Архитектура персонального компьютера
Архитектура ПК - логическая структура, дающая общее представление о входящих в ПК устройствах и взаимосвязях между ними. Принцип открытой архитектуры заключается в опубликовании конструкции микросхем и команд для их обслуживания.
Устройства передачи данных в пк
Шина - электронная магистраль, по которой сигналы передаются между устройствами.
В персональных компьютерах используется системная шина и шина расширения, реализованные в виде трех магистралей:
Шина данных, подразделенная на шину внешних данных и на шину внутренних данных, служит для двусторонней пересылки данных между памятью и микропроцессором.
Адресная шина определяет, какой именно участок памяти будет в данный момент использоваться.
32-разрядная шина адреса позволяет адресовать более 4 Гбайт (232) памяти.
Шина управления передает устройствам сигналы, управляющие их работой.
Расширение шины данных, называемое шиной расширения, служит для связи слотов расширения с процессором.
Слот расширения - разъем на шине расширения, обеспечивающий дополнительным адаптерам доступ к системной шине. В компьютер можно установить столько дополнительных адаптеров, сколько в нем имеется слотов расширения.
Адаптер - печатная плата, подключаемая к шине расширения компьютера с целью обеспечения дополнительных возможностей. Наиболее распространенными адаптерами являются видеоадаптер, адаптер ввода/вывода, а также такие устройства, как внутренние модемы, звуковые и сетевые платы.
Используются шины различных типов.
Шина ISA промышленного стандарта архитектуры (Industry Standard Architecture bus) - синоним шины AT, 16-разрядной шины, разработанной первоначально для компьютеров IBM AT.
Шина MCA микроканальной архитектуры (Micro Channel Architecture) - запатентованная 32-разрядная шина, используемая в компьютерах IBM PS/2.
Шина EISA расширенной промышленной стандартной архитектуры (Enhanced Industry Standard Architecture bus) - 32-разрядная шина, обеспечивающая в отличие от шины MCA обратную совместимость с ISA адаптерами.
Шина PCI интерфейса периферийных компонентов (Peripheral Component Interconnect bus ) - спроектированная для использования с процессором Pentium 32-разрядная шина.
Шина AGP для передачи данных на монитор (Advanced Graphic Port).
Поскольку шины обслуживают несколько устройств, а шина AGP – одно, то она называется портом.
Виды памяти пк. Назначение и основные характеристики
По расположению устройства памяти ПК разделяются на внутреннюю и внешнюю память.
Внутренняя память ПК конструктивно расположена на устройствах, впаянных, либо вставленных в слоты на материнской плате. Внешняя память ПК конструктивно расположена на некоторых устройствах, подключаемых к материнской плате через контроллеры и шлейфы, например, на дисках в дисководах.
Внутренняя память пк
Кэш - область памяти, управляемая кэш-контроллером, в которой в постоянной готовности к использованию хранятся часто используемые данные или команды. Кэш увеличивает производительность за счет запоминания данных или команд в быстрой части памяти с использованием специальных методов, повышающих вероятность нахождения необходимых данных. Когда процессор обращается к какой-либо ячейке запоминающего устройства, происходит проверка на наличие ее адреса в кэше. Если этот адрес там имеется, то запрашиваемая процессором информация поступает прямо из кэша. Кэш позволяет повысить производительность компьютера, в котором процессор всегда работает быстрее, чем любое запоминающее устройство.
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - память с произвольным доступом (Random Access Memory - RAM).
Применяется для хранения данных и команд процессора. При запуске приложения операционная система копирует его и используемые им данные с диска в оперативную память. Содержимое оперативной памяти пропадает при выключении компьютера.
Память располагается на шине памяти.
Различается 2 типа памяти: динамическая (Dynamic)-DRAM и статическая (Static)- SRAM.
Статическая память с произвольным доступом— микросхема памяти типа триггер, содержимое которой сохраняется без выполнения периодической регенерации центральным процессором.
Динамическая память с произвольным доступом - микросхема памяти, использующая накопители, которые хранят электрические заряды. Поскольку накопители обычно теряют свои заряды, микросхемы DRAM должны постоянно подзаряжаться (с частотой несколько сотен раз в секунду), что приводит к задержкам доступа к памяти. В ОЗУ ПК устанавливается от 512 Мбайт до 2 Гбайт.
Микросхема SRAM может хранить в четыре раза меньше данных, чем микросхема DRAM аналогичной сложности, однако, время доступа к ней составляет от 15 до 30 наносекунд против 60 наносекунд и более, поэтому микросхемы SRAM часто используются для реализации кэш-памяти. Следует отметить, что микросхемы SRAM в 4-5 раз дороже микросхем DRAM.
ROM - Read Only Memory
Постоянное запоминающее устройство ( ПЗУ) - первичная память компьютера, содержимое которой не теряется при выключении питания компьютера. Микросхемы ПЗУ используются для реализации микропрограммного обеспечения, например, системы BIOS в персональном компьютере. BIOS (Basic Input/Output System)- базовая система ввода-вывода - набор программ, записанных в виде машинного кода в ПЗУ компьютера. Эти программы выполняют операции запуска, самотестирование и осуществляют управление на низком уровне дисководами, клавиатурой и монитором. Некоторые системные компоненты имеют собственную BIOS , например в BIOS контроллера жесткого диска хранится таблица дорожек и секторов диска.
ПЗУ так же используется на картах адаптеров. Имеет низкое быстродействие.
CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) - специальная микросхема, которая поддерживает часы реального времени, расположенные на материнской плате и сохраняет базовые параметры системной конфигурации, включая типы гибких и жестких дисков системы, количество установленной памяти и установки режима ожидания.
Программируемое постоянное запоминающее устройство (PROM) - запрограммированные в чипе команды.
Флеш память( Flash memory)- используется для хранения данных и прикладных программ. Количество перезаписей ограничено - до 100 000 раз. Нет ограничений на количество считываний. Считывания проходят быстро (150-200 нс), но запись медленнее, чем для DRAM. Карты памяти (флеш-памяти) могут хранить данные длительное время без дополнительных источников питания.
Виртуальная память (Virtual Memory) - метод увеличения имеющегося объема ОЗУ путем использования части жесткого диска. Многие прикладные программы, например Microsoft Word, обычно используют диск вместо оперативной памяти для хранения некоторых данных или инструкций, пока вы выполняете программу. Для управления виртуальной памятью в процессор интегрированы специализированные аппаратные средства, которые используются операционной системой. В системах с виртуальной памятью программы и используемые ими данные разбиваются на части, называемые страницами. Если вся физическая память исчерпалась, операционная система определяет, какие из страниц в данный момент являются наименее нужными (используя при этом алгоритм, основанный на частоте обращения, последних обращениях и приоритете программ), и перезаписывает их на диск.