Классификация процессоров по конструктивному исполнению:

– однокристальные;

– многокристальные (модульные);

– разрядно-наращиваемые (составляются из набора микропроцессорных секций, необходимых для достижения требуемой разрядности).

Основные параметры процессора:

– число операций в секунду над операндами (этот параметр связан с тактовой частотой [МГц]);

– разрядность [бит] – максимальная длина двоичного кода, который может обрабатываться процессором целиком. Современные микропроцессоры могут обрабатывать данные разрядностью 8, 16, 32 и 64 бита;

– размеры кристалла и количество транзисторов в нём, тип корпуса, количество выводов;

– ток и мощность потребления.

Основные способы повышения производительности процессора:

• параллелизм процессоров (реализован в суперЭВМ и микропроцессорных системах посредством использования одновременно работающих нескольких десятков процессоров);

• параллелизм команд (реализован в суперскалярных процессорах);

• увеличение тактовой частоты процессора и шин;

• увеличение разрядности АЛУ и шин;

• использование кэш-памяти для сокращения числа обращений к медленно действующим RAM и HDD.

Интерфейс – система унифицированных программных и аппаратных связей для обмена информацией между устройствами ЭВМ, например, между устройствами ввода данных и запоминающими устройствами. Интерфейс – совокупность шин (ША-шина адреса, ШД-шина данных, ШУ-шина управления), сигналов, контроллеров и алгоритмов, предназначенных для обмена информацией между устройствами компьютера.

По функциональному назначению интерфейсы подразделяются на внутренние интерфейсы (внутриплатные, межплатные, системные) и внешние (для периферийных систем, локальных систем и распределённых систем управления).

По структуре подключения абонентов различают интерфейсы с радиальным (звездой), кольцевым, каскадным (последовательным) и магистральным (к общей шине) подключениями.

По направлению обмена информацией между абонентами различают интерфейсы симплексные (обмен информацией в одном направлении), полудуплексные (поочерёдный обмен в двух направлениях), дуплексные (одновременный обмен в двух направлениях), мультиплексные (независимый одновременный обмен в связи с подключением к общей шине). В ряде источников термины «интерфейс» и «шина» являются синонимами.

Примеры интерфейсов:

ISA [Industry Standard Architecture-стандартная промышленная архитектура] – 16-разрядная шина, представляет незначительное расширение общей шины первых компьютеров IBM PC. Из-за малого быстродействия не используется;

EISA [Extended ISA] – 32-разрядная шина с расширением возможностей шины ISA. Пропускная способность 33,3 Мбайт/с. В настоящее время заменена шиной PCI;

PCI [Peripheral Component Interconnect bus] – 64-разрядная шина взаимодействия периферийных устройств с большей пропускной способностью, чем EISA, является универсальным интерфейсом для подключения к материнской плате звуковых и сетевых карт, старых видеокарт и контроллеров. Пропускная способность 528 Мбайт/c;

AGP [Accelerated Graphic Port] – высокоскоростной интерфейс для подключения видеокарт;

IDE [Integrated Device Electronic] – интерфейс для подключения жёсткого диска (HDD);

SCSI [Small Computer System Interface] – интерфейс для одновременного подключения жёсткого диска и до семи других накопителей. Отличается от интерфейса IDE, главным образом, возможностью одновременной работы нескольких подключённых устройств;

USB [Universal Serial Bus] – универсальная последовательная шина, интерфейс для подключения до 127 внешних устройств (мышь, принтер, сканер, фотокамера и др.). Пропускная способность до 480 Мбайт/с;

RS-232 – интерфейс обмена данными по последовательному коммуникационному порту (через COM-порт).

Шина (магистраль) – линия для передачи данных, адресов и команд управления. Шина характеризуется разрядностью [бит], частотой срабатывания [МГц], пропускной способностью (Мбит/c), количеством подключаемых устройств. В первых ЭВМ использовалась одна общая шина ISA, называемая системной, к которой подключались все устройства. Существующие в настоящее время разнотипные локальные шины (например, ISA или PCI) подключаются друг к другу с помощью мостов или контроллеров (рис. 7). Такой способ соединения шин называется иерархической организацией интерфейсов, например:

Шина кэш-памяти

Кэш-память 2-го уровня

L2

Микропроцессор

Кэш - память

L1

Мост

PCI

Оперативная

память RAM

Мост

ISA

Принтер

Монитор

Модем

Звуковая

карта

Контроллер

SCSI

Сетевая карта

Контроллер

USB

Шина памяти

Рис. 1.9. Архитектура системы Pentium II

Адаптер – устройство для сопряжения внешнего устройства с шиной ЭВМ. Примеры:

1) сетевой адаптер (или сетевая карта) в виде отдельной платы с микросхемой специализированного контроллера для подключения линии связи локальной сети к шине компьютера, например, PCI или ISA;

2) адаптер для сопряжения интерфейсов USB и RS-232 с использованием специализированного контроллера;

3) видеоадаптер в виде отдельной платы для преобразования дискретных двоичных сигналов ЭВМ в аналоговые сигналы управления дисплеем.

Интерфейсный контроллер – аппаратно-программное управляющее устройство (специализированный процессор) для трансляции команд управления между микропроцессором ЭВМ и внешними устройствами (контроллеры принтера, монитора, CD – привода и др.). Контроллер учитывает аппаратные особенности подключаемого внешнего устройства и взаимодействует с микропроцессором через системную шину. Для работы контроллера необходим драйвер внешнего устройства. Различают следующие интерфейсные контроллеры:

– контроллер прерываний – для прерывания выполнения программ на период аварии или передачи данных, деления на ноль и пр.;

– программируемый таймер – для формирования синхронизирующих импульсов;

– контроллер параллельного интерфейса – для организации параллельного обмена информацией между процессором и терминалом;

– контроллер последовательного интерфейса – для последовательного обмена информацией между процессором и терминалом;

– контроллер ПДП (прямого доступа к памяти) или DMA - контроллер [Direct Memory Access] – обеспечивает прямой доступ внешних устройств (например, НГМД) к оперативной памяти для пересылки информации без участия центрального процессора, при этом выполнение текущих программ и пересылка информации происходят одновременно.

Драйвер – управляющая программа для контроллера, позволяющая связать внешнее устройство с ЭВМ. Драйвер выполняет роль «переводчика» с языка операционной системы на язык конкретного устройства.

Порт – устройство (регистр памяти) для подключения внешних устройств к шине компьютера, различают последовательные и параллельные порты, например :

– COM-порт для двустороннего побайтового обмена последовательными кодами (например, для подключения мыши и модема);

– LPT-порт [Line Printer Terminal] для одно- или двунаправленной передачи параллельных кодов, в связи с чем имеет по отношению к COM-порту более высокую скорость и используется для подключения принтеров;

– USB-порт для подключения к универсальной последовательной шине (Universal Serial Bus), обеспечивает высокоскоростное подключение сразу нескольких внешних устройств (принтера, сканера, цифровых камер, Flash-карты и пр.).

Физический порт – разъём для подключения внешнего устройства.Устройства памяти. Память персонального компьютера подразделяется на несколько типов: оперативную ОЗУ (RAM), сверхоперативную (кэш-память) и долговременную: НГМД (FDD) – накопитель на гибком магнитном диске; НЖМД (HDD) – накопитель на жёстком магнитном диске, а также CD и DVD – накопители и др. Память можно классифицировать по следующим признакам: постоянная и перезаписываемая, статическая и динамическая; энергозависимая и энергонезависимая, а также различать по элементной базе и технологии исполнения.