Архитектура современных компьютеров. Основные устройства компьютера, их функции и взаимосвязь.

Компьютер— это универсальное (многофункциональное) программно управляемое устройство для хранения, обра­ботки и передачи информации.

Архитектура ПК— это общее описание структуры и фун­кций компьютера на уровне, достаточном для понимания принципов его работы.

Несмотря на огромное разнообразие, подавляющее боль­шинство современных компьютеров построено с использова­нием общих принципов:

1. Собраны по принципу открытой архитектуры.Специ­фикации на создание тех или иных устройств разраба­тываются отраслевыми объединениями и известны всем заинтересованным производителям. Это позволя­ет собирать компьютеры, подбирая комплектующие в зависимости от заявленных критериев. Архитектуры также предусматривают обмен данными с любыми устройствами — это позволяет разрабатывать устрой­ства любого назначения, не предусматривавшиеся при проектировании.

2. Соблюдается магистра л ьно-модульный принциппо­строения. В соответствии с этим принципом, компью­тер представляет собой набор блоков, взаимодействую­щих на основе общего канала обмена информацией. Каждый блок выполняет специализированные опера­ции. Обмениваются блоки данными по общему каналу

(шине). Микросхемы поддержки шины и средства взаимодействия блоков собраны на основной плате компьютера — материнской. Такая архитектура позво­ляет организовать обработку любых данных, которые могут быть представлены в цифровой форме.

В 1945 году в своем докладе математик Джон фон Ней­ман описал, как должен быть устроен компьютер для того, чтобы быть универсальным устройством для работы с ин­формацией. Эти принципы носят его имя; говорят о принци­пах фон Неймана или об архитектуре фон Неймана:

• принцип программного управления, согласно которому программа состоит из набора команд, которые выпол­няются процессором друг за другом в определенной по­следовательности ;

• принцип однородности памяти, согласно которому про­граммы и данные хранятся в одной и той же памяти (оперативном запоминающем устройстве — ОЗУ);

• принцип адресности, согласно которому основная па­мять состоит из пронумерованных ячеек и процессору в любой момент времени доступна любая ячейка.

Конструктивно современные компьютеры реализуются в виде взаимодействующих специализированных устройств, созданных из микросхем (основные модули - СБИС), напа­янных на печатных платах.

Процессор— центральное устройство компьютера, вы­полняющее все арифметические и логические операции и управляющее другими устройствами компьютера.

Внутренняя память компьютераделится на две части. ОЗУ — оперативное запоминающее устройство — быстрая, полупроводниковая, энергозависимая память, хранит дан­ные, с которыми непосредственно работает процессор. Ис­пользуется для чтения и для записи информации в адрес­ные ячейки памяти.

ПЗУ — постоянное запоминающее устройство — энерго­независимая память.

В ПЗУ хранится информация, присутствие которой по­стоянно необходимо в компьютере (программы проверки оборудования и первоначальной загрузки ПК). ПЗУ — это память только для чтения, микросхема программируется один раз в заводских условиях.

Объем оперативной памяти, тактовая частота и разряд­ность процессора — это основные характеристики компью­тера.

Данные и программы для обработки сохраняются в опе­ративной памяти, для сохранения их при отключении элек­тропитания используются различные устройства внешней памяти(накопители на жестких («винчестер»), гибких маг­нитных дисках и оптических дисках (CD, DVD-диски)).

Периферийные устройстваслужат для увеличения фун­кциональных возможностей компьютера, удобства ввода и вывода информации.

Основные виды устройств и их взаимодействие показаны на следующей схеме:

Для ввода данных в компьютер и демонстрации результа­тов обработки применяются различные устройства вво­да/вывода(от клавиатуры до принтера).

К компьютеру могут быть подключены как внешние устройства (т. е. вне корпуса компьютера), так и внутрен­ние. Внешние устройства подключаются с помощью специальных преобразователей сигналов (адаптеров) или более сложных устройств управления (контроллеров).

Для подавляющего большинства современных устройств разного назначения предусмотрены стандартные средства подключения — адаптеры и контроллеры, которые уже смонтированы на материнской плате компьютера.

Для обеспечения возможности установки и подключения устройств предусмотрены либо разъемы подключения внеш­них и внутренних устройств (USB, Fire Wire, различные шины подключения устройств внешней памяти) либо воз­можность установки дополнительной платы-контроллера или адаптера в резервные разъемы системной шины.

Билет № 13