Практическая работа. Устройство ПК на процессорах Intel

Упрощенная блок-схема, отражающая основные функциональные компоненты представлена на рис.1

Рис.1. Блок-схема ПК

Конструктивно ПК выполнены в виде системного блока, к которому через разъемы подключаются внешние устройства: клавиатура, мышь и т.д.

Системный блок включает в себя: системную плату, блок питания, накопители на дисках, разъемы для дополнительных устройств, платы расширения с контроллерами – адаптерами внешних устройств.

Системная плата является основой системного блока. Она обеспечивает внутренние связи, взаимодействует через прерывания с внешними устройствами и содержит компоненты, определяющие архитектуру ПК.

Набор микросхем на системной плате, обеспечивающий работу процессора по обмену данными с периферийными устройствами, называют чипсет.

Чипсет – совокупность микросхем, размещенных на системной плате, которые организуют потоки команд и данных в ЭВМ. Сюда входят: основная память, вторичная кэш-память и устройства, связанные с шинами ISA и PCI. Кроме того, чипсет контролирует потоки данных НЖМД и других устройств, соединенных с каналом IDE. Иногда в состав чипсета включают и сам микропроцессор. Чипсет и материнские платы мы уже рассматривали ранее.

Основной тенденцией современных ПК является отказ от ISA-устройств. Результат, ожидаемый от ПК – отсутствие ISA слотов, PS-2портов (к которым подсоединялись мышь и клавиатура) и накопителей 1,2 –1,44 Мбайт. Основным внешним интерфейсом становится FireWire.

К системной шине наряду с типовыми устройствами могут быть подключены и некоторые дополнительные микросхемы: математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний.

Математический сопроцессор используется для ускорения выполнения операций над числами с фиксированной и плавающей запятой, для вычисления тригонометрических функций. Он имеет свою систему команд и работает параллельно с основным микропроцессором, но под его управлением.

Контроллер прямого доступа к памяти DMA обеспечивает обмен данными между внешними устройствами и оперативной памятью без участия микропроцессора.

Сопроцессор ввода-вывода за счет параллельной работы с МП ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних устройств (дисплея, принтера, винчестера), освобождает МП от обработки ввода-вывода.

Контроллер прерываний обслуживает процедуры прерывания, т.е. временной приостановки выполнения одной программы для выполнения более важной программы. Контроллер принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета этого запроса и выдает сигнал в МП, который останавливает выполнение текущей программы и переходит к обслуживанию прерывания. Контроллер прерываний является программируемым.

Большинство современных ПК комплектуется модулями типа DIMM – модулями с двухрядным расположением микросхем DDR RAM. Модули памяти характеризуются такими параметрами, как объем (16, 32, 64, 128, 256, 512 Мбайт), числом микросхем, частотой 100 или 133 МГц и числом контактов (72, 168, 184). Основная память соединяется с процессором через адресную шину и шину данных. Шина данных имеет 64 бита, что позволяет передавать 8 байт одновременно.

Кэш – очень быстрое запоминающее устройство, которое используется при обмене данными между МП и оперативной памятью. Современные МП имеют встроенную кэш первого уровня, размером 8, 16, 32 байта, кроме того на системной плате установлен кэш второго уровня, емкостью 256, 512 байта, и выше.

К устройствам специальной памяти относятся постоянная памятьROM, перепрограммируемая постоянная память флэш, память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять. Важнейшая микросхема постоянной или флэш-памяти – модуль BIOS. Это базовая система ввода-вывода информации, совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройства после включения питания и загрузки операционной системы в оперативную память.

Разновидность постоянного ЗУ – CMOS RAM. Это память с невысоким быстродействием и минимальным потреблением от батарейки. Она используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера и режимах его работы. Содержимое CMOS изменяется специальной программой «сетап», находящейся в BIOS.

Видеопамять – разновидность оперативного ЗУ, в котором хранятся закодированные изображения. Она организована так, что ее содержимое доступно сразу двум устройствам: процессору и дисплею.

Вопросы к разделу 2

1. Нарисовать структуры ЭВМ.

2. Перечислить функции процессора.

3. Перечислить узлы процессора.

4. Перечислить типы процессоров по типу архитектуры.

5. Перечислить типы процессоров по принципу построения.

6. Описать принцип микропрограммного управления.

7. Описать принцип построения процессора на жесткой логике.

8. Что такое цикл процессора.

9. Что такое микрооперация, микропрограмма, микрокоманда.

10. Где хранится система команд процессора.

11. Управляющая память является постоянной или оперативной.

12. В чем разница между многокристальными и многосекционными процессорами. Привести пример.

13. Чем отличается WLIM архитектура от других архитектур.

14. Нарисовать обобщенную структуру процессора.

15. Что помещается в регистры данных.

16. Перечислить регистры 16-разрядного процессора.

17. Как реализована шина управления в 8-разрядном процессоре.

18. Что такое стек, как он организован.

19. Для чего нужен счетчик команд. Что его заменяет в современных процессорах.

20. Назвать важные регистры и описать их функции.

21. Какие операции выполняет АЛУ.

22. Какие микрокоманды выполняет АЛУ.

23. Для чего нужен регистр признаков. Привести примеры из системы команд.

24. Как реализовано устройство управления в 8-разрядном процессоре и процессоре Pentium.

25. Какие шины имеются в процессоре.

26. Как построено АЛУ.

27. Перечислить функции устройства управления.

28. Где хранится микропрограмма управления.

29. Чем отличается жесткое управление от программного.

30. Перечислить регистры процессора и их назначение.

31. Описать основной цикл процессора и то, как он выполняет команду.

32. Как процессор при выполнении программы осуществляет выбор очередной команды.

33. Что такое команда, что описывает команда.

34. Функции РОН.

35. Как происходит адресация в процессоре.

36. Что хранится в базовом регистре.

37. Что хранится в сегментном регистре.

38. Как отличается виртуальный адрес от физического.

39. Что указывается в команде при непосредственной адресации.

40. Как определяется физический адрес при прямой адресации.

41. Что такое индексная адресация.

42. Как производится преобразование адреса в физический.

43. Описать основной цикл процесса обработки команды.

44. Какая информация указывается в команде.

45. Перечислить типы команд и объяснить их характерные особенности.

46. Привести примеры всех типов команд.

47. Как процессор выполняет команду.

48. Привести пример программы на языке Ассемблер.

49. Привести систему организации памяти в процессоре.

50. Какие уровни памяти известны и чем они характеризуются.

51. Что такое кэш-память, для чего она предназначена.

52. Может ли кэш хранить всю программу.

53. Областью какой памяти является кэш.

54. Как построена кэш-память.

55. Описать типы кэш.

56. Что такое ассоциативная память.

57. Что такое виртуальная память.

58. Описать способы организации виртуальной памяти.

59. Описать типы оперативной памяти, используемые в современных процессорах.

60. Чем динамическая память отличается от статической.

61. Чем синхронная память отличается от асинхронной.

62. Перечислить типы статической памяти, на чем она построена, где используется.

63. Объяснить принцип действия флэш-памяти.

64. Описать типы электронезависимой внутренней памяти и области ее применения.

65. Дать описание классификации внешних запоминающих устройств.

66. Описать внешние ЗУ с магнитным принципом записи информации.

67. Дать различие принципов CD и магнитооптики.

68. Перечислить устройства подсистемы ввода-вывода и дать их краткое описание.

69. Описать систему ввода-вывода с каналами ввода-вывода.

70. Описать различия в селекторном и мультиплексном каналах.

71. Дать классификацию интерфейсов.

72. Перечислить внутренние интерфейсы и дать их характеристику.

73. Перечислить внешние интерфейсы и дать их характеристику.

74. Нарисовать схему взаимодействия с использованием AGP.

75. Через какие интерфейсы подключаются периферийные устройства.

76. Перечислить общие черты и различия в интерфейсах USB и FireWire.

77. Перечислить пути повышения производительности процессора.

78. В чем заключается технология конвейерной обработки.

79. Описать конвейер процессора Pentium 4.

80. Что включает динамическое исполнение, дать краткое описание.

81. Описать архитектурные принципы 32-разрядного процессора.

82. Описать принципы динамического исполнения в 64-разрядных процессорах.

83. Дать описание режимов процессора.

84. Перечислить устройства ввода и устройства вывода, дать их краткую характеристику.

85. Что находится внутри системного блока.

86. Что находится на системной плате.

87. Что такое системная шина, для чего она нужна.

88. Перечислить интегральные микросхемы, входящие в состав ПК.

89. Описать структуру чипсета.

90. Что такое чипсет, что в него входит.

91. Назвать основные части ПК и их назначение.

92. Назвать основные части процессора и их назначение.

93. Какую функцию выполняют контроллеры.

94. Как характер решаемых задач связан с архитектурой процессора.

95. Что понимается под структурой ПК.

96. Дать характеристику микросхем памяти, присутствующих в ПК.

Дата добавления: 2014-12-16