Архитектура ЭВМ и вычислительных систем.
1. Функциональная и структурная организация ПК
2. Параметры процессоров. Основные принципы построения и работы процессора.
3. Системная (материнская) плата и ее компоненты.
4. Организация оперативной памяти, ее характеристики и режимы работы.
5. Назначения, структура и характеристики базовой системы ввода вывода.
6. Логические основы вычислительной техники.
Функциональная и структурная организация ПК
Различают два основных класса компьютеров:
Аналоговые компьютеры – обрабатывают непрерывно меняющиеся физические величины, которые являются аналогами вычисляемых величин;
Цифровые компьютеры – обрабатывают данные в виде числовых двоичных кодов.
Архитектура компьютера – описание устройств и принципов работы компьютера достаточные для пользователя и программиста.
В основу современных компьютеров положены
Принципы Джон фон Неймана (1946г),
1- принцип программного управления. Из него следует, что 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.
3- принцип адресности. Структурно основная память состоит из перенумерованных ячеек, процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка.
Принцип открытой архитектуры: правила построения компьютера, в соответствии с которыми каждый новый узел (блок) должен быть совместим со старым, и легко устанавливаться в том же месте в компьютере.
Функциональные блоки компьютера делятся на следующие группы:
- устройства хранения (массовые накопители),
- устройства ввода,
- устройства вывода,
-устройства передачи/приема,
- устройство управления,
Они связаны между собой общей шиной – магистралью. Физически магистраль представляет собой многопроходную линию с гнездами для подключения электронных схем. Совокупность проводов магистрали разделяется на отдельные группы: шину адреса, шину данных и шину управления.
Структура персонального компьютера
Согласно ГОСТ 27201-87 персональный компьютер должен состоять из:
· базового комплекта;
· периферийных устройств;
· других технических и программных средств, необходимых для удовлетворения запросов пользователя.
· Под базовым комплектом ПК будем понимать установленный в него необходимый и достаточный (минимальный) для функционирования набор узлов и агрегатов. Базовый комплект ПК должен включать:
· микропроцессор;
· оперативное и постоянное запоминающие устройства;
· основные периферийные устройства: клавиатуру и устройство отображения информации (дисплей);
· средства подключения основных периферийных устройств (адаптеры, контроллеры);
· базовое программное обеспечение (ПО): операционную систему, программы контроля работоспособности ПК и пакеты прикладных программ общего назначения;
· источник питания.
Параметры процессоров. Основные принципы построения и работы процессора.
Процессор
(CPU - central processor unit)
n - это главная микросхема компьютера, он разрешает выполнять программный код, находящийся в памяти и руководит работой всех устройств компьютера.
n - это кристалл кремния очень маленьких размеров.
n Процессор состоит из ячеек, в которых обрабатываются данные, называемые регистрами.
n Регистры:
• регистры данных
• счётчик команд
• регистр команд
• адресный регистр
• специальные регистры
Каждый процессор имеют свою систему команд
n У каждой команды есть свой код, который называют код операции.
n Машинные команды, которые обрабатывает процессор состоят из двух основных частей: код операции и адресная часть
К процессору подходят магистрали передачи сигналов:
адресная шина - соединяет процессор с оперативной памятью;
- шина данных - по ней в регистры процессора передаётся содержимое ячеек памяти и отправляются результаты обработки назад в оперативнуюпамять;
- шина управляющих сигналов.
тактовый генератор - устройство, которое синхронизирует работу всех устройств и определяет скорость работы процессора.
Параметры процессора
n Тактовая частота
n Разрядность
n Рабочее напряжение
n Коэффициент внутреннего умножения тактовой частоты
n Кэш-память
алгоритм работы процессора
n 1 такт. Изменение СК (счётчика команд).
n 2 такт. Считывание команды, адрес которой содержится в СК, из ОЗУ в РК (регистр команд).
n 3 такт. Расшифровывание машинной команды дешифратором: определение кода операции и адреса данных.
n 4 такт. Выполнение расшифрованной операции арифметико-логическим устройством