Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Компьютер (ЭВМ) — это универсальное электронное программно-управляемое уст­ройство для хранения, обработки и передачи информации.

Архитектура ЭВМ — это общее описание структуры и функций ЭВМ на уровне, дос­таточном для понимания пользователем принципов работы и системы команд ЭВМ. Ар­хитектура не включает в себя описание деталей технического и физического устройства компьютера.

Основные компоненты архитектуры ЭВМ:

— процессор,

— внутренняя (основная) память,

— внешняя память,

— устройства ввода,

— устройства вывода.

Самым массовым типом ЭВМ в настоящее время является персональный компьютер (ПК). ПК — это малогабаритная ЭВМ, предназначенная для индивидуальной работы пользователя и оснащенная удобным для пользователя (дружественным) программным обеспечением.

Основным устройством компьютера является микропроцессор (МП). Это миниатюрная электронная схема, созданная путем очень сложной технологии и выполняющая функ­цию процессора ЭВМ. Процессор находится внутри системного блока на материнской плате, там же располагается и внутренняя память компьютера. Внутри системного блока также помещаются: блок питания, дисководы, контроллеры внешних устройств. Систем­ный блок обычно снабжен внутренним вентилятором для охлаждения.

Кроме системного блока в обязательный минимальный комплект ПК входят клавиа­тура и монитор (дисплей). Дополнительно к ПК могут быть подключены: принтер, мани­пулятор типа «мышь», модем, сканер и др.

Все устройства ПК, кроме процессора и внутренней памяти, называются внеш­ними устройствами.

Каждое внешнее устройство взаимодействует с процессором через специаль­ный блок, который называется контроллером (от англ, controller — контролер, управляю­щий). Другое название — адаптер.

Информационная магистраль (шина)

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, по другой (шина адреса) — адреса памяти или внешних уст­ройств, к которым обращается процессор. Есть еще третья часть магистрали — шина управления, по ней передаются управляющие сигналы (например, сигнал готовности уст­ройства к работе, сигнал к началу работы устройства и др.) 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 адрес ячейки в оперативной памяти или адрес (номер) периферийного устройства.

В современном ПК реализован принцип открытой архитектуры. Этот принцип по­зволяет менять состав устройств (модулей) ПК. К информационной магистрали могут подключаться дополнительные периферийные устройства, одни модели устройств могут заменяться на другие. Возможно увеличение внутренней памяти, замена микропроцессо­ра на более совершенный. Аппаратное подключение периферийного устройства к маги­страли осуществляется через специальный блок — контроллер (адап­тер). Программное управление работой устройства производится через программу — драйвер, которая является компонентом операционной системы (ОС).

В целом ОС – ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА – это комплекс служебных программ, обеспечивающих наилучшее (оптимальное) управление всеми устройствами и ресурсами компьютера. Наиболее распространенная сегодня ОС – это Windows фирмы Microsoft.

Процессор и его характеристики

Процессор — это центральное устройство компьютера. Назначение процессора:

— управлять работой ЭВМ по заданной программе;

— выполнять операции обработки информации.

Процессор выполняет команды на языке машинных команд в двоичном коде.

Процессор работает в тесном контакте с микросхемой, которая называется генерато­ром тактовых частот (ГТЧ). ГТЧ вырабатывает периодические импульсы, синхронизи­рующие работу всех узлов компьютера. Это своеобразный метроном внутри компьютера. В ритме этого метронома работает процессор.

Тактовая частота равна количеству тактов в секунду. Такт — это промежуток времени между началом подачи текущего импульса и началом подачи следующего.

На выполнение процессором каждой операции отводится определенное количество тактов. Ясно, что если «метроном стучит» быстрее, то и процессор работает быстрее. Тактовая частота измеряется в герцах — Гц. Частота 1 МГц соответствует миллиону тактов в 1 секунду. Частота 1 ГГц – 1000000000 Гц.

Следовательно, производительность ПК, т.е. быстрота выполнения операций, зависит от частоты.

Разрядностью называют максимальное количество разрядов двоичного кода,

которые могут обрабатываться или передаваться процессором одновременно.

Адресное пространство — это диапазон адресов (множество адресов), к которым может обратиться процессор, используя адресный код. Если адресный код содержит п бит, то размер адресного пространства равен 2п байтов. Обычно размер адресного кода равен количеству линий в адресной шине (разрядности адресной шины). Например, если компьютер имеет 16-разрядную адресную шину, то адресное пространство его про­цессора равно 216 = 64 Кбайт, а при 32-разрядной адресной шине адресное пространство равно 232 = 4 Гбайт.

При подготовке материала использовались источники:
https://studfile.net/preview/4289450/