Архитектура персонального компьютера (ПК)

Как правило, персональные компьютеры состоят из трех частей:

• системного блока (иногда интегрированного в монитор);

• клавиатуры, позволяющей вводить информацию;

• монитора (или дисплея), предназначенного для отображения текстовой и графической информации.

Компьютеры также выпускаются в портативных вариантах, а именно: в " карманном" или " блокнотном" (ноутбук) исполнении. В данном случае системный блок, монитор и клавиатура заключены в один корпус: системный блок спрятан под клавиатурой, в то время как монитор выполнен в виде крышки к клавиатуре.

Хотя из основных частей компьютера системный блок выглядит наименее эффектно, именно он является в компьютере " главный". В нем располагаются все основные узлы компьютера:

• электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и т. д., см. ниже);

• блок питания, преобразующий электропитание сети в постоянный ток низкого напряжения, который подается на электронные схемы компьютера;

• накопители (или дисководы) для гибких магнитных дисков, используемые для чтения и записи на гибкие магнитные диски (дискеты);

• накопитель на жестком магнитном диске, предназначенный для чтения и записи на несъемный жесткий магнитный диск (винчестер).

К системному блоку компьютера можно подключать различные устройства ввода-вывода информации, расширяя тем самым его функциональные возможности. Многие устройства подсоединяются через специальные гнезда (разъемы), находящиеся обычно на задней стенке системного блока компьютера. Кроме монитора и клавиатуры такими устройствами являются принтер, мышь, джойстик и т. д.

Вначале будет рассмотрена принципиальная схема работы компьютера, которая поможет понять особенности взаимодействия составляющих его устройств между собой.

Логическое устройство компьютера

Микропроцессор. Самым главным элементом в компьютере, его " мозгом", является микропроцессор — электронное устройство в небольшом корпусе, выполняющее все вычисления и обработку информации. Процессор осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, а также управляет работой остальных устройств компьютера. В настоящее время, как правило, используются микропроцессоры, разработанные фирмами intel и АМD.

Основными характеристиками, по которым микропроцессоры отличаются друг от друга, являются тип (модель) процессора, а также тактовая частота, указывающая количество выполняемых за одну секунду элементарных операций (тактов). Другими словами, тактовая частота характеризует быстродействие компьютера, т. е. чем она выше, тем быстрее осуществляется работа компьютера. Тактовая частота измеряется в мега- и гигагерцах (МГц и ГГц).

Оперативная отмять. Следующим очень важным элементом компьютера является оперативная память. Именно из памяти процессор и сопроцессор берут программы и исходные данные для обработки, после чего записывают в нее полученные результаты. Название " оперативная" эта память получила потому, что она работает очень быстро, вследствие чего процессору не приходится ожидать при чтении данных из памяти или записи в память. Однако содержащиеся в ней данные сохраняются только до тех пор, пока компьютер включен, иначе говоря, при выключении компьютера содержимое оперативной памяти стирается.

В состав оперативной памяти входят основная к расширенная (иди дополнительная) память, при этом основная память имеетразмер 640 Кбайт. Так, например, если компьютер имеет32 Мбайта оперативной памяти, то 640 Кбайт из них – основнаяпамять, а 31 360 Кбайт - расширенная (или дополнительная).

Для достаточно быстрых компьютеров необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать и быстродействие компьютера уменьшится. С этой целью такие компьютеры могут оснащаться кэш-памятью, т. е. " сверхоперативной" памятью относительно небольшого объема (обычно от 256 до 512 Кбайт), в которой хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. Кэш-память располагается " между" микропроцессором и оперативной памятью, и при обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необходимые микропроцессору, данные содержатся в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается.

Электронные платы. С целью упрощения подключения устройств электронные схемы компьютера состоят из нескольких модулей, называемых электронными платами. На основной плате компьютера - системной, или материнской, обычно располагается основной микропроцессор, сопроцессор, оперативная память и шина. Схемы, управляющие внешними устройсвами компьютера (контроллеры и адаптеры), находятся на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате.

Через эти разъемы контроллеры устройств подключаются непосредственно к системной магистрали передачи данных в компьютере - шине. Таким образом, наличие свободных разъемов шины обеспечивает возможность добавления к компьютеру новых устройств. Чтобы заменил, одно устройство другим (например, устаревший адаптер монитора на новый), необходимо вначале вынуть соответствующую плату из разъема, после чего вставить вместо нее другую.

Сведения об устройстве компьютера, изложенные выше, схематично изображены на блок-схеме (см. рис. 1.1). Следует отметить, что на ней контроллер клавиатуры находится на системной плате — так обычно и делается, поскольку это упрощает изготовление компьютера. Иногда на системной плате размещаются также контроллеры других устройств.

Рис. 1.1. Блок-схема устройства компьютера

Контроллеры и шина. Для работы компьютера необходимо, чтобы в оперативной памяти находились программа и используемые этой программой данные, которые попадают туда из различных устройств Компьютера - клавиатуры, дисководов для магнитных дисков и т. д. Обычно эти устройства называют внешними, хотя некоторые из них могут находиться не снаружи компьютера, а встраиваться внутрь системного блока. Результаты выполнения программ также выводятся на внешние устройства - монитор, диски, принтер и т. д.

Следовательно, для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами. Такой обмен называется вводом-выводом. Однако этот процесс не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере имеется два промежуточных звена. Для каждого внешнего устройства в компьютере есть электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером или адаптером. Некоторые контроллеры (например контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами. Взаимодействие всех контроллеров и адаптеров с микропроцессором и оперативной памятью осуществляется через системную магистраль передачи данных, которую в просторечии называют шиной.

Контроллеры портов ввода-вывода Одним из контроллеров, которые присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер портов ввода-вывода. Эти порты бывают следующих типов: параллельные (обозначаемые LPT1-LPT4), к которым обычно подключаются принтеры, и асинхронные последовательные (обозначаемые СОМ1-СОМЗ), через которые, как правило, подсоединяются мышь, модем и т. д.

Подключение некоторых устройств может выполняться как к параллельным, так и к последовательным портам. Следует отметить, что параллельные порты выполняют ввод и вывод с большей скоростью, чем последовательные, за счет использования большого числа проводов в кабеле.

 

 

Вариант 3

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: