Структурная схема персонального компьютера

 

Аппаратные средства современных персональных компьютеров представляют собой совокупность электронных, электромеханических, электромагнитных и электронно-оптических устройств. Каждое устройство выполняет определенный набор функций, определяемых комбинацией входных управляющих электрических сигналов – команд.

Основное назначение компьютера – выполнять программы, представляющие собой набор команд.

Команда – это инструкция, предписывающая компьютеру выполнять ту или иную операцию (умножить два числа, записать данные на диск и т.д.) Все команды и все данные в компьютере представлены комбинациями битов (чисел).

Устройством, которое обрабатывает информацию, является процессор.

Процессор – электронное устройство, обрабатывающее различные виды информации в форме последовательности электрических импульсов. Такие последовательности можно записать в виде цепочки нулей и единиц (есть импульс – единица, нет импульса – нуль), которые называются машинным языком.

Последовательность этих команд называется программой. Устройство управления “переводит” команды программ на язык команд, понятных исполнителям, и синхронизирует их работу.

Исторически компьютер появился, как машина для вычислений и назывался электронной вычислительной машиной – ЭВМ. Структура такого устройства была описан знаменитым математиком Дж. Фон Нейманом в 1945 г., рис. 3.3.

 

Рис. 3.3. Классическая структура ЭВМ

 

Структура ЭВМ — это модель, устанавливающая состав основных частей ЭВМ и способы установления связей между ними.

В классической структуре ЭВМ выделяют арифметико-логическое устройство, устройство управления, запоминающее устройство и внешние устройства ввода-вывода.

Охарактеризуем отдельные блоки вычислительных устройств.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) обеспечивает выполнение процедур преобразования данных. Преобразует информацию, выполняя сложение, вычитание и основные логические операции “И”, “ИЛИ”, “НЕ”.

Устройство управления (УУ) обеспечивает управление процессом обработки данных и организует весь процесс выполнения программ. Устройство управления выбирает команды программы из основной памяти, интерпретирует суть команды и запускает нужную схему арифметико-логического устройства.

Запоминающие устройства (ЗУ) обеспечивают промежуточное хранение обрабатываемых процессором данных. Основная память ЭВМ включает оперативную и постоянную память.

Оперативная память (ОЗУ) - устройство, обеспечивающее временное хранение команд и данных в процессе выполнения программы. Оперативные запоминающее устройство хранит данные, адреса и команды, обладает высокой скоростью записи и чтения чисел. Состоит из некоторого числа пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться обрабатываемые данные или программы. Все ячейки памяти одинаково доступны для других устройств компьютера.

Постоянная память (ПЗУ) - устройство, обеспечивающее постоянное хранение и возможность считывания важной информации для функционирования ЭВМ.

Устройства ввода-вывода (Увв, Увыв) – получают информацию извне, выводят ее получателю.

Структура современного персонального компьютера представлена рис. 3.4.

Достижения микроэлектроники позволили объединить на одной интегральной схеме, называемой микропроцессором (МП) или процессором, АЛУ и УУ.

Уменьшение габаритов ОЗУ позволило разместить МР и ОЗУ на одной электронной плате, называемой системной или материнской.

Все связи между отдельными устройствами объединены в пучок параллельных проводов – системную шину. В состав системной шины входят шина данных, по которой передаются данные из ОЗУ в МП, шина адреса и шина управления.

 

 

 

Системная плата

 

Рис. 3.4. Структурная схема персонального компьютера

 

Устройства ввода-вывода разделены на собственно устройства ввода-вывода и управляющие ими контролеры (карты), включаемые в системную плату или устанавливаемые прямо на ней.

Новым в структуре современного персонального компьютера и принципе его действия являются сигналы и понятие прерываний, рис. 3.4. Прерывания появились в связи с переходом от математических вычислений к обработке информации в реальном масштабе времени.

В современных компьютерах возможна параллельная работа нескольких процессоров. За счет распараллеливания выполнения одной задачи или параллельного выполнения многих задач достигается увеличение общей производительности компьютера. Для этого предусматриваются цепи, связывающие между собой отдельные процессоры.