86

«Архитектура эвм»

1. Перечислите и объясните четыре принципа Фон-Неймана, положенные в основу построения подавляющего большинства ЭВМ. Нарисуйте схему машины Фон-Неймана. -2

2. Изобразите подробную структурную схему ПК (микропроцессор, память, системная шина, контроллеры, внешние устройчтва и т.д.) и поясните назначение её компонентов - 3

3. Назначение шин PCIиPCI-Expressи их сравнение. - 4

4. Назначение шины USBи её архитектура. - 8

5. Материнская плата. Назначение, основные характеристики, устройство, чипсет, северный и южный мосты, BIOS, PnP, слоты, AGP, PCI, PCI-Express, IDE,SATA, PS/2,COM,LPT,D-SUB,DVI, LAN, VRM. - 10

6. Микропроцессоры. Структура Intel x86: УУ, АЛУ, память, интерфейс. Классификация по архитектуре системы команд: CISC и RISC. Параллельная архитектура. - 13

7. Многоядерные процессоры IntelсерииCore. Сравнение сPentiumD. Энергопотребление технологииCentrino.Core Duo иCore 2 Duo. - 18

8. Типы памяти: ROM,SRAMиDRAM. Принцип работыDRAM. Подтипы: SIMM, DIMM, RDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM. - 25

9. Жесткий диск. Принципы работы накопителей на жестких дисках. Основные компоненты накопителей. Дорожки, секторы, цилиндры. Форматирование диска: низкоуровневое, организация разделов на диске, высокоуровневое. Технология S.M.A.R.T. - 32

10. Оптический привод. Принцип чтения и записи. Оптические диски: CD-ROM,CD-R,CD-RW,DVD,Blu-Ray. - 41

11. Видеокарта. Назначение и основные компоненты видеокарты: BIOS, графический процессор, видеопамять, ЦАП, шина, видеодрайвер. ТехнологииSLIиCROSSFIRE. Разрешение экрана и битность цвета. - 46

12. Характеристики электросети и факторы, негативно влияющие на качество электропитания. Сетевой фильтр. Блок питания: трансформаторный, импульсный; сравнение. Стабилизаторы. Виды ИБП. - 53

13. Принципы работы и устройство ЭЛТ-мониторов. - 57

14. Принципы работы и устройство ЖК-мониторов (STN, DSTN, TFT).

Принципы работы и устройство плазменной панели. - 62

15. Клавиатура. Принцип работы. Скан-коды.

Мышь. Типы. Устройство и принципы работы опто-механических, оптических и лазерных мышей. - 71

16. Сканеры. Виды, принцип действия, основные характеристики. - 76

17. Принтеры. Технологии печати: матричная, струйная, лазерная, светодиодная, термосублимационная, трёхмерное прототипирование. - 79

Перечислите и объясните четыре принципа Фон-Неймана, положенные в основу построения подавляющего большинства ЭВМ. Нарисуйте схему машины Фон-Неймана.

Архитектура фон Неймана

В основу построения подавляющего большинства ЭВМ положены следующие общие принципы, сформулированные в 1945 году американским ученым венгерского происхождения ДЖОНОМ фон НЕЙМАНОМ.

1. Принцип двоичного кодирования

Согласно этому принципу, вся информация, поступающая в ЭВМ, кодируется с помощью двоичных сигналов.

2. Принцип программного управления

Из него следует, что программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

3. Принцип однородности памяти

Программы и данные хранятся в одной и той же памяти. Поэтому ЭВМ не различает, что хранится в данной ячейке памяти - чисчло, текст или команда. Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.

4. Принцип адресности

Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.

Отсюда следует возможность давать имена областям памяти, так, чтобы к запомненным в них значениям можно было бы впоследствии обращаться или менять их в процессе выполнения программы с использованием присвоенных имен.

Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих основных блоков:

1. Устройства ввода/вывода информации

2. Память компьютера

3. Процессор, состоящий из устройства управления (УУ) и арифметико-логического устройства (АЛУ)

Машины, построенные на этих принципах, называются фон-неймановскими.

Схематичное изображение машины фон Неймана.

Архитектура фон Неймана — широко известный принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера. Вычислительные системы такого рода часто обозначают термином «Машина фон Неймана», однако, соответствие этих понятий не всегда однозначно. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана (нем. von Neumann), подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных.

Наличие жёстко заданного набора исполняемых команд и программ было характерной чертой первых компьютерных систем. Сегодня подобный дизайн применяют с целью упрощения конструкции вычислительного устройства. Так, настольные калькуляторы, в принципе, являются устройствами с фиксированным набором выполняемых программ. Всё изменила идея хранения компьютерных программ в общей памяти. Ко времени её появления использование архитектур, основанных на наборах исполняемых инструкций и представление вычислительного процесса, как процесса выполнения инструкций, записанных в программе, чрезвычайно увеличило гибкость вычислительных систем в плане обработки данных. Один и тот же подход к расмотрению данных и инструкций сделал лёгкой задачу изменения самих программ.

Изобразите подробную структурную схему ПК (микропроцессор, память, системная шина, контроллеры, внешние устройчтва и т.д.) и поясните назначение её компонентов.

Назначение шин PCI и PCI-Express и их сравнение.

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect bus)

Разработка шины PCI началась весной 1991 года как внутренний проект корпорации Intel (Release 0.1). Специалисты компании поставили перед собой цель разработать недорогое решение, которое бы позволило полностью реализовать возможности нового поколения процессоров 486/Pentium/P6 (вот уже половина ответа). Особенно подчеркивалось, что разработка проводилась "с нуля", а не была попыткой установки новых "заплат" на существующие решения. В результате шина PCI появилась в июне 1992 года (R1.0).

Благодаря такому решению шина получилась, во-первых, процессоро-независимой (в отличие от VLbus), а во-вторых, могла работать параллельно с шиной процессора, не обращаясь к ней за запросами. Например, процессор работает себе с кэшем или системной памятью, а в это время по сети на винчестер пишется информация.