10. Принципы фон Неймана. Архитектура пк.
В основу построения большинства ЭВМ положены принципы, сформулированные в 1945 г. Джоном фон Нейманом: 1. Принцип программного управления (программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определённой последовательности). 2. Принцип однородности памяти (программы и данные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными). 3. Принцип адресности (основная память структурно состоит из нумерованных ячеек).
Архитектура современного ПК
Архитектура есть совокупность сведений об устройствах, входящих в состав ПК, их назначении, способах представления программ и данных
В состав любого современного ПК входят:
Процессор – одно или несколько устройств, осуществляющих логическую и арифметическую обработку информации. Процессор выполняет программы, обеспечивая тем самым обработку данных
Память – группа устройств, осуществляющих хранение программ и данных
Устройства ввода/вывода – группа устройств, обеспечивающих обмен данными между устройствами входящими в состав компьютера и/или пользователем.
ChipSet (Чипсет) - набор микросхем
Котроллеры и адаптеры, осуществляющие управление периферийными устройствами ПК
По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства (Central Processing Unit, CPU) различают внутренние и внешние устройства.
Согласование между отдельными узлами и блоками выполняются с помощью переходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратным интерфейсом. Стандарты на аппаратные интерфейсы называются протоколами
Протокол есть совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств, для согласования их работы с другими устройствами
Многочисленные интерфейсы можно разделить на две группы: последовательные и параллельные
Базовая аппаратная конфигурация:
Системный блок (СБ)
Монитор – устройство вывода
Клавиатура – устройство ввода
Мышь - устройство ввода
Принтер - устройство вывода
Шина – группа проводников, предназначенная, для связывания различных компонентов компьютера. Внутренние шины соединяют устройства в пределах одной платы или даже внутри микросхемы.
Порт – разъем, для подсоединения какого либо периферийного устройства.
Процессор – микросхема, обрабатывающая цифровые сигналы. Порядок обработки данных зависит от поступающих команд.
Контроллер – устройство, управляющее другим устройством. Проще говоря, связывает различные устройства.
Интерфейс – универсальный термин, обозначающий способ взаимодействия чего-либо с чем либо. Под аппаратным интерфейсом понимают назначение соединяющих устройства контактов или проводников и характеристику сигналов, передаваемых по ним. Программный интерфейс – стандарт, описывающий способ обмена данными между различными программами. Пользовательский интерфейс – способ общения пользователей с приложениями. Чаще всего используется графический интерфейс.
Материнская плата – печатная плата, на котором находится ряд устройств. По сути, она является связующим звеном между всеми устройствами. Материнская плата построена на основе чипсета (набора микросхем). Одну из микросхем называют северным мостом. Задача этого узла – обеспечение взаимодействия между центральным процессором, оперативной памятью, видеоплатой и второй микросхемой чипсета – южным мостом. Вторая микросхема содержит в себе контроллеры ввода-вывода. Южный мост служит для подключения всех плат расширения, приводов компакт-дисков и портов периферийных устройств. Шина PCI связывает большинство периферийных устройств. К ее внешним разъемам подключаются звуковые карты, модемы, сетевые адаптеры, тюнеры, контроллеры USB-портов. На материнской плате могут находиться встроенный звуковой контроллер и сетевая карта. Фактически эти устройства подключены к той же шине PCI. Контроллеры шин SATA и IDE, к которым подключаются винчестеры и приводы компакт-дисков, тоже подключены к PCI шине. Обязательным компонентом материнской платы является чип BIOS, предназначенный для начальной загрузки компьютера. BIOS представляет собой память flash типа, в которой хранится микропрограмма. Также в состав материнской платы входит запоминающее устройство CMOS (хранит основные настройки BIOS) и часы реального времени. Все эти компоненты получают отдельное питание от батарейки.
Центральный процессор – главный компонент платы. Именно здесь происходит основные вычисления. Процессор рассеивает мощность порядка нескольких десятков ватт, вследствие чего в обязательном порядке содержит систему охлаждения. Оперативная память служит для временного хранения данных, используемых во время работы компьютера. Информация накапливается в оперативной памяти и уже оттуда распределяется в другие устройства и процессор.
Видеоадаптер предназначен для вывода информации от центрального процессора к монитору. Современные видеокарты по сложности сопоставимы с целым компьютером – имеется процессор, оперативная память. В бюджетных системах могут использоваться интегрированные видеосистемы – за вывод видео отвечает чип в составе северного моста. Звуковая карта предназначена для вывода звука. Так же возможен и обратный процесс оцифровка аналогового звукового сигнала. Чаще всего звуковая карта выполнена в виде отдельного кристалла непосредственно на материнской плате. Для более «продвинутых» решений используются отдельные PCI платы. Приводы предназначены для воспроизведения и записи информации. В данном случае используется оптический принцип записи (в отличие от винчестеров, где используется магнитные свойства поверхности). Блок питания служит для преобразования переменного напряжения в пониженое постоянное.