Магистрально-модульный принцип — в помощь студенту

Что такое магистрально-модульный принцип построения компьютера? На чем он базируется? Каково техническое назначение такого принципа и зачем он вообще нужен в устройствах? На эти и другие вопросы мы постараемся ответить в ходе данной статьи.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Что такое магистраль в компьютере?

Магистрально-модульный принцип - в помощь студенту

Магистраль иначе именуется специалистами как системная шина. Соответственно, магистрально-модульный принцип построения компьютера тогда будет базироваться на существовании некоторой шины данных, по которой они, собственно, и будут передаваться. На самом деле мы недалеки от правды. Магистраль компьютера – сложное техническое устройство, которое включает в себя три шины многоразрядного типа. Конкретнее о них будет сказано далее в статье, сейчас же расскажем в общих чертах, чтобы сформировать в понимании некоторую структуру и ассоциации, которые, быть может, кому-то в будущем послужат помощью.

Итак, магистраль компьютера включает в себя шину данных, а также шину адреса и управления. Что представляют собой эти шины? С точки зрения техники вышеназванные шины представляют собой систему линий многопроводного характера.

Если говорить по существу, то именно к магистрали крепятся такие устройства, как планки процессора и оперативной памяти. Есть такое понятие, как устройства ввода и вывода. Это периферия, которой мы так привыкли пользоваться: клавиатуры, мониторы, мыши.

Все это также подключается к магистрали. Магистрально-модульный принцип построения компьютера предполагает также подключение к системной шине устройств, хранящих информацию.

Все эти устройства между собой обмениваются некоторым потоком информации, передающимся на любимом нами двоичном коде – так называемом “машинном языке”.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Счет 40 «выпуск продукции» - в помощь студенту

Оценим за полчаса!

Что такое шина данных?

Магистрально-модульный принцип - в помощь студенту

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.

Зачем нужна шина адреса?

Магистрально-модульный принцип - в помощь студенту

Магистрально-модульный принцип, как мы выяснили ранее, предполагает наличие трех шин. Назначение первой из них мы уже разобрали. А с вопросом о том, зачем нужна шина адреса, разберемся сейчас.

Итак, представьте себе такую вещь: пусть каждое устройство компьютера (ну или же можно взять ячейку планки оперативной памяти) имеет определенный адрес. К этим устройствам, к слову, процессор и передает данные. Чтобы адрес передать, как раз и используют адресную шину.

На этом этапе следует сделать одно достаточно важное замечание: адрес передается исключительно в одностороннем порядке. Инициатором-источником сигнала служит центральный процессор, а вот роль приемников в этой своеобразной системе играют устройства компьютера.

Это, как говорилось ранее, и оперативная память, и периферийный устройства, и так далее.

И вот когда разговор заходит уже о том, с чем связана разрядность шины адреса, можно выяснить одну очень интересную вещь. На самом деле разрядность данной шины будет оказывать влияние на объем так называемой адресуемой памяти.

Его специалисты также называют адресным пространством. Причем будет оказываться даже не влияние, а полное определение. Иначе говоря, количество ячеек, приходящихся на оперативную память, и является адресуемой памятью.

Она рассчитывается согласно следующей формуле: X = 2^y. Здесь Y – разрядность шины.

Какой смысл имеет наличие шины управления?

Магистрально-модульный принцип - в помощь студенту

Шина управления также занимается передачей. Только не информационных потоков, а сигналов. Стоит сказать, что эти сигналы, по сути дела, и определяют, какой характер имеет обмен информацией, которая “гуляет” по всей магистрали. Проще говоря, сигналы говорят центральному процессору о том, какую операцию необходимо производить в настоящий момент времени. Это может быть как считывание данных из памяти, так и наоборот – запись новых данных. Кроме того, шина управления помогает синхронизировать дерево процессов, способствующих обмену информацией между теми или другими отдельными устройствами.

Как устроен центральный процессор?

Магистрально-модульный принцип - в помощь студенту

Магистрально-модульный принцип построения ПК предполагает, что существует не только архитектура, составляемая из трех шин. Материнская плата, безусловно, объединяет разрозненные компьютерные детали в единое целое, благодаря чему мы на выходе получаем стабильную работу компьютера или ноутбука, другого устройства подобного рода. Но именно центральный процессор задает единую частоту, на которой будет работать вся система. Не будь его – и каждый отдельный элемент, каждая отдельная деталь работала бы на своей частоте и со своим интервалом времени. И что тогда? Тогда быстродействие компьютера было бы снижено в огромное количество раз, а его работа оказалась бы просто бессмысленной.

Центральный процессор представляет собой микросхему (или же электронный блок). Он занимается исполнением машинного кода, на котором пишутся те или иные программы.

Если угодно, то центральный процессор исполняет инструкции, которые определяют работу компьютера как одного целого механизма. ЦПУ можно по праву назвать самым главным элементом аппаратного компьютерного обеспечения.

Он также имеет место и в случае программирующих логических контроллеров. Иногда ЦП называют также микропроцессором.

Проводя аналогию с человеческим организмом, можно сказать, что центральный процессор есть не что иное, как “мозг”. Только он может выдать разрешение на выполнение той или иной программы.

Он, наряду с материнской платой, командует тем, что происходит в компьютере, какие элементы подключаются к выполнению определенного задания, а какие – отключаются или перенаправляются на решение других задач.

Заключение

Итак, что мы узнали в ходе данной статьи? Магистрально-модульный принцип построения компьютера предполагает наличие системы из трех шин, каждая из которых имеет свои цели, а также центрального управляющего устройства (именуемого процессором) и остальных элементов. Шины передают сигналы, транслируемые от “центра” к периферийным устройствам, а также сигналами показывают, какой характер имеет эта информация.

Источник: https://www.syl.ru/article/195707/mod_magistralno-modulnyiy-printsip-postroeniya-kompyutera-osnovnyie-elementyi-i-ih-naznachenie

Магистрально-модульный принцип построения компьютера

Магистрально-модульный принцип построения компьютера       Компьютер (от анг. computer – вычислитель) – это программируемое электронное устройство, предназначенное для накопления, обработки и передачи информации. 

      Архитектура компьютера – это его описание на некотором общем уровне, включающее логическую организацию, структуру и ресурсы компьютера.

  •       В основу архитектуры современных компьютеров положены принципы Джона фон Неймана и магистрально-модульный принцип.
  •      Суть этих принципов:
  •       1. Джон фон Нейман выдвинул идею нового типа логической организации ЭВМ:
  •   Наличие устройства ввода-вывода информации;
  •   Адресуемая память;
  •   Процессор, состоящий из устройства управления и арифметико-логического устройства;
  •   Данные и программы хранятся вместе

      Именно эти устройства являются базовыми и достаточными для работы компьютера на пользовательском уровне.

      2. Компьютер не является неделимым, цельным объектом. Он состоит из некоторого количества устройств – модулей. (Комплектовать свой компьютер из этих модулей пользователь может по собственному желанию).А связаны все модули компьютера между собой через набор электронных линий – магистраль(системная шина). Шина — это кабель, состоящий из множества проводов.

  1.      Магистраль обеспечивает обмен данными между устройствами компьютера.
  2. Магистрально-модульный принцип - в помощь студенту
  3.      Магистраль состоит из трех частей:
  1. Шина адреса, на которой устанавливается адрес требуемой ячейки памяти или устройства, с которым будет происходить обмен информацией.

  2. Шина данных, по которой будет передаваться необходимая информация.

  3. Шина управления, регулирующая этот процесс. (по шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Эти сигналы показывают – какую операцию следует производить).

      Для того, чтобы компьютер функционировал правильно, необходимо, чтобы все его устройства работали дружно, «понимали» друг друга и «не конфликтовали». Это обеспечивается благодаря одинаковому интерфейсу, который имеют все устройства компьютера.       Интерфейс – это средство сопряжения двух устройств, в котором все физические и логические параметры согласуются между собой.

      Так как обмен данными между устройствами происходит через магистраль, то для согласования интерфейсов все внешние устройства подключаются в шине не напрямую, а через свои контроллеры(адаптеры) и порты.

Магистрально-модульный принцип - в помощь студенту

     Порты бывают последовательные и параллельные. К последовательным портам присоединяют медленно действующие или удаленные устройства (мышь, модем), а к параллельным более быстрые (сканер, принтер). Клавиатура и монитор подсоединяется к специализированным портам.

     Для того, чтобы по ошибке или незнанию не подключить устройство к чужому порту, каждое устройство имеет индивидуальную форму штеккера, не подходящую к «чужому» разъему.

Магистрально-модульный принцип - в помощь студентуМагистрально-модульный принцип - в помощь студенту

Источник: http://dpk-info.ucoz.ru/publ/31-1-0-50

Магистральная архитектура как основа современных ЭВМ

Современные ЭВМ могут иметь различную архитектуру, но обязательно содержат в своей структуре следующие элементы (Арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее арифметические и логические операции. Устройство управления (УУ), которое организует процесс выполнения программ.

Запоминающее устройство (память) для хранения программ и данных. Внешние устройства для ввода–вывода информации (ВУ).

) и используют основной принцип функционирования ЭВМ – принцип программируемости, дополненный новыми принципами, к которым можно отнести принципы модульности, магистральности и микропрограммируемости.

Модульность – это способ построения компьютера на основе набора модулей. Модулем называется конструктивно и функционально законченный электронный блок в стандартном исполнении. Это означает, что с помощью модуля может быть реализована какая-то функция либо самостоятельно, либо совместно с другими модулями.

Магистральность – это способ соединения между различными модулями компьютера, когда входные и выходные устройства модулей соединяются одними и теми же проводами, совокупность которых называется шиной. Магистраль компьютера состоит из нескольких групп шин, разделяемых по функциональному признаку — шина адреса, шина данных, шина управления.

Микропрограммируемость – это способ реализации принципа программного управления. Суть его состоит в том, что принцип программного управления распространяется и на реализацию устройства управления.

Другими словами, устройство управления строится точно так же, как и весь компьютер, только на микроуровне, т.е.

в составе устройства управления имеется своя память, называемая управляющей памятью или памятью микрокоманд, свой «процессор», свое устройство управления и т. д.

Децентрализация управления предполагает иерархическую организацию структуры ЭВМ. Централизованное управление осуществляет устройство управления главного, или центрального, процессора.

Подключаемые к центральному процессору модули (контроллеры и КВВ) могут, в свою очередь, использовать специальные шины или магистрали для обмена управляющими сигналами, адресами и данными.

Инициализация работы модулей обеспечивается по командам центральных устройств, после чего они продолжают работу по собственным программам управления. Результаты выполнения требуемых операций представляются ими “вверх по иерархии” для правильной координации всех работ.

Иерархический принцип построения и управления характерен не только для структуры ЭВМ в целом, но и для отдельных ее подсистем.

Использование рассмотренных принципов и объединение в одном устройстве, названом центральный процессор (ЦП), АЛУ и УУ, привели к видоизмененной структуре современной ЭВМ, изображенной на рис. 1.

Магистрально-модульный принцип - в помощь студенту

Наиболее распространенной является структура вычислительной системы (ВС), имеющая две или три (в большинстве случаев) общих магистрали (шины), к которым под воздействием устройств управления могут поочередно подключаться, входящие в систему узлы (см. рис. 2).

Читайте также:  Фондовый рынок в россии - в помощь студенту

Магистрально-модульный принцип - в помощь студенту

В приведенной на рис. 2. схеме, обработку информации осуществляет ЦП, синхронизируемый тактовыми импульсами устройства синхронизации. Обмен информацией между МП и остальными блоками ВС осуществляется по трем магистралям (шинам): адресной, данных и управляющей.

Магистраль адреса (МА, ША) служит для передачи кода адреса, по которому производится обращение к устройствам памяти ввода-вывода и прочим внешним устройствам. Обрабатываемая информация и результаты вычислений передаются по магистрали данных  (МД, ШД).

Магистраль управления (МУ) передает управляющие сигналы на все блоки ВС, настраивая устройства, участвующие в выполняемой команде, на нужный режим работы.

Использование в ВС трех магистралей обеспечивает высокое быстродействие и упрощает процесс вычисления. Возможно построение ВС с одной или двумя магистралями, по которым последовательно передаются код адреса и обрабатываемая информация, но при этом значительно возрастает время выполнения команды и усложняется организация обмена информацией между узлами.

Источник: https://neudov.net/4students/otvety-po-pive/magistralnaya-arxitektura-kak-osnova-sovremennyx-evm/

Магистрально-модульный принцип построения компьютера

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип. Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между модулями.

  • Магистральный (шинный) принцип обмена информацией
  • Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по трем многоразрядным шинам (многопроводным линиям), соединяющим все модули: шине данных, шине адресов и шине управления.
  • Разрядность шины данных связана с разрядностью процессора (имеются 8-, 16-, 32-, 64-разрядные процессоры).

Данные по шине данных могут передаваться от процессора к какому-либо устройству, либо, наоборот, от устройства к процессору, т. е. шина данных является двунаправленной. К основным режимам работы процессора с использованием шины данных можно

отнести следующие: запись/чтение данных из оперативной памяти, запись/чтение данных из внешней памяти, чтение данных с устройства ввода, пересылка данных на устройство вывода.

Магистрально-модульный принцип - в помощь студенту

Рисунок 2

Выбор абонента по обмену данными производит процессор, который формирует код адреса данного устройства, а для оперативной памяти код адреса ячейки памяти. Код адреса передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении от процессора к оперативной памяти и устройствам, т. е. шина адреса является однонаправленной.

Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой процессором памяти. Имеются 16-, 20-, 24- и 32-разрядные шины адреса.

Каждой шине соответствует свое адресное пространство, т. е. максимальный объем адресуемой памяти:

  1. 216 = 64 Кб
  2. 220 = 1 Мб
  3. 224 = 16 Мб
  4. 232 = 4 Гб

В персональных компьютерах величина адресно­го пространства процессора и величина фактически установленной оперативной памяти практически всегда различаются.

В первых отечественных персональных компью­терах величина адресного пространства была иног­да меньше, чем величина реально установленной в компьютере оперативной памяти.

Обеспечение до­ступа к такой памяти происходило на основе пооче­редного (так называемого постраничного) подклю­чения дополнительных блоков памяти к адресному пространству.

В современных персональных компьютерах с 32-разрядной шиной адреса величина адресуемой памяти составляет 4 Гб, а величина фактически ус­тановленной оперативной памяти значительно ме­ньше и составляет обычно 16 или 32 Мб.

По шине управления передаются сигналы, опре­деляющие характер обмена информацией (ввод/вы­вод), и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией.

Аппаратно на системных платах реализуются шины различных типов. В компьютерах РС/286 ис­пользовалась шина ISA (Industry Standard Archi­tecture), имевшая 16-разрядную шину данных и 24-разрядную шину адреса.

В компьютерах РС/386 и РС/486 используется шина EISA (Extended In­dustry Standard Architecture), имеющая 32-разряд­ные шины данных и адреса.

В компьютерах PC/ Pentium используется шина PCI (Peripheral Compo­nent Interconnect), имеющая 64-разрядную шину данных и 32-разрядную шину адреса.

Подключение отдельных модулей компьютера к магистрали на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров, адаптеров устройств (ви­деоадаптер, контроллер жестких дисков и т. д.), а на программном уровне обеспечивается загрузкой в оперативную память драйверов устройств, кото­рые обычно входят в состав операционной системы.

Контроллер жестких дисков обычно находится на системной плате. Существуют различные типы контроллеров жестких дисков, которые различаются по количеству подключаемых дисков, скорости обмена информацией, максимальной емкости диска и др.

Тип Количество устройств Скорость обмена Макс. емкость
IDE 1Мб/С 540Мб
EIDE 2+2 3—4 Мб/с 8Г6
SCSI 5—10 Мб/с 8Г6
  • Таблица 1
  • IDE — Integrated Device Electronics
  • EIDE — Enhanced Integrated Device Electronics
  • SCSI — Small Computers System Interface
  • Набор контроллеров
  • В стандартный набор контроллеров, разъемы которых имеются на системном блоке компьютера, обычно входят:
  • — видеоадаптер (с помощью него обычно подключается дисплей);
  • — последовательный порт СОМ1 (с помощью него обычно подключается мышь);
  • — последовательный порт COM2 (с помощью него обычно подключается модем);
  • — параллельный порт (с помощью него обычно подключается принтер); — контроллер клавиатуры.

Через последовательный порт единовременно может передаваться 1 бит данных в одном направлении, причем данные от процессора к периферийному устройству и в обратную сторону, от периферийного устройства к процессору, передаются по разным проводам. Максимальная дальность передачи составляет обычно несколько десятков метров, а скорость до 115 200 бод. Устройства подключаются к этому порту через стандартный разъем RS-232.

Через параллельный порт может передаваться в одном направлении одновременно 8 бит данных. К этому порту устройства подключаются через разъем Centronics. Максимальное удаление принимающего устройства обычно не должно превышать 3 м.

Подключение других периферийных устройств требует установки в компьютер дополнительных адаптеров (плат).

Литература:

Уинн Л. Рош. Библия по модернизации персонального компьютера. ИПП ”Тивали-Стиль», 2002г.

  1. Журналы ”HARD'n'SOFT” 2007-08гг.
  2. FAQ по Blu-ray
  3. Виктор Устинов, Хранение данных на CD — и DVD-дисках: на наш век хватит?
  4. ECMA-стандарт (аналог ISO) на диски CD-ROM

Скотт Мюллер. Глава 6. Оперативная память // Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17 изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С.499-572. — ISBN 0-7897-3404-4

Формфакторы системных плат КомпьютерМастер, 2004 год

Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. –

17-е изд. — М.: Вильямс, 2007. — С.59-241. — ISBN 0-7897-3404-4

Источник: https://megaobuchalka.ru/8/2950.html

Магистрально-модульный принцип построения компьютера

  • Содержание
  • Введение 3
  • Магистрально-модульный принцип построения компьютера 5
  • Структура персонального компьютера 6
  • Внутреннее устройство персонального компьютера 13
  • Заключение 26
  • Список литературы 27

Введение

Во все 
времена людям нужно было считать. В туманном доисторическом прошлом 
они считали на пальцах или 
делали насечки на костях.

Примерно около 4000 лет назад, на заре человеческой цивилизации, были изобретены уже довольно сложные системы счисления, позволявшие 
осуществлять торговые сделки, рассчитывать астрономические циклы, проводить 
другие вычисления. Несколько тысячелетий 
спустя, появились первые ручные вычислительные инструменты.

А в наши дни сложнейшие вычислительные задачи, как и множество 
других операций, казалось бы, не связанных 
с числами, решаются при помощи «электронного мозга», который называется компьютером.

Специалисты, наверное, не преминут заметить, что 
компьютер — это не мозг (по крайней 
мере пока — уточнят некоторые). Это просто-напросто еще один инструмент, еще одно устройство, придуманное для того, чтобы облегчить наш труд или усилить нашу власть над природой.

Ведь при всем его кажущемся великолепии современный компьютер обладает, по существу, одним-единственным талантом реагировать с молниеносной быстротой на импульсы электрического напряжения.

Истинное величие заключено в человеке, его гении, который нашел способ преобразовывать разнообразную информацию, поступающую из реального мира, в последовательность нулей и единиц двоичного кода, т.е. записывать ее на математическом языке, идеально подходящем для электронных схем компьютера.

И все же, пожалуй, ни одна другая машина в истории 
не привнесла в наш мир столь 
быстрых и глубоких изменений. Благодаря 
компьютерам стали возможными такие 
знаменательные достижения, как посадка 
аппаратов на поверхность Луны и 
исследование планет Солнечной системы.

Компьютеры создают тысячи удобств 
и услуг в нашей повседневной жизни. Они управляют анестезионной аппаратурой в операционных, помогают детям учиться в школах, «изобретают» видеотрюки для кинематографа.

Компьютеры взяли на себя функции пишущих машинок в редакциях газет и счетных аппаратов в банках. Они улучшают качество телевизионного изображения, управляют телефонными станциями и определяют цену покупок в кассе универсального магазина.

Иными словами, они столь прочно вошли в современную жизнь, что обойтись без них практически невозможно.

Именно поэтому 
важно знать основные принципы работы и устройства компьютера и его 
основных составных. Именно эти цели для исследования я преследовал в своем реферате.

Магистрально-модульный принцип 
построения компьютера

В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип.

Модульный принцип позволяет потребителю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию.

Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информацией между устройствами. Магистраль включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управления.

Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т.е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. За 25 лет, со времени создания первого персонального компьютера (1975 г), разрядность шины данных увеличилась с 8 до 64 бит.

Шина адреса. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине. Разрядность шины адреса определяет адресное пространство процессора, т.е. количество ячеек оперативной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчитать по формуле:

N=2I, где I — разрядность шины адреса.

В первых персональных компьютерах разрядность шины адреса составляла 16 бит, а количество адресуемых ячеек памяти — В современных персональных компьютерах разрядность шины адреса составляет 32 бита, а максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти равно N=232=4 294 967 296

Шина управления. По шине управления передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией по магистрали. Сигналы управления определяют, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т.д.

Структура персонального 
компьютера

Архитектура компьютера обычно определяется совокупностью 
ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется 
структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить 
на основные и дополнительные.

Основные 
функции определяют назначение ЭВМ: обработка и хранение информации, обмен информацией с внешними объектами. Дополнительные функции 
повышают эффективность выполнения основных функций: обеспечивают эффективные 
режимы ее работы, диалог с пользователем, высокую надежность и др. Названные 
функции ЭВМ реализуются с 
помощью ее компонентов: аппаратных и программных средств.

  1. Структура компьютера — это некоторая модель, устанавливающая 
    состав, порядок и принципы взаимодействия входящих в нее компонентов.
  2. Персональный 
    компьютер-это настольная или переносная ЭВМ, удовлетворяющая требованиям 
    общедоступности и универсальности 
    применения.
  3. Достоинствами ПК являются:
  4. малая стоимость, находящаяся в пределах доступности 
    для индивидуального покупателя;
  5. автономность 
    эксплуатации без специальных требований к условиям окружающей среды;
  6. гибкость 
    архитектуры, обеспечивающая ее адаптивность к разнообразным применениям 
    в сфере управления, науки, образования, в быту;
  7. «дружественность» 
    операционной системы и прочего 
    программного обеспечения, обусловливающая 
    возможность работы с ней пользователя 
    без специальной профессиональной 
    подготовки;

высокая надежность работы (более 5 тыс. ч наработки на отказ).

Рассмотрим 
состав и назначение основных блоков ПК.

Микропроцессор (МП). Это центральный блок ПК, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

  • 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);
  • микропроцессорная память (МПП) — служит для кратковременного характера, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в 
    вычислениях в ближайшие такты 
    работы машины, ибо основная память (ОП) не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессор. Регистры — быстродействующие ячейки памяти различной длины (в отличие от ячеек ОП, имеющих стандартную длину 1 байт и более низкое быстродействие);

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.

  1. Системная шина включает в себя:
  2. кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и 
    схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;
  3. 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;
  4. кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода 
    и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;
  5. шину питания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе 
    энергопитания.
  6. Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:
  7. между микропроцессором и основной памятью;
  8. между микропроцессором и портами ввода-вывода внешних 
    устройств;
  9. между основной памятью и портами ввода-вывода внешних устройств (в режиме прямого 
    доступа к памяти).

Не блоки, а точнее их порты ввода-вывода, через 
соответствующие унифицированные 
разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: Непосредственно или 
через контроллеры (адаптеры). Управление системной шины осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему — контроллер шины, формирующий основные сигналы управления.

Основная 
память (ОП). Она предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).

ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать 
хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя).

ОЗУ предназначено 
для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей 
в информационно — вычислительном — процессе, выполняемом ПК в текущий 
период времени.

Главными достоинствами 
оперативной памяти являются ее высокое 
быстродействие и возможность обращения 
к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке).

В качестве недостатка ОЗУ следует отменить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания 
машины (энергозависимость).

Внешняя память. Она относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда-либо потребоваться для решения задач.

В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера.

Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств, но наиболее распространенными, имеющимися практически на любом компьютере, являются накопители на жестких (HDD) и гибких (HD) магнитных дисках.

Назначение 
этих накопителей — хранение больших 
объемов информации, запись и выдача хранимой информации по запросу в 
оперативное запоминающее устройство. В качестве устройств внешней 
памяти используются также запоминающие устройства на магнитной дискете, накопители на оптических дисках (CD-ROM-Compact Disk Read Only, DVD, Memory-компакт-диск с памятью, только читаемой) и др.

Источник 
питания. Это блок, содержащий системы 
автономного и сетевого энергопитания 
ПК.

Таймер. Это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие при необходимости автоматический съем текущего момента времени (год, месяц, часы, минуты, секунды и доли секунд). Таймер подключается к автономному источнику питания — аккумулятору и при отключение машины от сети продолжает работать.

Читайте также:  Интеграционные группировки мира - в помощь студенту

Внешние устройства (ВУ). Это важнейшая составная часть любого вычислительного комплекса. Достаточно сказать, что по стоимости ВУ иногда составляют 50-80% всего ПК. ОТ состава и характеристик ВУ во многом зависят возможность и эффективность применения ПК в системах управления и в народном хозяйстве в целом.

ВУ ПК обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой пользователями, объектами управления и другими ЭВМ. ВУ весьма разнообразны и могут быть классифицированы по ряду признаков. Так, по назначению можно выделить следующие виды ВУ:

  • внешние запоминающие устройства (ВЗУ) или внешняя память ПК;
  • диалоговые 
    средства пользователя;
  • устройства 
    ввода информации;
  • устройства 
    вывода информации;
  • средства 
    связи и телекоммуникации.

Источник: https://www.referat911.ru/Informatika/magistralnomodulnyj-princip-postroeniya-kompjutera/249320-2518748-place1.html

Магистрально-модульный принцип

Под архитектурой компьютера понимается его логическая организация, структура, ресурсы, то есть средства вычислительной системы, которые могут быть выделены процессу обработки данных на определенный интервал времени. В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный принцип.

Магистраль (системная шина) — это набор электронных линий, связывающих центральный процессор, основную память и периферийные устройства воедино относительно передачи данных, служебных сигналов и адресации памяти. Благодаря модульному принципу построения потребитель сам может комплектовать компьютер нужной ему конфигурации и производить при необходимости ее модернизацию.

Что позволяет говорить о модульном принципе построения компьютера? Конструктивно составные части системного блока и магистраль располагаются на системной плате. На ней иногда бывают сосредоточены все необходимые для работы компьютера элементы. Такие платы называются All-In-One.

Однако большая часть компьютеров имеет системные платы, которые содержат лишь основные узлы, а элементы связи, например, с приводами накопителей, дисплеем и другими периферийными устройствами на ней отсутствуют.

В этом случае эти отсутствующие элементы располагаются на отдельных печатных платах, которые вставляются в специальные разъемы расширения, предусмотренные для этого на системной плате. Эти дополнительные платы называют дочерними (daughterboard), а системную плату — материнской (motherboard).

Функциональные устройства, выполненные на дочерних платах, часто называют контроллерами или адаптерами, а сами дочерние платы — платами расширения.

Таким образом, подключение отдельных модулей компьютера к магистрали, находящиеся непосредственно на материнской плате на физическом уровне осуществляется с помощью контроллеров, а на программном обеспечивается драйверами.

Контроллер принимает сигнал от процессора и дешифрует его, чтобы соответствующее устройство смогло принять этот сигнал и правильно отреагировать на него. За его выполнение процессор не отвечает, отвечает лишь соответствующий контроллер, поэтому периферийные устройства компьютера заменяемы и набор таких модулей произволен.

Большая часть периферийных устройств подсоединяется очень просто — снаружи, через разъемы на корпусе системного блока к выходам соответствующих контроллеров — портам ( периферийные устройства еще называются внешними, так как осуществляют связь ЭВМ с «внешним миром»).

Модульная организация системы опирается на магистральный (шинный) принцип обмена информации. Процессор выполняет арифметические и логические операции, взаимодействует с памятью, управляет и согласует работу периферийных устройств.

Обмен информацией между отдельными устройствами компьютера производится по образующим магистраль трем многоразрядным шинам (многопроводным линиям связи), соединяющим все модули — шине данных, шине адресов, шине управления.

Разрядность шины определяется количеством битов информации, предаваемых по шине параллельно.
Данные по шине данных могут передаваться от процессора к какому-либо устройству, или наоборот, от устройства к процессору, то есть шина данных является двунаправленной.

К основным режимам работы процессора с использованием шины передачи данных можно отнести:

  • · запись/чтение данных из оперативной памяти (оперативное запоминающее устройство — ОЗУ);
  • · запись/чтение данных из внешних запоминающих устройств (ВЗУ);
  • · чтение данных с устройства ввода;
  • · пересылка данных на устройства вывода;

Выбор абонента по обмену данными производит процессор, формируя код адреса данного устройства, а для ОЗУ — код адреса ячейки памяти.

Код адреса передается по адресной шине, причем сигналы по ней передаются в одном направлении — от процессора к устройствам (однонаправленная шина).

По шине управления предаются сигналы, определяющие характер обмена информацией (ввод/вывод), и сигналы, синхронизирующие взаимодействие устройств, участвующих в обмене информацией.

Источник: http://www.gm4.ru/pril/shamardin2/magpodr.html

13. Магистрально-модульное построение компьютера

В основу архитектуры
современных компьютеров положен
магистрально-модульный принцип
построения. Модульный принцип позволяем
пользователю самому комплектовать
нужную ему конфигурацию и производить
при необходимости, модернизацию.
Модульная организация опирается на
магистральный (шинный) принцип обмена
информацией между устройствами.

Магистраль
(системная шина) включает в себя три
многоразрядные шины (рис.2): шину данных,
шину адреса и шину управления.

Шина данных.
По этой шине данные передаются между
устройствами. Например, считанные из
оперативной памяти данные могут быть
переданы процессору для обработки, а
затем полученные данные могут быть
отправлены в оперативную память, или в
устройство вывода. Данные могут
передаваться от устройства к устройству
в любом направлении.

Разрядность ШД
определяется разрядностью процессора,
т.е. количеством двоичных разрядов,
которые процессор обрабатывает аз такт.
Варианты разрядности представлены на
рис.2.

Шина адреса.
Выбор устройств или ячейки памяти, куда
пересылаются или откуда считываются
данные по шине данных, производит
процессор. Каждое устройство или ячейка
памяти имеют свой адрес. Адрес передается
по адресной шине, причем сигналы по ней
передаются в одном направлении от
процессора к памяти или устройству.

  • Разрядность шины
    данных определяет размер адресного
    поля процессора. Количество адресуемых
    ячеек памяти определяется
  • выражением:
  • N
    = 2I
  • где I
    – разрядность ША.
  • Для 32-разрядного
    компьютера адресное пространство
    составляет:
  • N
    = 232
    = 4 294 967 296
    = 4 Гбайт

Шина данных (8,16,
32, 64 бит)

Шина адреса (16, 20,
24, 32 бит) МАГИСТРАЛЬ

Шина управления

png»>

png»>

Рис. 2.
Магистрально-модульное
устройство компьютера.

Шина управления.
По шине управления передаются управляющие
сигналы, которые определяют, какую
операцию нужно производить: записи или
считывания информации, синхронизации
обмена между устройствами и т.д.

Процессор.
Важнейшей характеристикой процессора,
определяющей его быстродействие,
является его частота, т.е. количество
операций в секунду. Частота современных
компьютеров измеряется в ГГц.

Другой важной
характеристикой является производительность
процессора. Это интегральная характеристика
– зависит от частоты, разрядности и
архитектурных особенностей процессора.
Производительность определяется в
процессе тестирования по скорости
определенных операций.

Оперативная
(основная) память.
Входит в
состав электронной памяти.

Электронная
память
применяется
практически во всех современных ВС и
делится на следующие виды:

Оперативная
(основная) память (
MainMemory)
используется для обмена информацией
между процессором, внешней памятью
(постоянной или долговременной) и УВВ.
Этот вид памяти называют RAM
(Random
Access
Memory)
– память с произвольным доступом или
в русской интерпретации ее называют
ОЗУ – оперативное запоминающее
устройство.

КЭШ-память (CacheMemory)
– сверхоперативная память (СОЗУ),
является буфером между ОЗУ и процессором.
КЭШ хранит копии блоков данных тех
областей ОЗУ, к которым происходили
последние обращения, и весьма вероятное
последующее обращение к тем же данным
будет обслужено быстрее.

Полупостоянная
память.

Используется для хранения информации
о конфигурации ВС, а так же системных
даты и времени. Сохранность данных
обеспечивается внутренним источником
питания – аккумулятором.

Системный
блок.

Системный блок
– самый главный блок компьютера. К нему
подключаются все остальные блоки,
называемые внешними или периферийными
устройствами.

В системном блоке
находятся основные электронные компоненты
компьютера. ПК построен на основе СБИС
(сверхбольших интегральных схем), и
почти все они находятся внутри системного
блока, на специальных платах.

Плата — пластмассовая
пластина, на которой закреплены и
соединены между собой электронные
компоненты — СБИСы, микросхемы и др. 
Самой важной платой компьютера является
системная
плата
.
На ней находятся центральный
процессор,
сопроцессор, оперативное запоминающее
устройство – ОЗУ
и разъемы для подключения плат-контроллеров
внешних устройств.

  1. В системном блоке
    размещаются:
  2. блок питания;
  3. системная
    плата (материнская плата);
  4. магистраль
    (системная шина);
  5. процессор;
  6. звуковая
    карта;
  7. видеокарта
    (графическая карта);
  8. накопители
    на жёстких магнитных дисках;
  9. накопители
    на гибких магнитных дисках;
  10. оптические,
    магнитооптические и пр. накопители;
  11. накопитель
    CD-ROM, DVD-ROM.

Блок питания
— устройство, преобразующее переменное
напряжение электросети в постоянное
напряжение различной полярности и
величины, необходимое для питания
системной платы и внутренних устройств.
Блок питания содержит вентилятор,
создающий циркулирующие потоки воздуха
для охлаждения системного блока.

Системная
(Материнская) плата

— это комплекс различных устройств
поддерживающий работу системы в целом.
Обязательными атрибутами материнской
платы являются базовый процессор,
оперативная
память,
системный BIOS, контролер клавиатуры,
разъемы расширения. На рис. 3 представлена
логическая схема системной платы.

Магистраль
(системная шина)

— это группа электрических каналов,
передающая до 32 двоичных цифр (битов)
за один раз. Процессоры, типа фирмы Intel
и ее конкурентов, способны обрабатывать
все 32 двоичные цифры одновременно,
поэтому они и называются 32-битные
процессоры.

Центральный
процессор (ЦПУ, CPU, от англ. Central Processing
Unit)
— это
основной рабочий компонент компьютера,
который выполняет арифметические и
логические операции, заданные программой,
управляет вычислительным процессом и
координирует работу всех устройств
компьютера. Устройства
ввода-вывода.

  • Клавиатур
  • аКлавиатура-
    устройство, предназначенное для ввода
    пользователем информации в компьютер.
  • Стандартная
    клавиатура имеет более 100 клавиш. Клавиши
    клавиатуры разделяются на 6 групп:

1. Клавиши пишущей
машинки.

2. Цифровые клавиши
(переключение режима работы осуществляется
клавишей NumLock).

3. Клавиши
редактирования
(Home, End, Page Up, Page Down, Insert, Delete, Back Space).

4. Специальные
клавиши
(Ctrl, Alt, Esc, Num Lock, Scroll Lock, Print Screen, Pause).

5. Функциональные
клавиши F1 – F12 (расположены в верхней
части клавиатуры и предназначены для
вызова наиболее часто использующихся
команд).

6. Клавиши перемещения
курсора (


).

Манипулятор
мышь

Манипулятор мышь
– устройство управления манипуляторного
типа.

Небольшая коробочка
с клавишами (1, 2 или 3 клавиши). Перемещение
мыши по плоской поверхности (например,
коврика) синхронизировано с перемещением
указателя мыши на экране монитора.

Ввод информации
осуществляется перемещением курсора
в определенную область экрана и
кратковременным нажатием кнопок
манипулятора или щелчками (одинарными
или двойными). По принципу работы
манипуляторы делятся на механические,
оптомеханические и оптические.

Тачпад (сенсорная
панель)
 —
указательное устройство ввода,
применяемое, чаще всего, в ноутбуках.

Как и другие
указательные устройства, тачпад обычно
используется для управления «указателем»,
перемещением пальца по поверхности
устройства. Тачпады имеют различные
размеры, но обычно их площадь не
превосходит 50 см².

Трекбол 
 указательное устройство ввода
информации, аналогичное мыши по
принципу действия и по функциям. Трекбол
функционально представляет собой
перевернутую механическую (шариковую)
мышь.

Шар находится сверху или сбоку и
пользователь может вращать его ладонью
или пальцами, при этом не перемещая
корпус устройства.

Несмотря на внешние
различия, трекбол и мышь конструктивно
похожи — при движении шар приводит во
вращение пару валиков или, в более
современном варианте, его сканируют
оптические датчики перемещения (как в
оптической мыши)

В портативных ПК
в качестве мыши используются трекболы
и тачпады. Комбинация монитора и мыши
обеспечивают диалоговый режим работы
пользователя с компьютером, это наиболее
удобный и современный тип интерфейса
пользователя.

Корпорация Microsoft
выпустила новый набор из клавиатуры и
мыши, предназначенный для настольных
ПК. Продукт получил название Natural
Ergonomic Desktop 7000, в нем используется
беспроводная технология.

Мониторы

Мониторы –
устройства, которые служат для обеспечения 
диалогового режима работы пользователя
с компьютером путем вывода на экран
графической и символьной информации.

В графическом
режиме экран состоит из точек (пикселей
от англ. pixel — picture element, элемент картинки),
полученных разбиением экрана на столбцы
и строки.

Количество пикселей
на экране называется разрешающей
способностью монитора в данном режиме.
В настоящее время мониторы ПК могут
работать в следующих режимах: 480х640,
600х800, 768х1024, 864х1152, 1024х1280 (количество
пикселей по вертикали и горизонтали).

Разрешающая
способность зависит от типа монитора
и видеоадаптера. Каждый пиксел может
быть окрашен в один из возможных цветов.
Стандарты отображения цвета: 16, 256, 64К,
16М  цветовых оттенков каждого пикселя.

  1. По принципу действия
    все современные мониторы разделяются
    на:
  2.  Мониторы на
    базе электронно-лучевой трубки (CRT)
  3.  Жидкокристаллические
    дисплеи (LCD)
  4.  Плазменные
    мониторы

Наиболее
распространенными являются мониторы
на электронно-лучевых трубках, но более
популярными становятся мониторы с
жидкокристаллическими дисплеями
(экранами). Самое высокое качество
изображения имеют современные плазменные
дисплеи.

Стандартные
мониторы имеют длину диагонали 14, 15, 17,
19, 20, 21 и 22 дюйма. В мониторах CRT изображение
формируется электронно-лучевой трубкой.
При настройке монитора необходимо
устанавливать такие параметры разрешающей
способности и режима отображения цвета,
чтобы частота обновления кадров не
превышала 85 Гц.

В мониторах LCD
изображение формируется с помощью
матрицы пикселей. Каждый пиксел
формируется свечением одного элемента
экрана, поэтому каждый монитор имеет
свое максимальное физическое разрешение.
Так, например, для мониторов 19 дюймов
разрешающая способность 1280х1024.

Для того чтобы
исключить искажения изображений на
экране рекомендуется использовать
мониторы LCD в режимах его максимального
разрешения. Для мониторов LCD частота
смены кадров не является критичной.
Изображение выглядит устойчивым (без
видимого мерцания) даже при частоте
обновления кадров 60 Гц.

В плазменные
мониторах изображение формируется с
помощью матрицы пикселей, как и в
мониторах LCD. Принцип работы плазменной
панели состоит в управляемом холодном
разряде разряженного газа (ксенона или
неона), находящегося в ионизированном
состоянии (холодная плазма).

Пиксел формирует
группа из трех подпикселов, ответственных
за три основных цвета, которые представляют
собой микрокамеры, на стенках которых
находится флюоресцирующее вещество
одного из основных цветов. Это одна из
наиболее перспективных технологий
плоских дисплеев.

Достоинства
плазменных мониторов заключаются в
том, что в них отсутствует мерцание
изображения, картинка имеет высокую
контрастность и четкость по всему
дисплею, имеют хорошую обзорность под
любым углом и малую толщину панели. К
недостаткам следует отнести – большая
потребляемая мощность.

  • Внешняя память.
  • Для хранения
    программ и данных в ПК используются
    накопители различных типов.
  • Накопители — это
    устройства для записи и считывания
    информации с различных носителей
    информации.
  • Различают накопители
    со сменным и встроенным носителем.

По типу носителя
информации накопители разделяются на
накопители на магнитных лентах и дисковые
накопители. К накопителям на магнитных
лентах относятся стримеры и др. Более
широкий класс накопителей составляют
дисковые накопители.

  1. По способу записи
    и чтения информации на носитель дисковые
    накопители разделяются на магнитные,
    оптические и магнитооптические.
  2. К дисковым
    накопителям относятся:
  3. накопители на
    флоппи-дисках;
  4. накопители на
    несменных жестких дисках (винчестеры);
  5. накопители на
    сменных жестких дисках;
  6. накопители на
    магнитооптических дисках;
  7. накопители на
    оптических дисках (CD-R CD-RW CD-ROM) и накопители
    на оптических DVD – дисках (DVD-R  DVD-RW
      DVD-ROM и др.)
  8. Дополнительные
    устройства
  9. Периферийные
    устройства — это устройства, которые
    подключаются к контроллерам ПК и
    расширяют его функциональные возможности

Источник: https://studfile.net/preview/5674721/page:8/

Ссылка на основную публикацию