Основні компоненти материнської плати.

• Процесор, що встановлюється в спеціальний роз’єм. Як правило на процесор встановлюється радіатор з вентилятором.

• Мікросхеми кеш-пам’яті другого рівня (зовнішньої).

• Роз’єми (слоти) для встановлення модулів оперативної пам’яті. В даний час використовуються роз’єми з 72 контактами для модулів SIMM та 168 контактами для модулей DIMM, в залежності від типу материнської плати.

• Роз’єми (слоти) для встановлення карт розширення (роз’єми для карт стандарту ISA, PCI). Сучасні моделі обладнані слотом AGP.

• Мікросхема для перпрограмуємої пам’яті (EEPROM), в якій зберігаються програми BIOS, тестування ЗС, завантаження операційної системи, драйвери пристроїв, початкові установки (CMOS Setup) та ін.

• Роз’єми для підключення накопичувачів HDD, FDD, CD-ROM, послідовні порти для підключення периферійних пристроїв (миша, модем та ін.), паралельні порти для підключення принтера, сканерів деяких типів.

• Набір мікросхем (Chipset) для керування обміном даними між усіма компонентами РС.

• Акумуляторна батарея для живлення мікросхеми пам’яті CMOS, в якій зберігаються поточні настройки BIOS (CMOS Setup) і електронного таймера (системного годинника).

На деякі материнські плати фірми виробники встановлюють мікросхеми, що виконують функції відео адаптера, звукової картки, мереженої картки та ін. Це використовується з метою економії місця в корпус РС та збільшення кількості свобод них слотів. При покупці такої карти ви зберігаєте кошти, а з іншого боку лишаєте себе можливості модернізувати любий з цих компонентів.

Усі компоненти материнської плати з’єднані друг з другом системою провідників (ліній), по яким відбувається обмін інформацією. Цю сукупність ліній називають інформаційною шиною, або просто шиною (Bus). Вони, в залежності від даних, що передаються бувають 3 типів:

• Лінії даних (шина даних)

• Лінії адреси (шина адреси)

• Лінії керування (шина керування)

Взаємодія між компонентами та пристроями РС, що підключені до різних шин, виконується за допомогою мостів.

Головні пристрої комп’ютера і зв’язки між ними представлені на схемі жирними стрілками показані шляхи і напрями руху інформації, простими стрілками – шляхи і напрямки передачі керуючих сигналів.

Загальна схема комп’ютера

Архітектурою комп’ютера називається його опис на певному загальному рівні, що включає опис користувацьких можливостей програмування, системи команд, системи адресації, організації пам’яті тощо. Архітектура визначає принципи дії, інформаційні зв’язки і взаємне з’єднання головних логічних вузлів комп’ютера: процесора, оперативного ЗП, зовнішніх ЗП і периферійних пристроїв. Загальність архітектури різних комп’ютерів забезпечує їх сумісність з точки зору користувача.

Структура комп’ютера – сукупність його функціональних елементів і зв’язків між ними. Елементами можуть бути різні пристрої – від головних логічних вузлів комп’ютера до простіших схем. Структура комп’ютера графічно представляється у вигляді структурних схем, за допомогою яких можна дати опис комп’ютеру на будь-якому рівні деталізації.

Найбільш розповсюджені наступні архітектурні рішення:

• Класична архітектура (архітектура фон Неймана) – один арифметико-логічний пристрій (АЛП), через який проходить потік даних, і один пристрій управління (ПУ), через який проходить потік команд – програма. Це однопроцесорний комп’ютер. До цього типу архітектури відноситься і архітектура ПК з загальною шиною. Всі функціональні блоки зв’язані між собою загальною шиною, що називається також системною магістраллю.

Фізично магістраль – це багато провідникова лінія з гніздами для підключення електронних схем. Сукупність проводів магістралі розділяється на окремі групи: шину адреси, шину даних і шину управління.

Периферійні пристрої підключаються до апаратури комп’ютера через спеціальні контролери – пристрої управління периферійними пристроями.

Контролер – це пристрій, що зв’язує периферійне обладнання чи канали зв’язку з центральним процесором, звільняючи процесор від безпосереднього керування функціонуванням даного обладнання.

• Багатопроцесорна архітектура. Наявність в комп’ютері декількох процесорів означає, що паралельно може бути організовано багато потоків даних і багато потоків команд. Таким чином, паралельно можуть виконуватись декілька фрагментів однієї задачі. Структура такої машини, що має загальну оперативну пам’ять і декілька процесорів, наведена на малюнку.

 Архітектура багатопроцесорного комп’ютера

• Багатомашинна обчислююча система. Тут декілька процесорів, що входять в обчислювальну систему, не мають загальної оперативної пам’яті, а мають кожен свою (локальну). Кожен комп’ютер в багатомашинній системі має класичну архітектуру, і така система застосовується достатньо широко. Але ефект від застосування такої обчислювальної системи може бути отриманий лише при розв’язанні задач, що мають дуже спеціальну структуру: вона має розбиватися на стільки слабко зв’язаних під задач, скільки комп’ютерів в системі. Перевага в швидкодії багатопроцесорних і багатомашинних обчислювальних систем перед одно процесорними очевидна.

• Архітектура з паралельними процесорами. Тут декілька АЛП працюють під управлінням одного ПУ. Це означає, що множина даних може оброблятися по одній програмі – тобто по одному потоку команд. Високу швидкодію такої архітектури можна отримати лише на задачах, в котрих однакові обчислювальні операції виконуються одночасно на різних однотипних наборах даних. Структура таких комп’ютерів представлена на малюнку.

Архітектура з паралельним процесором

В сучасних машинах часто присутні елементи різних типів архітектурних рішень. Існують і такі архітектурні рішення, що радикально відрізняються від розглянутих.