Общая структура и состав персонального компьютера

Персональные компьютеры в настоящее время в основном имеют классическую архитектуру

Структура компьютера – это совокупность его функциональных элементов и связей между ними. СИСТЕМА ПОРТОВ ВВОДА - ВЫВОДА СИСТЕМНАЯ ШИНА: Шина адреса/ шина данных/ шина управления ОСНОВНАЯ ПАМЯТЬ ОЗУПЗУ МИКРОПРОЦЕССОР АЛУРОН УУКЭШ Математиче ский сопроцессор Генератор тактовых импульсов

Центральная часть и системная шина Микропроцессор (МП) или CPU-это центральное устройство ПК, предназначенное для управления работой всех устройств и для выполнения арифметико –логических операций над информацией Процессор содержит: Арифметико –логическое устройство (АЛУ) Устройство управления (УУ) Регистры общего назначения (РОН) Кеш -память МИКРО ПРОЦЕССОР СИСТЕМНАЯ ШИНА

АЛУ СУММАТОР ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ РЕГИСТР 1РЕГИСТР 2 1-е числорезультат2-е число

Регистры – это ячейки памяти, обладающие большим быстродействием. В принципе, достаточно двух регистров: первый принимает число и хранит результат операции, а второй только принимает число, которое после выполнения операции не меняется. Сумматор (аккумулятор) используется для временного накапливания и хранения данных, полученных в результате выполнения операций АЛУ. Устройство управления управляет вычислительным процессом по программе и координирует работу всех устройств. УУ формирует управляющие сигналы и затем их выполняет.

Регистры общего назначения служат для промежуточного хранения информации в процессе ее обработки. На физическом уровне регистр представляет совокупность триггеров, которые связаны между собой общей системой управления, при этом каждый триггер способен хранить один двоичный разряд. Кэш – память служит для повышения быстродействия процессора за счет запоминания на некоторое время полученных ранее данных, которое будет использоваться процессором в ближайшее время. Она увеличивает производительность, поскольку хранит наиболее часто используемые команды. Конструктивно кэш – память может располагаться внутри процессора –кэш –память первого уровня, и вне процессора – кэш –память второго уровня Триггер – электронная схема, применяемая в регистрах для запоминания одного бита информации и имеющая два устойчивых состояния 0 и 1

Параметры микропроцессора: Тактовая частота Частота, при которой способен работать микропроцессор. Она определяется максимальным временем, необходимым для выполнения элементарного действия Разрядность Максимальное количество разрядов двоичного кода, которые могут обрабатываться и передаваться одновременно Архитектура Минимальная конструкция процессора и система команд

«Разрядность» включает в себя: Разрядность внутренних регистров (m) Разрядность шины данных (n) Разрядность шины адресов (k) m /n / k Внутренняя длина машинного слова Скорость передачи данных Определяет адресное пространство

Пример: МП с разрядностью 16/16/20 МП с разрядностью 16/8/20 В 2 раза Доступное адресное пространство составляет 2 k При k = 20 доступное адресное пространство составляет 2 20 или 1 Мбайт

ПО КОНСТРУКТИВНОМУ ПРИЗНАКУ разрядно – модульные (собираются из нескольких микросхем) однокристальные (изготавливаютс я в виде одной микросхемы) процессоры

В зависимости от используемой системы команд процессоры CISC (Complex Instruction Set Command) с полным набором системы команд RISC (Reduced Instruction Set Command) с усеченным набором команд.

Типы МП МП CISC используются в большинстве современных ПК типа IBM и выпускаются такими фирмами, как Intel, AMD, IBM. МП RISC имеют упрощенную систему команд, при этом каждая команда выполняется за один такт. Но они программно не совместимы с МП CISC. Фирмы: Apple, DEC (Alpha), HP.

Система прерываний Оперативно реагирует на различные события, происходящие в ПК Программные прерывания Аппаратные прерывания Прерыванием называется ситуация, требующая каких-либо действий процессора при возникновении определенных событий

Программные прерывания Аппаратные прерывания ВНЕШНИЕ События от периферийных устройств (движение мыши) (деление на нуль) ВНУТРЕННИЕ События, происходящие в микропроцессоре (деление на нуль) Прерывания инициируются самой программой.

Основная память Основная память – это запоминающее устройство, напрямую связанное с процессором и предназначенное для хранения выполняемых программ и данных, непосредственно участвующих в операциях.

Основная память (ОП) оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) RAM (Random Access Memory-память с произвольным доступом) В качестве элементов памяти в ОЗУ используются либо триггеры, либо конденсаторы постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) ROM-BIOS ПЗУ используется для хранения информации, которая не меняется при работе компьютера

В зависимости от способа хранения информации ОЗУ статистические каждый бит информации (1 или 0) хранится на элементе типа электронной защелки (триггер), состояние которого остается неизменным до тех пор, пока не будет сделана новая запись в этот элемент или не будет выключено питание динамические каждый бит информации хранит в виде заряда конденсатора. Из-за токов утечки заряд конденсатора необходимо с определенной периодичностью обновлять (регенерировать). Во время регенерации запись новой информации должна быть запрещена. Динамические ОЗУ по сравнению со статическими имеют более высокую удельную емкость, большее быстродействие и энергопотребление.

Система шина Системная шина предназначена для передачи данных между периферийными устройствами (ПУ) и центральным процессором или между периферийными устройствами и оперативной памятью.

Системная шина Шина данных Служит для передачи информации в оба направления (от МП к ОЗУ или ПУ и обратно, либо между ОЗУ и ПУ Шина управления предназначена для передачи управляющих сигналов, таких как «запись в память», «чтение из памяти», сигналы прерываний Шина адреса используется для адресации ОП и портов ввода- вывода

Системная шина обеспечивает три типа передачи данных Микропроцессор – основная память (МП-ОП); Микропроцессор – порты ввода-вывода (МП-ПВВ); Основная память – порты ввода-вывода (ОП и ПВВ).

Вопросы для закрепления материала Что понимается под структурой компьютера? Какие основные части можно выделить в структуре ПК? Каково назначение микропроцессора? Для чего служит ОЗУ? Что обеспечивает передачу данных между основными устройствами компьютера? Какие типы и сигналы передачи данных обеспечивает СШ?