Структура ПЭВМ

ПЭВМ включает три основных устройства: системный блок, клавиатуру и монитор. Однако для расширения функциональных возможностей ПЭВМ к ней можно подключать различные дополнительные периферийные устройства: печатающие устройства (принтеры), различные манипуляторы (мышь, джойстик, трекбол, световое перо), устройства ввода информации (сканеры, графические планшеты – дигитайзеры), графопостроители и др.

Эти устройства подсоединяются к системному блоку с помощью кабелей через специальные гнезда (разъемы), которые обычно размещаются на задней стенке системного блока. Дополнительные устройства помешаются при наличии свободных гнезд на материнской плате непосредственно в системный блок, например, модем для обмена информацией с другими ПЭВМ через телефонную сеть. Как правило, ПЭВМ имеют модульную структуру (структура современной ПЭВМ изображена на рис.3.1). Все модули связаны общей шиной (системной магистралью).

Системная магистраль. Она выполняется в виде совокупности шин, используемых для передачи данных, адресов и управляющих сигналов. Количество линий в шине адресов и данных определяется разрядностью кодов адресов и данных, а количество линий в шине управления – числом управляющих сигналов, используемых в ПЭВМ.

Системный блок. Являясь главным в ПЭВМ, этот блок включает в свой состав центральный процессор, сопроцессор, модули оперативной и постоянной памяти, контроллеры, накопители на магнитных дисках и другие функциональные модули. Набор модуле определяется типом ПЭВМ. Пользователи по своему желанию могут изменять конфигурацию ПЭВМ, подключая дополнительные устройства.

1 – системная магистраль (шина); 2 – постоянная память; 3 – память экрана; 4 - оперативная память; 5 – схемы управления шиной; 6 – АЛУ; 7 – регистры;

8 – УУ; 9 – интерфейс клавиатуры; 10 – 12 – контроллеры; 13 – параллельный интерфейс; 14 – сетевой адаптер; 15 – НГМД; 16 – НЖМД; 17 – НМЛ; 18 – ПУ; 19 – интерфейс манипуляторов; 20 – интерфейсы других внешних устройств; 21 – последовательный интерфейс; 22 – модем; 23 – дисплей; 24 – клавиатура.

Рис.3.1

Контроллеры (К). Эти устройства служат для управления внешними устройствами (ВУ). Каждому ВУ соответствует свой контроллер. Электронные модули-контроллеры реализуются на отдельных печатных платах, вставляемых внутрь системного блока. Такие платы часто называют адаптерами ВУ. После получения команды от микропроцессора контроллер функционирует автономно, освобождая микропроцессор от работы с ВУ. Контроллер содержит регистры двух типов – регистр состояния (управления) и регистр данных. Эти регистры часто называют портами ввода-вывода. За каждым портом закреплен определенный номер – адрес порта. Через порты пользователь может управлять ВУ, используя команды ввода-вывода.

Микропроцессор. Ядром любой ПЭВМ является центральный микропроцессор, который выполняет функции обработки информации и управления работой всех блоков ПЭВМ. Конструктивно МП выполнен на одном кристалле (на одной СБИС), иначе говоря, “чипе”. В состав МП входят:

- устройство управления;

- арифметико-логическое устройство;

- внутренняя регистровая память;

- кэш-память

и ряд других устройств.

АЛУ выполняет логические и а также арифметические операции в двоичной системе счисления и двоично-десятичном коде, причем арифметические операции над числами, представленными в форме с плавающей точкой, реализуются в специальном блоке. В некоторых ПЭВМ с этой целью используется арифметический сопроцессор, имеющий собственные регистры данных и управления. Сопроцессор работает параллельно с центральным процессором.

Устройство управления микропроцессорного типа обеспечивает конвейерную обработку данных с помощью блока предварительной выборки (очереди команд).

Производительность микропроцессора значительно повышается за счет буферизации часто используемых команд и данных во внутренней кэш-памяти. При этом снижается число обращений к внешней памяти.

В состав внутренней памяти МП входят функциональные регистры: регистры общего назначения, указатель команд, регистр флагов и регистры сегментов.

Устройство управления МП обеспечивает многозадачность. Многозадачность – способ организации работы ПЭВМ, при котором в ее памяти одновременно содержатся программы и данные для выполнения нескольких задач.

Оперативная память(ОП). Она строится на микросхемах и является энергозависимой: при отключении питания информация в ОП теряется. В ОП хранятся исполняемые машинные программы, исходные и промежуточные данные и результаты. Емкость ОП измеряется в мегабайтах и в современных ПЭВМ составляет 256 Мб и более.

Постоянная память (ПП). Она является энергонезависимой, используется для хранения системных программ, в частности, базовой системы ввода-вывода (BIOS), вспомогательных программ и т.п. Программы, хранящиеся в ПП, предназначены для постоянного использования микропроцессором.