Магистрально-модульный принцип построения компьютера: основные элементы и их назначение

Архитектура современного ПК (Структура эвм. основные элементы пк)

Тема курсовой работы — «Архитектура современного ПК». Персональный компьютер (ПК) – это настольная или переносная ЭВМ, удовлетворяющая требованиям общедоступности и универсальности применения. ПК стал обязательным атрибутом в любом современном офисе. Это основная техническая база информационной технологии. Профессионалы, работающие вне компьютерной сферы, считают непременной составляющей своей компетентности знание аппаратной части персонального компьютера, хотя бы его основных технических характеристик. Особенно велик интерес к компьютерам среди молодежи, широко использующей их для своих целей.

Актуальность выбранной темы связана с тем, что современный рынок компьютерной техники столь разнообразен, что довольно не просто определить конфигурацию ПК с требуемыми характеристиками. Без специальных знаний здесь практически не обойтись.

В практической части описано решение задачи по расчету средней цены 1 литра топлива, с использованием ППП MS Excel 2007 и его инструмента – сводной гистограммы.

Для выполнения и оформления курсовой работы были использованы: ноутбук Acer (IBM-совместный), с микропроцессором Intel® Pentium ® Dual CPU T2370 @ 1.73GHz 1.73 GHz, с оперативной памятью объемом 2038 Мбайт, с жестким диском 200 Гбайт, цветной струйный принтер HP Deskjet. В курсовой работе использовались программные средства: операционная система MS Windows Vista ® Home Premium, пакеты прикладных программ: текстовый процессор MS Word, табличный процессор MS Excel, программа подготовки презентаций MS Office (версия 2007 г.), браузер Mozila Firefox (версия 3.0.18).

Что такое шина данных?

Шина данных имеет в компьютере достаточно важное значение, которое кроется, прежде всего, в передаче информационного потока. Он следует от некоторого одного устройства к другому. Вот самый простой пример: информацией о задаче обмениваются процессор и оперативная память.

Стоит параллельно отметить тот факт, что именно разрядность процессора будет оказывать определяющее влияние на разрядность шины данных. А что же тогда представляет собой разрядность процессора? На самом деле ничего сложного здесь нет. Разрядность процессора есть не что иное, как количество тех двоичных разрядов, которые одновременно процессором и обрабатываются, и передаются.

Характеристики

• Разрядность – количество параллельных линий связи, соответственно, число передаваемых параллельно бит. Первые наборы проводников были 8-разрядными, ныне распространены 64-битные.
• Тактовая частота – число машинных тактов, совершаемых за секунду. Измеряется преимущественно в МГц.
• Пропускная способность – указывает на число байт, пересылаемых по интерфейсу за единицу времени. Определяется как разрядность, умноженная на тактовую частоту.

• ISA, EISA, VESA – старые, практически не используемые стандарты для подключения плат расширения.
• PCI – устаревшая магистраль для коммутации скоростного оборудования.
• AGP – старый интерфейс для графической подсистемы.
• PCIe – современная шина для обмена информацией между процессором и видеокартой.
• USB – универсальный интерфейс для высокоскоростного обмена информацией – подключения накопителей, периферийного оборудования: принтер, МФУ.
• SATA – ряд стандартов, применяемых для подключения жёстких и первых твердотельных накопителей.
• M.2 – инновационное решение для коммутации высокоскоростных SSD.

Основные шины компьютера

Компьютер состоит из множества различных компонентов, это центральный процессор, память, жесткий диск, а также огромное количество дополнительных и внешних устройств, таких как экран, мышка клавиатура, подключаемые флешки и так далее. Всем этим должен управлять процессор, передавать и получать данные, отправлять сигналы, изменять состояние.

Для реализации этого взаимодействия все устройства компьютера связаны между собой и с процессором через шины. Шина — это общий путь, по которому информация передается от одного компонента к другому. В этой статье мы рассмотрим основные шины компьютера, их типы, а также для соединения каких устройств они используются и зачем это нужно.

Шины AGP И PCI Express

Для подключения видеоплаты к северному мосту используется 32-битная шина AGP (Accelerated Graphic Port) с частотой 66 МГц или шина AGP×8, частота которой равна

Более высокую пропускную способность имеет шина PCI Express — ускоренная шина взаимодействия периферийных устройств.

К видеоплате с помощью аналогового разъема VGA или цифрового разъема DVI подключается монитор или проектор.

Магистрали микропроцессорных систем.

Обмен информацией централь­ного процессора (ЦП) с памятью и подсистемой ввода–вывода (ВВ) происходит по внутрисистемной магистрали, представляющей собой единый набор шин си­стемы. Наиболее часто используется трехшинная магистраль с раздельными ши­нами передачи адреса и данных. Она состоит из следующих шин (рис. 3.1.2, а):

● шины данных ШД, предназначенной для обмена данными;

● шины адреса ША, по которой передаются адреса ячеек памяти или портов при обращениях;

● шины управления ШУ, служащей для управления работой системы.

Некоторые микропроцессоры (например, микроконтроллеры МС S –51) имеют совмещенную шину адреса/данных (ША/Д). Микросистема с двухшинной магист­ралью приведена на рис. 3.1.2, б. В этом случае для разделения функций совмещенной шины ША/Д используется строб чтения адреса (ЧтА). При ЧтА = 1 шина ША/Д выполняет функцию передачи адреса, при ЧтА = 0 — функцию передачи данных. Фиксация адреса обычно осуществляется по срезу (переходу ЧтА из 1 в 0) в специальном адресном регистре (рис. 3.1.3, а, б).

Организация пространств памяти и ввода–вывода.

С точки зрения програм­миста память можно представить как упорядоченный набор 8–разрядных ячеек (рис. 3.1.4, а). Каждой ячейке памяти (байту) сопоставляется число (номер), назы­ваемое адресом ячейки. Последовательность адресов составляет целочисленный ряд от 0 до 2 m – 1, где m — разрядность адресного кода, определяемая числом линий адресной шины. Совокупность всех адресов образует адресное простран­ство памяти. Такое пространство и его адрес называют линейными. В рассмот­ренных выше 8–разрядных процессорах линейный адрес эквивалентен физиче­скому адресу, который выставляется на адресную шину для обращения к физи­ческой памяти емкостью 2 16 = 64К байт.

Линейное адресное пространство обеспечивает доступ к любому байту памя­ти (рис. 3.1.4, б). Слова (2 байта) и двойные слова (4 байта) в линейной памяти занимают соседние байты. Порядок расположения байтов внутри слова: сначала младший ( L –байт), затем старший (Н–байт) байт слова (рис. 3.1.4, в, г). Адрес L –байта служит адресом всего слова и может быть как четным, так и нечетным (путем выбора начального адреса Ан).

В адресном пространстве памяти можно выделить три составляющих:

● CSEG ( Code Segment ) — пространство памяти команд (кода, программ);

● DSEG ( Data Segment ) — пространство памяти данных;

● RSEG ( Register Segment ) — пространство памяти программно доступных ре­гистров.

На организацию памяти команд и данных влияет архитектура МС. В системах с гарвардской архитектурой пространства памяти команд и данных разделены. Системы с принстонской архитектурой имеют общую память и единое адресное пространство для команд и данных. Отметим, что при сегментной организации памяти реализуется отдельный доступ к сегментам команд и сегментам данных, однако сами сегменты могут располагаться по любым адресам.

Пространство RSEG может полностью изолироваться от пространства данных DSEG или частично пересекаться с ним. Совмещенное пространство RSEG имеют системы, в которых поддерживается быстрый доступ ко всей или хотя бы некото­рой части памяти данных DSEG . В таких системах отдельные регистры процессо­ра рассматриваются как обычные ячейки памяти данных.

Подсистему ввода/вывода (ВВ) можно представить в виде пространства IOSEG ( Input / Out Segment ) и правил доступа к нему. Возможно два вида про­странств IOSEG :

● изолированное пространство IOSEG , которое представляется набором из n ячеек (портов), с произвольным доступом к каждой из них. Для большинства МС разрядность портов составляет 8 или 16 бит. Подобно пространству па­мяти пространство ВВ линейно упорядочено. Каждый элемент пространства IOSEG имеет свой адрес. Диапазон адресов зависит от числа m адресных разрядов и имеет пределы 0 и 2 m –

1. Для многих процессоров предусмотре­ны команды обращения к портам, например, ввода IN и вывода OUT ;

● совмещенное пространство IOSEG , для которого в пространстве памяти дан­ных DSEG выделяются области для адресации портов. Как будет показано ниже, в этом случае используется такая же организация доступа к портам, как и к ячейкам памяти.

Организация обращения к памяти и устройствам ввода/вывода.

При 16–раз­рядной адресной шине ЦП пространство памяти ограничено адресами 0000…FFFFh в шестнадцатеричной ( h ) системе, что соответствует десятичным номерам ячеек памяти от 0 до 65535. Требуемый объем памяти определяется типом и числом выбранных микросхем памяти, используемых в качестве модулей памяти.

Для понимания принципов организации обращения к памяти рассмотрим при­мер. Будем полагать что, объем памяти МС составляет 4К байт. При этом память содержит один модуль постоянной памяти ПЗУ и 255 модулей оперативной памяти ОЗУ объемом по 256 байт каждый. Модули памяти имеют восемь адресных входов А7…..А0, вход выборки кристалла CS , входы чтения/записи и выходы данных.

Схема организации обращения к памяти для этого случая приведена на рис. 3.1.5. Для обращения к памяти необходимо задействовать 12 линий адрес­ной шины. Для выбора ячейки в модуле памяти отведены младшие разряды адре­са А7, А0. Коды младших адресных разрядов подаются на адресные входы всех модулей одновременно. Выбор требуемого k –го модуля памяти производит­ся подачей сигнала ¯ CS = 0 низкого уровня на вход выборки кристалла. Эти сигна­лы формируются на выходе дешифратора DC . На входы дешифратора поступают сигналы старших разрядов адресов А11…..А7. Чтение из ПЗУ и ОЗУ и запись в ОЗУ инициируется низким уровнем сигналов ¯ЧтП и ¯ЗпП. При высоком уровне сигналов модули памяти находятся в пассивном состоянии. Это позволяет исполь­зовать адресную шину для организации обращения к устройствам ввода/вывода.

Правая часть рис. 3.1.5 иллюстрирует принцип организации обращения к внеш­ним устройствам — устройству ввода/вывода (УВ/В), устройству ввода (УВв) и устройству вывода (УВыв). Для адресации к устройствам отведены младшие адресные разряды А7, А0. Работа устройств ввода–вывода и ввода иницииру­ется подачей сигнала записи ¯ЗпУВВ, а устройств ввода–вывода и вывода — подачей сигнала чтения ¯ЧтУВВ. С выходов устройств снимаются 8–разрядные операнды данных и сигнал готовности Гт (возможны также сигналы ЗАПРОСА ЗАХВАТА, ЗАПРОСА ПРЕРЫВАНИЯ и др.). При 8–разрядной адресации возможно подключение 256 устройств ввода–вывода или одновременно 256 устройств вво­да и 256 устройств вывода.

Читайте также

9.5. Пример построения диаграммы кооперации В качестве примера рассмотрим построение диаграммы кооперации для моделирования процесса телефонного разговора с использованием обычной телефонной сети (см. главу ф. Напомним, что объектами в этом примере являются два

§ 76. Два главных принципа построения интерфейсов 21 декабря 2001По своему управлению микросистема Radiotehnika R-100 принципиально отличается от всех музыкальных систем, представленных сегодня на рынке. В Студии Лебедева придумана концепция с двумя идентичными пультами, каждый

Внешние устройства компьютера

Внешних устройств для ПК производится очень много: и типов, и моделей. Назовем некоторые из них, которые могут представлять интерес в самом начале знакомства с компьютером (и которые не входят в базовую конфигурацию компьютера).

• Память (внутренняя, внешняя)
• Внешняя память,предназначенная для временного хранения информации
• Магнитный принцип записи и считывания информации

Устройство для длительного хранения данных и программ. Своего рода библиотека компьютера, где хранятся все программы и данные.

В накопителях на гибких магнитных дисках (НГМД) и накопителях на жестких магнитных дисках (НЖМД), или винчестерах, в основу записи информации положено намагничивание ферромагнетиков в магнитном поле, хранение информации основывается на сохранении намагниченности, а считывание информации базируется на явлении электро­магнитной индукции. Считывание и запись информации на вращающийся намагничивающийся диск осуществляется с помощью магнитных головок, которые перемещаются вдоль заранее размеченных дорожек. Жесткий диск отличается большой емкостью (сотни и даже тысячи Гбайт).

Оптический принцип записи и считывания информации

Лазерные дисководы используют оптический принцип чтения информации.

В процессе записи информации на лазерные диски для создания участков поверхности с различными коэффициентами отражения применяются различные технологии: от простой штамповки до изменения отражающей способности участков поверхности диска с помощью мощного лазера. Информация на лазерном диске записывается на одну спиралевидную дорожку, содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью

• Гибкие магнитные диски
• Жесткие магнитные диски

Жесткий магнитный диск представляет собой несколько десятков дисков, размещенных на одной оси, заключенных в металлический корпус и вращающихся с большой угловой скоростью.

Лазерные дисководы и диски

На лазерных CD – ROM и DVD – ROM дисках хранится информация, которая была записана на них в процессе изготовления. Запись на них новой информации невозможна.

Существуют CD – R и DVD – R диски, на них информация может быть записана, но только 1 раз. Для записи и перезаписи на диски используются CD – RW и DVD – RW дисководы.

Flash — память

Flash – память представляет собой микросхему, помещенную в миниатюрный корпус. Для считывания или записи информации карта памяти вставляется в специальные накопители, встроенные в мобильные устройства или подключаемые к компьютеру через USB – порт.

Флэш-диск.

Сканер

Принтер. Устройство, подключаемое к компьютеру и предназначенное для печати информации на твердый носитель, обычно на бумагу.

Самые распространенные типы принтеров — это струйные, лазерные и матричные..