Лекция 1. Описание конструкции, систем и программного обеспечения ПЭВМ.

Персональным компьютером называют однопользовательский универсальный микрокомпьютер. Слово универсальный применяют для обозначения способности решать разнотипные задачи. Микрокомпьютером называют устройство, работа которого обеспечивается микропроцессором. Процессор вообще – это сердце и мозг компьютера.

Компьютер состоит из нескольких крупных элементов:

- системный блок;

- дисплей;

- клавиатура;

- подключаемые функциональные устройства.

Системный блок состоит из следующих устройств:

а) процессор;

б) оперативная память;

в) постоянная память;

г) адаптеры и контроллеры для обеспечения работы внешних, подключаемых устройств;

д) коммуникационные порты;

е) накопитель на жестком диске;

ж) блок питания;

з) системные и коммуникационные шины.

Оперативная память является энергозависимой и стирается при отключении компьютера; постоянная память не является энергозависимой, но доступна только для чтения. Для работы компьютера программными средствами создается полупостоянная память для размещения программных продуктов и депо данных для передачи внешним устройствам – монитору, принтеру, сканеру или устройствам внешней памяти. Вся информация в компьютере хранится в двоичной системе счисления. Минимальная информационная единица – бит (от английского binary digit – двойная цифра). Хранение данных обеспечивается наличием двух состояний – нуль и единица, бит позволяет отразить 4 цифры – 0, 1, 2, 3. Более крупным носителем информации является байт, состоящий из восьми бит. Каждый байт имеет в основной памяти свой адрес. Этой единицей измеряется емкость памяти. Для краткости применяются единицы, производные от байта – килобайт Кбайт 1К, мегабайт Мб, гигабайт –Гбайт и террабайт –Тб . При этом 1К=1024 байт, 1М= 1024 К, 1Г=1024 Мб , 1Т=1024Г.

Необычная запись емкости, отличная от десятичной объясняется десятичной записью степени числа 2, для которого 2¹⁰=1024.

Обратите внимание:

- скорость обмена информацией данными внутри ПК и при работе с внешними источникам и потребителями информации измеряется количеством бит в единицу времени;

- емкость носителя памяти измеряется количеством байтов;

- разрядность шин передачи информации определяется числом бит.

Внешняя память состоит из дискового накопителя (винчестер) и устройств, подключаемых через внешние порты. Название «винчестер» достаточно случайное. Один из первых накопителей имел тридцать дорожек и тридцать секторов, т.е. записывался 30/30 как и калибр охотничьей винтовки «винчестер». Название запомнилось и стало стандартом обозначения дискового накопителя памяти.

Архитектура пк

Архитектура персонального компьютера, т.е. его логическая структура, дающая общее представление о входящих в состав компьютера устройствах и их функциональное взаимодействие может быть схематически изображена следующим образом.

Главная особенность архитектуры ПК состоит в наличии системной шины (шины ввода-вывода), посредством которой взаимодействует и обменивается информацией микропроцессор с периферийными устройствами. Архитектура с общей системной шиной обеспечивает простоту и дешевизну компьютера, а также унифицирует алгоритмы взаимодействия ее устройств. Но общая системная шина является узким местом ПК, потенциально ограничивая его производительность. Это связано с тем, что в каждый момент времени системная шина соединяет только два устройства, остальные находятся в режиме ожидания. Для ускорения связи процессора с системной шиной и обеспечения многопроцессорной обработки данных к процессору подключают кэш-память для обеспечения двух функций – прохождения команд и обмена данными. Объем кэш-памяти постоянно нарастает и составляет в настоящее время от одного до нескольких Мб. Шина данных процессоров Пентиум составляет 64, а адресная - 32-разрядная.

Архитектура ПК

Персональный компьютер с локальной шиной VL-Bus.

Пропускная способность системной шины резко ограничивает скорость обмена данными между процессором и периферийными устройствами в обоих направлениях. Для ускорения передачи информации между процессором и системной шиной вставили локальную шину. Это позволило бесперебойно обеспечивать работу видеоадаптера, как важнейшей информационной системы о работе компьютера пользователю. Увеличение скорости обмена информацией процессора с монитором потребовалось при введении так называемой системы ММХ – мультимедийных компьютеров для обеспечения просмотра видеороликов, игр и фильмов. Локальная шина VL-Bus, VESA Local Bus или просто VLB является продолжением процессорной шины, имеет разрядность 32 бита и работает на частоте 40 МГц. У этой высокоскоростной шины есть недостаток - она может обеспечить не более 3 устройств. Дальнейшим развитием локальных шин стало использование более дорогой, но более производительной локальной шиной PSI.

ПК с локальной шиной PSI.

Локальная шина PSI (Peripheral Component Interconnect- связь периферийных компонентов) решила множество вопросов. Ее преимущества:

- является универсальной, не зависящей от процессоров;

- поддерживает до 10 периферийных устройств;

- обеспечивает режим поблочного обмена, когда каждый массив передается не за два, а за один такт;

- обеспечивает передачу данных по адресным шинам, что повышает разрядность до 64;

- обеспечивает буферизацию обмена, что позволяет одновременно читать данные из памяти и осуществлять блочный обмен с периферийным устройством;

- облегчает работу процессора, разгружая его от необходимости тратить время на работу с периферийными устройствами;

- обеспечивает режим автоконфигурирования внешних устройств после регистрации их в системе BIOS.