Lektsii_1_kurs / Лекция 4 (аппаратное обеспечение)

Лекция №4

Тема: АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА (Personal Computer (PC))

1.Общий принцип работы ЭВМ.

2.Компоненты современного РС

3.Системная плата

4.Процессор

1. Общий принцип работы ЭВМ

Из процессора на шину адреса (находится внутри системной шины) выдается адрес очередной команды. Считанная по этому адресу команда (например, из ПЗУ), поступает по шине данных (внутри системной шины) в процессор, где она выполняется с помощью АЛУ. Устройство управления процессора определяет адрес следующей выполняемой команды (фактически номер очередной ячейки памяти, где находится очередная команда) После исполнения процессором текущей команды на шину адреса выводится адрес ячейки памяти, где хранится следующая команда.

Сигналы, передаваемые по управляющей шине, синхронизируют работу процессора, памяти, устройств ввода и вывода информации.

Порядок выбора адресов из памяти (и очередности выполнения команд) определяет программа, которая может располагаться в ПЗУ, но чаще выполняемая в данный момент программа находится в ОЗУ

В линейных программах команды последовательно выбираются из очередных ячеек памяти. В разветвляющихся программах может происходить переход (резкий скачок) к ячейке памяти, расположенной в любом месте ОЗУ. Это команды условной передачи управления.

Режим, когда временно приостанавливается выполнение основной программы и происходит обслуживание запросов, называется прерыванием.

Запросы на прерывание могут возникать из-за сбоев в аппаратуре, переполнения разрядной сетки, деления на ноль, требования внешним устройством выполнения операции ввода информации. Например, при нажатии клавиши на клавиатуре возникает прерывание, обработка которого сводится к записи кода нажатой клавиши в буфер клавиатуры. Обслуживание прерываний осуществляется с помощью специальных программ обработки прерываний.

Приведенный принцип отвечает фон-неймановской структуре.

В многопроцессорных системах – обработка данных ведется параллельно с помощью нескольких процессоров. Так процессор ASCI RED содержит 9152 процессоров Pentium Pro.

Компоненты необходимые для сборки современной системы РС

• корпус

• системная плата

• процессор

• память (оперативная память)

• блок питания

• дисковод для гибких дисков

• жесткий диск

• накопитель CD-ROM или DVD-ROM

• звуковая плата

• клавиатура

• мышь

• видеоадаптер

• монитор (дисплей)

• акустическая система

Системный блок

• корпус;

• системная плата;

• процессор;

• память (оперативная память);

• блок питания;

• дисковод для гибких дисков;

• жесткий диск;

• накопитель CD-ROM или DVD-ROM;

• звуковая плата;

Системная плата.

История.

До 1987 IBM контролировала стандарт аппаратных средств РС. Именно эта фирма разработала проект основной системной платы РС, архитектуру шины расширения (шина ISA), последовательный и параллельный порты, видеоадаптеры стандартов VGA и XGA, интерфейсы гибких и жестких дисков, контроллеры, блок питания, интерфейс клавиатуры, интерфейс мыши и даже физические форм-факторы всех устройств – от системной платы до плат расширения, источников питания и системного блока. Однако в настоящее время это влияние перешло к фирме “INTEL”.

Основатели фирмы: Роберт Нойс - создал 1чип в 1959 году.

Гордон Муром

Эндрю Гроув.

Дата создания 18 июля 1968 года

В 1970 году выпустили микросхему памяти (емкость 128 байт).

В 1971 году - первый четырех разрядный микропроцессор 4004 ( содержал 2 300 транзисторов и обрабатывал одновременно 4 бита данных)

В 1972 - INTEL 8008 – восьмиразрядный процессор.

В 1981 – 16 разрядная модель Intel 8086.

В настоящее время крупные фирмы – сборщики компьютеров разработали свои собственные системные платы. Это Compaq, Packard bell, IBM.

Однако большую часть рынка составляют фирмы, которые не производят системы, а собирают их, т.е. приобретают системные платы, корпуса, источники питания, и.т.д. собирают компьютеры и продают их как готовые изделия. Сегодня Dell, Gateway, Micron – крупные сборщики систем в мире. Однако покупают системные платы они у INTEL. C 1994 года фирма самый крупный производитель системных плат в мире. (1997 год объем 30млн плат).

Intel создала интерфейс локальной шины PCI (Peripheral Component Interconnect), AGP (Accelerated Graphics Port – ускоренный порт). Intel начала усовершенствование микросхем системной логики в системных платах для поддержки новых типов памяти ( таких как EDO (Extended Data Out), Sdram (Synchronous Dynamic RAM – синхронная динамическая оперативная память) и Rdram (Rambus Dynamic Ram – динамическая оперативная память Rambus). Современные компьютеры часто стали называть системой типа Wintel.

На системной плате находятся:

Системная плата

• Гнездо процессора;

• Преобразователи напряжения питания процессора;

• Набор микросхем системной логики системной платы;

• Кэш память второго уровня (для отдельных моделей);

• Гнезда памяти SIMM или DIMM;

• Разъемы (слоты) шины;

• ROM BIOS;

• Батарея для питания часов и CMOS;

• Микросхема ввода-вывода;

Классифицировать компьютеры, говоря об аппаратном обеспечении, можно по типу процессора и по типу главной шины системной платы компьютера, т. е. по типу шины процессора и ее разрядности.

Процессор считывает данные, поступающие через внешнюю соединительную шину данных процессора. Шина данных непосредственно соединена с главной шиной процессора на системной плате. Шина данных процессора (или главная шина) так же иногда называется локальной шиной, поскольку она локальна для процессора, который соединен непосредственно с ней. Любые другие устройства, соединенные с главной шиной, по существу, могут использоваться так, как при непосредственном соединении с процессором. Если процессор имеет 32 – разрядную шину данных, то главная шина процессора на системной плате также должна быть 32 – разрядной. Это означает, что система может пересылать в процессор или из процессора за один цикл 32 разряда (бита) данных.

Разрядность шины данных – главный фактор при проектировании системных плат и систем памяти, так как она определяет, сколько битов передается из чипа в чип за один цикл.

Процессоры Intel и разрядность их шины данных.

Процессор	Разрядность шины данных
8088	8
8086	16
286	16
386 SX	16
386 DX	32
486	32
Pentium	64
Pentium MMX	64
Pentium Pro	64
PentiumCeleron / II/III	64
Pentium II/III Xeon	64

Разрабатываемый процессор Merced будет иметь 128 – разрядную шину данных.

Разрядность шины данных процессора и разрядность главной шины данных процессора на системной плате должны совпадать. Нельзя установить 64 – разрядный процессор на 32 – разрядную системную плату, поэтому на системные платы для 486 компьютера нельзя установить процессор Pentium.

Шина – имя, данное разъемам расширения, в которые можно установить дополнительные платы.

В настоящее время в компьютерах класса АТ (шина разрядности 16 и выше) используются следующие версии системной шины и разъемы расширения.

• 16 - разрядная шина ISA (Industry Standard Architecture – Архитектура промышленного стандарта);

• 16/32 – разрядная шина EISA (Extended ISA);

• 16/32 – разрядная PS/2 шина МСА (Micro Channel Architecture);

• 16 – разрядная шина PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) она PC-Card;

• 32 – разрядная шина PCMCIA, она же cardbus;

• 32 – разрядная шина VL – Bus (VESA Local Bus);

• 32/64 - разрядная шина PCI (Peripheral Component Interconnect);

• 32 – разрядный графический порт (AGP (Accelerated Graphics Port)).

Процессоры

Микропроцессор, или центральный процессор - CPU – (Central Processing Unit) – выполняет вычисления и обработку данных, самая дорогостоящая микросхема компьютера.

Первый процессор выпущен в 1971 году Intel 4004, рабочая частота 108 Кгц (0,108 МГц). Содержал 2300транзисторов и производился по 10 – микронной технологии.

В современном Pentium2 –300Mгц содержится 7,5 млн. транзисторов, 0,35микронная технология переходят к 0.25 , 0.18, 0.13.

Рабочая или тактовая частота процессора определяет быстродействие вашего компьютера.