування припускає ієрархічну організацію структури комп’ютера. Централізоване керування здійснює пристрій керування головного, або центрального, процесора. Модулі, що підключаються до центрального процесора, можуть, у свою чергу, використовувати спеціальні шини або магістралі для обміну сигналами керування, адресами і даними. Ініціалізація роботи модулів забезпечується командами центральних пристроїв, після чого модулі продовжують роботу за власними програмами керування. Результати виконання необхідних операцій подаються ними “вгору за ієрархією” для правильної координації всіх робіт.

Ієрархічний принцип побудови і керування характерний не тільки для структури комп’ютерів в цілому, але і для окремих їх підсистем. Наприклад, за цим же принципом будується система пам'яті комп’ютерів.

Децентралізація керування і структури комп’ютерів дозволила перейти до більш складних багатопрограмних (мультипрограмних) режимів. При цьому в комп’ютері одночасно можуть оброблятися декілька програм користувачів.

У комп’ютерах, які мають один процесор, багатопрограмна обробка є уявною. Вона припускає паралельну роботу окремих пристроїв, які задіяні в обчисленнях у різних задачах користувачів. Наприклад, комп'ютер може здійснювати роздрук яких-небудь документів і одночасно приймати повідомлення, які надходять по каналах зв'язку. Процесор при цьому може проводити обробку даних за іншою програмою, а користувач – вводити дані або програму для нової задачі, слухати музику і т.п.

У комп’ютерах або обчислювальних системах, що мають декілька процесорів, багатопрограмна робота може бути більш глибокою. Автоматичне керування обчисленнями припускає ускладнення структури за рахунок включення в її склад систем і блоків (системи переривань і пріоритетів, захисту пам'яті), які відокремлюють різні обчислювальні процеси один від одного, що виключає можливість виникнення взаємних перешкод і помилок. Самостійного значення в обчисленнях вони не мають, але є необхідним елементом структури для забезпечення цих обчислень.