Класифікація та покоління ЕОМ

Коротка характеристика різних поколінь ЕОМ:

Перше покоління ЕОМ:

Технічна основа елементної бази машин 1-го покоління - електронні лампи. Максимальна швидкодія -10². Математичні операції в секунду(оп/с), обсяг оперативної пам’яті - 10² слів. Режим використання - монопольний, тобто в розпорядженні користувача були всі ресурси машини і її управління.

Друге покоління ЕОМ:

Технічна основа - транзистори. Максимальна швидкодія-10⁴ оп/с, обсяг оперативної памяті-10⁴ слів. Режим виконання - пакетна обробка.

Третє покоління ЕОМ:

Технічна основа-занадто великі інтегральні схеми, які на малих напівпровідникових кристалах реалізують великі схеми машин 2-го покоління. Максимальна швидкодія-10⁶ оп/с, оперативна пам’ять -10⁶ слів, внутрішня пам’ять-10⁹ слів. Метод виконання - режим розподілу часу разом із пакетною обробкою.

4-те покоління ЕОМ:

Технічна основа - надвеликі інтегральні схеми. Традиційна архітектура ЕОМ Фон Наймана домінувала на протязі трьох поколінь. Максимальна швидкодія-10⁹ оп/с, оперативна пам’ять - 10⁷ слів, внутрішня пам’ять обмежена в основному економічними міркуваннями.

5-те покоління ЕОМ.

Проекти ЕОМ п’ятого покоління знаходяться в стадії реалізації. Максимальна швидкодія математичних обчислень доповнюється тут високими швидкостями логічного виводу. Форма спілкування з ЕОМ на звичайній мові і дисципліна програм, як наука для користувача перестають у майбутньому бути актуальними.

Структурна схема ПК

Основним пристроєм ПК є материнська плата, яка визначає його конфігурацію. Всі пристрої ПК підключаються до цієї плати за допомогою роз’ємів розташованих на цій платі. З’єднання всіх пристроїв у єдину систему забезпечується за допомогою системної магістралі (шини), що є лініями передачі даних, адрес і управління.

Ядро ПК утворюють процесор (центральний мікропроцесор) і основна пам’ять, що складається з оперативної пам’яті і постійного пристрою (ПЗП), що запам’ятовує, або перепрограмовуваного постійного пристрою ППЗП, що запам’ятовує. ПЗП призначається для запису і постійного зберігання даних. Підключення всіх зовнішніх пристроїв: клавіатури, монітора, зовнішніх ЗП, миші, принтера тощо. забезпечується через контролери, адаптери, карти. Контролери, адаптери або карти мають свій процесор і свою пам’ять, тобто є спеціалізованим процесором.

Рис. 2.1. Структурна схема ПК

Мікропроцесор

Центральний мікропроцесор (невелика мікросхема, що виконує всі обчислення і обробку інформації) – це ядро ПК. У комп’ютерах типа IBM PC використовуються мікропроцесори фірми Intel і сумісні з ними мікропроцесори інших фірм.

Компоненти мікропроцесора:

– АЛП виконує логічні і арифметичні операції;

– Пристрій управління управляє всіма пристроями ПК;

– Регістри використовуються для зберігання даних і адрес;

– Схема управління шиною і портами – здійснює підготовку пристроїв до обміну даними між мікропроцесором і портом введення – виведення, а також управляє шиною адреси і управління.

Основні характеристики процесора:

– Розрядність – число двійкових розрядів, що одночасно обробляються при виконанні однієї команди. Більшість сучасних процесорів – це 32 – розрядні процесори, але випускаються і 64 - розрядні процесори.

– Тактова частота – кількість циклів роботи пристрою за одиницю часу. Чим вище тактова частота, тим вище продуктивність.

– Наявність вбудованого математичного співпроцесора.

– Наявність і розмір Кеш- пам’яті.

Оперативна пам’ять

Оперативний запам’ятовуючий пристрій (ОЗП або RAM) - область пам’яті, призначена для зберігання інформації протягом одного сеансу роботи з комп’ютером. Конструктивно ОЗП виконано у вигляді інтегральних мікросхем. Із нього процесор прочитує програми і початкові дані для обробки в свої регістри, в нього записує отримані результати. Назву “оперативна” ця пам’ять отримала тому, що вона працює дуже швидко, в результаті процесору не доводиться чекати при читанні або записі даних в пам’ять. Проте швидкодія ОЗП нижча за швидкодію регістрів процесора, тому перед виконанням команд процесор переписує дані з ОЗП у регістри. За принципом дії розрізняють динамічну пам’ять і статичну. Елементи динамічної пам’яті є мікроконденсатори, які накопичують заряд на своїх обкладинках. Елементи статичної пам’яті є тригери, які можуть знаходитися в двох стійких станах. Основні параметри, які характеризують ОЗП, – це місткість і час звернення до пам’яті. ОЗП типу DDR SDRAM (синхронна пам’ять із подвійною швидкістю передачі даних) вважається найбільш перспективною для ПК.

Кеш-пам’ять

Комп’ютеру необхідно забезпечити швидкий доступ до оперативної пам’яті, інакше мікропроцесор простоюватиме, і швидкодія комп’ютера зменшиться. Тому сучасні комп’ютери оснащуються Кеш-пам’яттю або надоперативною пам’яттю. За наявності Кеш-пам’яті дані з ОЗП спочатку переписуються в неї, а потім у регістри процесора. При повторному зверненні до пам’яті спочатку проводиться пошук потрібних даних в Кеш-пам’яті і необхідні дані з Кеш-пам’яті переносяться в регістри, тому підвищується швидкодія.

Контролери

Тільки та інформація, яка зберігається в ОЗП, доступна процесору для обробки. Тому необхідно, щоб в його оперативній пам’яті знаходилися програма і дані. У ПК інформація із зовнішніх пристроїв (клавіатури, жорсткого диска тощо) пересилається в ОЗП, а інформація (результати виконання програм) з ОЗП також виводиться на зовнішні пристрої (монітор, жорсткий диск, принтер тощо). Таким чином, у комп’ютері повинен здійснюватися обмін інформацією (уведення-виведення) між оперативною пам’яттю і зовнішніми пристроями. Пристрої, які здійснюють обмін інформацією між оперативною пам’яттю і зовнішніми пристроями називаються контролерами або адаптерами, іноді картами. Контролери, адаптери або карти мають свій процесор і свою пам’ять, тобто є спеціалізованим процесором. Контролери або адаптери (схеми, керівники зовнішніми пристроями комп’ютера) знаходяться на окремих платах, які вставляються в уніфіковані роз’єми (слоти) на материнській платі

Системна магістраль

Системна магістраль (шина) - це сукупність проводів і роз’ємів, що забезпечують об’єднання всіх пристроїв ПК в єдину систему і їх взаємодію. Для підключення контролерів або адаптерів сучасні ПК забезпечені такими слотами як PCI. Слоти PCI – E Express для підключення нових пристроїв до швидкіснішої шини даних. Слоти AGP призначені для підключення відеоадаптера Для підключення накопичувачів (жорстких дисків і компакт-дисків) використовуються інтерфейси IDE і SCSI.

Інтерфейс – це сукупність засобів з’єднання і зв’язку пристроїв комп’ютера. Підключення периферійних пристроїв (принтери, миша, сканери тощо) здійснюється через спеціальні інтерфейси, які називаються портами. Порти установлюються на задній стінці системного блока. Слоти (роз’єми) розширення конфігурації ПК призначені для підключення додаткових пристроїв до основної шини даних комп’ютера. До основних плат розширення, призначених для підключення до шини додаткових пристроїв, відносяться: Відеоадаптери (відеокарти); Звукові плати; Внутрішні модеми; Мережеві адаптери (для підключення до локальної мережі); SCSI – адаптери.