В. И. Дихтяр ИНФОРМАТИКА ТЕХНИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Российский университет дружбы народов Институт гостиничного бизнеса и туризма Раздел 2 Аппаратные средства ИТ, структура персонального компьютера. Представление и обработка данных на ЭВМ Тема 2.2Архитектура персонального компьютера Москва 2012

Программное управление точно определенная последовательность действий над исходной ĭ Ř команда машинной Ҧ элементарная инструкция Ç, выполняемая автоматически без дополнительных указаний Машинная в виде последовательности команд на языке Ç (в кодах) 2

Структура команды операционная часть - группа разрядов для кода операции адресная часть - для кодов адреса (оперативное хранение ĭ ) безадресная команда - только код операции (ĭ заранее помещена в нужном месте) Виды операций пересылка ĭ внутри Ç; обращение к U-устройствам арифметические; логические передачи управления обслуживающие и вспомогательные операции 3

Функционально - структурная организация Архитектура Ç{свойства, существенные для ξ} основные функции: назначение Ç: обработка и хранение ĭ, обмен ĭ с U-объектами дополнительные эффективности основных (режим работы, диалог, надежность) ПК настольная или переносная ЭВМ: общедоступная + универсальная в применении 4

5 Математический сопроцессор Основная памятьВнешняя память ПЗУ ОЗУ НЖМДНГМД Адаптер Микропроцессоры Интерфейс системной шины Арифметико- логическое Устройство АЛУ Устройство Управления (УУ) Регистры памяти Системная шина Блок питания Тактовый генератор Адаптер Клавиатура Видеоадаптер Видеопамять Монитор- дисплей Параллельный интерфейс Принтер Последовательный интерфейс Модем Сетевой адаптер Телефонная линия СтруктурнаясхемаПК Структурная схема ПК

Достоинства ПК малая ω автономность эксплуатации гибкость архитектуры (адаптивность к применениям в сфере управления, науки, в быту) возможность работы без специальной профессиональной подготовки высокая надежность 6

История развития вычислительной техники. Архитектура PC. 7 Операции безусловной передачи управления : выполняется не следующая по порядку команда, а та, адрес которой указан в адресной части. Операции условной передачи управления: если выполняется некоторое заранее оговоренное для этой команды условие Операции передачи управления

История развития вычислительной техники. Архитектура PC. 8 Три направления передачи информации 1. между микропроцессором и основной памятью 2. между микропроцессором и портами ввода-вывода 3. между основной памятью и портами ввода-вывода

Микропроцессор функционально законченное Ҧ -управляемое устройство обработки ĭ выполнен в виде интегральных схем центральный блок ПК управление всеми остальными адресное пространство = max q ячеек основной памяти: может быть непосредственно адресовано микропроцессором 9

Три группы микропроцессоров 1. CISC (Complex Instruction Set Computing): полный набор команд 1. RISC (Reduced Instruction Set Computing): сокращенный набор команд 2. MISC (Minimum Instruction Set Computing): минимальный набор команд быстродействие 10

Состав микропроцессора устройство управления формирует и подаёт во все блоки в нужные моменты времени сигналы управления арифметико-логическое устройство выполнение арифметических и логических операций микропроцессорная память регистры быстродействующие ячейки памяти интерфейс связь с другими устройствами порт ввода-вывода аппаратура сопряжения для подключения других устройств 11

12 От генератора тактовых импульсов ПЗУ микропрограмм Дешифратор операций Узел формирования адреса Регистр команд КОП Адреса операндов Кодовая шина адреса От микропроцессорной памяти Кодовая шина инструкций Код команды Кодовая шина данных Устройство управления

13 Арифметико - логическое устройство Кодовая шина данныхКодовая шина инструкций Регистр1: 1-е число и результат Регистр2: 2-е число Сумматор Схемы управлени я

Микропроцессорная память - МПП емкость, но быстродействие обращение за наносекунды тысячные доли микросекунды кратковременное хранение, запись и выдача ĭ (в ближайшие такты работы) быстродействие Ç (основной памяти недостаточно для эффективной работы МП) 14

Регистровая КЭШ - память высокоскоростная память сравнительно большой ёмкости (буфер ОП МП) скорость выполнения операций. хранятся Ď для ближайших тактов работы время выполнения команд КЭШ-память 256 Кбайт производительность на 20% 15

Системная шина кодовая шина Ď параллельная передача числового кода адреса параллельная передача кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода инструкций передача управляющих сигналов питания подключение блоков ПК к системе энергопитания сопряжение и связь всех устройств между собой Генератор тактовых импульсов (тактовой частоты) скорость работы ПК: операция выполняется за определенное количество тактов 16

Основная память Хранение и оперативный обмен ĭ с прочими блоками ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - хранение неизменной, программной и справочной ĭ только чтение ОЗУ(оперативное запоминающее устройство ) - оперативная запись, хранение и считывание ĭ текущий процесс (+): высокое быстродействие и прямой адресный доступ (-): не сохраняется ĭ после выключения питания 17

Внешняя память Долговременное хранение больших объемов ĭ, запись и выдача хранимой ĭ по запросу в ОЗУ Внешние устройства ( ВУ ) Внешние устройства ( ВУ ) диалоговые средства устройства ввода/вывода ĭ связи и коммуникации мультимедиа 18

Логическая структура поверхности магнитного диска Магнитные головки запись и считывание вдоль дорожек Дорожка = {секторы} Кластер = min единица размещения ĭ 19

Элементы конструкции ПК Системный блок: системная плата, блок питания, дополнительные устройства памяти, разъемы для дополнительных устройств (клавиатура, дисплей, принтер..) и т.п. Системная плата: микропроцессор математический сопроцессор генератор тактовых импульсов микросхемы ОЗУ и ПЗУ адаптеры клавиатуры и дисков контроллер прерываний таймер и др 20

Функциональные характеристики ПК 1 1.Быстродействие (тактовая частота) 2.Разрядность = max (разрядности чисел) 3.Типы интерфейсов 4.Емкость оперативной памяти 5.Емкость диска 6.Виды и емкость КЭШ-памяти 7.Тип видеомонитора 8.Тип принтера 9.Наличие математического сопроцессора 21

7.SW и вид операционной системы 8.Совместимость с другими ЭВМ 9.Работа в сети 10.Многозадачный режим 11.Надежность 12.Стоимость 13.Габариты и масса 22 Функциональные характеристики ПК 2

Сравнительная характеристика запоминающих устройств 23 Тип памятиЕмкостьБыстродействие МППДесятки байтt обр = 0,001 – 0,004 мкс КЭШ-памятьСотни килобайтt обр = 0,002 – 0,005 мкс ОП ОЗУ ПЗУ Единицы – десятки мегабайт Сотни килобайт t обр = 0,07 – 0,1 мкс t обр = 0,07 – 0,2 мкс ВЗУ НЖМД НГМД CD-ROM Сотни мегабайт – единицы гигабайт Единицы мегабайт Сотни мегабайт - единицы гигабайт T Д = 7 – 30 мс V СЧ = 500 – 3000 Кбайт/с T Д = мс V СЧ = Кбайт/с T Д = 15 – 300мс V СЧ = 150 – 1500 Кбайт/с Примечание. Общепринятые сокращения : с – секунда, мс – миллисекунда, мкс – микросекунда, нс – наносекунда; 1с = 10 3 мс = 10 6 мкс = 10 9 нс