Реферат: Архитектура современного компьютера

- Быстродействие (количество операций, производимых в 1 сек.; измеряется в бит/сек);

- Тактовая частота (т.е. количество тактов в сек. Такт-промежуток времени между началами подачи двух последовательных импульсов специальной микросхемой-генератором тактовой частоты, синхронизирующим работу узлов ПК. На выполнение МП каждой операции отводится определенное количество тактов. Чем больше тактовая частота, тем больше операций в секунду выполняет процессор. Тактовая частота измеряется в мегагерцах (Мгц) и гигагерцах (Ггц)) [4, с.20].

- Разрядность (определяется количеством двоичных разрядов, которые МП обрабатывает за один такт) [1, с.44-45].

Системная (материнская) плата . Важнейшим элементом ПК, к которому подключено все то, что составляет сам компьютер. Она служит для объединения и организации взаимодействия других компонентов. По сути, выбор конфигурации ПК начинается с выбора системной платы. На материнской плате размещаются:

· процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

· шины – наборы проводников, по которым происходит обмен сигнала-

ми между внутренними устройствами компьютера;

· оперативная память (оперативное запоминающее устройство, ОЗУ) – набор микросхем, предназначенных для временного хранения данных, когда компьютер включен;

· ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – микросхема, предназначенная для длительного хранения данных, в том числе и когда компьютер выключен;

· микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

· разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты).

При выборе материнской платы необходимо учитывать следующие ее характеристики: возможные типы используемых МП с учетом их рабочих частот; число и тип разъемов системной шины; базовый размер платы;

возможность наращивания оперативной и кэш-памяти; возможность обновления базовой системы ввода-вывода (BIOS). [3, с.78-79].

Интерфейс - совокупность средств сопряжения и связи, обеспечивающая эффективное взаимодействие систем или их частей. Все интерфейсы можно разделить на:

- внутримашинный (система связи и сопряжения узлов и блоков ПК между собой. Представляет собой совокупность электрических линий связи (проводов), схем сопряжения с компонентами компьютера, протоколов (алгоритмов) передачи и преобразования сигналов. Существует два варианта организации внутримашинного интерфейса:

Многосвязный интерфейс (каждый блок ПК связан с прочими блоками своими локальными проводами; интерфейс применяется, как правило, только в простейших бытовых ПК);

Односвязный интерфейс (все блоки ПК связаны друг с другом через общую или системную шину).

- внешний (обеспечивает связь ПК с внешними (периферийными) устройствами и другими ПК)

В подавляющем большинстве современных ПК в качестве системного интерфейса используетсясистемнаяшина[2, с.167-168].

Системная шина находится непосредственно на материнской плате. Функционально системная шинапредназначена для передачи информации между МП и остальными компонентами ПК. По шине проходит не только обмен информацией, но и передача адресов, служебных сигналов. [3, с.79]. Шина характеризуется типом, разрядностью (это максимальное количество одновременно передаваемой информации), частотой ( кол-во циклов срабатывания шины в единицу времени) и количеством подключаемых внешних устройств. [1, с. 42]

Основных шин три: шина данных, шина адреса и шина управления.

Шина данных. По ней данные передаются между различными устройствами в любом направлении. Разрядность шины определяется разрядностью МП, т.е. количеством двоичных разрядов, кот. могут обрабатываться или передаваться МП одновременно. Разрядность МП постоянно увеличивается по мере развития компьютерной техники.

Шина адреса . Каждое устройство или ячейка оперативной памяти имеет свой адрес, который передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении - от МП к оперативной памяти и устройствам. Разрядность шины постоянно увеличивается и в современных ПК составляет 36 бит.

Шина управления . По ней передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления показывают какую операцию-считывание или запись информации из памяти- нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д.[4, с.18-19]

В качестве системной шины в разных ПК использовались и могут использоваться: шины расширений - шины общего назначения, позволяющие подключать большое число самых разнообразных устройств; локальные шины, специализирующиеся на обслуживании небольшого количества устройств определенного класса и используются для увеличения производительности системы; периферийные шины , обеспечивают связь центральных устройств машины с внешними устройствами (дисковые накопители, клавиатура, мышь, сканер и др.). [3, с.79-81]

Основная память (ОП) . Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств:

Постоянное запоминающее устройство (RAM,ПЗУ) служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя).

Оперативное запоминающее устройство (ROM, ОЗУ)предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно - вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве недостатка следует отменить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость).

Для ускорения доступа к оперативной памяти используется кэш-память. КЭШ-памятьили сверхоперативная память - это очень быстрое ЗУ небольшого объёма, которое используется при обмене данными между микропроцессором и оперативной памятью для компенсации разницы в скорости обработки информации процессором и несколько менее быстродействующей оперативной памятью. Например, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая КЭШ-память внутри микропроцессора (КЭШ-память первого уровня) или вне микропроцессора на материнской плате (КЭШ-память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью организуется КЭШ-память на ячейке электронной памяти.

Кроме ОП на системной плате ПК имеется и энергозависимая память CMOS-память.[2, с.118-119]. CMOS-память предназначена для длительного хранения данных о конфигурации и настройке компьютера (дата, время, пароль), в т.ч. и когда питание ПК выключено (чем отличается от ОЗУ, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы). Для этого используются специальные компьютерные схемы со средним быстродействием, но очень малым энергопотреблением, питаемые от специального аккумулятора, установленного на материнской плате. Это полупостоянная память. [1, с.50]

Внешняя память . Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенными, имеющимися практически на любом компьютере, являются накопители на жестких (НЖДМ) и гибких магнитных дисках (НГДМ). Назначение этих накопителей - хранение больших объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в оперативное запоминающее устройство. В качестве устройств внешней памяти используются также запоминающие устройства на магнитной дискете, накопители на оптических дисках (CD,DVD-ROM, R, RW), магнитно-оптических дисках и др.

Источник питания . Это блок, содержащий системы автономного и сетевого энергопитания ПК.