Аппаратные средства вычислительной техники

Горбенко Андрей Олегович

goran@ost.net.ru

Аппаратное обеспечение – комплекс электронных, электрических, механических устройств, входящих в состав системы или сети. Позиции, которые обесп. включает:

1. Компьютеры и логические устройства;

2. Внешние устройства и диагностическая аппаратура;

3. Энергетическая аппаратура, батареи, аккумуляторы.

Компьютеры:

1. Большие - мейнфреймы

2. Миникомпьютеры

3. Микрокомпьютеры

Мейнфрейм – суперкомпьютер: предназначен для решения сложных задач. В настоящее время моделируют взрыв атомных бомб, обнаружение пуска ракет, температурно-погодные условия, контроль положения подводных лодок в океане. Характеризуются:

1. Размеры

2. Выполняемые задачи

3. Быстродействие

4. Надежность

Компьютеры

Состав:

1. Материнская плата

2. Процессор

3. Шины

4. Блок питания

5. Контроллеры

6. Внешние носители информации

Периферия:

1. Устройства ввода

2. Устройства вывода

Центральные устройства компьютера:

1. ЦП, состоящий из 3х частей:

1. Арифметико-логическое устройство

2. Устройство (блок управления) регистрами

3. Регистры – место, куда процессор складывает информацию и хранит результаты исчисления

2. Оперативная и постоянная память. В ОП хранится запущенные программы и данные для этих программ. При выключении питания стирается вся информация. Постоянная память не стирается при поддержке батарейки.

Центральный процессор – электронный блок, либо микросхема, исполнитель машинных инструкций(кодов программ) – главная часть аппаратной части программируемого ус-ва.

Главные хар-ки:

1. Тактовая частота

2. Энергопотребление

3. Архитектура

1-3=производительность процессора

Разрядность процессора=размер обработки данных за 1 такт.

Разряд – одна двоичная единица.

Сокет – разъем, в который вставляется процессор.

Материнская плата – эл. Схема компьютера, соединяет части ПК.

Шина – канал передачи данных. Чем шире – тем большее кол-во данных можно передать за единицу времени.

Кэш-память – массив сверхбыстрой оперативной памяти, являющийся буфером меду системной памятью и процессором. В кэш сохраняются данные, с которыми работает процессор в данный момент или будет работать в будущем. Уровни кэша:

L1(кэш 1-го уровня) – место, максимально близкое к процессору. Самый маленький объем, самое быстрое обращение. С ним непрерывно работает процессор.

L2 – обем памяти больше, чем в первом уровне, но быстродействие меньше.

L3 – самый большой объем памяти, но еще медленнее.

Кэш 1го уровня – внутри него строятся все команды процессора.

AMD – все процессоры точно делятся между кэшем и маркируются.

Intel – кэши не разделены, для каждого ядра поддерживается любое кол-во кэшей.

Системная шина – канал, по которому процессор соединен с другими ус-вами ПК.

Напрямую к шине подключен только процессор. Все другие ус-ва подключаются только через контроллеры (дают возможность подключить любое устройство без изменение архитектуры).

Северный мост – к нему подсоединяется ЦП.

Южный мост соединяет устройства с меньшей произсодвтильностью.

Частота системной шины – сколько раз в единицу времени можно осуществить передачу данных(команды, данные, адреса, управление). Желательно чтобы разрядность процессора и шины совпадали. Частота – кол-во импульсов, синхронизирующих работу процессора в единицу времени.

Этапы выполнения процессором элементарных операций

1. Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счетчика команд, выставляет это число в системную шину.(запрос команды)

2. Получив адрес и по шине команд команду чтения, ОП вынимает данные по выставленному адресу и выставляет их на шину данных. Процессор получает число с шины, переводит его как команду, выполняет ее.

3. Запрос данных из ОП.

4. Выполнение операции.

5. Сохранение результата операции в регистре.

6. Перенос результата из регистра в ОП.