АРХИТЕКТУРА
ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА. НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
КОМПЬЮТЕРА
Компьютер
— это многофункциональное электронное устройство, предназначенное для
накопления, обработки и передач» информации. Под архитектурой
персонального компьютера понимается его логическая организация, структура
и ресурсы, т. е. средства вычислительной системы, которые могут быть выделены
процессу обработки данных на определенный интервал времени.
В основу построения
большинства компьютеров положены принципы, сформулированные Джоном фон
Нейманом.
- Принцип программного
управления — программа состоит из набора команд, которые выполняются
процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
- Принцип однородности
памяти — программы и иные хранятся в одной и той же памяти; над командами
можно выполнять те же действия, что и над данными!
- Принцип адресности
— основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек.
Компьютеры, построенные
на этих принципах, имеют классическую архитектуру.
Архитектура компьютера
определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение
сновных логических узлов компьютера, к которым относятся:
- центральный процессор;
- основная память;
- внешняя память;
- периферийные устройства.
Конструктивно персональные
компьютеры выполнены в виде центрального системного блока, к которому
через специальные разъемы присоединяются другие устройства. В состав системного
блока входят все основные узлы компьютера:
- системная плата;
- блок питания;
- накопитель на
жестком магнитном диске;
- накопитель на
гибком магнитном диске;
- накопитель на
оптическом диске;
- разъемы для дополнительных
устройств.
На системной (материнской)
плате в свою очередь размещаются:
- микропроцессор;
- математический
сопроцессор;
- генератор тактовых
импульсов;
- микросхемы памяти;
- контроллеры внешних
устройств;
- звуковая и видеокарты;
- таймер.
Архитектура современных
персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе.
Модульный
принцип позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию
компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная
организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией.
Все контроллеры устройств взаимодействуют с микропроцессором и оперативной
памятью через системную магистраль передачи данных, называемую системной
шиной. Системная шина выполняется в виде печатного мостика на материнской
плате.
Микропроцессор
— это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления
работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических
операций над информацией.
Системная шина
является основной интерфейсной системой компьютера, обеспечивающей сопряжение
и связь всех его устройств между собой. Системная шина обеспечивает три
направления передачи информации:
- между микропроцессором
и основной памятью;
- между микропроцессором
и портами ввода-вывода внешних устройств;
- между основной
памятью и портами ввода-вывода внешних устройств.
Порты ввода-вывода
всех устройств через соответствующие разъемы (слоты) подключаются к шине
либо непосредственно, либо через специальные контроллеры (адаптеры).
Основная память
предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими
блоками компьютера.
Внешняя память
используется для долговременного хранения информации, которая может
быть
в дальнейшем использована для решения задач. Генератор тактовых импульсов
генерирует последовательность электрических символов, частота которых
задает тактовую частоту компьютера. Промежуток времени между соседними
импульсами определяет такт работы машины.
Источник питания
— это блок, содержащий системы автономного и сетевого питания компьютера.
Таймер —
это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие автоматический съем
текущего момента времени. Таймер подключается к автономному источнику
питания и при отключении компьютера от сети продолжает работать.
Внешние устройства
компьютера обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями,
объектами управления и другими компьютерами.
Основными функциональными
характеристиками персонального компьютера являются:
- производительность,
быстродействие, тактовая частота. Производительность
современных ЭВМ измеряют обычно в миллионах операций в секунду;
- разрядность микропроцессора
и кодовых шин интерфейса.
Разрядность — это максимальное количество разрядов двоичного числа,
над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том
числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем, при
прочих равных условиях, будет больше и производительность ПК;
- типы системного
и локальных интерфейсов.
Разные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации
между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних
устройств и различные их виды;
- емкость оперативной
памяти. Емкость
оперативной памяти измеряется обычно в Мбайтах. Многие современные прикладные
программы с оперативной памятью, имеющей емкость меньше 16 Мбайт, просто
не работают либо работают, но очень медленно;
- емкость накопителя
на жестких магнитных дисках (винчестера). Емкость
винчестера измеряется обычно в Гбайтах;
- тип и емкость
накопителей на гибких магнитных дисках. Сейчас
применяются накопители на гибких магнитных дисках, использующие дискеты
диаметром 3,5 дюйма, имеющие стандартную емкость 1,44 Мб;
- наличие, виды и
емкость кэш-памяти.
Кэш-память — это буферная, недоступная для пользователя быстродействующая
память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций
с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих
устройствах. Наличие кэш-памяти емкостью 256 Кбайт увеличивает производительность
персонального компьютера примерно на 20%;
- тип видеомонитора
и видеоадаптера;
- наличие и тип
принтера;
- наличие и тип
накопителя на компакт дисках CD-ROM;
- наличие и тип модема;
- наличие и виды
мультимедийных аудиовидео-средств;
- имеющееся программное
обеспечение и вид операционной системы;
- аппаратная и программная
совместимость с другими типами ЭВМ.
Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ означает
возможность использования на компьютере, соответственно, тех же технических
элементов и программного обеспечения, что и на других типах машин;
- возможность работы
в вычислительной сети;
- возможность работы
в многозадачном режиме. Многозадачный режим позволяет выполнять вычисления
одновременно по нескольким программам (многопрограммный
режим) или для нескольких пользователей (многопользовательский режим);
- надежность. Надежность
— это способность системы выполнять полностью и правильно все заданные
ей функции;
- стоимость;
- габаритами вес.
|