Базовая аппаратная конфигурация компьютера или состав компьютера

Состав вычислительной системы называется конфигурацией.

Системный блок

• Устройства, находящиеся внутри системного блока называются внутренними, а подключаемые к нему снаружи - внешними.

• По внешнему виду различаются формой корпуса: горизонтальные (desktop) и вертикальные (полноразмерный big tower), midi tower, mini tower. Среди корпусов, имеющих горизонтальное исполнение, выделяют плоские и особо плоские (slim).

 

Материнская (системная) плата

 

Материнская плата – самая большая печатная плата, на которой находятся разъем центрального процессора, разъемы оперативной памяти, слоты, чипсет и т.д. Это основная плата персонального компьютера.

На материнской плате размещаются:

• Процессор – основная микросхема, выполняющая большинство математических и логических операций;

• Микропроцессорный комплект (чипсет) – набор микросхем, управляющих работой внутренних устройств компьютера и определяющих основные функциональные возможности материнской платы;

• Шины - наборы проводников, по которым происходит обмен сигналами между внутренними устройствами компьютера;

• Оперативная память (ОЗУ) предназначена для временного хранения данных, когда включен компьютер;

• Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – микросхема для длительного хранения данных, в том числе, когда компьютер выключен;

• Разъемы для подключения дополнительных устройств (слоты);

• Радиаторы, специальные вентиляторы (кулеры) и теплопроводная паста применяются для отвода тепла.

 

Чипсет

 

Чипсет - это микросхема, имеющая обычно вид прямоугольника с выводами по бокам. Это набор чипов, включающий мосты (устройства соединения шин), контроллеры, тактовый генератор, делители и т.д. Так как чипсет определяет согласованность устройств компьютера, иногда его называют системной логикой. Всего в наборе может содержаться от одного до четырех чипов.

Основные возможности платы, определяемые чипсетом:

• поддерживаемые центральные процессоры;

• логику коммутации устройств между собой (процессора, памяти и т.п.);

• частоту спстемной шины:

• поддержку нескольких процессоров;

• типы и размер основной памяти;

• количество слотов различных типов;

• дисковый интерфейс и его скоростные режимы;

• интегрированные устройства;

• мониторинг ПК.

 

Процессор

 

Это основная микросхема компьютеров, в которой производятся все вычисления. Конструктивно состоит из ячеек, в которых данные могут не толь храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называются регистрами. С остальными устройствами связан шинами: шины данных, командная шина и адресная шина.

 

Центральный процессор

 

Центральный процессор (ЦП; CPU — англ. central processing unit, дословно — центральное вычислительное устройство) - процессор машинных инструкций, часть аппаратного обеспечения компьютера или программируемого логического контроллера, отвечающая за выполнение арифметических операций, заданных программами операционной системы, и координирующий работу всех устройств компьютера.

Современные ЦП, выполняемые в виде отдельных микросхем (чипов), реализующих все особенности, присущие данного рода устройствам, называют микропроцессорами.

 

Архитектура процессора

 

• RISC (Reduced Instruction Set Computing) – процессоры с сокращенной системой команд, используются в специализированных компьютерах.

• CISC – процессоры с расширенной системой команд, отличаются большим количеством поддерживаемых команд. Для CISC процессоров характерно: сравнительно небольшое число регистров общего назначения, большое количество машинных команд, большое количество методов адресации, большое количество форматов команд различной разрядности и т.д. CISC-процессоры используют в универсальных вычислительных системах.

• MISC (Minimum Instruction Set Computing) – вычисления с минимальным набором команд. Дальнейшее развитие идей команды Чака Мура, который полагает, что принцип простоты, изначальный для RISC-процессоров, слишком быстро отошёл на задний план. В борьбе за максимальное быстродействие, RISC догнал и перегнал многие CISC процессоры по сложности. Архитектура MISC строится на стековой вычислительной модели с ограниченным числом команд.

 

Многоядерные процессоры

Содержат несколько процессорных ядер в одном корпусе (на одном или нескольких кристаллах). Процессоры, предназначенные для работы одной копии операционной системы на нескольких ядрах, представляют собой высокоинтегрированную реализацию системы « Мультипроцессор».

На данный момент массово доступны процессоры с двумя ядрами, в частности Intel Core 2 Duo на ядре Conroe и Athlon64X2 на базе микроархитектуры К8. В ноябре 2006 года вышел первый четырёхъядерный процессор Intel Core 2 Quad на ядре Kentsfield, представляющий собой сборку из двух кристаллов Conroe в одном корпусе.

10 сентября 2007 года были выпущены в продажу нативные (в виде одного кристалла) четырёхъядерные процессоры для серверов AMD Quad-Core Opteron, имевшие в процессе разработки кодовое название AMD Opteron Barcelona.

19 ноября 2007 вышел в продажу четырёхъядерный процессор для домашних компьютеров AMD Quad-Core Phenom. Эти процесоры реализуют новую микроархитектуру К8L (К10).

27 сентября 2006 года Intel продемонстрировала прототип 80-ядерного процессора. Предполагается, что массовое производство подобных процессоров станет возможно не раньше перехода на 32-нанометровый техпроцесс, а это в свою очередь ожидается к 2010 году.

 

Основные параметры процессора

• Рабочее напряжение, которое обеспечивает материнская плата;

• Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать за один раз (такт);

• Рабочая тактовая частота. Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем больше команд он может исполнить в единицу времени, тем выше его производительность;

• Коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты ;

• Размер кэш-памяти.

 

Система команд процессора

Система команд – это список всех командных слов языка, ассемблер для данного типа процессора.

• В процессе работы процессор обслуживает данные, находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора.

• Часть данных он интерпретирует как данные, часть данных – как адресные данных, а часть – как команды. Совокупность всех возможных команд, которые может выполнять процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора.

 

Будущие перспективы

В ближайшие 10-20 лет, скорее всего, изменится материальная часть процессоров ввиду того, что технологический процесс достигнет физических пределов производства. Возможно, это будут:

• Квантовые компьютеры, работа процессоров которых всецело базируется на квантовых эффектах.

• Молекулярные компьютеры.

 

Квантовый компьютер

Квантовый компьютер – вычислительное устройство, существенно использующее при работе квантовомеханические эффекты, такие как квантовая спутанность и квантовый параллелизм путём выполнения квантовые алгоритмов. Это позволяет преодолеть некоторые ограничения классических компьютеров. Квантовые компьютеры работают на основе квантовой логики.

 

Молекулярный компьютер

Биомолекулярные вычисления или молекулярные компьютеры, или даже ДНК- или РНК-вычисления, – все эти термины появились на стыке таких различных наук, как молекулярная генетика и вычислительная техника.

Биомолекулярные вычисления – это собирательное название для различных техник, так или иначе связанных с ДНК или РНК. При ДНК-вычислениях данные представляются не в форме нулей и единиц, а в виде молекулярной структуры, построенной на основе спирали ДНК. Роль программного обеспечения для чтения, копирования и управления данными выполняют особые ферменты.

Молекула получается направленной: начинается с фосфатной группы и заканчивается дезоксирибозой. Длинные цепочки ДНК называют нитями, короткие – олигонуклеотидами. Каждой молекуле ДНК соответствует еще одна ДНК – так называемое дополнение Ватсона-Крика. Она имеет противоположную направленность, нежели оригинальная молекула. В результате притяжения аденина к тимину и цитозина к гуанину получается знаменитая двойная спираль, обеспечивающая возможность удвоения ДНК при размножении клетки. Задача удвоения решается с помощью специального белка-энзимы - полимеразы. Синтез начинается только если к ДНК прикреплен кусочек ее дополнения.

Данное свойство активно используется в молекулярной биологии и молекулярных вычислениях. По сути своей полимераза – это реализация машины Тьюринга, состоящая из двух лент и программируемого пульта управления. Пульт считывает данные с одной ленты, обрабатывает их по некоторому алгоритму и записывает на другую ленту. Полимераза также последовательно считывает исходные данные с одной ленты (ДНК) и на их основе формирует ленту с результатом вычислений (дополнение Ватсона-Крика).

Средства ИТ.

⇐ Предыдущая12

Поделиться: