Три основные подсистемы вычислительной системы
Вычислительная система состоит из трех основных подсистем: процессора, памяти и устройств ввода-вывода (рис 1.).
рис 1.
Основные элементы аппаратных средств типичного современного компьютера: системный блок, клавиатура, мышь, устройтсво отображения (дисплей, монитор), внутренние накопители (HDD), внешние накопители (CD-ROM, FDD), печатающее устройтсво (принтер, плотер), средтсва асинхронной связи и управление игровыми программи. Системный блок состоит из системной платы, блока питания, ячеек расширения для дополнительных плат. Ячейки расширения обеспечивают подключение устройств отображения, внешних и внутренних накопителей, каналов телекоммуникаций и т.п.
Если сравнивать с человеком, то сердцем компютера является процессор (CPU Central Processing Unit). В состав простого процессора входят схемы управления выборкой и выполнением команд; арифметическо-логическое устройство, позволяющее выполнять операции над данными; регистры, осуществляющие хранение признаков состояния, а также небольшого числа данных.
Память (основная, оперативная память) машины включает в себя устройство, обеспечивающее хранение команд и данных. Она связана с процессором с помощью шины памяти. Шина представляет собой обычный набор проводов или другую физическую среду, через которую передается информация. Память состоит из большого числа ящеек. Каждая ячейка памяти однозначно определяется с помощью двоичного числа, называемого адресом.
Подсистема ввода-вывода включает в себя внешние (периферийные) устройства, с помощью которых осуществляется связь с внешней по отношению к ЭВМ средой, наблюдение за ней и управление ею. Внешними устройствами, кроме перечиленных, могут быть различные датчики и исполнительные механизмы. Состав периферии может быть различным.
Процессор осуществляет запись во внешние устройства и считывание из них информации с помощью команд ввода-вывода, выполнение которых приводит к подаче на шину ввода-вывода как данных, так и различных команд. Во многих ЭВМ память и внешние устройства имеют общую шину. Более того, во многих машинах связь с внешними устройствами осуществляется с использованием регистров, операции с которыми выполняются так, как если бы они являлись ячейками памяти. В таких системах аппаратные средства не делают никаких различий между обращением к основной памяти и обращение к внешним устройствам.
В обычных вычислительных системах не существует прямой связи внешних устройств с основной памятью. Поэтому передача данных между ними может быть выолнена только с помощью процессора, который производит считывание данных из внешних устройств и запись этих данных в основную память, и наоборот. Однако в некоторых системах предусмотрена возможность работы в режиме прямого доступа к памяти (Direct Memory Access - DMA), т.е. имеется канал связи между специальным контроллером периферийного оборудования и памятью, позволяющий внешним устройствам производить запись в память и считывание из нее данных без участия процессора.