Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Функциональные характеристики ПК. Обзор функциональной и структурной организации ПК



Лекция 2

Обзор функциональной и структурной организации ПК

Содержание

Основные блоки ПК и их назначение

Функциональные характеристики ПК

Внутримашинный системный и периферийный интерфейс

Шины расширений

Локальные шины

Периферийные шины


Основные блоки ПК и их назначение

Структурная схема персонального компьютера представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема ПК

Микропроцессор

Микропроцессор (МП) — центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

 

В состав микропроцессора входят:

1. Устройство управления(УУ) формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени сигналы управления; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера.

 

Опорную последовательность импульсов УУ получает от генератора тактовых импульсов, которыйгенерирует последовательность электрических импульсов; их частота определяет тактовую частоту машины. Промежуток времени между соседними импульсами – это такт работы машины.

 

2. Арифметико-логическое устройство (АЛУ) предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией

(для ускорения операций подключается математический сопроцессор).

3. Микропроцессорная память (МПП) микропроцессора предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины.

 

Она строится на регистрахбыстродействующих ячейках памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие).

 

4. Интерфейсная система микропроцессора предназначена для сопряжения и связи с другими устройствами ПК; включает в себя

внутренний интерфейс МП,

буферные запоминающие регистры,

схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной.

 

Порт ввода-вывода(I/O port) — аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.

 


Системная шина



Системная шина— основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.

Системная шина включает в себя:

o кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;

o кодовую шину адреса (КША), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;

o кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;

o шину питания, содержащую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

 

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

· - между микропроцессором и основной памятью;

· - между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

· - между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого доступа к памятиDMA – direct memory access).

Все порты ввода-вывода через унифицированные разъемы подключаются к шине единообразно: либо непосредственно, либо через контроллеры (адаптеры).

Управление системной шиной осуществляется либо микропроцессором непосредственно, либо через дополнительную микросхему - контроллер шины, формирующий основные сигналы управления.

Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII-кодов.

 

 


1.3. Основная память(ОП) предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с другими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ)и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).



ПЗУ (ROM — Read Only Memory) предназначено для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации и позволяет оперативно только считывать информацию, хранящуюся в нем (изменить информацию в ПЗУ нельзя);

ОЗУ (RAM— Random Access Memory) предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно-вычислительном процессе, выполняемом в текущий период времени.

Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке).

В качестве недостатка ОП следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (т.е. энергозависимость).

Кроме основной памяти на системной плате ПК имеется и энергонезависимая память CMOS RAM (Complementary Metall-Oxide Semiconductor RAM), питающаяся от своего аккумулятора; в ней хранится информация об аппаратной конфигурации ПК, которая проверяется при каждом включении системы.

1.4. Внешняя памятьотносится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения информации.

В ней хранится программное обеспечение компьютера и пользовательские данные. Она содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенные –

накопители на жестких(НЖМД - Hard Disk Drive, HDD

гибкихмагнитных дисках (НГМД- Floppy Disk Drive, FDD),

накопители на оптических дисках (CD-ROMCompact Disk Read Only Memory) и реже — запоминающие устройства на

кассетной магнитной ленте (НКМЛ, стримеры).

 

1.5. Источник питания— блок, содержащий системы энергопитания ПК.

1.6. Таймер— внутримашинные электронные часы реального времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания — аккумулятору, и при отключении машины от сети продолжает работать.

1.7. Внешние устройства — части вычислительного комплекса, обеспечивающие взаимодействие ПК с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими компьютерами (по стоимости - 80-85 % ПК).

К внешним устройствам относятся:

□ внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;

□ диалоговые средства пользователя;

□ устройства ввода информации;

□ устройства вывода информации;

□ средства связи и телекоммуникации.

Диалоговые средства пользователя включают в свой состав

видеотерминалы (дисплеи) и

устройства речевого ввода-вывода информации:

видеомонитор (дисплей) — устройство для отображения вводимой и выводимой из ПК информации;

устройства речевого ввода-вывода — быстро развивающиеся средства мультимедиа.

Это различные

►микрофонные акустические системы, «звуковые мыши» со сложным программным обеспечением, позволяющим распознавать произносимые человеком буквы и слова, идентифицировать их и кодировать;

синтезаторы звука, выполняющие преобразование цифровых кодов в буквы и слова, воспроизводимые через громкоговорители (динамики) или

звуковые колонки, подсоединенные к компьютеру.

К устройствам вводаинформации относятся:

клавиатура — устройство для ввода текстовой и управляющей информации в ПК;

графические планшеты (дигитайзеры) — устройства для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального пера; при этом выполняется считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК;

сканеры — устройства для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей;

графические манипуляторы, предназначенные для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК (джойстик, мышь, трекбол, световое перо);

сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК.

 

К устройствам выводаинформации относятся:

принтеры — печатающие устройства информации на бумажный носитель;

графопостроители (плоттеры) — устройства для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель.


Устройства связи и телекоммуникации используются для связи с приборами и другими средствами автоматизации и для подключения ПК к каналам связи, к другим компьютерам и вычислительным сетям. Многие из названных выше устройств относятся к условно выделенной группе средств мультимедиа.

Мультимедиа (multimedia — многосредовость) — это комплекс аппаратных и программных средств, позволяющих человеку общаться с компьютером, используя самые разные, естественные для себя среды: звук, видео, графику, тексты, анимацию и т. д.

 

1.8. Дополнительные интегральные микросхемы, улучшающие функциональные возможности ПК, могут быть подключены системной шине и к микропроцессору:

 

o математический сопроцессор;

o контроллер прямого доступа к памяти (DMADirect Memory Access);

o сопроцессор ввода-вывода;

o контроллер прерываний и т. д.


Математический сопроцессориспользуется для ускоренного выполнения операций над числами, вычисления сложных (трансцендентных) функций. Он имеет свою систему команд и работает параллельно с основным МП, но под его управлением. Ускорение операций происходит в десятки раз. Современные модели МП включают сопроцессор в свою структуру.

Контроллер прямого доступа к памятиобеспечивает обмен данными между внешними устройствами и оперативной памятью без участия микропроцессора, что существенно повышает эффективное быстродействие ПК.

Сопроцессор ввода-выводаза счет параллельной работы с МП существенно ускоряет выполнение процедур ввода-вывода при обслуживании нескольких внешних устройств (дисплей, принтер, НМД, НГМД и т. д.); он освобождает МП от обработки процедур ввода-вывода, в том числе реализует и режим прямого доступа к памяти.

Контроллер прерыванийобслуживает процедуры прерываният.е. временные приостановки выполнения одной программы с целью оперативного выполнения другой, более важной. Он принимает запрос на прерывание от внешних устройств, определяет уровень приоритета запроса и выдает сигнал прерывания в МП. Тот приостанавливает выполнение текущей программы и переходит к выполнению специальной программы обслуживания прерывания, которое запросило внешнее устройство. После завершения программы обслуживания восстанавливается выполнение прерванной программы.


Элементы конструкции ПК

Конструктивно ПК выполнен в виде центрального системного блока, к которому через разъемы — стыки подключаются внешние устройства: дополнительные блоки памяти, клавиатура, дисплей, принтер и т. д.

Системный блокобычно включает в себя системную плату, блок питания, накопители на дисках, разъемы для дополнительных устройств и платы расширения с контроллерами — адаптерами внешних устройств.

На системной плате (часто ее называют материнскойплатой — mother board), в свою очередь, размещаются:

□ микропроцессор;

□ системные микросхемы (чипсеты);

□ генератор тактовых импульсов;

□ модули (микросхемы) ОЗУ и ПЗУ;

□ микросхема CMOS-памяти;

□ адаптеры клавиатуры, НЖМД и НГМД;

□ контроллер прерываний;

□ таймер и т.д.

Они соединяются к материнской плате с помощью разъемов.


Функциональные характеристики ПК

Основными функциональными характеристиками ПК являются:

Ø Производительность, быстродействие, тактовая частота СП и МП.

Ø Разрядность микропроцессора и кодовых шин интерфейса.

Ø Типы системного и локальных интерфейсов.

Ø Емкость оперативной памяти.

Ø Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках.

Ø Емкость накопителя на жестких магнитных дисках (винчестера).

Ø Наличие, виды и емкость кэш-памяти.

Ø Тип видеомонитора (дисплея) и видеоадаптера.

Ø Наличие и тип принтера.

Ø Наличие и тип накопителя на CD-ROM, DVD.

Ø Наличие и тип сетевого адаптера, модема.

Ø Наличие и виды мультимедийных аудио-видео средств.

Ø Имеющееся программное обеспечение и вид операционной системы.

Ø Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ.

Ø Возможность работы в вычислительной сети.

Ø Возможность работы в многозадачном режиме.

Ø Надежность. Стоимость.

Ø Габаритные размеры и вес. Далее – более подробно.


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!