Вопрос № 21 Архитектура эвм. Магистрально-модульный принцип построения компьютера
{Компьютер (ЭВМ) – это универсальное (многофункциональное) электронное программно-управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации}.
{Архитектура ЭВМ – это общее описание структуры и функций компьютера на уровне, достаточном для понимания принципов работы и системы команд ЭВМ. Архитектура не включает в себя описание деталей технического и физического устройства компьютера.}
Основные компоненты архитектуры ЭВМ – процессор, внутренняя (основная) память, внешняя память, устройства ввода, устройства вывода.
Практически все модели современных ЭВМ имеют магистральный тип архитектуры (в том числе самые распространенные в мире IBM PC и Apple Macintosh). {Ниже представлена схема устройства компьютеров, построенных по магистральному принципу.}
Рис. 4.1. Архитектура ЭВМ
Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через информационную магистраль (другое название – общая шина). Магистраль можно представить как кабель, состоящий из множества проводов. По одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация, по другой (шина адреса) – адреса памяти или внешних устройств, к которым обращается процессор, по третьей (шина управления) – управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.). Количество одновременно передаваемых по шине бит называется разрядностью шины. {Всякая информация, передаваемая от процессора к другим устройствам по шине данных, сопровождается адресом, передаваемым по адресной шине (как письмо сопровождается адресом на конверте). Это может быть адрес ячейки в оперативной памяти или адрес (номер) периферийного устройства.}
В современном ПК реализован принцип открытой архитектуры. Этот принцип позволяет менять состав устройств (модулей) ПК, подключенных к информационной магистрали. {К информационной магистрали могут подключаться дополнительные периферийные устройства, одни модели устройств могут заменяться на другие. Возможно увеличение внутренней памяти, замена микропроцессора на более совершенный.} Аппаратное подключение периферийного устройства к магистрали осуществляется через специальный блок – контроллер (другое название – адаптер). Программное управление работой устройства производится через программу – драйвер, которая является компонентой операционной системы. {Следовательно, для подключения нового периферийного устройства к компьютеру необходимо использовать соответствующий контроллер и установить в ОС подходящий драйвер.}
{Драйверы устройств – это специальные программы, которые дополняют систему ввода-вывода ОС и обеспечивают корректную работу устройств. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке ОС}.
Вопрос № 22 Назначение устройств пк и их характеристики
{На рисунке 4.1 приведены основные компоненты ПК. Далее рассмотрим подробно назначение и характеристики каждого устройства.}
I. Процессор
Центральным устройством компьютера является процессор. Его назначение:
1) управлять работой ПК по заданной программе;
2) выполнять операции обработки информации.
Процессор, или микропроцессор (МП), – это интегральная микросхема, которая реализует указанные функции. {МП создается на полупроводниковом кристалле (или нескольких кристаллах) путем применения сложной микроэлектронной технологии}2.
Возможности компьютера {как универсального исполнителя по работе с информацией} определяются системой команд процессора на языке машинных команд (ЯМК). {Из команд ЯМК составляются программы управления работой компьютера. Отдельная команда определяет отдельную операцию (действие) компьютера. В ЯМК существуют команды, по которым выполняются арифметические и логические операции, операции управления последовательностью выполнения команд, операции передачи данных из одних устройств памяти в другие и пр.}
В состав процессора входят следующие устройства:
1) Устройство управления – управляет работой всех устройств компьютера по заданной программе. {Функцию устройства управления можно сравнить с работой дирижера, управляющего оркестром. Своеобразной «партитурой» для УУ является программа.}
2) Арифметико-логическое устройство – вычислительный инструмент процессора; выполняет арифметические и логические операции по командам программы.
3) Регистры процессорной памяти – это внутренняя память процессора. {Каждый из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты.} У каждого регистра есть определенное назначение. В регистр – счетчик адресов команд (СчАК) помещается адрес той ячейки памяти ЭВМ, в которой хранится очередная исполняемая команда программы. В регистр команд (РК) помещается команда на время ее исполнения. Есть регистры, в которые помещаются исходные данные и результаты выполнения команды. Полученный результат может быть переписан из регистра в ячейку ОЗУ.
Характеристики процессора.
1. Тактовая частота.
Процессор работает в тесном контакте с микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты (ГТЧ). ГТЧ вырабатывает периодические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера. {Это своеобразный метроном внутри компьютера. В ритме этого метронома работает процессор.} Тактовая частота равна количеству тактов в секунду. Такт – это цикл между началом подачи текущего импульса и началом подачи следующего. На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. {Ясно, что если «метроном стучит» быстрее, то и процессор работает быстрее.} Тактовая частота измеряется в мегагерцах (МГц), а в настоящее время и в гигагерцах (ГГц). Частота в 1 МГц соответствует миллиону тактов в 1 секунду, 1 ГГц – миллиарду.
2. Разрядность процессора.
Разрядностью называют максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно. Разрядность процессора определяется разрядностью регистров, {в которые помещаются обрабатываемые данные. Например, если регистр имеет размер 2 байта, то разрядность процессора равна 16 (8х2); если 4 байта, то 32, если 8 байтов, то 64}.
3. Адресное пространство.
По адресной шине процессор передает адресный код – двоичное число, обозначающее адрес ячейки памяти или внешнего устройства, куда направляется информация по шине данных. Адресное пространство – это диапазон адресов (множество адресов), к которым может обратиться процессор, используя адресный код. Если адресный код содержит n бит, то размер адресного пространства равен 2n байтов. Обычно размер адресного кода равен разрядности адресной шины. Например, если компьютер имеет 16-разрядную адресную шину, то адресное пространство его процессора равно 216 = 64 Кб, а при 32-разрядной адресной шине адресное пространство равно 232 = 4 Гб.
{Примеры характеристик микропроцессоров:
1) МП Intel-80386: адресное пространство – 232 байта = 4 Гб, разрядность – 32, тактовая частота – от 25 до 40 МГц;
2) МП Pentium: адресное пространство – 232 байта = 4 Гб, разрядность – 64, тактовая частота – от 60 до 100 МГц.}
{Память компьютера делится на внутреннюю и внешнюю.}