9.2. Структурна схема комп’ютерів

Сучасна обчислювальна система – це сукупність апаратних і програмних засобів, які забезпечують автоматизацію збору, зберігання, обробки, систематизації, перетворення і передачі інформації.

Структуру обчислювальної системи складають апаратне і програмне забезпечення.

Апаратне забезпечення – це устаткування, що входить до складу комп'ютера.

Програмне забезпечення – це сукупність усіх програм і документації до них.

Зовнішня архітектура комп'ютера – це пристрої, які видимі для користувача. Стандартна зовнішня архітектура комп'ютера – це системний блок і периферійне устаткування (монітор, клавіатура, миша). Крім того, до комп'ютера можуть бути підключені мережне устаткування, принтер, сканер та ін.

Внутрішня архітектура – це пристрої, що забезпечують процес накопичення, обробки, зберігання і передачі інформації всередині комп’ютера. Більшість з них розташована в системному блоці.

Системна магістраль, або шина даних – це провідники, що зв'язують між собою всі пристрої комп'ютера. По магістралі передаються сигнали керування і дані.

Ядро комп’ютера стяновлять процесор і основна пам'ять (ОП).

Основними складовими процесора є пристрій керування і арифметико-логічний пристрій.

Пристрій керування (ПК) призначений для забезпечення автома­тичного виконання програм шляхом примусової координації решти пристроїв комп’ютера. Команди, що вибираються з ОП, дешифруються пристроєм керування: визначаються код операції, яку необхідно виконати, і адреси даних, що беруть участь у даній операції.

Усі команди програми виконуються послідовно, команда за командою, в тому порядку, наприклад, як вони записані в пам'яті комп’ютера. Цей порядок характерний для лінійних програм, тобто програм, що не містять розгалужень. Для організації розгалужень використовуються команди, що порушують лінійний порядок виконання команд. Окремі ознаки результатів r (r = 0, r < 0, r > 0 і ін.) пристрій керування використовує для зміни порядку виконання команд програми.

Арифметико‑логічний пристрій (АЛП) виконує арифметичні і логічні операції над даними. Основною частиною АЛП є операційний автомат, до складу якого входять суматори, лічильники, регістри, логічні перетворювачі та ін. Він кожного разу переналагоджується на виконання чергової операції. Результати виконання окремих операцій зберігаються для подальшого використання, зокрема, записуються в пам'ять. Результати, отримані після виконання всієї програми обчислень, передаються на пристрої виведення інформації. Як пристрій виведення можуть використовуватися екран дисплея, принтер, графічний пристрій та ін.

Сучасні комп’ютери мають достатньо розвинуті системи машинних операцій. Будь-яка операція в комп’ютері виконується за певною мікро­програмою, яка реалізована в схемах АЛП відповідною послідовністю сигналів керування (мікрокоманд). Кожна окрема мікрокоманда – це найпростіше елементарне перетворення даних типу складання, зсуву, перезапису інформації і т.п.

Основна пам'ять ділиться на внутрішню і зовнішню.

Зовнішня пам'ять призначена для постійного зберігання інформації:

• гнучкі диски (дискети 3,5 дюйма і об'ємом 1,44 Мб);

• жорсткі диски (вінчестери об'ємом 80 – 400 Гб);

• оптичні диски: DVD-диски (об'ємом 4,7 Гб – 17 Гб); CD-диски (CD ROM – диски для читання, CD RW – диски для читання і запису об'ємом 650 – 700 Мб);

• флеш‑пам'ять (об'ємом 1 – 8 Гб).

Внутрішня пам'ять призначена для тимчасового зберігання інформації:

• оперативна пам'ять (ОЗП, RAM, об'єм: 256 Мб – 2 Гб);

• постійна пам'ять (ПЗП, ROM, BIOS, об'єм 2 Мб);

• пам'ять пристроїв (відеопам'ять монітора об'ємом 256 Мб – 1 Гб, клавіатури об'ємом 8 Кб, буферна пам'ять принтерів об'ємом 8–128 Кб).

Процесор може звертатися тільки до тієї інформації, яка зберігається у внутрішній пам'яті. При відключенні живлення інформація, яка зберігалася у внутрішній пам'яті (окрім в ПЗП), стирається.

ОЗП є основним типом внутрішньої пам'яті. Продуктивність комп'ютера напряму залежить від об'єму ОЗП і швидкості доступу до елементів пам'яті.

ПЗП призначається для зберігання системних програм і даних, пов'язаних з життєзабезпеченням комп'ютерів

Зовнішні пристрої призначені в основному для введення-виведення інформації. За допомогою клавіатури користувачі вводять у комп’ютер програми задач, які розв’язуються, та дані до них. Уведена інформація повністю або частково спочатку запам'ятовується в оперативному пристрої (ОЗП), а потім переноситься в зовнішню пам’ять для тривалого зберігання інформації, де перетвориться в спеціальний програмний об'єкт – файл.

Файл – ідентифікована сукупність екземплярів повністю описаного в конкретній програмі типу даних, що знаходяться поза програмою в зовнішній пам'яті та доступні програмі за допомогою спеціальних операцій.

При використовуванні файла в обчислювальному процесі його вміст переноситься в ОЗП, а потім обробляється процесором.