Материнская плата, системная шина, порты ввода – вывода

Под архитектурой ПК понимается его логически организованная структура, ресурсы, т.е., такие средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный момент времени.

Технические и программные средства реализации информационных процессов

Архитектура ЭВМ (в контексте аппаратных средств) - принцип действия, конфигурация (состав) и взаимное соединение её узлов.

В настоящее время ЭВМ имеют архитектуру фон Неймана, а точнее пост Неймановскую архитектуру. Джону фон Нейману в 1944 году предложили работу в роли консультанта над машиной, способной хранить программу в памяти. Через год он подготовил отчет, который впоследствии назвали историческим. Он разработал в этом отчете структуру 5-тиблочной ЭВМ:

Арифметико-Логическое Устройство служит для выполнения арифметических и логических операций.

Центральное Устройство Управления автоматически управляет вычислительным процессом. ЦУУ указывает, какие данные нужно взять из памяти, включает АЛУ на выполнение нужной операции, указывает устройству ввода-вывода (УВВ), какие данные нужно ввести, а какие - вывести в качестве результата. Кроме структуры ЭВМ, фон Нейман разработал логические принципы построения ЭВМ, которые заключаются в следующем:

1) Система должна работать с двоичными символами.

2) Хранить программу в памяти компьютера.

3) программа выполняется автоматически и управляет работой ЭВМ (принцип программного управления).

4) ЭВМ должна выполнять операции последовательно, одну за другой.

5) Компьютер должен быть электронным, а не механическим устройством.

Эти принципы стали общепринятыми, широко применяются, и по сей день.

ПК состоит из четырех частей:

1. системный блок

2. монитор

3. клавиатура

4. мышь

К компьютеру могут подключаться и другие устройства (например, принтер или сканер), но минимальным считается набор из указанных четырех блоков.

Центральная часть компьютера - это системная/материнская плата. Представим ее в виде схемы.

Самой большой электронной платой является системная или материнская плата. Системная шина обеспечивает связь всех устройств компьютера между собой. Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода подключаются к шине непосредственно или через контроллеры (адаптеры).

Контроллер – это электронная схема, управляющая различными устройствами компьютера (клавиатурой, монитором, жестким диском, портами ввода-вывода).

Порты ввода – вывода бывают:

1. параллельные (имеют разъемы с 25 гнездами) к ним обычно подключают принтер, сканер.

2. последовательные (разъемы имеют 9 или 25 штырьков) к ним обычно подключают мышь или модем.

Микропроцессор (процессор) представляет собой сверхбольшую интегральную схему в едином полупроводниковом кристалле. В англоязычной литературе его называют CPU - Central Processor Unit. (фирмы-изготовители можно посмотреть)

Микропроцессор (МП) – это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков ПК и для выполнения арифметических и логических операций и функций.

Обязательные компоненты МП:

1. АЛУ, выполняет арифметические и логические операции

2. УУ, организует УУ программ

3. МПП, служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в ближайшие такты работы машины.

Микропроцессор связан с тактами генератора тактовых импульсов. ГТИ генерирует последовательность электрических импульсов. Частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.

Тактовая частота - максимальное количество элементарных операций, выполняемых процессором за единицу времени. Измеряется в Гц.

Основными характеристиками микропроцессоров являются:

1. Тип архитектуры или серия (Intel x86, Intel Pentium, RISC,…)

2. Разрядность - число бит, одновременно обрабатываемых процессором (внутренняя - регистров, внешняя - шины данных и разрядность шины адреса)

3. Наличие КЭШ-памяти

4. Скорость обработки информации (тактовая частота)

Важным архитектурным свойством являются прерывания. Прерывание - способность ЭВМ при возникновении определенных ситуаций, требующих немедленной реакции ЭВМ, прекратить выполнение текущей программы и передать управление программе, реализующей реакцию ЭВМ на возникшую ситуацию.

Память

Основная память ПК содержит оперативное (RAM) и постоянное (ROM - Read-Only Memory) запоминающие устройства.

1) Оперативная память (ОЗУ) или RAM (random access memory – память произвольного доступа)

Из ОП процессор берет команды и все необходимые данные, в нее же он записывает результаты. При выключении компьютера содержимое ОП не сохраняется.

ОП может строиться на микросхемах динамического (DRAM) или статического (SRAM) типа.

2) КЭШ-память – это сверхбыстродействующая память, которая необходима для ускорения работы процессора, она находится как бы между процессором и ОП.

В КЭШ – памяти хранятся копии наиболее часто используемых данных из ОП. Процессор обращается сначала к КЭШ – памяти, и только не найдя необходимых данных обращается к ОП.

3) Постоянное запоминающее устройство также строится на основе установленных на материнской плате микросхем (модулей). ПЗУ содержит, прежде всего, BIOS (Basic Input-Output System - базовая система ввода-вывода). Поэтому микросхема ПЗУ называется микросхемой BIOS (Basic Input-Output System - базовая система ввода-вывода). ПЗУ – это постоянная память, данные в нее записываются при ее изготовлении, эти данные не могут быть изменены. Программы могут только считывать содержимое ПЗУ.

В ПЗУ хранятся программы:

· Проверки оборудования компьютера

· Инициирования загрузки ОС

· По выполнению базовых функций по обслуживанию компьютера

· По настройке конфигурации компьютера (setup)

ПЗУ - энергонезависимое запоминающее устройство.

4) CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) – это полупостоянная память, в которую записываются данные по компьютеру, параметры конфигурации компьютера. При выключении компьютера содержимое CMOS сохраняется, т.к. для ее питания используется специальный аккумулятор.

Хранение информации и ее носители.

Устройство, которое обеспечивает запись информации на носители, а также ее поиск, хранение и воспроизведение называют накопителем.

В основу записи положены 2 принципа: магнитный и оптический.

Носители информации

Магнитные оптические магнитооптические

ГМД ЖМД Стриммер CD - ROM

На ГМД (дискете) магнитный слой наносится на гибкую основу. Используемые в ПК ГМД имеют диаметр (форм-фактор) 5,25 и 3,5 дюйма. Емкость ГМД 180 Кбайт – 2,88 Мбайт.

Каждую новую дискету в начале работы с ней следует отформатировать.

Форматирование дискеты – это создание структуры записи информации: разметка дорожек, секторов.

В качестве накопителей на ЖМД широкое распространение получили накопители типа «Винчестер».

Термин «Винчестер» возник в 1973 г. из названия первой модели ЖД, емкостью всего 16 Кбайт, имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что совпало с калибром «30/30» известного охотничьего ружья «Винчестер».

В этих накопителях 1 или несколько ЖД, их емкость благодаря чрезвычайно плотной записи, получаемой в таких несъемных конструкциях, достигает несколько тысяч Мбайт, быстродействие также значительно выше, чем у НГМД. Трансфер (скорость считывания) 11 Мбайт/с.

Стример – накопитель на кассетной магнитной ленте (НКМЛ).

Неперезаписываемые лазерно-оптические диски обычно называют компакт-дисками ПЗУ.

CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) – это диски, поставляемые фирмой –производителем с уже записанной на них информацией.

Емкость до 1,5 Гбайт, скорость считывания до 1,5 Мбайт/с.

Сейчас всё большее распространение получают перезаписываемые лазерно-оптические диски с многократной записью (CD-RW) и DVD – версия CD с очень большой емкостью, в которой для хранения и чтения данных могут быть использованы обе стороны диска. Теоретическая емкость каждой стороны такого диска составляет 4,7 Гбайт.

Магнитооптические диски используют лазерный луч для местного разогрева поверхности диска при записи информации магнитной головкой, считывание производится лазерным лучом меньшей мощности.

Дата добавления: 2013-12-13