Структура персонального компьютера

В составе IBM PC- совместимого персонального компьютера можно выделить три основных компонента: системный блок, клавиатуру и монитор. В системном блоке находится вся электронная начинка компьютера: блок питания, системная плата и приводы накопителей со сменным или несменным носителем. Клавиатура является универсальным стандартным устройством ввода информации, позволяющим передавать компьютеру определённые символы или управляющие сигналы. Монитор (или дисплей) предназначен для отображения на своём экране монохромной или цветной, символьной, графической или видеоинформации и относится, вообще говоря, к универсальным стандартным устройствам вывода информации. Перечисленные основные компоненты компьютера соединяются друг с другом посредством специальных кабелей с разъемами. Стоит отметить, что в некоторых моделях IBM PC- совместимых компьютеров монитор и системный блок или клавиатура и системный блок конструктивно могут составлять единое целое.

Микропроцессоры. Важнейший компонент любого персонального компьютера – это его микропроцессор. Данный элемент в большей степени определяет возможности вычислительной системы и, образно выражаясь, является её сердцем. До настоящего времени безусловным лидером в создании современных микропроцессоров остается фирма Intel.

Микропроцессор, как правило, представляет собой сверхбольшую интегральную схему, реализованную в едином полупроводниковом кристалле и способную выполнять функции центрального процессора. Степень интеграции определяется размером кристалла и количеством реализованных в нем транзисторов. Часто интегральные микросхемы называют чипами (chips).

К обязательным компонентам микропроцессора относятся арифметико-логическое (исполнительное) устройство и блок управления. Они характеризуются скоростью (тактовой чистотой), разрядностью или длиной слова (внутренней и внешней), архитектурой и набором команд. Архитектура микропроцессора определяет необходимые регистры, стеки, систему адресации, а также типы обрабатываемых процессором данных. Обычно используются следующие типы данных: бит (один разряд), полубайт, или nibble (4 бита), байт (8 бит), слово (16 бит), двойное слово (32 бита). Выполняемые микропроцессором команды предусматривают, как правило, арифметические действия, логические операции, передачу управления (условную и безусловную) и перемещение данных (между регистрами, памятью и портами ввода-вывода).

Под конвейерным режимом понимают такой вид обработки, при которой интервал времени, требуемый для выполнения процесса в функциональном узле (например, в арифметико-логическом устройстве) микропроцессора, продолжительнее, чем интервалы, через которые данные могут вводиться в этот узел. Предполагается, что функциональный узел выполняет процесс в несколько этапов, то есть когда первый этап завершается, результаты передаются на второй этап, на котором используются другие аппаратные средства. Разумеется, что устройство, используемое на первом этапе, оказывается свободным для начала новой обработки данных. Как известно, можно выделить четыре этапа обработки команды микропроцессора: выборка, декодирование, выполнение и запись результата. Иными словами, в ряде случаев пока первая команда выполняется, вторая может декодироваться, а третья выбираться.

С внешними устройствами микропроцессор может «общаться» благодаря шинам адреса, данных и управления, выведенным на специальные контакты корпуса микросхемы. Стоит отметить, что разрядность внутренних регистров микропроцессора может не совпадать с количеством внешних выводов для линий данных. Иначе говоря, микропроцессор с 32-разрядными регистрами может иметь, например, только 16 внешних линий данных. Объем физически адресуемой микропроцессором памяти однозначно определяется разрядностью внешней шины адреса как 2 в степени N, где N-количество адресных линий.

Память. Практически все компьютеры используют три вида памяти: оперативную, постоянную и внешнюю.

Оперативная память предназначена для хранения переменной информации, так как допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения микропроцессором вычислительных операций. Таким образом, этот вид памяти обеспечивает режимы записи, считывания и хранения информации. Поскольку в любой момент времени доступ может осуществляться к произвольно выбранной ячейке, то этот вид памяти называют также памятью с произвольной выборкой – RAM (Random Access Memory). Для построения запоминающих устройств типа RAM используют микросхемы статической и динамической памяти.

Постоянная память, где храниться такая информация, которая не должна меняться в ходе выполнения микропроцессором программы, имеет собственное название – ROM (Read Only Memory), которое указывает на то, что обеспечиваются только режимы считывания и хранения. Постоянная память обладает тем преимуществом, что может сохранять информацию и при отключенном питании. Это свойство получило название энергонезависимости. Все микросхемы постоянной памяти по способу занесения в них информации (программированию) делятся на масочные (ROM), программируемые изготовителем, однократно программируемые пользователем (Programmable ROM) и многократно программируемые пользователем (Erasable PROM). Последние в свою очередь подразделяются на стираемые электрически и с помощью ультрафиолетового облучения. К элементам EPROM с электрическим стиранием информации относятся и микросхемы флэш-памяти (flash). От обычных EPROM они отличаются высокой скоростью доступа и быстрым стиранием записанной информации.

Внешняя память реализована обычно на магнитных или оптических носителях.

Кодирование в машине. Компьютеры могут обрабатывать только информацию, представленную в числовой форме. При вводе документов, текстов программ вводимые символы кодируются определенными числами, а при выводе их для чтения человеком по каждому числу строится изображение символа. Соответствие между набором символов и их кодами называется кодировкой символов.

Как правило, код символа храниться в одном байте, поэтому коды символов могут принимать значения от 0 до 255. Такие кодировки называются однобайтными, они позволяют использовать до 256 различных символов. Впрочем, в настоящее время все большее распространение приобретает двухбайтовая кодировка Unicode, в ней коды символов могут принимать значения от 0 до 65535. В этой кодировке имеются номера для практически всех применяемых символов.

Дата добавления: 2014-01-07