1.3. Обобщенная структура и состав персонального компьютера

Условно все составляющие персонального компьютера (ПК) можно разделить на элементы процессорного блока и на периферийные устройства.

В процессорном блоке расположены следующие устройства: блок питания, материнская плата (плата соединений), центральный процессор, ОЗУ, жёсткие диски, платы адаптеров (видео карта, звуковая карта, сетевая карта и т.д.), привод для чтения и записи CD и DVD, дисковод, порты и разъёмы для подключения периферийных устройств.

К периферийным устройствам относятся: монитор, принтер, клавиатура, «мышь», сканер, планшеты и «световое перо», модем, web-камера, различные устройства, подключаемые через USB.

Все устройства ПК соединяются друг с другом с помощью шин. Различают несколько шин:

— шину данных;

— шину адреса;

— шину управления.

Вычислительная техника постоянно совершенствуется, развивается. Появляются новые технологии, новые схемы и процессоры.

Архитектура ЭВМ — это концептуальная структура вычислительной машины, определяющая проведение обработки информации и включающая методы преобразования информации в данные и принципы взаимодействия технических средств и программного обеспечения.

В настоящее время в ЭВМ наибольшее распространение получили два типа архитектуры: принстонская (предложенная фон Нейманом) и гарвардская (предложенная Говардом Эйкеном). Обе они выделяют 2 основных узла ЭВМ: центральный процессор и память компьютера.

Различие заключается в структуре памяти: в принстонской архитектуре программы и данные хранятся в одном массиве памяти и передаются в процессор по одному каналу, тогда как гарвардская архитектура предусматривается отдельные хранилища и отдельные каналы для передачи команд и данных.

В связи с этим архитектура фон Неймана получила большее распространение в ЭВМ, тогда как гарвардская модифицированная и расширенная архитектура часто применяется в современных сигнальных процессорах.

Рис. 1.4 — Архитектуры ЭВМ

Ключевой в ПК является и архитектура чипсета.

Чипсет — это набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения каких-либо функций.

В ПК чипсет исполняет роль связующего компонента, обеспечивающего совместное функционирование подсистем памяти, ввода-вывода, процессора и др. Рассмотрим один из последних вариантов чипсета ПК, представленный на рис. 1.5.

Рис. 1.5 — Архитектура чипсета

Здесь чипсет состоит из двух основных микросхем: северный мост (контроллер-концентратор памяти) и южный мост (контроллер-концентратор ввода-вывода). Северный мост обеспечивает взаимодействие центрального процессора и памяти, южный мост — взаимодействие с жестким диском, с картами PCI, PCI Express, интерфейсами IDE, SATA, USB и др. Для этого используются соответствующие шины: фронтальная, внутренняя, шина памяти, графического контроллера, шина PCI, шина LPC (Low Pin Count — шина устройств с малой пропускной способностью).

1.4. Организация вычислительных процессов при решении инженерных задач

Инженерные задачи с помощью ПК решаются в несколько этапов, как это показано на следующей блок-схеме (рис. 1.6).

Рис. 1.6 — Этапы решения инженерных задач на ПК