Структура персонального компьютера

Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК (IBM PC) (рис.1).

Микропроцессор (МП) (Central Processing Unit (CPU) – центральный процессор, предназначенный для автоматического считывания команд программы, их расшифровки и выполнения.

Основные характеристики – тактовая частота (количество тактовых импульсов в секунду) и разрядность процессора (число одновременно обрабатываемых битов). Производительность работы компьютера (быстрота выполнения операций) зависит от тактовой частоты процессора.

Функции процессора:

- обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций;

- программное управление работой устройств компьютера.

В состав микропроцессора входят:

• устройство управления (УУ) — формирует и подает во все блоки машины в
нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; опорную последовательность импульсов устройство управления получает от генератора тактовых импульсов;

• арифметико - логическое устройство (АЛУ) — предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией (в некоторых моделях ПК для ускорения выполнения операций к АЛУ подключается дополнительный математический сопроцессор);

Рис. 1.Структурная схема персонального компьютера

· микропроцессорная память (МПП) — служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины. МПП строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, ибо основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора. Регистры процессора - устройство обладающее наибольшей скоростью обмена информацией;

· интерфейсная система микропроцессора - реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода-вывода (ПВВ) и системной шиной. Интерфейс (interface) — совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Порт ввода-вывода

(I/O — Input/Output port) — аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.

Генератор тактовых импульсов. Он генерирует последовательность электрических

импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины.

Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта

работы машины или просто такт работы машины.

Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик

персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы, ибо каждая

операция в машине выполняется за определенное количество тактов.

Системная шина. Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая

сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина включает в себя:

· кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;

· кодовую шину адреса (КША), включающую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;

· кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;

· шину питания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

· Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

1) между микропроцессором и основной памятью;

2) между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних устройств;

3) между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме
прямого доступа к памяти).

Все блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры (адаптеры).Контроллер(адаптер) –устройство, которое связывает периферийное оборудование или каналы связи с центральным процессором, освобождая процессор от непосредственного управления функционированием данного оборудования.

Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему – контроллер шины, формирующий основные сигналы управления. Обмен информацией между внешними устройствами и системной шиной выполняется с использованием ASCII-кодов.

Видеосистема ПК состоит из трех компонентов:

- Монитор – устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.);

- Видеоадаптер – это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графика) и управляет работой дисплея, содержит видеопамять, регистры ввода, вывода и модуль BIOS(система настройки конфигурации ПК). Видеоадаптер посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения.

- Программное обеспечение (драйверы видеосистемы - Software) совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.