АРХИТЕКТУРА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА
11 класс
- Назовите наименьшую единицу измерения количества информации .
- Какие системы счисления наиболее часто используются в ЭВМ ?
- Что изучает алгебра логики ?
- Какие элементы компьютера имеют логические основы?
- Какова связь между алгеброй логики и двоичным кодированием ?
Минимальный комплект аппаратных средств, достаточный для начала работы с компьютером:
- системная (материнская) плата;
- процессор с системой охлаждения;
- модуль оперативной памяти;
- жесткий диск;
- дисковод лазерных дисков;
- видеоадаптер;
- корпус с блоком питания;
- Компьютер - это многофункциональное электронное устройство для накопления, обработки и передачи информации.
- Под архитектурой ЭВМ понимают описание устройства и принципов работы компьютера, достаточное для пользователя и программиста.
- Структура компьютера — это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. Элементами могут быть самые различные устройства — от основных логических узлов компьютера до простейших схем. Структура компьютера графически представляется в виде структурных схем, с помощью которых можно дать описание компьютера на любом уровне детализации.
АРХИТЕКТУРА ЭВМ- ЭТО ОПИСАНИЕ УСТРОЙСТВА И ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ КОМПЬЮТЕРА, ДОСТАТОЧНОЕ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ .
Архитектура Джона фон Неймана
ПРИНЦИПЫ Д. ФОН НЕЙМАНА
- Использование двоичной системы счисления в вычислительных машинах .
- Программное управление ЭВМ .
- Память компьютера используется не только для хранения данных, но и программ .
- Ячейки памяти ЭВМ имеют адреса, которые последовательно пронумерованы .
- Возможность условного перехода в процессе выполнения программы .
ОСНОВНЫЕ УСТРОЙСТВА ПЕРСОНАЛЬНОГО КОМПЬЮТЕРА
ОЗУ
ПЗУ
Процессор
Шина данных (8, 16,32, 64 бита
МАГИСТРАЛЬ )
Шина адреса а (16,20,24,32,36 битов)
Шина управления
контроллер
контроллер
контроллер
контроллер
Дисковод
Дисплей
Принтер
Клавиатура
Магистрально-модульный принцип строения ПК позволяет пользователю самостоятельно комплектовать нужную конфигурацию компьютера и производить его модернизацию.
Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию.
Модульная организация опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами .
Магистраль (системная шина) включает в себя:
- Шину данных;
- Шину адреса;
- Шину управления .
Упрощенно системную шину можно представить как группу кабелей и электрических (токопроводящих) линий на системной плате
ЧИПСЕТ
Чипсет – это набор микросхем материнской платы для обеспечения работы процессора с памятью и внешними устройствами.
Раньше компьютер имел до 2-х сотен микросхем на материнской плате. Современные компьютеры содержат две основные большие микросхемы чипсета:
- контроллер-концентратор памяти или Северный мост (North Bridge), который обеспечивает работу процессора с памятью и с видеоподсистемой;
- контроллер-концентратор ввода-вывода или Южный мост (South Bridge), обеспечивающий работу с внешними устройствами.
СИСТЕМНАЯ ШИНА
- Представляет собой набор проводников, объединяющих основные узлы системной платы
- Позволяет осуществлять взаимодействие между процессором и остальными компонентами компьютера
- Осуществляется как передача информации, так и адресация устройств и обмен специальными служебными сигналами
1 — Разъём под центральный процессор;
2 — Разъемы накопителей на жёстких магнитных дисках (IDE 1, 2);
3 — Разъемы накопителей на гибких магнитных дисках;
4 — Разъёмы под оперативную память, 3 планки;
5 — Перезаписываемая BIOS (Flash-память);
6 —Разъёмы 16-битной шины (ISA);
7 — Разъёмы 32-битной шины (PCI);
СИСТЕМНАЯ ШИНА
СИСТЕМНАЯ ШИНА – «МАГИСТРАЛЬ» ПРЕДНАЗНАЧЕНА ДЛЯ ОРГАНИЗАЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВСЕХ УЗЛОВ ПК.
Предназначена для передачи данных между различными устройствами
Передаются адреса ячеек оперативной памяти или устройств, причем сигналы по ней передаются в одном направлении – от процессора к оперативной памяти и устройствам.
Передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали.
Шина
данных
Адресная
шина
Шина
управления
ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ШИНЫ (СКОРОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ)
Быстродействие устройства зависит от:
- тактовой частоты обработки данных (мегагерцах-МГц, 1 ГЦ - 1 такт в секунду ),
- разрядность – количества битов данных, обрабатываемых за один такт (измеряется в битах)
Пропускная способность шины =
= разрядность шины x частота шины
Единица измерения бит/с
Процессор (CPU) выполняет вычислительные операции, исполняя код программ.
Процессор состоит из:
- ядра, объединяющего арифметико-логические устройства и буферную двухуровневую память (кэш-память первого и второго уровня),
- блоков ввода-вывода.
Системной шиной процессор соединен с чипсетом материнской платы.
Процессоры классифицируют по:
- архитектуре ядра,
- рабочей частоте,
- тактовой частоте системной шины,
- объему кэш-памяти первого и второго уровней.
Эти параметры определяют производительность (вычислительную мощность) процессора.
Система охлаждения
Система охлаждения ( вентилятор, Cooler) служит неотъемлемым элементом современного процессора.
Высокие рабочие частоты обусловливают высокую тепловую мощность, которую призвана рассеивать система охлаждения.
Как правило, в настольных компьютерах используют воздушные системы охлаждения, состоящие из радиатора, устанавливаемого на корпусе процессора, и вентилятора для прокачки воздуха.
Параметрами системы охлаждения являются тепловое сопротивление радиатора, производительность и шумность вентилятора.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕССОРА
ПРОЦЕССОР
Разрядность - размер машинного слова, равный числу одновременно
обрабатываемых битов. Чем больше разрядность процессора, тем
больше информации он может обработать в единицу времени, тем
выше его эффективность.
Тактовая частота – количество выполняемых операций в единицу
времени. Генератор (микросхема процессора) отсчитывает
необходимое количество тактов для выполнения определенной
Операции.
Адресное пространство – максимальное количество памяти,
которое может обслужить процессор. Представляет собой
совокупность адресов, используемых в данной вычислительной
системе.
ВНУТРЕННЯЯ ПАМЯТЬ КОМПЬЮТЕРА
Внутренняя память компьютера
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство)
Располагается на материнской плате
Используется для временного хранения данных в процессе непосредственной
работы компьютера
Обеспечивает режимы записи, считывания, хранения информации
ПЗУ (постоянное запоминающее устройство)
Используется для постоянного хранения данных, не требующих вмешательства
пользователя (программы запуска и остановки ЭВМ,
тестирования устройств, управления работой процессора, дисплеем,
клавиатурой, принтером, внешней памятью
Предназначено для считывания информации
Кэш память (промежуточное запоминающее устройство)
Внутренняя кэш память размещается внутри процессора
Внешняя кэш память размещается на системной плате
Используется для увеличения производительности компьютера, согласования
работы устройств с различным быстродействием, при обмене данными между
процессором и оперативной памятью
ШИНА ПАМЯТИ
Шина памяти (ШП) – производит обмен данными между северным мостом и оперативной памятью
- тактовой частота ШП в 4 раза больше СШ (400 * 4 = 1600 МГц)
- Разрядность ШП равна разрядности процессора 64 бита
Пропускная способность шины =
= 64 бита x 1600 МГц=102 400Мбит/с = =100Гбит/с=12,5Гбайт/с
ШИНА PCI EXPRESS
Шина PCI Express – производит обмен данными между северным мостом и видеоплатой ( PCI Express - ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств )
Пропускная способность шины =32Гбайт/с
ШИНА SATA
Шина PCI Express – подключаются устройства внешней памяти к южному мосту ( SATA - последовательная шина подключения накопителей )
Пропускная способность шины =300 Мбайт/с
Шина USB – для подключения принтеров, сканеров, цифровых камер и др. периферийных устройств ( USB – универсальная последовательная шина )
Пропускная способность шины =60 Мбайт/с
КОНТРОЛЛЕРЫ
- Декодирует сигнал, поступающий от процессора
- Посылает обработанный сигнал для выполнения его устройством
- Полученный двоичный сигнал преобразует в вид понятный пользователю
- Вставляются в разъемы (слоты) на материнской плате, а к их портам подключаются дополнительные устройства
Порты
- Используются для подключения устройств ввода и вывода к системному блоку
П О Р Т Ы
ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ
Используются для подсоединения
внешних устройств, которым
необходимо передать на близкое
расстояние большой объем
информации (принтер, сканер)
Общее число не превышает трех
(LTP)
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ
Используются для подключения
манипуляторов, модемов и других устройств
при последовательной пересылки информации
на большое расстояние
Общее число не превышает четырех
(COM)
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ
Используются для подключения
среднескоростных и низкоскоростных
периферийных устройств для передачи данных
USB
РАСПОЛОЖЕНИЕ ПОРТОВ
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ :
Учебник: Н.Д.Угринович, базовый курс
- Подготовить доклады о каждом устройстве ввода и вывода на 3 минуты
