4. Магистрально-модульный принцип построения персонального компьютера

Конструктивной особенностью строения современных компьютеров является то, что они состоят из отдельных модулей, каждый из которых имеет свое функциональное назначение. Модули – это логично и конструктивно завершенные устройства, которые выполняют определенные функции в вычислительном процессе.Строение компьютеров на основе модульного принципа позволяет, в меру необходимости, подключать дополнительные устройства или делать замену существующих устройств на более совершенные устройства. Таким образом, можно наращивать вычислительную мощность компьютеров, менять аппаратную конфигурацию системы, приспосабливать ее к конкретным условиям использования и потребностей пользователя. Для современных компьютеров стандартизована номенклатура периферийных устройств, конструктивные решения многих узлов, блоков и модулей, выработаны формализованные требования к интерфейсным блокам, которые используются для согласования работы разных модулей.

Обмен информацией (данными) между отдельными устройствами (модулями) персонального компьютера осуществляется через системную магистраль. Системная магистраль– это три многоразрядные шины:шина данных, шина адресов, шина управления. Шина – это совокупность параллельных линий, по которым на основе специальных алгоритмов передается информация от одного модуля компьютера к другому с помощью электрических сигналов.

Подключение отдельных модулей персонального компьютера к магистрали на физическом уровне осуществляется с помощью интерфейсных блоков (контролеров, адаптеров и т.д.), а на программном уровне – с помощью специальных служебных программ – драйверов.

Таким образом, магистрально-модульный принцип строения компьютеров состоит в том, что их отдельными аппаратными составляющими являются модули, обмен информацией между которыми осуществляется через системную магистраль.

5. Центральный процессор (микропроцессор) персонального компьютера и его функции.

Микропроцессор – это программно-управляющее электронное цифровое устройство, предназначенное для обработки разной информации, которая подается в числовых кодах и функционирует на базе микросхемы. Слова «программно-управляющее» означает, что микропроцессор работает, выполняя некоторую программу, которая хранится отдельно в оперативной памяти. Микропроцессор – это главная аппаратная составляющая компьютера. Его характеристики (тактовая частота, разрядность, объем адресного пространства), набор исполнительных программ определяют характеристики всего компьютера.

Микропроцессор выполняет следующие функции:

• управляет и координирует работу всех других устройств компьютера;

• осуществляет чтение кодов команд и данных для обработки из основной памяти;

• осуществляет декодирование команд;

• выполняет арифметико-логические и другие операции, которые указывают в командах;

• управляет передачей данных между микропроцессором и оперативной памятью, а также обрабатывает сигналы, которые поступают от внешних устройств.

Составными частями микропроцессора являются регистры, устройство управления и арифметико-логическое устройство.

Устройство управленияпредназначено для анализа команд и обеспечения их выполнения, а также для управления работой всех аппаратных компонентов компьютера и организации их взаимодействия между собой. Важной функцией устройства управления является реализациямеханизма прерываний.Прерывание– это действие, которое требует внимания. Именно благодаря прерываниям компьютер может своевременно реагировать на внешние события. Существует 256 разных видов прерываний, которые могут прерывать работу микропроцессора над программой, которая выполняется, и направить его на выполнение другой программы.

Арифметико-логическое устройствопредназначено для выполнения арифметических и логических операций, которые задаются кодами исполнительных команд.

Регистрыслужат для временного хранения информации в форме двоичных кодов. Регистры – это внутренние участки памяти микропроцессора. В них сохраняются адреса команд, которые выполняются, коды команд, значения операндов перед выполнением операций и значения результатов вычислений, выполненных арифметико-логическим устройством.

Основными характеристиками микропроцессора являются тактовая частота, быстродействие, разрядность и объем адресной памяти.

Тактовая частота– количество тактов, производимых процессором за 1 секунду. Операции, производимые процессором, не являются непрерывными, они разделены на такты. Эта характеристика определяет скорость выполнения операций и непосредственно влияет на производительность процессора, определяется в миллионах герцах (МГц).

Быстродействиемикропроцессора – количество операций, производимых в 1 секунду, измеряется в бит/сек, тесно связано с его тактовой частотой. Эту связь можно определить по формуле

(1)

где f– тактовая частота процессора в МГц,k– количество тактов, нужных для выполнения заданного действия. Это довольно упрощенная формула.

Разрядность– это количество битов (двоичных кодов), которые может одновременно (параллельно) обрабатывать микропроцессор за один такт.

Объем адресной памяти– это объем информации в байтах, с которой может работать микропроцессор.