3.5. Структурная схема персонального компьютера

Аппаратные средства современных персональных компьютеров представляют собой совокупность электронных, электромеханических, электромагнитных и электронно-оптических устройств. Каждое устройство выполняет определенный набор функций, определяемых комбинацией входных управляющих электрических сигналов – команд.

Основное назначение компьютера – выполнять программы, представляющие собой набор команд.

Команда – это инструкция, предписывающая компьютеру выполнять ту или иную операцию (умножить два числа, записать данные на диск и т.д.) Все команды и все данные в компьютере представлены комбинациями битов (чисел).

Устройством, которое обрабатывает информацию, является процессор.

Процессор – электронное устройство, обрабатывающее различные виды информации в форме последовательности электрических импульсов. Такие последовательности можно записать в виде цепочки нулей и единиц (есть импульс – единица, нет импульса – нуль), которые называются машинным языком.

Последовательность этих команд называется программой. Устройство управления “переводит” команды программ на язык команд, понятных исполнителям, и синхронизирует их работу.

Исторически компьютер появился, как машина для вычислений и назывался электронной вычислительной машиной – ЭВМ. Структура такого устройства была описан знаменитым математиком Дж. Фон Нейманом в 1945 г., рис. 3.3.

Рис. 3.3. Классическая структура ЭВМ

Структура ЭВМ — это модель, устанавливающая состав основных частей ЭВМ и способы установления связей между ними.

В классической структуре ЭВМ выделяют арифметико-логическое устройство, устройство управления, запоминающее устройство и внешние устройства ввода-вывода.

Охарактеризуем отдельные блоки вычислительных устройств.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) обеспечивает выполнение процедур преобразования данных. Преобразует информацию, выполняя сложение, вычитание и основные логические операции “И”, “ИЛИ”, “НЕ”.

Устройство управления (УУ) обеспечивает управление процессом обработки данных и организует весь процесс выполнения программ. Устройство управления выбирает команды программы из основной памяти, интерпретирует суть команды и запускает нужную схему арифметико-логического устройства.

Запоминающие устройства (ЗУ) обеспечивают промежуточное хранение обрабатываемых процессором данных. Основная память ЭВМ включает оперативную и постоянную память.

Оперативная память (ОЗУ) - устройство, обеспечивающее временное хранение команд и данных в процессе выполнения программы. Оперативные запоминающее устройство хранит данные, адреса и команды, обладает высокой скоростью записи и чтения чисел. Состоит из некоторого числа пронумерованных ячеек, в каждой из которых могут находиться обрабатываемые данные или программы. Все ячейки памяти одинаково доступны для других устройств компьютера.

Постоянная память (ПЗУ) - устройство, обеспечивающее постоянное хранение и возможность считывания важной информации для функционирования ЭВМ.

Устройства ввода-вывода (Увв, Увыв) – получают информацию извне, выводят ее получателю.

Структура современного персонального компьютера представлена рис. 3.4.

Достижения микроэлектроники позволили объединить на одной интегральной схеме, называемой микропроцессором (МП) или процессором, АЛУ и УУ.

Уменьшение габаритов ОЗУ позволило разместить МР и ОЗУ на одной электронной плате, называемой системной или материнской.

Все связи между отдельными устройствами объединены в пучок параллельных проводов – системную шину. В состав системной шины входят шина данных, по которой передаются данные из ОЗУ в МП, шина адреса и шина управления.

АЛУ УУ

МП

ОЗУ

Прерывания