Системная (материнская) плата

Устройства персонального компьютера. Упрощенная схема основных функциональных компонентов компьютера.

Классификация ЭВМ.

Шины.

Схема Принстонской машины (схема Джон фон Неймана). Принцип работы.

Магистрально-модульный принцип построения ПК. Принципы функционирования вычислительной машины.

В 1946-48 годах в США в Принстонском университете под руководством Джона фон Неймана был разработан проект ЭВМ. Он никогда не был реализован но до сих пор используется под именем "принстонской машины" или "схемы фон Неймана". Данная схема рассматривается, как логическое устройство компьютера

Принципы функционирования.

1)Принцип программного управления. Вся работа ЭВМ регламентируется программой.

2) Принцип условного перехода. Команды из программы не всегда выполняются одна за другой. Присутствует команда условного перехода, которое меняет последовательность.

3) Принцип размещения программ в памяти. Программа предварительно размещается в памяти, а не вводится команда за командой.

4) Принцип иерархии памяти. Память ЭВМ неоднородна. Для часто используемых данных выделяется память меньшего объема, но большего быстродействия.

В соответствии с принципами фон Неймана компьютер состоит из арифметико-логического устройства — АЛУ, выполняющего арифметические и логические операции; устройства управления, предназначенного для организации выполнения программ; запоминающих устройств (ЗУ), в т.ч. оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) и внешнего запоминающего устройства (ВЗУ); внешних устройств для ввода-вывода данных. Фон-неймановская архитектура компьютера считается классической, на ней построено большинство компьютеров. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных.

Программы и данные вводятся в память из устройства ввода через арифметико-логическое устройство. Все команды программы записываются в соседние ячейки памяти, а данные для обработки могут содержаться в произвольных ячейках. У любой программы последняя команда должна быть командой завершения работы.

Команда состоит из указания, какую операцию следует выполнить (из возможных операций на данном «железе») и адресов ячеек памяти, где хранятся данные, над которыми следует выполнить указанную операцию, а также адреса ячейки, куда следует записать результат (если его требуется сохранить в ЗУ).

Из арифметико-логического устройства результаты выводятся в память или устройство вывода. Принципиальное различие между ЗУ и устройством вывода заключается в том, что в ЗУ данные хранятся в виде, удобном для обработки компьютером, а на устройства вывода (принтер, монитор и др.) поступают так, как удобно человеку.

УУ управляет всеми частями компьютера. От управляющего устройства на другие устройства поступают сигналы «что делать», а от других устройств УУ получает информацию об их состоянии.

Управляющее устройство содержит специальный регистр (ячейку), который называется «счетчик команд». После загрузки программы и данных в память в счетчик команд записывается адрес первой команды программы. УУ считывает из памяти содержимое ячейки памяти, адрес которой находится в счетчике команд, и помещает его в специальное устройство — «Регистр команд». УУ определяет операцию команды, «отмечает» в памяти данные, адреса которых указаны в команде, и контролирует выполнение команды. Операцию выполняет АЛУ или аппаратные средства компьютера.

В результате выполнения любой команды счетчик команд изменяется на единицу и, следовательно, указывает на следующую команду программы. Когда требуется выполнить команду, не следующую по порядку за текущей, а отстоящую от данной на какое-то количество адресов, то специальная команда перехода содержит адрес ячейки, куда требуется передать управление.

16. Обобщенная схема магистрально-модульного принципа построения ЭВМ.

Архитектура ЭВМ — комплекс аппаратных и программных средств, с помощью которых обеспечивается выполнение задач пользователя и программирование задач. Архитектура разделяется на внешнюю и внутреннюю (то, из чего состоит ЭВМ).

В основу положен модульно-магистральный принцип. Модульный принцип позволяет комплектовать нужную конфигурацию, модернизировать ее. Модульная организация опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией. Обмен информацией между устройствами производится по трем многоразрядным шинам (многопроводные линии связи).

Магистраль(системная шина)-это набор проводников, связывающих центральный процессор, осн.память и переф. устройства воедино. Модульная организация системы опирается на магистр(шинный) принцип обмена информации. Магистраль включает в себя 3 шины.

Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Разрядность шины определяется разрядностью процессора, т.е. количество двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за 1 ход. К основным работам относятся: запись/чтение данных из ОП, запись/чтение данных из внешних записывающих устройств, чтение данных с устройства ввода, пересылка данных на устройство вывода.

Шина адреса. Каждая ячейка ОП имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине. Разрядность шины адреса определяет адресное пространство процессора, т.е. количество ячеек ОП, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресных ячеек памяти расчитывается по формуле N=2^m, m-разрядность шины.

Шина управления. По этой шине передаются сигналы, определяющие характер обмена информации по магистрале. Сигналы управления определ. какую операцию- считывание/запись из памяти нужно производить, а также синхронизирует обмен информации между устройствами.

По назначению:

1) универсальные- предназначены для решения различных задач, типы которых не оговариваются характер разнообразных форм данных, большой емкостью внутренней памяти, развитой системы организацией ввода/вывода информации

2)проблемно-ориентированные- служат для решения более узкого круга задач, связанные, как правило, с управлением технологическими объектами, регистрируется накоплением и обрабатывается небольшим объемом данных. Выполнением расчетов по несложным правилам. Обладают ограниченным набором аппаратных и программируемых средств.

3)специализированные- применяются для решение узкого круга задач. такие устройства называют адаптерами или контроллерами.

по размерам и функциональным возможностям различаются:

1)Супер ЭВМ - являются многопроц. ПК с огр. быстродействием. Многопроцессорность позволяет распараллеливать решение задач, увеличивает объем памяти.

2)Большие ЭВМ - характеризуются многопользовательским режимом. До 1000 пользователей одновременно могут решать свои задачи. Основное направление: управление компьютерными сетями и решение научно-технических задач.

3)малые ЭВМ- используются как управление ПК для контроля за технологическими процессами

4)микро ЭВМ делятся на специальные и универсальные, много и однопользовательские. Специальные многопользовательские являются мощными ПК, Используются в компьютерных сетях для обработки запросов всех компьютерных сетей. Специальные однопользовательские называются рабочими станциями и эксплатируются в комп. сетях. Универсальный многопользовательский это мощный ПК, оборудованный несколькими терминалами. Универсальный однопользовательский - это те ПК, на которых мы работаем.

По конструктивным особенностям Пк делятся на стационарные и переносные.

Материнская плата обеспечивает 3 направления передачи информации

1)между микропроцессором и внешней памятью

2)между процессором и портами ввода и вывода внешних устройств

3)между внутренней памятью и портами ввода и вывода внешних устройств в режиме прямого ввода.

Устройства, непосредственно осуществляющие обработку информации, МП и ОП и шины размещаются на ней. Также на ней располагается контроллер клавиатуры и мыши. Схемы управления другими внешними устройствами находится на других платах, вставляемых в слоты на мат. плате.

Также в системном блоке располагается блок питания, преобразующий переменное напряжение электросети в постоянное напряжение различной полярности и величины, необходимая для питания системной платы и других устройств.

Блок питания содержит вентилятор, кроме сетевого в компьютере имеет автономный источник питания(аккумулятор) к нему подключается таймер.

Дата добавления: 2015-04-24