18. Архитектура персонального компьютера.

В 1946 году американские математики Джон фон Нейман, Герман Голдштейн и Артур Бёркс в совместной статье изложили новые принципы построения и функционирования ЭВМ. На основе этих принципов производилось 1-е и 2-е поколение компьютеров. В следующих поколениях происходили некоторые изменения, но принципы фон Неймана (как они были названы) сохранялись.

Основные принципы фон Неймана:

1. Использование двоичной системы счисления в ПК, в которой устройствам гораздо проще выполнять арифметико-логические операции, чем в десятичной.

2. Программное управление ПК. Работа ПК управляется программой, которая состоит из набора команд, выполняющихся последовательно одна за другой. Создание машины с хранимой в памяти программой положило начало программированию.

3. Данные и программы хранятся в памяти ПК. Команды и данные кодируются одинаково в двоичной системе.

4. Ячейки памяти ПК имеют последовательно пронумерованные адреса. Возможность обращения к любой ячейке памяти по ее адресу позволила использовать переменные в программировании.

5. Возможность условного перехода при выполнении программы. Команды в ПК выполняются последовательно, но при необходимости можно реализовать переход к любой части кода.

Архитектура компьютера — это совокупность основных устройств, узлов и блоков, а также структура основных информационных и управляющих связей между ними, обеспечивающая выполнение заданных функций; структура базового программного обеспечения, а также сочетание аппаратного и базового программного обеспечения, поддерживающее объединение компьютеров в сети.

Принципом построения и функционирования современных компьютеров различных классов является программное управление, в основе которого находится представление алгоритма решения любой задачи в виде программы вычислений.

В основу архитектуры современных компьютеров положен магистрально-модульный принцип: компьютер не является неделимым, цельным объектом. Он состоит из некоторого количества устройств — модулей. Комплектовать свой компьютер из этих модулей пользователь может по собственному желанию. А связаны все модули компьютера между собой через набор электронных линий – магистраль (системная шина). Шина – это кабель, состоящий из множества проводов.

Магистраль обеспечивает обмен данными между устройствами компьютера.

В современном ПК реализован принцип открытой архитектуры. Это возможность постоянного усовершенствования компьютера в целом и его отдельных частей с использованием новых устройств, которые полностью совместимы друг с другом независимо от фирмы-изготовителя. К информационной магистрали могут подключаться дополнительные периферийные устройства, одни модели устройств могут заменяться на другие. Например, можно увеличить внутреннюю память (вставить дополнительные модули), заменить видеокарту на более производительную, добавить жесткий диск и т.д.

Подключение периферийного устройства к магистрали на физическом уровне осуществляется через специальный блок — контроллер (адаптер). Программное управление работой устройства производится через программу — драйвер, которая может являться компонентом операционной системы (ОС). Их совокупность называется интерфейсом.

Интерфейс – это совокупность возможностей, способов и методов взаимодействия двух систем (причем, любых, а не обязательно вычислительных или информационных), устройств или программ для обмена информацией между ними.

Так как обмен данными между устройствами происходит через магистраль, то для согласования интерфейсов все внешние устройства подключаются в шине не напрямую, а через свои контроллеры (адаптеры) и порты.

Для того чтобы по ошибке или незнанию не подключить устройство к чужому порту, каждое устройство имеет индивидуальную форму штеккера, не подходящую к «чужому» разъему. Программное управление работой каждого из устройств производится через программу–драйвер. Современный персональный компьютер может быть реализован в настольном (desktop), портативном (notebook) или карманном (handheld) варианте.

Внутри системного блока располагаются:

• источник питания,

• материнская (системная) плата

• процессор,

• оперативная память,

• жесткий диск,

• накопитель гибких дисков (устарев).

• привод CD–ROM, DVD-ROM, DVD-RW;

• звуковая карта,

• сетевая карта.

Также в состав компьютерных систем входят и внешние устройства, называемые периферийными.