Архитектура ЭВМ
Теоретические вопросы: Вопрос № 1 Состав электронно-вычислительных машин. Структурная схема. Назначение узлов и блоков эвм. Характеристики эвм.
Электронно-вычислительная машина состоит из многих частей. Самые важные (без них компьютер не получится) это: процессор, оперативная память, ПЗУ (BIOS), ВЗУ (жёсткий диск). Также не маловажны устройства ввода/вывода (клавиатура, монитор, принтер и др.). Все эти выше упомянутые устройства (элементы) крепятся или подключаются к материнской плате, на которой имеются специальные (PS\2,COM,LPT, слоты для процессора и ОЗУ) или универсальные выводы (USB, слоты PCI). Информация передаётся на выводы через контроллер ввода/вывода, который контролирует потоки информации. С ним же соединён BIOS, который хранит все настройки машины. На этот контроллер информация приходит по шине (интерфейсу) ввода/вывода, которая подключена к контроллеру памяти. Интерфейс вв/выв соединяет центральную часть машины с внешней.
К контроллеру памяти подключены основные части машины: ОЗУ, графический порт и через шину процессора подключен центральный процессор.
Рисунок 1. Структурная схема современной ЭВМ.
ЭВМ характеризуется различными параметрами, такие как:
объём внутренней памяти (байты, регистры) – влияет на производительность и быстродействие машины
объём оперативной памяти (байты, Кбайты…) – влияет на производительность и быстродействие машины, на разрядность шины адреса.
количество способов адресации
количество выполняемых операций – влияет на способность выполнять больше операций
пропускная способность (разрядность) различных шин – влияет на производительность и быстродействие машины
тактовая частота процессора – влияет на производительность и быстродействие машины
Вопрос № 2 Интерфейсы пэвм ibm классификация интерфейсов. Дать определение шин. Охарактеризовать шины в зависимости от их назначения, разрядности и направленности.
Шина – канал связи, по которому внутри ПК передаётся информация. В ЭВМ различают несколько основных типов шин:
Шина процессора
Шина памяти
Шина ввода/вывода – основная системная шина
Локальная шина
Шина процессора используется для передачи информации между микропроцессором и Кэш-памятью. Шина работает на той же тактовой частоте, что и микропроцессор. Для определения скорости передачи данных по шине процессора надо умножить ширину (разрядность) на тактовую частоту шины (она равна тактовой частоте микропроцессора). Например: 64 МГц * 64 бит = 4224 Мбит/с, 4224Мбит/с : 8 = 528 Мбайт/с. Эта скорость также называется полосой пропускаемости шины. Примеры шин процессора в различных типах ЭВМ: В ЭВМ с 486-ым микропроцессором шина процессора содержит 32 линии адреса, 32 линии данных и несколько линий управления. В ПК с микропроцессором Pentium – 64 линии данных, 32 линии адреса и соответствующее количество линий управления.
Шина памяти предназначена для передачи информации между оперативной памятью и микропроцессором. Для её построения используют специализированные микросхемы, осуществляющие передачу информации между микросхемами МП и ОП. Информация по этой шине передаётся с меньшей скоростью, чем по шине процессора, так как микросхемы памяти не могут записывать и воспроизводить информацию с такой скоростью как МП.
Шина ввода/вывода предназначена для передачи информации между центральной частью (МП, ОЗУ…) и внешней частью ЭВМ (внешние уст-ва). Эта шина «медленней», чем предыдущие две. Это объясняется тем, что внешние устройства содержат механические узлы, значительно снижающие их быстродействие. Управление процессом обмена данными по шине ввода-вывода осуществляет периферийный процессор (контроллер) ввода-вывода. Примеры типов шин вв/выв: ISA, EISA…PCI.
Локальная шина предназначена для передачи информации между ЭВМ и каким-то одним типом периферийного устройства. Например: под видеокарту на материнской плате используют только один тип интерфейса и слот, в который кроме видеокарты больше ничего нельзя вставить. Этот интерфейс локальный и имеет своё название AGP 8х.
Вопрос № 3
Классификация и характеристики запоминающих устройств ЭВМ. Внутренняя, внешняя и постоянная память. Иерархическая структура запоминающих устройств. Пояснить принцип работы запоминающих устройств в зависимости от назначения.
В ЭВМ представлены несколько видов ЗУ: внутренняя, оперативная, внешняя и постоянная память. Внутренняя память самая быстродействующая, объём гораздо меньше, чем объёмы других ЗУ. В современных ПК внутренняя память является частью микропроцессора и называется Кэш-памятью. Внутренняя память энергозависима, т.е. после отключения питания память очищается. Данный вид ЗУ в процессе работы ЭВМ хранит наиболее используемые части программы. Оперативная память менее быстродействующая, чем КЭШ. Объёмы данного вида ЗУ в несколько раз больше, чем объёмы КЭШа. ОП способна хранить целиком всю программу (если размер программы «умещается» в размер ОП). Также как и КЭШ энергозависима. Является отдельной микросхемой, которая вставляется специальный слот на материнской плате. Внешняя память ещё менее быстродействующая, чем остальные. В отличие от других типов ЗУ энергонезависима, т.е. хранит информацию после отключения питания. Внешними называются запоминающие устройства не входящие в состав центральной части ЭВМ (информационной системы). К ним относятся накопители информации и некоторые устройства чтения с машинных носителей (CD-ROM).В большинстве случаев носитель информации является сменным, что позволяет накапливать информацию в неограниченном объеме. Во всех случаях запись и чтение осуществляются на движущийся носитель (кроме Флэш-памяти). Постоянная память также энергонезависима. Память только для чтения! В современных ЭВМ постоянной памятью является BIOS, которая хранит программу загрузчика ОС, а также все настройки системы.