Технические средства информатики: структура персонального компьютера.
Рассмотрим состав и назначение основных блоков ПК (рис.1).
Рис. 1. Структурная схема персонального компьютера
В целом аппаратная реализация любого компьютера представляет из себя три основных блока: устройства ввода, устройства вывода, системный блок.
Устройства ввода-вывода подключаются к так называемому системному блоку, а точнее к разъемам на материнской плате. Материнская плата - основное устройство компьютера, расположенное внутри системного блока. На материнской плате реализована магистраль - устройство, осуществляющее передачу данных между всем остальным оборудованием. Помимо материнской платы внутри системного блока размещаются память, процессор, сетевые, звуковые и видеокарты, жесткие диски, СD/DVD приводы. Ну и, конечно же, блок питания.
Рассмотрим представленные на схеме (рис.1) структурные элементы ПК.
Микропроцессор.
Микросхема, реализующая функции центрального процессора ПК называется микропроцессором (МП).
Микропроцессор выполнен в виде сверхбольшой интегральной схемы (миллионы электронных компонентов, размещенных на маленькой кремниевой пластине).
Рассмотрим внутреннюю организацию микропроцессора.
Устройство управления вырабатывает необходимые управляющие сигналы для внутренней работы микропроцессора и связи его с другой аппаратурой через внешние шины микропроцессора, а также формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией и передает эти адреса в соответствующие блоки процессора.
Арифметико-логическое устройство выполняет арифметические и логические операции над данными.
Регистры используются для временного хранения выполняемой команды, адресов памяти, обрабатываемых данных и другой внутренней информации микропроцессора.
Кэш-память (двухуровневая) – сверхоперативная память небольшого объема, которая используется при обмене данными между МП и оперативной памятью для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах. Это буферная, не доступная для пользователя память.
Интерфейсная система реализует сопряжение и связь с другими устройствами.
Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических импульсов. Частота генерируемых импульсов (промежуток времени между соседними импульсами) определяет тактовую частоту машины.
Перечислим основные функции микропроцессора:
выборка команд из оперативной памяти и декодирование команд (т.е. определение назначения команды, способа ее исполнения и адресов операндов);
выполнение операций, закодированных в командах;
управление пересылкой информации между своими внутренними регистрами, оперативной памятью и внешними устройствами;
обработка внутрипроцессорных и программных прерываний;
обработка и реализация прерываний и сигналов от внешних устройств;
управление различными устройствами, входящими в состав ПК.
Основные характеристики микропроцессора:
Разрядность - это максимальное количество разрядов двоичного числа, над которым одновременно может выполняться машинная операция, в том числе и операция передачи информации. Чем больше разрядность, тем больше и производительность ПК.
В целом понятие разрядность ЭВМ включает разрядность внутренних регистров микропроцессора, разрядность шины данных и шины адреса. Все эти разрядности могут не совпадать. Как правило, под разрядностью компьютера понимают разрядность внутренних регистров микропроцессора. Все современные процессоры располагают 64-разрядной шиной данных.
Быстродействие характеризует скорость работы компьютера и измеряется количеством операций, выполняемых микропроцессором в секунду.
Тактовая частота микропроцессора (измеряется в мегагерцах).