Элементы конструкции пк

Конструктивно ПК выполнены в виде центрального системного блока, к которому через разъемы подключаются внешние устройства: дополнительные устройства памяти, клавиатура, дисплей, принтер и др.

Системный блок обычно включает в себя системную плату, блок питания, накопители на дисках, разъемы для дополнительных устройств и платы расширения с контроллерами – адаптерами внешних устройств.

На системной плате (часто ее называют материнской платой –, как правило, размещаются

• микропроцессор;

• математический сопроцессор;

• генератор тактовых импульсов;

• блоки (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ;

• адаптеры клавиатуры; таймер и др.

2.Принципы фон Неймана, и классическая архитектура компьютера.

Основу учения об архитектуре ЭВМ заложил американский математик фон Нейман. Он работал над созданием в 1946г первой ЭВМ.

Нейман первым догадался, что программа может храниться в виде набора 0 и 1, причем в той же самой памяти, что и обрабатываемые ею числа.

Фон Нейман выдвинул основополагающие принципы логического устройства ЭВМ.

Основными блоками являются:

УУ- устройство управления,

АЛУ- арифметико- логическое устройство

Память

Внешняя

Устройства ввода- вывода

Архитектура ЭВМ, построенная на принципах Фон- Неймана.

Внешняя память отличается от устройства ввода и вывода тем, что данные в нее заносятся в виде удобном п.к., но не доступном для непосредственного восприятия человеком.

УУ и АЛУ в современных п.к. объединены в один блок – процессор.

Память хранит информацию и программы.

ОЗУ хранит ту информацию, с которой п.к. работает непосредственно в настоящее время.

ВЗУ имеют гораздо большую емкость, чем ОЗУ, но обладают более медленным доступом.

В построенной по описанной схеме ЭВМ происходит последовательное считывание команд из памяти и их выполнение.

Номер (адрес) спец.ячейки памяти указываются счетчиком команд в УУ.

Разработанные Фон Нейманом основы архитектуры оказались настолько фундаментальными, что подавляющее большинство современных машин построены на ней.

Система шин – объединяет функциональные блоки ЭВМ выделяет три шины: шина адреса, шина данных и управления.

В отличии от шиной организации в основу канальной организации положено множество каналов связей между ЦП и другими устройствами ЭВМ.

1.3. Раскрыть особенности канальной и шинной системотехники.

Шинная организация является простейшей формой в соответствии с приведенными выше принципами. Она имеет в своем составе след.блоки:

-ЦП- центральный процессор

¬– шина адреса

– шина данных

-шина управления.

ЦП состоит из:

–арифметико-логическое устройство (АЛУ)

–устройство управления (УУ)

–регистра

1)АЛУ-выполняет основную работу по переработке информации хранимой в оперативной памяти. В нем выполняются все арифметические и логические операции. В АЛУ имеется набор программно доступных быстродействующих ячеек памяти, называемых регистрами процессора.

2)УУ- устройство управления

вырабатывает распределенную во времени и пространстве последовательность внутренних и внешних управляющих сигналов, обеспечивающих выборку и выполнения команд.

Эти команды задают набор простейших низкоуровневых операций(пересылка данных, сдвиг данных, установка и анализ признаков, запоминание результатов и т.д.

3)Память

Устройство предназначенное для запоминания, хранения и выборки программ и данных. остоит из конечного числа ячеек, каждая из которых имеет свой уникальный номер или адрес. Доступ к ячейке осуществляется указанием ее адреса.

Память способна выполнить два вида операций над данными: чтение с сохранением содержимого и запись нового значения со стиранием предыдущего.

Оперативная память- функциональный блок хранящий информацию для УУ(команды) и АЛУ(данные).

С одной стороны, память должна вмещать достаточно большое количество информации, с другой–обладать достаточным быстродействием, соответствующих быстродействию других устройств ЭВМ.

Чем больше емкость памяти, тем медленнее к ней доступ, т.к. время доступа определяется временем необходимым для выборки из памяти или записи в нее информации, поэтому В ЭВМ существуют несколько запоминающих устройств, различающихся емкостью и быстродействием.

Функционирование ЭВМ с шинной структурой можно описать следующим обобщенным алгоритмом:

1) инициализация.

После включения ЭВМ или операции сброса (reset) в регистры центрального процессора заносятся некоторые начальные значения. Обычно в процессе загрузки в память помещается программа называемая первичным загрузчиком. Назначение первичного загрузчика–загрузить в память с устройства внешней памяти операционную систему. Эта программа может быть размещена в энергонезависимом устройстве памяти или может быть считана с некоторого устройства внешней памяти. Программному счетчику присваивается начальное значение, равное адресу первой команды программы.

2)центральный процессор производит операцию считывания команды из памяти. В качестве адреса ячейки памяти используется содержимое программного счетчика.

3)содержимое считываемой ячейки интерпретируется процессором как команда и помещается в регистр команды.УУ приступает к интерпретации прочитанной команды. По полю первого слова команды УУ определяет ее длину и, если это необходимо, организует дополнительные операции считывания, пока вся команда не будет прочитана процессором. Вычис-ленная длина команды прибавляется к исходному содержимому программного счетчика и, когда команда полностью прочитана, программный счетчик будет хранить адрес следующей команды.

4)по адресным полям команды УУ определяет имеет ли команда операнды в памяти. Если это так, то на основе указанных в адресных полях режимов адресации вычисляются адреса операндов и производятся операции чтения памяти для считывания операндов.

5)УУ и АЛУ выполняют операцию, указанную в поле кода операции команды. Во флаговом регистре процессора запоминаются признаки результата операции (равенство нулю, наличие переполнения, знак равенства и т.д.)

6)Если это необходимо, УУ выполняет операцию записи для того, чтобы поместить результат выполнения в память.

7)Если последняя команда не была командой “остановить процессор”, то указанная выше последовательность повторяется с шага 1 по шаг 6.

Последовательность действий с шага 1 по шаг 6 называется циклом процессора.

Функционирование ЭВМ с канальной организацией.

В основе этого типа организации ЭВМ лежит множественность каналов связи между устройствами и функциональная организация узлов.

Помимо уже знакомого набора устройств (ц.п., память, устройства ввода-вывода) в состав ЭВМ с канальной организацией входят устройства называемые каналами.

Канал – это специализированный процессор, осуществляющий всю работу по управлению контролерами внешних устройств и обмену данными между основной памятью и внешними устройствами.

Устройства группируются по характерной скорости и подключаются к соответствующим каналам.

Результатом введения каналов является большая стандартизация и упрощение процессов обмена. Канал как процессор выполняет свою канальную программу, хранящуюся в оператив-ной памяти. Длина канальной программы произвольна. Последняя команда канальной программы содержит признак конца. Подготовку и загрузку канальной программы в операцион-ную память осуществляет операционная система.

Адрес канала размещается в фиксированной ячейке памяти и называется словом адреса канала –CAW.

Для управления каналами процессор имеет всего несколько команд. В ЭВМ с канальной организацией процессор практически полностью освобождается от рутинной работы по органи-зации ввода-вывода. Управление внешними устройствами и обмен данными берет на себя канал.