Основные компоненты компьютера

Чтобы компьютер мог выполнять свое основное предназначение, состоящее в выполнении программ, различные компоненты должны иметь возможность взаимодействовать между собой. На макроуровне можно выделить четыре структурных компонента компьютера (Рис.1).

• Процессор. Осуществляет управление взаимодействием всех основных компонентов компьютера, а также выполняет функцию обработки данных. Если в системе есть только один процессор, он часто называется центральным процессором (centralprocessingunit—CPU).

• Основная память. Здесь хранятся данные и программы. Эта память является временной. Часто ее называют реальной, оперативной или первичной памятью.

• Устройства ввода-вывода.Служат для передачи данных между компьютером и внешним окружением, состоящим из различных периферийных устройств, в число которых входят вторичная память (внешняя), коммуникационное оборудование и терминалы.

• Системная шина.Определенные структуры и механизмы, обеспечивающие взаимодействие между процессором, основной памятью и устройствами ввода-вывода.

Интерфейсы

Системная магистраль (системная шина) — это среда передачи сигналов управления, адресов, данных, к которой параллельно и одновременно может подключаться несколько компонентов вычислительной системы. Физически системная магистраль представляет собой параллельные проводники на материнской плате, которые называются линиями. Но это еще и алгоритмы, по которым передаются сигналы, правила интерпретации сигналов, дисциплины обслуживания запросов, специальные микросхемы, обеспечивающие эту работу. Весь этот комплекс образует понятие интерфейссистемной магистралиилистандарт обмена.

Системная магистраль является узким местом ЭВМ, так как все устройства, подключенные к ней, конкурируют за возможность передавать свои данные по ее шинам.

Важной характеристикой шины является так называемая разрядность шины, которая определяет количество данных параллельно “проходящих” через нее.

По функциональному назначению эти линии делятся на три части:

• шина данных

• адресная шина

• управляющие шины

Стандарты системных шин:

В 1991 Intel произвела интерфейс PCI (Peripherial Component Interconnect) – 32 или 64- битовый формат обмена данными.

Стандарт PCIразработан для ЭВМ с микропроцессоромPentium. Системная магистраль в соответствии с этим стандартом работает синхронно с тактом микропроцессора.

В современных платах имеется несколько слотов PCI, куда вставляются карты разных устройств.

Стандарт PCIпозволяет использовать«мосты»(Bridges) для организации связи с другими стандартами.Частота системной шиныопределяет пропускную способность шины, связывающей процессор с чипсетом. Если говорить о процессорахIntel, то частоту системной шины называют частотойFSB. Для процессоровIntelчастотаFSBможет быть равной 400, 533, 800 и 1066 МГц.

В случае процессоров AMDсистемная шина называетсяHyperTransport. Частота этой шины для современных процессоровAMDможет быть 1600 или 2000 МГц.

Обработка команд процессором

Данные и инструкции загружаются в оперативную память при выполнении программы (рис.1). Процессор интерпретирует команду и выполняет требуемые действия. Все действия можно разбить на четыре категории.

• Процессор — память.Данные передаются из процессора в память или обратно.

• Процессор — устройства ввода-вывода.Данные из процессора поступают на периферийное устройство через устройство ввода-вывода. Возможен и обратный процесс.

• Обработка данных.Процессор выполняет с данными различные арифметические или логические операции.

• Управление.Команда может задавать изменение последовательности вы­полнения команд.

Прекращение работы программы происходит при выключении машины, в случае возникновения какой-либо фатальной (неисправимой) ошибки, или если в программе имеется команда останова.

Линии запросов на прерывание

Линии запросов на прерывание — линии связи, по которым устройства могут передавать сигналы, чтобы сообщить процессору о готовности устройства принять или передать данные. Каждое устройство должно занимать свою линию IRQ.

Прерывание — запрос на обработку процессором. При получении прерывания процессор приостанавливает свои операции, сохраняет текущее состояние и передает управление специальной программе (обработчику прерывания), содержащей команды для обработки ситуации, вызвавшей это прерывание. В таблице ниже устройства занимают 23 номера линийIRQ.

ALU — арифметико-логическое устройство для работы с целыми числами

FPU — блок для работы с числами с плавающей точкой

S/L — блок для записи и чтения данных из памяти (Store/Load, S/L)

YY — устройство управления