Архитектура и основные компоненты ПЭВМ

Это многоуровневая иерархия аппаратно-программных средст, из которых строится ЭВМ.

Детализацией архиттурного и структурного построения ЭВМ занимаются различные категории специалистов вычислительной техники.

А) инженеры –схемотехники - проектируют отдельные технические устройства.

Б) системные программисты - создают программы управления техническими средствами, информационного воздействия между уровнями, организации вычислительного процесса.

В) программисты-прикладники - разрабатывают пакеты программ более высокого уровня, которые обеспечивают взаимодействие пользователей с ЭВМ.

Важнейшими характеристиками ЭВМ являются быстродействие и производительность. А другой не менее важной характеристикой ЭВМ является емкость запоминающих устройств.

Любой компьютер (включая ПК) имеет три основные составные части:

1) Центральный процессор;

2) память;

3) периферийные устройства.

Они взаимодействуют между собой с помощью шин, стандартизация которых делает архитектуру компьютера открытой.

Конструктивно ПЭВМ состоит из трех основных блоков:

системный блок,

клавиатура

дисплей (монитор).

Для расширения функциональных возможностей к ПЭВМ можно подключать различные дополнительные периферийные устройства (печатающие устройства, накопители, указательные устройства, устройства оптического считывания изображений, графопостроители и др.

Системный блок – главный блок ПЭВМ. Он строится по модульному принципу, что позволяет легко изменить конфигурацию компьютера: увеличить объем оперативной памяти, заменить видеокарту, увеличить емкость винчестера.

Все компоненты системного блока находятся внутри корпуса, защищающего их от механических повреждений и обеспечивающего необходимый тепловой режим. Элементы управления и индикаторы находятся на передней панели системного блока. Сетевые разъемы, разъемы для подключения периферийных устройств и вентилятор блока питания расположены на задней панели системного блока.

В системном блоке расположены основные узлы, это - центральный микропроцессор, сопроцессор, модули оперативной и постоянной памяти, контроллеры, накопители на магнитных дисках и другие функциональные модули.

Периферийные устройства – любые устройства, не расположенные на системно плате, кроме процессора и ОЗУ. Обычно под периферийными устройствами понимают дополнительные устройства, расширяющие возможности компьютера. Могут устанавливаться в системный блок или подключатся к нему снаружи.

Основные электронные компоненты компьютера, такие как микропроцессор, память, кварцевый генератор тактовых импульсов и др. располагаются на системной, или как ее еще называют материнской (motherboard) плате. Все они подключены к системной шине (системному интерфейсу).

Системная шина – сеть электронных проводников, осуществляющая обмен информацией между различными компонентами компьютера.

Основная характеристика – разрядность шины – определяется ее способностью передавать одновременно несколько бит (разрядов) информации.

Выделяют три компоненты системной шины:

шину данных, обеспечивающую взаимодействие микропроцессора с устройствами ввода - вывода;

адресную шину, осуществляющую взаимодействие с памятью.

шину управления, обеспечивающую передачу управляющих команд;

Основные типы современных шин- ISA, EISA, PCI, AGP.

Микропроцессор (МП) или центральный процессор (CPU) это специальный чип (интегральная микросхема), который выполняет все основные вычислительные операции необходимые персональному компьютеру: (складывает, вычитает, умножает, делит числа, хранящиеся в памяти компьютера), и делает это со скоростью в несколько сотен миллионов операций в секунду.

Центральный процессор осуществляет в персональном компьютере обработку всей информации, работает под управлением программных средств, преобразуя входную информацию в выходную.

Именно компьютерные программы сообщают процессору необходимую последовательность действий.

Если опустить подробности, то принцип работы центрального процессора можно описать следующим образом.

Процессору необходимо знать, какую математическую операцию надо проводить и с какими числами, а также, что делать с результатом. Все это содержится в микропроцессорных кодах. Например, операция сложения требует выполнения около семи инструкций (микрокоманд) процессора.

Следуя вышесказанному, процессор должен быть:

a) не дорогим

b) достаточно производительным

c) обладать низким тепловыделением (иначе постоянный гул от высокооборотистого вентилятора

d) оставлять место для апгрейда (модернизации)

e) просто стабильно работать

На сегодняшний день рынок предлагает процессоры от трех производителей –, Intel, AMD, VIA.

Компания AMD – традиционно предлагает производительные процессоры Athlon c частотами 1500-1800 Мгц, однако с точки зрения совместимости и стабильности работы их вряд ли можно назвать лучшим выбором.

Процессоры компании VIA Technologies (технологис) не так распространены на рынке, как ее многочисленные чипсеты и на нашем рынке они до сих пор считаются экзотикой. А причина в частоте процессора ниже 1 Ггц (на сегодняшний день это уже маловато).

Процессоры Celeron, (облегченный Р4), производимые корпорацией Intel пока удовлетворяют полностью поставленными нами требованиям производительности (тактовые частоты от 1200 до 1800М гц и выше). А процессоры, этой же фирмы, такие как Рentium 4 на ядре Northwood (нортвед), (частоты от 1600 до 2400 Мгц, хороши всем, кроме цен), 380$.

Математический сопроцессор ускоряет выполнение математических операций и графических работ. Наиболее современные процессоры (Pentium) имеют встроенный сопроцессор.

Постоянная память или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, Read only Memory, ROM). Является энергонезависимой, используется для хранения системных программ для проверки оборудования компьютера, инициирования загрузки операционной системы и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера. Содержимое ПЗУ называется базовой системой ввода вывода (BIOS).

Полупостоянная память (CMOS) – небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера. Для питания CMOS при выключенном электропитании компьютера используется специальный аккумулятор. Для изменения параметров конфигурации в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера – SETUP.

Оперативная память (RAM), называемая также оперативным запоминающим устройством (ОЗУ).

Предназначена для временного хранения информации при работе компьютера. В ней содержатся выполняемые в текущий момент программы и используемые ими данные. Оперативная память (внутренняя память) является очень важным элементом в ПК. Оперативная память работает очень быстро. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты.

Однако опер.память работает пока включен компьютер, при выключении ПК информация стирается.

Оперативную память можно наращивать с помощью установки в системный блок на системную плату специальные модули памяти типа SIMM или DIMM.

Типа SDRAM, способна работать на частоте 266 Мгц, это наиболее распространенный на сегодняшний день стандарт памяти у хороших машин.

Основной недостаток оперативной памяти – конструктивно достижимый ее объем во много раз меньше, чем у дисковой. Решить эту проблему за счет использования дисковой памяти позволяет виртуальная память.

Кэш-память (Cache). Сверхоперативная память, которая в несколько раз ускоряет обмен данными между микропроцессором и оперативной памятью, а также между оперативной памятью и внешними устройствами памяти. В ней хранятся копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. Объем кэш-памяти от 64 до 512 Кбайт.

Контроллеры (адаптеры) устройств представляютсобой электронные схемы, управляющие внешними устройствами компьютера, они "объясняют" процессору, как работать с конкретным устройством. Для каждого внешнего устройства есть свой контроллер. Некоторые контроллеры управляют сразу несколькими устройствами (пример: контроллер портов ввода-вывода).

Накопители на гибких магнитных дисках ( НГМД, Floppy Disk Drive, FDD). Предназначены для переноса информации с компьютера на компьютер, хранения информации с помощью гибких дисков (Floppy Disk, дискета).

Накопители на жестких магнитных дисках (Hard Disk Drive, HDD, винчестер, жесткий диск, хард, винт – это сленг). Предназначены для постоянного хранения информации и характеризуются большим объемом и скоростью считывания данных. На жестком диске хранятся программы и данные.

При выборе ж. Диска нужно усматривать две позиции – это объем и скорость вращения шпинделя.

Говоря об объеме диска – в качестве оптимальной на сегодняшний день - это 60 Гбайт, так как современные приложения без стеснения “кушают” место на диске, поэтому экономить здесь – нет смысла.

От скорости вращения шпинделя – напрямую ж.диска зависят такие параметры, как время доступа и среднее время поиска.

Производителей ж.дисков на мировом рынке не много, и все они хорошо известны. Это Вестерн Дигитал,, IBM, Самсунг и др.

Дата добавления: 2014-01-06