- •Московский государственный университет
- •Глава V. Системные платы 44
- •Физическое представление обрабатываемой информации
- •Поколения эвм
- •Назначение эвм
- •Размеры и вычислительная мощность
- •Вопросы для самопроверки
- •Представление информации в эвм Понятие информации
- •Измерение количества информации.
- •Кодирование информации
- •Правила перевода смешанных чисел
- •Представление чисел в эвм
- •Алгебраическое представление двоичных чисел
- •Элементы двоичной арифметики
- •Особенности представления информации в эвм
- •Вопросы для самопроверки
- •Архитектура и структура эвм
- •Принципы фон Неймана
- •Основные блоки эвм:
- •Простейшие типы архитектур.
- •Центральный процессор
- •Оперативная память
- •Системная шина
- •Источник питания
- •Внешние устройства
- •Дополнительные интегральные микросхемы
- •Конструктивные элементы эвм (пк)
- •Функциональные характеристики эвм
- •Вопросы для самопроверки
- •Центральный процессор Общие характеристики мп
- •Примеры мпIntel
- •Основные понятия
- •Системы команд
- •Функциональная структура мп
- •Устройство Управления (уу)
- •Микропроцессорная память (мпп)
- •Интерфейсная система мп
- •Классы процессоров
- •Технологии повышения производительности процессоров
- •Конвейеризация
- •Суперскалярные архитектуры
- •Матричный и векторный процессоры
- •Технология динамического исполнения
- •ТехнологияHyper-Threading.
- •Мультипроцессоры
- •Мультикомпьютеры
- •Двухядерные процессоры
- •Вопросы для самопроверки
- •Системные платы
- •Виды системных плат
- •Чипсеты системных плат
- •Вопросы для самопроверки
- •Организация памяти Характеристики устройств памяти
- •Иерархическая структура памяти эвм
- •Виды памяти Постоянная память пзу
- •Оперативная память
- •Физическая структура оп
- •Виды динамических запоминающих устройств.
- •Кэш-память
- •Стековая память
- •Защита памяти
- •Ключи защиты
- •Кольца защиты
- •Метод граничных регистров
- •Вопросы для самопроверки
- •4.4.4. Методы повышения пропускной способности оперативной памяти
- •4.4.5. Методы защиты памяти
- •4.4.6. Методы ускорения процессов обмена между оп и взу
- •Интерфейсы
- •Характеристики интерфейсов
- •Внутренние интерфейсы
- •Интерфейсы внешней памяти.
- •Универсальные последовательные интерфейсы.
- •Беспроводные интерфейсы
- •Вопросы для самопроверки
- •Вычислительные системы
- •Уровни и средства комплексирования
- •Классификация архитектуры вс с параллельной обработкой данных
- •Вопросы для самопроверки
Источник питания
Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания.
Таймер
Внутримашинные электронные часы реального времени, подключённые к автономному источнику питания и позволяющие в любой момент извлечь текущую дату и время.
Внешние устройства
Являются важнейшей частью любой ЭВМ, по стоимости составляют около 80% от стоимости всей ЭВМ.
ВУ обеспечивают взаимодействие ЭВМ с внешней средой: пользователем, другими ЭВМ, объектами управления. Они подключаются к системной шине через внутренние интерфейсы различных типов.
ВУ включают:
Устройства внешней памяти ЭВМ. Используется для долговременного хранения больших объёмов любой информации. Так во внешней памяти хранится всё ПО ЭВМ. Имеется большое разнообразие типов устройств внешней памяти: жесткие магнитные диски, оптические диски (CD/DVD), флеш-память. Различаются эти типы устройств конструктивно, объёмами хранимой информации, временем её поиска, считывания и записи.
Диалоговые средства пользователя (монитор, устройства речевого ввода-вывода)
Устройства ввода-вывода данных (клавиатура, дигитайзеры, сканеры, мышь, джойстик, сенсорные экраны; принтеры, плоттеры)
Средства связи и коммуникаций (средства для связи с приборами и другими средствами автоматизации: согласователи интерфейсов, адаптеры, цифро-аналоговые преобразователи и т.д., а также для подключения ЭВМ к каналам связи, другим ЭВМ и сетям ЭВМ: сетевые адаптеры, мультиплексоры и модемы)
Дополнительные интегральные микросхемы
Подключаются к системной плате или к ЦП для улучшения функциональных характеристик ЭВМ:
Математический сопроцессор
Сопроцессор ввода-вывода
Контроллер прямого доступа к памяти (DMA) –внешний обмен без участия ЦП
Контроллер прерываний и т.д
Конструктивные элементы эвм (пк)
Системный блок, к которому через разъёмы подключаются ВУ
Системный блок содержит:
Системную (материнскую) плату
Блок питания
НЖМД
Разъёмы для дополнительных ВУ
Плату расширений с контроллерами (адаптерами ВУ)
На системной (материнской) плате размещаются:
МП,
системные микросхемы (чипсеты),
генератор тактовых импульсов,
модули (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ,
микросхема CMOS-памяти,
адаптеры клавиатуры, НЖМД, НГМД
контроллер прерываний
таймер и т.д
Некоторые из этих узлов подключаются к материнской плате с помощью разъёмов, некоторые входят в состав чипсетов.
Функциональные характеристики эвм
Основные функциональные характеристики ЭВМ:
Производительность, быстродействие, тактовая частота Производительность измеряется в миллионах операций в секунду: МИПС (MIPS) – для операций над числами с ФЗ, Мфлопс (MFLOPS) для операций над числами с ПЗ. Реже производительность измеряют в Кфлопс (для медленных ЭВМ – в тысячах) или Гфлопс (в миллиардах для чисел с ПЗ). Оценки производительности являются приблизительными, ориентируются на конкретные виды операций (пример, смеси Гибсона) Для универсальных ЭВМ вместо производительности используются более объективные оценки – тактовую частоту. Зная тактовую частоту, можно довольно точно определить время выполнения любой машинной операции, т.к. известно число тактов каждой операции. Пример: Тактовый генератор с частотой 100 МГц обеспечивает выполнение 20 млн. коротких машинных операций в секунду.
Разрядность МП и кодовых шин интерфейсаРазрядность - это максимальное число двоичных разрядов, над которыми одновременно можно выполнять машинную операцию арифметики или передачи данных; чем больше разрядность, тем больше производительность ЭВМ. Разрядность МП обычно определяют по разрядности его регистров и шины данных, но иногда по разрядности шины адреса. Существуют реализации ЭВМ с разрядностью 8, 16, 32, 64.
Типы системного и локальных интерфейсовРазные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами ЭВМ, позволяют подключать разное число ВУ.
Тип и ёмкость ОПЁмкость ОП обычно измеряют в Мбайтах. Закон квадратного корня: увеличение ёмкости ОП вдвое повышает эффективную производительность ЭВМ примерно в 1,41 раза. Разные типы памяти (SDRAM,DDRDRAM,DRDRAMи т.д.) обеспечивают разные функциональные возможности.
Наличие, виды и ёмкость кэш-памяти Кэш-память – это вспомогательная, недоступная для пользователя быстрая память, автоматически используемая в ЭВМ как буфер для ускорения операций с данными, хранящимися в медленных ЗУ. Наличие кэш-памяти увеличивает производительность ЭВМ примерно на 20%. Для ускорения операции с ОП есть регистровая кэш-память внутри МП (первого уровня) или вне МП на его плате (второго уровня). Для ускорения операций с дисковой памятью также организуется кэш-память.
Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ
Возможность работы в многозадачном режиме
Надёжность