Архитектура компьютера
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ствии с программой.
Арифметико-логического устройство (АЛУ) выполняет все арифметические и логические операции.
Оперативная память служит для хранения выполняемой программы и основной части обрабатываемой информации.
.3 УСТРОЙСТВО СОВРЕМЕННОГО КОМПЬЮТЕРА
Распространение персональных компьютеров к концу 70-х годов привело к некоторому снижению спроса на большие ЭВМ и мини-ЭВМ. Это серьезно беспокоило руководство фирмы IBM (International Business Machines Corporation) - ведущей компании по производству больших ЭВМ. И в 1979 г. фирма IBM решила попробовать свои силы на рынке персональных компьютеров. Однако руководство фирмы недооценило будущую важность этого рынка, рассматривая создание компьютера всего лишь как мелкий эксперимент. Чтобы не тратить на этот эксперимент много средств, руководство фирмы разрешило подразделению использовать блоки, изготовленные другими фирмами. Фирма IBM сделала компьютер не единым неразъемным устройством, а обеспечила его сборку из независимо изготовленных частей по принципу открытой архитектуры.
В современных персональных компьютерах, как правило, используется принцип открытой архитектуры. Он заключается в том, что все устройства компьютера взаимодействуют и соединяются между собой стандартным, известным образом и любой производитель, руководствуясь ими, может начать производство какого-либо устройства.
Преимущества открытой архитектуры:
возможность выбора необходимой конфигурации компьютера
возможность расширять и модернизировать компьютерную систему
Архитектура современных персональных компьютеров (ПК) основана на магистрально-модульном принципе. Компьютер состоит из разрозненных частей - модулей. Модулем ПК будем называть любое относительно самостоятельное устройство компьютера (процессор, оперативная память, контроллер, дисплей, принтер, сканер и т.д.) Для того чтобы компьютер работал как единый механизм, необходимо осуществлять обмен данными между различными устройствами, за это отвечает системная (магистральная) шина.
Системная шина осуществляет обмен информацией по трем многоразрядным шинам, соединяющим модули:
шина данных - шина, предназначенная для передачи информации. В компьютерной технике принято различать выводы устройств по назначению: одни для передачи информации (например, в виде сигналов низкого или высокого уровня), другие для сообщения всем устройствам (шина адреса) - кому эти данные предназначены. На материнской плате шина может также состоять из множества параллельно идущих через всех потребителей данных проводников (например, в архитектуре IBM PC).Основной характеристикой шины данных является её ширина в битах. Ширина шины данных определяет количество информации, которое можно передать за один такт.
шина адресов - компьютерная шина, используемая центральным процессором или устройствами, способными инициировать сеансы DMA, для указания физического адреса слова ОЗУ (или начала блока слов), к которому устройство может обратиться для проведения операции чтения или записи. Основной характеристикой шины адреса является её ширина в битах. Ширина шины адреса определяет объём адресуемой памяти. Например, если ширина адресной шины составляет 20 бит, и размер слова памяти равен одному байту (минимальный адресуемый объём данных), то объём памяти, который можно адресовать, составляет 220 = 1 048 576 байтов (1 МБайт) как в IBM PC/XT. С точки зрения архитектуры микропроцессорной системы, если не применять мультиплексирование, каждый бит в адресе определяется одним проводником (линией) в магистрали, по которой передаётся адрес. Если рассматривать структурную схему микро-ЭВМ, то адресная шина активизирует работу всех внешних устройств по команде, которая поступает с микропроцессора.
шина управления (инструкций).
Центральные устройства подсоединены к шине непосредственно, а периферийные - через устройства сопряжения (контроллеры или адаптеры)
Системная или материнская плата - это основная электронная плата в компьютере. На ней обычно располагается:
Центральный процессор и сопроцессор
Центральный процессор (микропроцессор) - CPU (Central Processing Unit), он управляет работой всех узлов ПК и программой, описывающей алгоритм решаемой задачи. МП имеет сложную структуру в виде электронных логических схем. В качестве его компонент можно выделить два основных блока:
АЛУ - арифметико-логическое устройство, предназначенное для выполнения процесса вычислений;
ЦУУ - центральное устройство управления - устройство, обеспечивающее управление всеми процессами в компьютере.
Для расширения возможностей ПК и повышения функциональных характеристик микропроцессора дополнительно может поставляться математический сопроцессор, служащий для расширения набора команд МП. Например, математический сопроцессор IBM-совместимых ПК расширяет возможности МП для вычислений с плавающей точкой; сопроцессор в локальных сетях (LAN-процессор) расширяет функции МП в локальных сетях.
Самой важной характеристикой процессора является его быстродействие (производительность, тактовая частота) - количество операций, выполняемых в секунду. Посредством выработки и передачи другим его компонентам управляющих импульсов, поступающих от кварцевого тактового генератора, который при включении ПК начинает вибрировать с постоянной частотой (100 МГц, 200-400 МГц и выше). Эти колебания и задают темп работы всей системной платы;
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) - RAM