Конфигурация персонального компьютера

При построении ПК основным принципом является принцип модульности. Модулями называют отдельные устройства компьютера, рассчитанные на выполнение определенных функций и имеющие стандартные средства сопряжения (подключения). Таким образом, ПК «складывается» из модулей, как из кубиков. Его конфигурацию легко наращивать и изменять, добавляя новые модули или заменяя ранее установленные.

Конфигурация персонального компьютера – это конкретный набор модулей, из которых состоит данный компьютер.

Минимальная конфигурация включает три составляющих элемента: системный блок, дисплей, клавиатуру. Они соединены между собой кабелями. В системном блоке располагаются основные аппаратные компоненты персонального компьютера: микропроцессор, память, контроллеры (адаптеры) для подключения различных внешних устройств.

Самым главным компонентом, находящемся в системном блоке, является материнская (Mother board), или системная плата. Именно на ней располагаются процессор и память. На материнской плате расположены также слоты, в которые вставляются все остальные «кубики» (блоки): контроллер монитора, контроллеры дисководов, параллельный и последовательный порты, используемые для подключения таких внешних устройств, как принтер, клавиатура, модем и т.д. В системный блок устанавливаются также дисководы различных типов, блок питания.

Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через информационную магистраль (ее другое название – общая шина). Магистраль – это кабель, состоящий из множества линий (проводов), по которым передается информация (данные и команды, адреса памяти, к которым происходит обращение, и управляющие сигналы).

Существует несколько разновидностей (стандартов) реализации шинного интерфейса. Например, стандарт PCI (Peripheral Component Interconnect), предусматривающий обширный список дополнительных функций (автоматическое конфигурирование периферийных устройств, позволяющее пользователю устанавливать дополнительные платы, не задумываясь над распределением ресурсов для них, и т.п.).

В современном персональном компьютере реализован принцип открытой архитектуры. Этот принцип позволяет подключать к информационной магистрали дополнительные периферийные устройства, заменять одни модели устройств на другие. Например, возможны увеличение внутренней памяти, замена микропроцессора на более совершенный и т.д.

Аппаратное подключение периферийных устройств к магистрали осуществляется через специальные схемы – контроллеры или адаптеры, которые непосредственно управляют работой внешних устройств, освобождая от этих функций процессор.

10. Центральные устройства компьютера. Характеристики процессора

Персональные компьютеры (ПК) строятся на базе микропроцессоров. Микропроцессор – это сверхбольшая интегральная схема, созданная в едином полупроводниковом кристалле с применением микроэлектронной технологии.

Характеристики процессора определяются его типом. В настоящее время персональные компьютеры создаются на базе микропроцессоров различных фирм (DEC, IBM, Motorola и т.д.). Наибольшее распространение при выпуске ПК получили микропроцессоры фирмы Intel (Integrated Electronics), первой выпустившей 16‑разрядный микропроцессор.

Если за основу принять классификацию процессоров фирмы Intel, то процессоры разных поколений сначала просто нумеровались: Intel 8086 – первый процессор семейства, Intel 80286 – процессор второго поколения (первый процессор, в котором был реализован защищенный режим работы с аппаратной поддержкой виртуальной памяти и мультизадачности), Intel 80386 – процессор третьего поколения (первый 32‑разрядный процессор семейства), Intel 486 – процессор четвертого поколения (первый микропроцессор семейства с внутренней кэш-памятью, со встроенным математическим сопроцессором и конвейеризацией вычислений). Процессор пятого поколения, включающий параллельные конвейеры для обработки данных (суперскалярный процессор) и средства предсказания ветвления, получил собственное имя – Pentium (P5). Процессоры P5 (Pentium, Pentium MMX) отходят в прошлое. Современными являются процессоры поколения P6 (Intel Pentium Pro, Intel Pentium II, Intel Pentium III, Intel Celeron). Разработаны процессоры следующего поколения – P7, имеющие принципиально новую архитектуру.

Основными характеристиками процессоров являются аппаратно поддерживаемые типы данных и система (набор) команд, которые процессор может выполнять, обрабатывая эти данные. Большинство используемых в настоящее время ПК строятся на базе 32‑разрядных процессоров, имеющих 32‑разрядные регистры и 32‑разрядную шину данных (все современные микропроцессоры способны обрабатывать 32‑разрядные целые числа и массивы чисел, символы и символьные строки).

Еще одна характеристика процессоров – объем памяти, которую они могут адресовать. Чем больше объем памяти, с которой может работать процессор, тем больше команд может содержать выполняемая программа, и тем больше объем данных, которые процессор может обработать. Адресное пространство процессора – это количество адресов, к которым может обратиться процессор, используя все разряды шины адреса; это максимальный объем внутренней памяти, с которым может работать машина. Он однозначно определяется разрядностью шины адреса. В современных микропроцессорах используется 32‑разрядная адресация памяти, т.е. процессоры могут адресовать 2³² ячеек памяти (байтов), что соответствует 4 Гб (гигабайтам). Для мощных серверов реализована поддержка 64‑разрядных адресов.

Обязательным требованием к современным процессорам является аппаратная поддержка виртуальной памяти (расширения оперативной памяти за счет памяти на дисках), мультизадачности (организации параллельного выполнения нескольких программ) и средств защиты.

Еще одна важная характеристика процессоров – тактовая частота, измеряемая в мегагерцах (МГц), характеризующая быстродействие процессора. Чем больше тактовая частота, тем быстрее работает процессор.

Тактовая частота и обозначение поддерживаемых процессором технологий обычно указываются в названии процессора: P300MMX, P‑II‑266, P‑III‑450, например.

Наличие кэш-памяти позволяет сократить при выполнении процессором программ количество обращений к памяти и конфликтных ситуаций, связанных с необходимостью передавать данные по общей шине, которая соединяет несколько устройств, каждое из которых может пытаться передавать данные одновременно с другими, следовательно, сокращается и время выполнения программы.