Микропроцессор

Разрядность микропроцессора - число бит обрабатываемых за один такт работы микропроцессором.

Тактовая частота - скорость внутреннего таймера микропроцессора, задающая шаг, с которым проходят операции в процессоре; измеряется в мегагерцах (МГц), ГГц.

Удвоение частоты - функционирование с частотой, в N раз превосходящей системную. Процессор функционирует на материнской плате, имеющей системную частоту “K” МГц, и выполняет на той же материнской плате внутренние операции микропроцессора с частотой “N*K” МГц.

Генератор выдает частоту на которой работает микропроцессор.

Микропроцессоры обычно содержат четыре ключевые компоненты.

• Устройство управления и арифметико-логический модуль

• Регистры

• Шины

• Часы

Основные функции микропроцессора:

1. Выборка команд из ОЗУ.

2. Декодирование команд (т.е. определение назначения команды, способа ее исполнения и адресов операндов).

3. Выполнение операций, закодированных в командах.

4. Управление пересылкой информации между своими внутренними регистрами, оперативной памятью и внешними (периферийными) устройствами.

5. Обработка процессорных и программных прерываний.

6. Обработка сигналов от внешних устройств и реализация соответствующих прерываний.

7. Управление различными устройствами, входящими в состав компьютера.

Все современные микропроцессоры являются синхронными. Т.е. там есть счетчик, который регулярно посылает сигналы, представляющие собой чередование прямоугольных импульсов. При "падении" импульса выставляются затворы регистров (черные и синие стрелки), делается это для того, чтобы данные, поступающие из L1 кэша записались в верный регистр.

Имеется три способа, чтобы увеличить частоту микропроцессора:

1) Сделать так, чтобы данные шли через процессор быстрее.

2) Сократить время вычислений.

3) Делать как можно меньше операций в течении одного цикла.

Суперконвейеризация, или разбиение конвейера на число стадий >5, позволяет делать в каждом устройстве за один цикл меньше, выполняя инструкции параллельно.

Производительность ПК (быстрота решения определенного набора тестовых задач) зависит от

• тактовой частоты процессора (2-3 ГГц)

• количества ядер процессора (1-4)

• разрядности процессора (32, 64 бит)

• частоты, на которой работает системная шина (600, 800 МГц)

• объема оперативной памяти (2 - 4 Гб)

• типа ОЗУ - ( DDR III SDRAM – 4*528 Мбит/с )

• скорости считывания данных с винчестера (10 Мбит/с)

• объема КЭШ-памяти (L1-64Kб, L2 -256 Кб, L3 1-24 Mб)

• наличия графического ускорителя.

Вопросы по данной лекции:

1. Что понимается под аппаратным обеспечением?

2. Что входит в состав базовой конфигурации ПК?

3. Перечислите основные параметры микропроцессора.

Литература по теме:

1. Жукова, Е.Л. Информатика. - 2-е изд. - М.: Дашков и К, 2010. - 272 с.

2. Информатика. Общий курс / Под ред. В.И. Колесникова. - 2-е изд. - М.: Дашков и К; Наука-Пресс, 2008. - 400 с.

Лекция 6. Устройства передачи данных в пк. Виды памяти пк. Устройства ввода/вывода информации в пк

План лекции:

Шины. Оперативная память - RAM. Принцип работы. Производительность и объем памяти. Базовая система ввода-вывода – BIOS. Адаптер. Слоты расширения. Модемы. Виды, назначение, схемы.

Устройства ввода данных: клавиатуры, мышь, сканеры. Типы, принципы работы. Соединения с компьютером.

Устройства вывода: монитор, принтеры, плоттеры, звук и т.д. Видео адаптер. Аудио-адаптер. Внешняя память. Магнитные диски и их дисководы: емкость, дорожки, цилиндры. Создание разделов, форматирование. Оптические, лазерные диски и их приводы. Магнитооптические диски. Магнитные ленты. Флэш –карты. Принципы работы. Скорость. Достоинства и недостатки.

Краткий конспект лекции

Шина (Bus) - совокупность линий для передачи сигналов одного типа (например, данных, адреса или управления), с помощью которых устройства компьютера обмениваются информацией.

В персональном компьютере имеется два типа шин: системная шина и шина расширения.

Системная шина (шина процессора) – это шина, с помощью которой процессор обменивается информацией с оперативной и внешней кэш-памятью. Продолжением системной шины являются шины расширения, связывающие системную шину с внешними устройствами.

Шина расширения предназначенная для подключения периферийных устройств, что позволяет расширить функциональные возможности компьютера. Посредством шины расширения периферийные устройства обменивается информацией друг с другом, с процессором и оперативной памятью. Для связи различных видов шин компьютера между собой используются мосты.

Мост – это устройство, обеспечивающее передачу данных между шинами, несовместимыми между собой по своим характеристикам. Любая системная шина или шина расширения включает в себя следующие компоненты:

• Шина данных, состоящая из линий данных. По этой шине передаются данные между устройствами.

• Шина адреса, состоящая из линий адреса. По этой шине передаются адреса ячеек памяти или портов ввода-вывода, содержимое которых считывается или записывается. 32-разрядная шина адреса позволяет адресовать более 4 Гбайт (2³²) памяти.

• Шина управления, предназначенная для обмена управляющими сигналами.

• Контроллер шины, управляющий всем процессом обмена данными, адресами и управляющими сигналами.

Слот расширения - разъем на шине расширения, обеспечивающий дополнительным адаптерам доступ к системной шине. В компьютер можно установить столько дополнительных адаптеров, сколько в нем имеется слотов расширения.

Адаптер - печатная плата, подключаемая к шине расширения компьютера с целью обеспечения дополнительных возможностей. Наиболее распространенными адаптерами являются видеоадаптер, адаптер ввода/вывода, а также такие устройства, как внутренние модемы, звуковые и сетевые платы.

Используются шины различных типов.

Локальная последовательная шина IEEE 1394 способна передавать данные со скоростью до 1600Мбит/с.

Скорость обмена информацией по шине USB 2.0 составляет 480Мбит/с.

Шина	Разрядность, бит	Тактовая частота, МГц	Пропускная способность, Мб/с
PCI 2.1	64	66	533,3
AGP (x4)	32	66х4	1066,6

Базовое программное обеспечение

В любом IBM-совместимом компьютере обязательно имеется набор программ базовой системы ввода-вывода (BIOS – Basic Input-Output System), в число которых входят:

• Программа настройки параметров BIOS (CMOS Setup).

• Программа тестирования устройств компьютера (процедура POST), которое производится автоматически сразу же после его включения.

• Программа начальной загрузки операционной системы с дисковых накопителей.

• Сервисные подпрограммы для работы с основными устройствами компьютера (клавиатурой, экраном, принтером, коммуникационными портами – COM1, COM2 и LPT, дисководами и винчестерами).

Модемы

Модем. Сокращение от МОДулятор-ДЕМодулятор. Устройство, преобразующее цифровые сигналы, генерируемые последовательным портом, в модулированные аналоговые сигналы, пригодные для передачи по телефонным линиям и, соответственно, образующее входной аналоговый сигнал в его цифровой эквивалент.