Архитектура персонального компьютера. Назначение основных узлов. Функциональные характеристики компьютера.

Компьютер - это многофункциональное электронное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации.

В основу построения большинства компьютеров положены принципы, сформулированные Джоном фон Нейманом:

1. Принцип программного управления - программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.

2. Принцип однородности памяти - программы и данные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять те же действия, что и над данными.

3. Принцип адресности - основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек.

Под архитектурой компьютера понимается его логическая организация, структура и ресурсы, т.е. средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных.

Компьютеры, построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру.

Архитектура компьютера определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов компьютера, к которым относятся:

- центральный процессор;

- основная память;

- внешняя память;

- периферийные устройства.

Конструктивно персональные компьютеры выполнены в виде центрального системного блока, к которому через специальные разъемы присоединяются другие устройства.

В состав системного блока входят все основные узлы компьютера:

- системная плата;

- блок питания;

- накопитель на жестком магнитном диске;

- накопитель на гибком магнитном диске;

- накопитель на оптическом диске;

- разъемы для дополнительных устройств.

Структурная схема персонального компьютера

На системной (материнской) плате в свою очередь размещаются:

- микропроцессор;

- математический сопроцессор;

- генератор тактовых импульсов;

- микросхемы памяти;

- контроллеры внешних устройств;

- звуковая и видео карты;

- таймер.

Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе. Модульный принцип позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией. Все контроллеры устройств взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемую системной шиной. Системная шина выполняется в виде печатного мостика на материнской плате.

Системная шина является основной интерфейсной системой компьютера, обеспечивающей сопряжение и связь всех его устройств между собой. 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.

Порты ввода-вывода всех устройств через соответствующие разъемы (слоты) подключаются к шине либо непосредственно, либо через специальные контроллеры (адаптеры).

Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками компьютера и состоит из оперативно- запоминающего устройства (ОЗУ) и постоянно запоминающего устройства (ПЗУ)

Внешняя память используется для долговременного хранения информации, которая может быть в дальнейшем использована для решения задач.

Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических символов, частота которых задает тактовую частоту компьютера. Промежуток времени между соседними импульсами определяет такт работы машины.

Источник питания - это блок, содержащий системы автономного и сетевого питания компьютера.

Таймер - это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие автоматический съем текущего момента времени. Таймер подключается к автономному источнику питания и при отключении компьютера от сети продолжает работать.

Внешние устройства компьютера обеспечивают взаимодействие компьютера с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими компьютерами.

Основными функциональными характеристиками персонального компьютера являются:

1) Производительность, быстродействие, тактовая частота.

Производительность современных ЭВМ измеряют обычно в миллионах операций в секунду.

2) Разрядностьмикропроцессора и кодовых шин интерфейса

Разрядность - это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации; чем больше разрядность, тем, при прочих равных условиях, будет больше и производительность ПК.

3) Типы системного и локальных интерфейсов.

Разные типы интерфейсов обеспечивают разные скорости передачи информации между узлами машины, позволяют подключать разное количество внешних устройств и различные их виды.

4) Емкость оперативной памяти.

Емкость оперативной памяти измеряется обычно в Мбайтах. Многие современные прикладные программы с оперативной памятью, имеющей емкость меньше 16 Мбайт просто не работают либо работают, но очень медленно.

5) Емкость накопителя на жестких магнитных дисках (винчестера).

Емкость винчестера измеряется обычно в Гбайтах.

6) Тип и емкость накопителей на гибких магнитных дисках

Сейчас применяются накопители на гибких магнитных дисках, использующие дискеты диаметром 3,5 дюйма, имеющие стандартную емкость 1,44

7) Наличие, виды и емкость КЭШ-памяти

КЭШ-память - это буферная, недоступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операции с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах. Наличие КЭШ-памяти емкостью 256 Кбайт увеличивает производительность персонального компьютера примерно на 20%.

8) Типвидеомонитора и видеоадаптера.

9) Наличие и тип принтера.

10) Наличие и тип накопителя на компакт дисках CD ROM.

11) Наличие и тип модема.

12) Наличие и виды мультимедийных аудио-видео средств.

13) Имеющееся программное обеспечение и вид операционной системы.

14) Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ.

Аппаратная и программная совместимость с другими типами ЭВМ означает возможность использования на компьютере, соответственно, тех же технических элементов и программного обеспечения, что и на других типах машин.

15) Возможность работы в вычислительной сети.

16) Возможность работы в многозадачном режиме

Многозадачный режим позволяет выполнять вычисления одновременно по нескольким программам (многопрограммный режим) или для нескольких пользователей (многопользовательский режим).

17) Надежность

Надежность — это способность системы выполнять полностью и правильно все заданные ей функции.

18) Стоимость.

19) Габариты и вес.