Архитектура и структура ПЭВМ

Архитектура ПЭВМ – это совокупность аппаратных и программных средств ПЭВМ, а также система взаимодействия их, обеспечивающая функционирование ПЭВМ.

Основное отличие архитектуры IBM PC- ее открытость и модульность.

Открытостьозначает возможность замены отдельных компонентов ПЭВМ их более совершенными версиями, а также возможность подключения новых устройств к ПЭВМ с целью расширения ее возможностей.

Все компоненты машины оформлены в виде законченных конструкций – модулей, имеющих стандартные размеры и стандартные средства соединения с ЭВМ, т.е. они не связаны жестко, в единое неразъемное устройство: предусмотрена возможность быстрого подсоединения и отсоединения любого из них к ПЭВМ.

Детализацией архитектурного и структурного построения ПЭВМ занимаются различные категории специалистов вычислительной техники.

А) инженеры –схемотехники - проектируют отдельные технические устройства.

Б) системные программисты- создают программы управления техническими средствами, информационного воздействия между уровнями, организации вычислительного процесса.

В) программисты-прикладники - разрабатывают пакеты программ более высокого уровня, которые обеспечивают взаимодействие пользователей с ЭВМ.

Важнейшими характеристиками ПЭВМ являются быстродействие и производительность. А другой не менее важной характеристикой ПЭВМ является емкость запоминающих устройств.

Любой компьютер (включая ПК) имеет три основные составные части:

1) Центральный процессор;

2) память;

3) периферийные устройства.

Они взаимодействуют между собой с помощью шин, стандартизация которых делает архитектуру компьютера открытой.

Конструктивно ПЭВМ состоит из 4 основных блоков:

· системный блок,

· клавиатура

· дисплей (монитор)

· мышь

Для расширения функциональных возможностей к ПЭВМ можно подключать различные дополнительные периферийные устройства (печатающие устройства, накопители, указательные устройства, устройства оптического считывания изображений, графопостроители и др.)

Системный блок – главный блок ПЭВМ. Он строится по модульному принципу, что позволяет легко изменить конфигурацию компьютера: увеличить объем оперативной памяти, заменить видеокарту, увеличить емкость винчестера.

Все компоненты системного блока находятся внутри корпуса, защищающего их от механических повреждений и обеспечивающего необходимый тепловой режим. Элементы управления и индикаторы находятся на передней панели системного блока. Сетевые разъемы, разъемы для подключения периферийных устройств и вентилятор блока питания расположены на задней панели системного блока.

В системном блоке расположены основные узлы, это - центральный микропроцессор, сопроцессор, модули оперативной и постоянной памяти, контроллеры, накопители на магнитных дисках и другие функциональные модули.

Периферийные устройства – любые устройства, не расположенные на системно плате, кроме процессора и ОЗУ. Обычно под периферийными устройствами понимают дополнительные устройства, расширяющие возможности компьютера. Могут устанавливаться в системный блок или подключатся к нему снаружи.

Основные электронные компоненты компьютера, такие как микропроцессор, память, кварцевый генератор тактовых импульсов и др. располагаются на системной, или как ее еще называют материнской(motherboard) плате. Все они подключены к системной шине (системному интерфейсу). Периферийные устройства выполняют функции ввода и вывода информации и разделяются на следующие группы:

Устройства ввода: сканер, цифровая фото и видеокамера.

Устройства вывода: принтер, графопостроитель, плоттер (устройство для вывода информации, большой принтер).

Внешние запоминающие устройства: дисководы.

Устройства управления: мышь, джойстик.

Устройства, выполняющие одновременно функции ввода и вывода информации в/из ПЭВМ: модем, звуковая приставка, сетевая плата.

Микропроцессор (МП) или центральный процессор (CPU) - это специальный чип (интегральная микросхема), которая производит все арифметические и логические операции, осуществляет управление всем процессом решения задачи по заданной программе и делает это со скоростью в несколько сотен миллионов операций в секунду.

Главная характеристика микропроцессора – это быстродействие. Скорость работы процессора определяется тактовой частотой. Такт – это время выполнения процессором элементарной внутренней операции. Тактовая частота – это количество тактов, выполняемых процессором в секунду, чем выше тактовая частота, тем выше производительность (быстрее работает) и цена микропроцессора. Тактовая частота измеряется в гигагерцах (ГГц). Тактовая частота обозначается цифрой в названии процессора (например, Pentium 2,8 ГГц , т.е. процессор поколения Pentium с тактовой частотой 2,8 ГГц).

Микропроцессор, как и любое устройство ЭВМ работает лишь с двоичными числами (0 и 1). Максимальная длина (количество разрядов) такого числа, которое может обрабатывать микропроцессор, есть его разрядность. Обычно разрядность равна 8, 16, 32 (в старых моделях) и 64 (в новых).

На сегодняшний день рынок предлагает процессоры от трех производителей –, Intel, AMD, VIA.

Платы и микросхемы запоминающих устройств (ЗУ)

Постоянная память или постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, Read only Memory, ROM). Является энергонезависимой, используется для хранения системных программ для проверки оборудования компьютера, инициирования загрузки операционной системы и выполнения базовых функций по обслуживанию устройств компьютера. Содержимое ПЗУ называется базовой системой ввода вывода (BIOS).

Полупостоянная память (CMOS) – небольшой участок памяти для хранения параметров конфигурации компьютера. Для питания CMOS при выключенном электропитании компьютера используется специальный аккумулятор. Для изменения параметров конфигурации в BIOS содержится программа настройки конфигурации компьютера – SETUP.

Оперативная память (RAM),называемая также оперативным запоминающим устройством (ОЗУ).

Предназначена для временного хранения информации при работе компьютера. В ней содержатся выполняемые в текущий момент программы и используемые ими данные. Оперативная память (внутренняя память) является очень важным элементом в ПК. Оперативная память работает очень быстро. Именно из нее процессор берет программы и исходные данные для обработки, в нее он записывает полученные результаты.

Однако опер.память работает пока включен компьютер, при выключении ПК информация стирается.

Оперативную память можно наращивать с помощью установки в системный блок на системную плату специальные модули памяти типа SIMM или DIMM.

Типа SDRAM, способна работать на частоте 266 Мгц, это наиболее распространенный на сегодняшний день стандарт памяти у хороших машин.

Основной недостаток оперативной памяти – конструктивно достижимый ее объем во много раз меньше, чем у дисковой. Решить эту проблему за счет использования дисковой памяти позволяет виртуальная память.

Кэш-память(Cache) -Сверхоперативная память, которая в несколько раз ускоряет обмен данными между микропроцессором и оперативной памятью, а также между оперативной памятью и внешними устройствами памяти. В ней хранятся копии наиболее часто используемых участков оперативной памяти. Объем кэш-памяти от 64 до 512 Кбайт.

Контроллеры (адаптеры) - устройства представляют собой электронные схемы, управляющие внешними устройствами компьютера, они "объясняют" процессору, как работать с конкретным устройством. Для каждого внешнего устройства есть свой контроллер. Некоторые контроллеры управляют сразу несколькими устройствами (пример: контроллер портов ввода-вывода).

Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД, Floppy Disk Drive, FDD). Предназначены для переноса информации с компьютера на компьютер, хранения информации с помощью гибких дисков (Floppy Disk, дискета).

Накопители на жестких магнитных дисках(Hard Disk Drive, HDD, винчестер, жесткий диск, хард, винт – это сленг).Предназначены для постоянного хранения информации и характеризуются большим объемом и скоростью считывания данных. На жестком диске хранятся программы и данные.

При выборе ж. Диска нужно усматривать две позиции – это объем и скорость вращения шпинделя.

Говоря об объеме диска – в качестве оптимальной на сегодняшний день - это 60 Гбайт, так как современные приложения без стеснения “кушают” место на диске, поэтому экономить здесь – нет смысла.

От скорости вращения шпинделя – напрямую ж.диска зависят такие параметры, как время доступа и среднее время поиска.

Флеш-диск (flash – память) – устройство, как и жесткие магнитные диски, для долговременного хранения данных с возможностью многократной перезаписи. Реализовано на микросхемах памяти (т.е. так же, как ОЗУ). Достоинства: устойчивость к ударам, малая мощность, надежность в работе, малогабаритность, отсутствие механических и движущихся частей. Объем памяти: от 2 Гбайт до 16 Гбайт и выше.

Дисководы для работы с лазерным диском – эти системы служат для чтения информации с компакт-дисков различного вида. При эксплуатации лазерный диск не портится так, как дискета, поэтому обеспечивается высокая надежность хранения информации на диске и большой срок службы диска. Емкость 650-700 Мбайт. В целях сохранения информации на CD-ROM дисках их необходимо оберегать от загрязнения.

Виды компакт-дисков:

CD-ROM (Compact Disk – Read Only Memory) – память предназначена только для чтения на компакт-диске. Запись на компакт диск выполняется только в производственных условиях и возможна ью специального записывающего дисковода. Скорость считывания данных значительно ниже, чем у обычных CD и CD-R.

DVD диски – это так называемые цифровые диски. Основное отличие от других дисков – более высокая плотность записи информации. Считается, что плотность DVD дисков примерно 4,7Гбайт, но может достигать 17 Гбайт. Кроме того, используются две стороны диска, и на каждой стороне информация может храниться в двух слоях, таким образом, один диск может иметь четыре рабочих области. Для таких дисков нужен специальный дисковод. Различают диски: DVD-R – только для чтения; и DVD-RW – для чтения и записи.

Системная шина – комплекс проводных каналов связи, соединяющих различные компоненты системной платы (конструктивно она выполнена заодно с платой). В разных системных платах используются шины различных типов: ISA (устаревшая), VESA, PCI, LPG. Шина – это системная магистраль передачи данных от устройства к устройству. Чем выше частота шины – тем больше данных поступает за единицу времени к процессору. Все устройства взаимодействуют с процессором и оперативной памятью, используя шину. Подключение периферийных устройств к магистрали производится через контроллер.

Порты – разъемы, с помощью которых к системному блоку подключаются периферийные устройства. Порты общего назначения бывают двух видов: параллельные (LPT1 – LPT4) – обычно 25 контактов, и последовательные (COM1 – COM3) – обычно 9 контактов, но возможно и 25. Параллельные порты выполняют ввод в вывод данных с большей скоростью, чем последовательные, но требуют и большего числа приводов. Например, к параллельному подключается принтер; к последовательному – мышь. Порты, обеспечивающие беспроводное взаимодействие устройств, называются инфракрасными.

Наиболее популярен вид портов – USB. Он позволяет подключать до 256 устройств.

Поиск по сайту: