Реферат: Основы устройства персонального компьютера

Обработка информации в таком компьютере предписывается алгоритмом и сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой. На Рисунок 1 . сплошными линиями показано прохождение команд, а пунктирными – данных.

Рисунок 1 Схема ЭВМ

Следует отметить, что благодаря разработке и внедрению больших интегральных схем стало возможным объединение устройства управления и АЛУ в одно, называемое центральным процессором, который определяет действия, подлежащие выполнению, путем считывания команд из оперативной памяти.

Но несмотря на это, в основе работы современных ЭВМ лежать принципы, сформулированные больше полувека тому назад. Однако прогресс в области разработки и создании элементной базы привел к совершенствованию архитектуры компьютеров. В настоящее время термин «архитектура ЭВМ» используется для описания принципа действия, конфигурации и взаимного соединения основных логических узлов ЭВМ.

Принцип открытой архитектуры

Значительные успехи в миниатюризации электронных схем создали предпосылки для заметного роста быстродействия процессора.

Возникло существенное противоречие между высокой скоростью обработки информации внутри машины и медленной работой устройств ввода-вывода, в большинстве своем содержащих механические движущиеся части.

Если бы процессор обеспечивал взаимодействие устройств компьютера, как описано выше, то значительную часть времени он был бы вынужден простаивать в ожидании информации от внешних устройств, что существенно снижало бы эффективность работы всей ЭВМ в целом.

Решением этой проблемы было освобождение центрального процессора от функций обмена информацией и к передачи их специальным электронным схемам управления работы внешних устройств. Такие схемы получили названия контролер внешнего устройства. Наличие интеллектуальных контроллеров внешних устройств стало важной отличительной чертой машин третьего и в дальнейшем четвёртого поколений.

Контролер можно рассматривать как специализированный процессор, управляющий работой соответствующего внешнего устройства по специальным встроенным программам.

Применение контроллеров позволило использовать для связи между отдельными функциональными узлами ЭВМ принципиально новое устройство – общую шину (часто её называют магистралью).

Шина состоит из трёх частей: шина данных, по которой передается информация; шина адреса, определяющая, куда именно передаются данные; шина управления, регулирующая процесс обмена информацией.

Наличие магистрали позволяет изменить организацию обмена информацией между ОЗУ и внешним устройством. С этой целью центральный процессор выдает контроллеру задание на осуществление этого обмена, а последний создает канал для этого.

Дальнейшая передача информации протекает под управлением контроллера без использования аппаратно-программных средств центрального процессора.

Это создает возможность центральному процессору продолжать выполнение программы. Схема устройства компьютера в этом случае приобретает вид, представленный на Рисунок 2 .

Рисунок 2 Схема ЭВМ с использованием магистрали

Компьютер, созданный по такой схеме, легко пополнять новыми устройствами.

Данное свойство называют открытостью архитектуры . Для пользователя открытая архитектура означает возможность свободно выбирать состав внешних устройств для своего компьютера, т.е. конфигурировать его в зависимости от круга решаемых задач.

Принцип построения ЭВМ, в соответствии которым обмен информацией между устройствами организуется с помощью магистрали, получил название магистрально-модульного или принципа открытой архитектуры.

Этот термин означает, что модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости её модернизацию. При этом модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между модулями.

Аппаратная реализация персонального компьютера

Основные устройства персонального компьютера

Основными особенностями современного компьютера являются объединение АЛУ и УУ в одном устройстве – процессоре, и разделение памяти на внутреннюю и внешнюю. Рассмотрим эти особенности.

Процессор

Процессор – устройство, предназначенное для обработки информации и управления этим процессом. Представление о составе организации процессора дает Рисунок 3 . Его основу составляют регистры – быстродействующие устройства, предназначенные для хранения и обработки информации (команд и данных).

Рисунок 3 Схема устройства процессора