6. Архитектура эвм. Внутренние устройства, их назначение, основные характеристики, принципы работы.

Под архитектурой ЭВМ следует понимать осн устройства и блоки ЭВМ, а главное — структуру связей и способы взаимодей­ствия между ними.

Центальный процессор – это основной компонент компа, к-ый выполняет арифметич и логич операции, заданные программой, управляет вычислительным процессом и координирует работу всех устр-в компа.

Центр процессор содержит:

- арифметико – логическое устр-во;

- шины данных и шины адресов;

- регистры;

- счетчики команд;

- кэш;

- математич сопроцессор чисел с плавающей точкой.

Микропроцессор выполняет функции 2-х устройств:

- Устройство управления, к-ое формирует и подает во все блоки ПК в нужный момент времени опред-ые сигналы (импульсы), формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает их в др. блоки комп.

- Арифметико-логич. устройства, предназначены для выполнения арифм.и логич.операций над инф.

Прогресс в области микроэлектроники привел к тому, что весь процессор удалось разместить внутри одного кристалла. Т.О, он стал отдельной микросхемой и получил название микропроцессора.

Физически микропроцессор предст-ет собой интегральную схему – тонкую пластинку кристаллического кремния прямоугольной формы площадью всего несколько квадратных миллиметров, на которой размещены схемы, реализующие все функции процессора.

В составе процессора имеется ряд специализированных ячеек памяти, называемых регистрами. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Осн элементом регистра явл электронная схема – триггер, к-ая способна хранить одну двоичную цифру (разряд). Регистр предст-ет собой совок-ть триггеров. Сущ-ет несколько видов регистров, отличающихся видом выполняемых операций:

- сумматор (регистр АЛУ) – это электронная схема, выполняющая суммирование двоичных чисел.

- счетчик команд – регистр УУ, фиксирует адрес очередной выполняемой команды; служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти.

- регистр команд - регистр УУ для хранения кода команды на период времени необходимый для ее выполнения.

Процессор

У процессора имеется своя внутренняя память (кэш).

Кэш – это быстродействующая память для хранения копий блоков информации из ОЗУ. Кэш бывает 3-х уровней: 1, 2, 3. 1-ый самый маленький (64КБ), но самый быстрый. Третий самый большой, но самый медленный. (Н-р процессор Intel Core Duo 2МБ кэш 2 уровня).

Этапы работы процессора:

1. Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса и отдаёт памяти команду чтения.

2. Выставленное число явл для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных и сообщает о готовности.

3. Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её.

4. Если последняя команда не явл командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды.

Данный цикл выполняется неизменно, и именно он наз-ся процессом (откуда и произошло название устройства).

Внутренняя память:

ОЗУ – совокупность микросхем, обеспечивающих хранение программ и данных, оперативно обрабатываемых компом. ОЗУ используется только для временного хранения данных и программ, когда комп. выключается все что находилось в ОЗУ пропадает. Объем ОЗУ – от 512 и до……

Сущ-ет 2 типа устройств ОЗУ: динамическое (основное) (требует постоянного обновления) и статистическое (дополнительное).

ПЗУ. В ней данные можно лишь хранить, но не изменять. Является энергозависимой. В ПЗУ хранится программа запуска комп.после включения называемая BIOS (эта пр-ма загружает с диска ОС и далее в работе комп не учавствует).

CMOS RAM – память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. В ней хранятся все настройки сделанные в BIOSе.

Видеопамять (VRAM) – разновидность ОЗУ в к-ом хранятся закодированные изображения. Это ЗУ организовано так, что его содержимое доступно сразу двум устройствам – процессору и дисплею. Поэтому изображение на экране одновременно с обновлением видеоданных в памяти.

Кэш – очень быстрое ЗУ небольшого объема, которое используется при обмене данными между процессором и ОЗУ.

Внутренние устройства:

Системная плата (материнская плата).

Материнская плата предст-ет собой набор микросхем, к-ые наз-тся чипсетами. На материнской плате устанавливают контроллеры дисковых накопителей, видеоадаптер, контроллеры портов и тд.

Компоненты системной платы:

- гнездо для процессора;

- базовая система ввода-вывода (ROM BIOS);

- гнезда модулей оперативной памяти DRAM;

- разъемы шины;

- микросхемы системной логики (они сопрягают работу других устройств);

- батарея.

Звуковая плата (аудиоадаптер). Устройство, вставляемое в разъем системной платы, которое обеспечивает возможность использования программ со звуковым сопровождением либо прослушивания или записи звуковой информации либо мультимедийных программ.

Аудиоадаптер содержит 2 преобразователя информации:

- аналого-цифровой: преобразует непрерывные звуковые сигналы (речь, музыку, шум) в цифровой двоичный код и записывает его на магнитный носитель.

- цифро-аналоговый: обратное преобразование сохраненного в цифровом виде звука в аналоговый сигнал, к-ый затем воспроизводится с пом акустической системы, синтезатора, наушников и тд.

Профессиональные звуковые карты позволяют выполнять сложную обработку звука, обеспечивают стереозвучание, имеют собственное ПЗУ с тембрами звучаний разных музыкальных инструментов.

Видеоадаптер (видеокарта) - устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный разъём (ISA, VLB, PCI, AGP, PCI-Express) для видеокарт на материнской плате, но бывает и встроенной, иначе говоря, интегрированной.

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера.

Контроллер – устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Контроллер внешнего устройства служит промежуточным звеном для общения центрального процессора и внешнего устройства.