Магистрально- модульный принцип построения компьютера

Компьютер ЭВМ- это универсальный многофункциональное электронное программно- управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации.

Архитектура ЭВМ- это общее описание структуры и функции ЭВМ на уровне, достаточном для понимание принципов работы и системы команд ЭВМ. Архитектура не включает в себя описание деталей технического и физического устройства компьютера (4).

Основные компоненты архитектуры ЭВМ: процессор, внутренняя (основная) память, внешняя память, устройства ввода, устройство вывода.

Самым массовым типов ЭВМ: процессов внутренняя (основная) память, внешняя память, устройства ввода, устройства вывода.

Самым массовым типом ЭВМ в наше время является персональный компьютер (ПК). ПК- это малогабаритная ЭВМ, предназначена для индивидуальной работы пользователя, оснащения удобным для пользователя (дружественным) программным обеспечением.

Практически все модели современных ПК имеют магистральный тип архитектуры (в том числе самые распространенные в мире IBM PC и Apple Macintosh). Ниже представлена схема устройства компьютеров, построенных по магистральному принципу.

       
  Магистрально- модульный принцип построения компьютера - №1 - открытая онлайн библиотека
 
   
Периферийные устройства

Назначение процессора:

· управлять работой ЭВМ по заданной программе;

· выполнить операции обработки информации.

Память компьютера делится на внутреннюю и внешнюю. Внутренняя память ПК включает в себя оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) и постоянно запоминающее устройство (ПЗУ).

ОЗУ – быстрая, полупроводниковое, энергозависимая память. В ОЗУ хранится исполняемая в данный момент программа и данные, с которыми она непосредственно работает.

ОЗУ- это память, используемая как для чтения, так и для записи информации. При отключении электропитания информация в ОЗУ исчезает (энергозависимость).

ПЗУ- это быстрая, энергонезависимая память. ПЗУ-это память, предназначена только для чтения. Информация заносится в нее один раз (обычно в заводских условиях) и сохраняется постоянно (при включенном и выключенном компьютере). В ПЗУ хранятся информация, присутствие которой постоянно необходимо в компьютере, обычно это компоненты операционной системы (программы контроля оборудования, программа первоначальной загрузки ЭВМ и пр.).

Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через информационную магистраль (другое название- общая шина). Магистраль это кабель, состоящий из множества проводов. По одной группе проводов (шина данных) передается обрабатываемая информация, пот ней передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности устройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.). количество одновременно передаваемых по шине бит называется разрядностью шины. Всякая информация, передаваемая от процессора к другим устройствам по шине данных, сопровождается адресом, передаваемым по адресной шине (как письмо сопровождается адресом на конверте). Это может быть адресная ячейка в оперативной памяти или адрес (номер) периферийного устройства.

В современном ПК реализован принцип открытой архитектуры. Этот принцип позволяет менять состав устройства (модулей) ПК. К информационной магистрали могут подключится периферийные дополнительные устройства, одни модели устройств могут замениться на другие. Возможно увеличение внутренней памяти, замена микропроцессора на более совершенный. Аппаратное подключение периферийного устройства к магистрали осуществляется через специальный блок- контролер (другие названия – адаптер). Программное управление работой устройства производится через программу – драйвер, которая является компонентой операционной системы. Следовательно, для подключения нового периферийного устройства к компьютеру необходимо использовать соответствующий контроллер и установить в ОС подходящий драйвер.

Билет 5

Вопрос 2

2. основные характеристики (разрядность, адресное пространство и др.) процессора компьютера.

Процессор – центральное устройство компьютера.

Назначение процессора:

· управлять работой ЭВМ по заданной программе;

· выполнять операции обработки информации.

Микропроцессор (МП)- это сверхбольшая интегральная схема, которая реализует функции процессора ПК. Микропроцессор создается на полупроводниковом кристалле (или нескольких кристаллах) путем применения сложной микроэлектронной технологии.

Возможности компьютера как универсального исполнителя по работе с информацией определяются системой команд процессора. Эта система команд представляет собой язык машинных команд (ЯМК). Из команд ЯМК составляются программы управления работой компьютера. Отдельная команда определяет отдельную операцию (действие) компьютера. В ЯМК существуют команды, по которым выполняются арифметические и логические операции, операции управления последовательностью выполнения команд, операции данных из одних устройств памяти в другие и пр.

В состав процессора входят следующие устройства: устройство управления (УУ), арифметико-логические устройство (АЛУ), регистры процессорной памяти.

УУ управляет работой всех устройств компьютера по заданной программе. (Функцию устройства управления можно сравнить с работой дирижера, управляющего оркестром).(Своеобразной “партитурой” для УУ является программа).

АЛУ- вычислительный инструмент процессора. Это устройство выполняет арифметические и логические операции по командам программы.

Регистры – это внутренняя память процессора. Каждый из регистров служит своего рода черновиком, используя который процессор выполняет расчеты и сохраняет промежуточные результаты. У каждого регистра есть определенное назначение. В регистр-счетчик команд (С. ч. К) помещается адрес той ячейки памяти ЭВМ, в которой хранится очередная исполняемая команда программы. В регистр команд (РК) помещается эта команда на время ее исполнения команды. Полученный результат, может быть переписан из регистра в ячейку ОЗУ.

Характеристики процессора.

1.тактовая частота.

Процессор работает в тесном контакте с микросхемой, которая называется генератором тактовой частоты (ГТЧ). ГТЧ вырабатывает периодические импульсы, синхронизирующие работу всех узлов компьютера. Это своеобразный метроном внутри компьютера. В ритме этого матрона работает процессор. Тактовая чистота равна количеству тактов в секунду. Такт-это промежуток времени между началом подачи текущего импульса и началом подачи следующего. На выполнение процессором каждой операции отводятся определенное количество тактов. Ясно, что если метроном стучит быстрее, то и процессор работает быстрее. Тактовая частота измеряется в мегагерцах- МГц. Частота в 1 МГц соответствует миллиону тактов в 1 секунду. вот некоторые характерные тактовые частоты микропроцессоров: 40 МГц, 60 МГц.

2.разрядность процессора.

Разрядностью называют максимальное количество разрядов двойного кода, которые могут обрабатываться или передоваться процессором одновременно. Разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные. Например, если регистр имеет размер 2 байта, то разрядность процессора равна 16(8*2).

Ячейка – это группа последовательных байтов ОЗУ, вмещающая в себя информацию доступную для обработки отдельной командой процессора. Содержимое ячейки памяти называется машинным словом. Очевидно, размеры ячейки памяти и машинного слова равен разрядности процессора. Обмен информацией между процессором и внутренней памятью производится машинными словами.

Адрес ячейки памяти равен адресу младшего байта (байта с наименьшим номером), входящего в ячейку. Адресация как байта, так и ячеек памяти начинается с нуля. Адреса ячеек кратны количеству байтов в машинном слове (изменяются через 2, или через 4, или через8). Еще раз подчеркнем : ячейка –это вместилище информации, машинное слово –это информация в ячейке.

3.Адресное пространство.

По адресной шине процессор передает адресный код- двоичное число, обозначающее адрес памяти или внешнего устройства, куда направляются информация по шине данных. Адресное пространство- это диапазон адресов(множество адресов), к которым может обратиться процессор , используя адресный код.

Если адресный код содержит n бит, то размер адресного пространства равен 2n байтов. Обычно размер адресного кода равен количеству линий в адресной шине (разрядность адресной шины). Например, если компьютер имеет 16- разрядную адресную шину, то адресное пространство равно 216=64 Кб, а при 32-разрядной адресной пространство равно 232=64 Кб.

Примеры характеристик микропроцессоров:

1) МП intel-80386: пространство- 232 байта=4Гб, разрядность-32, тактовая частота- от 25 до 40 МГц;

2) МП Pentium: адресное пространство-232 байта=4Гб, разрядность-64Гб, тактовая частота- от 60 до 100 МГц.

Билет6

Вопрос1