Оглавление

Режим

«»

Закладки

Здесь вы можете хранить свои закладки, но не более 10-ти

Справка

	Оглавление
	Выбрать режим обучения
	Напечатать раздел
	Поиск
Перейти к...
	предыдущему материалу
	следующему материалу

Теоретический раздел → Курс лекций → Раздел 2. Технические и программные средства реализации информационных процессов. → Тема 3. Технические средства ЭВМ → Тема 3. Лекция

Тема 3. Лекция

Структура Персонального компьютера

На рисунке приведена структурная схема ПК. Структура компьютера – это некоторая модель, устанавливающая состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в него компонентов.

Основные устройства ПК

 

1. Монитор 2.Материнская-плата  3.Процессор 4.IDE-слот 5.Оперативная-память  6.Платы-расширения-(видео, звуковая…) 7.Блок-питания 8.Привод для дисков (CD/DVD)  9.Винчестер  10.Клавиатура 11. Мышь

Расположение основных устройств, входящих в состав ПК.

В ПК входят следующие основные устройства.

 Микропроцессор

Центральная часть ПК, предназначенная для управления работой всех блоков машины и реализации арифметических и логических операций над информацией, носит название микропроцессора(точнее было бы сказать центрального процессора или основного микропроцессора  (МП).

Конструктивно МП представляет собой небольшую (в несколько сантиметров) электронную микросхему.

В состав МП, в свою очередь, входят следующие устройства:

• устройство управления (УУ) - формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ПК;

• арифметико-логическое устройство (АЛУ) - выполняет арифметические и логические операции над числовой и символьной информацией (в некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается –дополнительный математический сопроцессор);

• микропроцессорная память (МПП) - обеспечивает кратковременное хранение, запись и выдачу информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы компьютера. Состоит из регистров высокого быстродействия. Регистры – быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие);

• интерфейсная система микпроцессора - обеспечивает сопряжение и связь с другими устройствами ПК. Включает в себя внутренний интерфейс МП, буферное запоминающее устройство (регистры); схемы управления портами ввода/вывода и системной шиной.

Схема архитектуры ПК

Интерфейс (interface) – совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие.

Порт ввода-вывода (I/O – Input/Output port) – аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.

Микропроцессор умеет выполнять сотни различных операций и делает это со скоростью в несколько десятков и даже сотен миллионов операций в секунду.

В ПК используются МП фирмы Intel, а также фирм AMD, Cyrix, IBM и др.

МП фирмы Intel, применяемые в ПК, таковы: Intel-8088, 80286, 80386 (модификации SX и DX, 80486 (модификации SX, SX2, DX, DX2, DX4), Pentium и Pentium Pro (приведены в порядке возрастания производительности.).

Разница в производительности этих микропроцессоров очень велика. Так, МП Pentium Pro быстрее МП Intel-8088 (на котором был основан исходный вариант компьютера IBM-PC и модель IBM-PCXT) в несколько тысяч раз.

Одинаковые модели микропроцессоров могут иметь разную тактовую частоту – чем выше тактовая частота, тем выше производительность и цена МП. Тактовая частота измеряется в МГц.

Тактовая частота указывает скорость выполнения элементарных операций внутри МП. Однако, разные модели МП выполняют одни и те же команды (например, сложение) за разное число тактов. Чем более современная модель МП, тем, как правило, меньше тактов требуется МП для выполнения одних и тех же команд.

Генератор тактовых импульсов создает последовательность электрических импульсов, частота которых определяет тактовую частоту машины.

Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины Частота генератора тактовых импульсов - важная характеристика ПК, т.к. от нее зависит скорость работы ПК, поскольку каждая операция в машине выполняется за определенное количество тактов.

Системная шина – это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивает сопряжение и связь всех устройств ПК между собой. Она включает:

• кодовую шину данных - провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода операнда;

• кодовую шину адреса - провода для передачи всех разрядов кода адреса ячейки оперативной памяти или порта ввода/вывода;

• кодовую шину команд - для их передачи во все блоки машины;

• шину питания - провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

Все блоки (а точнее их порты ввода/вывода) подключаются к шине через унифицированные разъемы непосредственно или через специальные устройства - адаптеры (контроллеры).

Управление системной шиной осуществляется микропроцессором непосредственно или через контроллер шины. Обмен информацией между системной шиной и внешними устройствами выполняется с использованием ASCII-кодов.

В современных компьютерах обычно используются две шины:

- шина ISI для контроллеров низкоскоростных устройств (то есть для обмена данными с клавиатурой, мышью, дисководами для дискет, модемом, звуковой картой и т.д.);

- шина PCI для обмена данными с высокоскоростными устройствами – (жесткими дисками, видеоадаптером и т.д.).

Важнейшими  характеристиками системной шины являются:

• количество обслуживаемых устройств;

• пропускная способность, которая, в свою очередь, зависит от разрядности шины (8, 16, 32, 64) и тактовой частоты, на которой она работает

Контроллеры или адаптеры - это электронные схемы,  управляющие различными устройствами  компьютера. Некоторые контроллеры (например, контроллер  дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами. Во всех ПК имеются контроллеры для управления клавиатурой, монитором, дисководами для дискет, жестким диском и т.д.

Основная память служит для хранения и оперативного обмена информацией МП с прочими блоками Она включает постоянное 3У (ПЗУ) и оперативное 3У (ОЗУ)

Постоянное запоминающее устройство хранит неизменяемую информацию, заносимую в него в процессе изготовления ПК. Оперативное ЗУ энергозависимое, то есть данные в нем стираются при отключении питания

Кэш-память – Для ускорения доступа к оперативной памяти на быстродействующих компьютерах используется специальная сверхбыстродействующая кэш-память. Она является буфером между ОП и МП и хранит копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. При обращении МП к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к ОП, а в большинстве случаев необходимые МП данные уже содержатся в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается.

Регистры КЭШ-памяти недоступны для пользователя, отсюда и название КЭШ (Cache), что в переводе с английского означает “тайник”.

Внешняя память - это устройства ПК для долговременного хранения любого вида информации (программ и данных). Чаще всего она выступает в виде накопителей на жестких и гибких магнитных дисках (ЖМД, ГМД); накопителей на кассетной магнитной ленте (стримеры) накопителей на компакт-дисках (CD-ROM),

Источник питания - это блок, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, подаваемый на электронные схемы компьютера;

Таймер - внутримашинные электронные часы с аккумуляторным питанием, работающие независимо от наличия электропитания сети,

Внешние устройства - набор различных устройств, от состава и характеристик которых во многом зависят возможности и эффективность работы ПК

По назначению внешние устройства подразделяются на:

• устройства внешней памяти;

• диалоговые средства пользователя (дисплей, устройство речевого ввода/вывода информации и др.).

• устройства ввода (клавиатура, графический планшет, сканер, манипуляторы "мышь", джойстик /рычаг/, трекбол /шар в оправе/, световое перо и др.); сенсорные экраны.

• устройства вывода (принтеры и плоттеры);

• устройства связи и телекоммуникации (сетевые платы, модемы, факс-модемы, мультиплексоры передачи данных и др.).

Дополнительные устройства

К системной шине и к микропроцессору могут также подключаться и дополнительные устройства в виде математического сопроцессора, сопроцессора ввода/вывода и др.

Математические сопроцессоры

Математические сопроцессоры (МС) являются специализированными модулями, работающими совместно с центральным процессором и выполняющими математические операции. Наличие МС в компьютере позволяет ускорить исполнение прикладных программ.

Приобретая МС, необходимо убедиться, что применяемая прикладная программа может распознавать и использовать МС. Такие компоненты, как видео, графические и дисковые контроллеры, графические приложения, пакеты иллюстративной графики требуют использования МС.

Особенно интенсивно МС устанавливались на модели ПК с процессорами 80286 и 80386. Компьютеры с МП 486 и Pentium настолько мощные, что установка на МС не дает ощутимого эффекта при реализации многих задач "прямого счета".

Однако в будущем МС найдут свое применение в высокопроизводительных суперкомпьютерах с векторной, матричной и иными типами организации вычислительных процессов