Состав персонального компьютера

В современных персональных компьютерах реализован принцип открытой архитектуры, позволяющий изменять конфигурацию компьютера. Согласно этому принципу все функциональные однотипные элементы аппаратуры должны быть взаимозаменяемыми.

Минимальный состав устройств ПК, без которых он не может осуществлять переработку информации, называется базовой конфигурацией. В состав базовой конфигурации входят: системный блок, монитор, клавиатура и мышь.

Системный блок представляет собой основной узел, внутри которого установлены наиболее важные компоненты компьютера: системная (материнская) плата, жесткий диск и дисковод для гибких магнитных дисков.

На материнской плате устанавливаются центральные (внутренние) устройства компьютера и устройства управления периферийными (внешними) устройствами – адаптеры и контроллеры.

К центральным устройствам относятся: центральный процессор, оперативная память, постоянное запоминающее устройство. Отличительной особенностью центральных устройств является наличие непосредственного доступа к процессору.

Все остальные устройства компьютера, не находящиеся непосредственно на материнской плате и подсоединяемые к линиям связи через адаптеры, являются периферийными, или внешними независимо от их местоположения в компьютерной системе.

Адаптером монитора является видеокарта, адаптером аудиосистемы - звуковая карта. Большинство адаптеров включают в себя контроллеры, управляющие работой устройств.

Контроллер представляет собой электронную схему, с помощью которой он способен управлять устройством без помощи центрального процессора, поэтому каждый контроллер можно считать специализированным процессором.

Для подключения адаптеров на материнской плате установлены специальные разъемы – слоты (порты). Адаптеры некоторых устройств входят в состав материнской платы (так называемые интегрированные адаптеры) – в этом случае на материнской плате имеется разъем для подключения самого устройства.

Центральный процессор

Центральный процессор или CPU (Central Processing Unit) – это устройство, основное назначение которого заключается в выполнении программ.

Процессор состоит из арифметико-логического устройства (АЛУ), устройства управления (УУ), регистров общего назначения (РОН).

Регистры общего назначения предназначены для временного хранения данных, команд и адресов.

АЛУ выполняет числовые и логические операции над данными в соответствии с кодом команды, хранящимся в регистре команд.

УУ осуществляет обмен информацией между процессором и оперативной память.

Информация, хранящаяся в оперативной памяти, может быть двух видов – данные и команды выполняемой программы. Команды и данные передаются в процессор по разным шинам на разные регистры. Для передачи запросов также предусматривается отдельная адресная шина.

УУ выбирает очередную команду из программы, расшифровывает код ее операции и записывает в регистр команд. Если команда предназначается для обработки данных, то в регистр данных из оперативной памяти пересылаются соответствующие данные.

Основными характеристиками процессора являются тактовая частота и разрядность.

Тактовая частота – это количество элементарных операций, выполняемых процессором в единицу времени. Тактовая частота измеряется в герцах. Быстродействие современных процессоров составляет 2-4 ГГц.

Разрядность – это количество битов, обрабатываемых микропроцессором за один такт работы. На сегодняшний день существуют 8-, 16-, 32- и 64-разрядные процессоры.

Разрядность и тактовая частота являются основными факторами, определяющими производительность и быстродействие компьютера.

При обработке данных в современных процессорах используются дополнительные приемы, которые увеличивают производительность. Прежде всего, это конвейерная обработка данных, наличие раздельных кэш-памятей для команд и данных, поддержка многопроцессорного режима работы и наличие в архитектуре двух или более АЛУ.

Микропроцессор, имеющий несколько АЛУ, называется многоядерным. В настоящее время стали выпускать двух-, и четырехядерные микропроцессоры.

Наличие двух или более процессоров практически не увеличивает скорость выполнения одной программы (если в ней не предусмотрено распараллеливание вычислений), но если будут запущены одновременно две программы, то производительность увеличится почти в два раза. Если многопроцессорный режим распараллеливает выполнение различных программ, то конвейерная обработка распараллеливает выполнение команд одной программы.