Тема 2.3. Аппаратное обеспечение эвм.
2.3.1. Архитектура эвм.
Под архитектурой ЭВМ понимается совокупность общих принципов организации аппаратно-программных средств и их характеристик, определяющая функциональные возможности ЭВМ при решении соответствующих классов задач (рис. 11).
Архитектуру вычислительного средства следует отличать от его структуры. Структура вычислительного средства (рис.13) определяет его конкретный состав на некотором уровне детализации (устройства, блоки узлы и т. д.) и описывает связи внутри средства во всей их полноте. Архитектура же определяет правила взаимодействия составных частей вычислительного средства, описание которых выполняется в той мере, в какой это необходимо для формирования правил их взаимодействия. Она регламентирует не все связи, а наиболее важные, которые должны быть известны для более грамотного использования данного средства. Основные принципы об архитектуре вычислительных машин заложил выдающийся американский математик Джон фон Нейман.
По мере развития ЭВМ классическая архитектура претерпела существенные усовершенствования. Основное направление этих изменений — разгрузка центрального процессора от функций обмена информацией и передачи их специальным устройствам — контроллерам.
.
Рис. 1. Схема классической архитектуры ЭВМ Джон фон Неймана.
Практически все модели современных ПК имеют магистрально-модульный принцип архитектуры. Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через информационную магистраль (общая шина, системная шина, интерфейсная шина). Магистраль (шина) — это кабель, состоящий из множества проводов. От типа системной шины, так же, как и от типа процессора, зависит скорость обработки информации персональным компьютером. К основным характеристикам системной шины относятся тактовая частота и разрядность канала связи. По одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация, по другой (шина адреса) - адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор. Есть еще третья часть магистрали шина управления, по ней передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.) Всякая информация, передаваемая от процессора к другим устройствам по шине данных, сопровождается адресом, передаваемым по адресной шине (как письмо сопровождается адресом на конверте). Это может быть адрес ячейки в оперативной памяти или адрес (номер) периферийного устройства. Принцип модульной (открытой) архитектуры подразумевает возможность менять состав (модулей) ПК. К информационной магистрали могут подключаться дополнительные периферийные устройства, одни модели устройств могут заменяться на другие. Возможно увеличение внутренней памяти, замена микропроцессора на более совершенный. Аппаратное подключение периферийного устройства к магистрали осуществляется через специальный блок контроллер (адаптер)-электронные схемы, управляющие различными внешними устройствами компьютера Программное управление работой устройства производится через программу — драйвер, которая является компонентом операционной системы (ОС).